Λειτουργικός και βιολογικός ρόλος της αλληλουχίας Arg-Gly-Asp (RGD) στο μόριο της θρομβίνης

Abstract

Thrombin is a serine protease that displays a dual role in haemostasis as a procoagulant and anticoagulant. The activity of thrombin is directed allosterically by Νa+. Thrombin also regulates events independent of clotting by activating PARs. It was recently proposed that many biological responses of thrombin might contribute to activation of angiogenesis by thrombin. In this study, we demonstrated that the - active site independent - ability of thrombin to function as a substrate for endothelial cells, depends on the RGD sequence within thrombin. We provided evidence that the RGD sequence, which is known to be buried inside the molecule when thrombin is in solution, becomes exposed upon thrombin immobilization on a solid support and therefore available for interactions with integrins. The drastic changes in the conformation of the enzyme that render the RGD sequence functional may occur in vivo when thrombin is trapped within clots or immobilized in the extracellular matrix providing an explanation for the angiogenic properties of the enzyme in these conditions. In parallel, when thrombin is in solution, we show that the RGD sequence is important for the catalytic activity of the enzyme due to the specific role of each of the three residues in the allosteric machinery.

H θρομβίνη είναι μια πρωτεάση σερίνης που ενεργεί τόσο ως προ-πηκτικός όσο και ως αντι-πηκτικός παράγοντας. Η δράση της θρομβίνης ρυθμίζεται αλλοστερικά από το ιόν Na+. Η θρομβίνη ρυθμίζει επίσης γεγονότα ανεξάρτητα της πήξης του αίματος ενεργοποιώντας τους υποδοχείς της PARs. Έχει προταθεί ότι πολλές από τις βιολογικές δράσεις της θρομβίνης συνεισφέρουν στην ιδιότητά της να ενεργοποιεί την αγγειογένεση. Σε αυτή την εργασία αποδεικνύεται ότι η ικανότητα της θρομβίνης να λειτουργεί ως υπόστρωμα για τα ενδοθηλιακά κύτταρα οφείλεται στην RGD αλληλουχία που φέρει στο μόριο της. Προτείνεται ότι η RGD αλληλουχία, η οποία είναι θαμμένη μέσα στο μόριο της θρομβίνης όταν αυτή είναι σε διάλυμα, εκτίθεται στον διαλύτη όταν η θρομβίνη ακινητοποιηθεί σε μια επιφάνεια και έτσι μπορεί να αλληλεπιδράσει με ιντεγκρίνες. Αυτή η δράση της είναι ανεξάρτητη της καταλυτικής της ικανότητας Οι δραστικές αλλαγές στην διαμόρφωση της θρομβίνης που καθιστούν την RGD αλληλουχία λειτουργική πιθανόν συμβαίνουν in vivo όταν η θρομβίνη βρίσκεται ακινητοποιημένη εντός των θρόμβων ή στο εξωκυττάριο υλικό, ερμηνεύοντας έτσι τις αγγειογενετικές ιδιότητες του ενζύμου σε αυτές τις περιπτώσεις. Παράλληλα, σε αυτήν την εργασία δείχνεται ότι όταν η θρομβίνη βρίσκεται σε διάλυμα, η RGD αλληλουχία είναι σημαντική για την καταλυτική δράση της θρομβίνης λόγω του κρίσιμου ρόλου που έχει κάθε ένα από τα τρία αμινοξέα της αλληλουχίας στην αλλοστερικότητα του ενζύμου.