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Dominio Kunitz

Los dominios Kunitz son los dominios activos de las proteínas que inhiben la función de las enzimas degradadoras de proteínas o, más específicamente, los dominios de tipo Kunitz son inhibidores de proteasas . Son relativamente pequeños con una longitud de alrededor de 50 a 60 aminoácidos y un peso molecular de 6 kDa . Ejemplos de inhibidores de proteasas de tipo Kunitz son la aprotinina (inhibidor de tripsina pancreática bovina, BPTI), la proteína precursora amiloide de Alzheimer (APP) y el inhibidor de la vía del factor tisular (TFPI). El inhibidor de proteasa STI Kunitz , el inhibidor de tripsina estudiado inicialmente por Moses Kunitz , se extrajo de la soja .

Los dominios Kunitz independientes se utilizan como marco para el desarrollo de nuevos fármacos . [2]

Estructura

La estructura es un pliegue alfa+beta rico en disulfuro . El inhibidor de tripsina pancreática bovina es una estructura modelo ampliamente estudiada. Ciertos miembros de la familia son similares al péptido anticoagulante de garrapata (TAP, P17726 ). Este es un inhibidor altamente selectivo del factor Xa en las vías de coagulación sanguínea. [3] Las moléculas de TAP son altamente dipolares , [4] y están dispuestas para formar una lámina beta antiparalela de dos hebras retorcidas seguida de una hélice alfa . [3]

La mayoría de las secuencias que tienen este dominio pertenecen a la familia I2 de inhibidores de MEROPS , clan IB; la familia Kunitz/inhibidor de tripsina pancreática bovina, inhiben proteasas de la familia S1 [5] y están restringidas a los metazoos con una sola excepción: entomopoxvirus Amsacta moorei , una especie de poxvirus . Son proteínas alfa/beta cortas (alrededor de 50 a 60 residuos de aminoácidos) con pocas estructuras secundarias. El pliegue está restringido por tres enlaces disulfuro. El ejemplo tipo para esta familia es BPTI [6] (o inhibidor básico de proteasa), pero la familia incluye numerosos otros miembros, [7] [8] [9] [10] como la proteasa básica del veneno de serpiente; inhibidores inter-alfa-tripsina de mamíferos ; tripstatina, un inhibidor de tripsina de mastocitos de rata; un dominio encontrado en una forma empalmada alternativamente de la proteína beta amiloide de Alzheimer; dominios en los extremos C de las cadenas alfa-1 y alfa-3 de los colágenos tipo VI y tipo VII ; precursor del inhibidor de la vía del factor tisular; e inhibidor de la proteasa Kunitz STI contenido en las semillas de leguminosas .

Desarrollo de fármacos

Los dominios Kunitz son estables como péptidos independientes , capaces de reconocer estructuras proteicas específicas y también funcionan como inhibidores competitivos de proteasas en su forma libre. Estas propiedades han llevado a intentos de desarrollar fármacos biofarmacéuticos a partir de dominios Kunitz. Los dominios candidatos se seleccionan de bibliotecas moleculares que contienen más de 10 millones de variantes con la ayuda de técnicas de visualización como la visualización de fagos [11] y pueden producirse a gran escala mediante organismos modificados genéticamente .

El primero de estos fármacos en comercializarse fue el inhibidor de la calicreína ecallantide , utilizado para el tratamiento del angioedema hereditario . [11] Fue aprobado en Estados Unidos en 2009. [12] Otro ejemplo es el depelestat, un inhibidor de la elastasa de los neutrófilos que se ha sometido a ensayos clínicos de fase II para el tratamiento del síndrome de dificultad respiratoria aguda en 2006/2007 [13] y también se ha descrito como un posible tratamiento inhalable de la fibrosis quística . [14]

Ejemplos

Las proteínas humanas que contienen este dominio incluyen:

Varios inhibidores de proteasas vegetales de la familia Kunitz, la familia de proteínas Kunitz-STI , incluyen un pliegue de trébol beta . [15]

Referencias

  1. ^ PDB : 1KTH ​; Arnoux B, Ducruix A, Prangé T (julio de 2002). "Comportamiento anisotrópico del dominio tipo Kunitz C-terminal de la cadena alfa3 del colágeno humano tipo VI a resolución atómica (0,9 Å)". Acta Crystallogr. D . 58 (Pt 7): 1252–4. doi :10.1107/S0907444902007333. PMID  12077460.
  2. ^ Nixon, AE; Wood, CR (2006). "Inhibidores de proteasas diseñados mediante ingeniería proteica". Current Opinion in Drug Discovery & Development . 9 (2): 261–8. PMID  16566296.
  3. ^ ab Antuch W, Güntert P, Billeter M, Hawthorne T, Grossenbacher H, Wüthrich K (septiembre de 1994). "Estructura de la solución de RMN de la proteína anticoagulante de garrapata recombinante (rTAP), un inhibidor del factor Xa de la garrapata Ornithodoros moubata". FEBS Lett . 352 (2): 251–7. doi : 10.1016/0014-5793(94)00941-4 . PMID  7925983. S2CID  2280234.
  4. ^ St Charles R, Padmanabhan K, Arni RV, Padmanabhan KP, Tulinsky A (febrero de 2000). "Estructura del péptido anticoagulante de garrapatas con una resolución de 1,6 A en complejo con inhibidor de tripsina pancreática bovina". Protein Sci . 9 (2): 265–72. doi :10.1110/ps.9.2.265. PMC 2144540 . PMID  10716178. 
  5. ^ Rawlings ND, Barrett AJ, Tolle DP (2004). "Familias evolutivas de inhibidores de peptidasa". Biochem. J . 378 (Pt 3): 705–16. doi :10.1042/BJ20031825. PMC 1224039 . PMID  14705960. 
  6. ^ Wlodawer A, Housset D, Kim KS, Fuchs J, Woodward C (1991). "Estructura cristalina de un mutante Y35G del inhibidor de tripsina pancreática bovina". J. Mol. Biol . 220 (3): 757–770. doi :10.1016/0022-2836(91)90115-M. PMID  1714504.
  7. ^ Salier JP (1990). "Inhibidor de inter-alfa-tripsina: aparición de una familia dentro de la superfamilia de inhibidores de proteasa de tipo Kunitz". Trends Biochem. Sci . 15 (11): 435–439. doi :10.1016/0968-0004(90)90282-G. PMID  1703675.
  8. ^ Takahashi K, Ikeo K, Gojobori T (1992). "Origen evolutivo de un dominio inhibidor de tripsina de tipo Kunitz insertado en la proteína precursora beta amiloide de la enfermedad de Alzheimer". J. Mol. Evol . 34 (6): 536–543. doi :10.1007/BF00160466. PMID  1593645. S2CID  26698630.
  9. ^ Sprecher CA, Foster DC, Kisiel W, Mathewes S (1994). "Clonación molecular, expresión y caracterización parcial de un segundo inhibidor de la vía del factor tisular humano". Proc. Natl. Sci. EE. UU . . 91 (8): 3353–3357. Bibcode :1994PNAS...91.3353S. doi : 10.1073/pnas.91.8.3353 . PMC 43575 . PMID  8159751. 
  10. ^ Biemann K, Papayannopoulos IA (1992). "Secuencia de aminoácidos de un inhibidor de proteasa aislado de Sarcophaga bullata determinada por espectrometría de masas". Protein Sci . 1 (2): 278–288. doi :10.1002/pro.5560010210. PMC 2142190 . PMID  1304909. 
  11. ^ ab Lehmann, A (2008). "Ecallantide (DX-88), un inhibidor de la calicreína plasmática para el tratamiento del angioedema hereditario y la prevención de la pérdida de sangre en la cirugía cardiotorácica con bomba". Opinión de expertos sobre terapia biológica . 8 (8): 1187–99. doi :10.1517/14712598.8.8.1187. PMID  18613770. S2CID  72623604.
  12. ^ Dyax Corp. (2009). "Información completa sobre prescripción Kalbitor" (PDF) . Consultado el 2 de mayo de 2010 .
  13. ^ Número de ensayo clínico NCT00455767 para "Estudio de seguridad y eficacia de Depelestat en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)" en ClinicalTrials.gov
  14. ^ Attucci, S; Gauthier, A; Korkmaz, B; Delépine, P; Martino, MF; Saudubray, F; Diot, P; Gauthier, F (2006). "EPI-hNE4, un inhibidor resistente a la proteólisis de la elastasa de neutrófilos humanos y un posible fármaco antiinflamatorio para el tratamiento de la fibrosis quística". Revista de farmacología y terapéutica experimental . 318 (2): 803–9. doi :10.1124/jpet.106.103440. PMID  16627747. S2CID  1771342.
  15. ^ Azarkan M, Martinez-Rodriguez S, Buts L, Baeyens-Volant D, Garcia-Pino A (diciembre de 2011). "La plasticidad del pliegue trébol β constituye una plataforma evolutiva para la inhibición de la proteasa". The Journal of Biological Chemistry . 286 (51): 43726–34. doi : 10.1074/jbc.M111.291310 . PMC 3243510 . PMID  22027836. 
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