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拮抗维生素 K 催化循环用于抗凝的结构基础。

Structural basis of antagonizing the vitamin K catalytic cycle for anticoagulation.

机构信息

Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO 63110, USA.

NE-CAT, Cornell University, Argonne National Laboratory, Argonne, IL 60439, USA.

出版信息

Science. 2021 Jan 1;371(6524). doi: 10.1126/science.abc5667. Epub 2020 Nov 5.

DOI:10.1126/science.abc5667
PMID:33154105
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7946407/
Abstract

Vitamin K antagonists are widely used anticoagulants that target vitamin K epoxide reductases (VKOR), a family of integral membrane enzymes. To elucidate their catalytic cycle and inhibitory mechanism, we report 11 x-ray crystal structures of human VKOR and pufferfish VKOR-like, with substrates and antagonists in different redox states. Substrates entering the active site in a partially oxidized state form cysteine adducts that induce an open-to-closed conformational change, triggering reduction. Binding and catalysis are facilitated by hydrogen-bonding interactions in a hydrophobic pocket. The antagonists bind specifically to the same hydrogen-bonding residues and induce a similar closed conformation. Thus, vitamin K antagonists act through mimicking the key interactions and conformational changes required for the VKOR catalytic cycle.

摘要

维生素 K 拮抗剂是广泛使用的抗凝剂,它们靶向维生素 K 环氧化物还原酶(VKOR),这是一类整合膜酶。为了阐明它们的催化循环和抑制机制,我们报告了 11 个人类 VKOR 和河豚 VKOR 样的 X 射线晶体结构,其中包含不同氧化还原状态的底物和拮抗剂。进入活性位点的部分氧化状态的底物形成半胱氨酸加合物,诱导开-闭构象变化,触发还原。氢键相互作用在疏水性口袋中促进结合和催化。拮抗剂特异性结合到相同的氢键残基上,并诱导类似的封闭构象。因此,维生素 K 拮抗剂通过模拟 VKOR 催化循环所需的关键相互作用和构象变化起作用。

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