What comparisons of natural and chimeric contacts reveal about inhibition of human cathepsins K, L and S by their prosegments.

Abstract

Se sabe que las catepsinas humanas K, L y S, involucradas en el desarrollo de diversas enfermedades graves, son fuertemente inhibidas por sus prosegmentos cognados, a los que se unen covalentemente o sólo formando complejos. En este trabajo se construyeron las estructuras tridimensionales de los tres complejos naturales de estas enzimas, con sus prorregiones cognadas, así como seis complejos quiméricos de los mismos tres prosegmentos con enzimas no cognadas. Todo lo anterior se cumplió para llevar a cabo un estudio comparativo de los contactos estructurales de la interfaz a lo largo del sitio activo enzimático en los complejos construidos. El análisis implicó la búsqueda de un parámetro estructural que correlacionara con las constantes de inhibición reportadas experimentalmente para los nueve complejos estudiados. Se encontró que este parámetro fue la diferencia de energía electrostática (debida a enlaces de hidrógeno y pares iónicos) en la unión al sitio activo de un fragmento de 13 aminoácidos de los prosegmentos. Usamos los resultados de este trabajo, por una parte, para identificar los residuos clave involucrados en el reconocimiento intermolecular en cada complejo estudiado y, por otra, para explicar algunos datos reportados por diferentes grupos de investigación sobre la inhibición de las mismas enzimas aquí analizadas. Se encontró que el complejo natural de catepsina L establece un mayor número de interacciones electrostáticas, algunas de ellas altamente interconectadas, en comparación con los otros dos complejos naturales. Además, los contactos quiméricos revelaron sitios de unión que podrían usarse para lograr una inhibición más potente de estas catepsinas, evitando interacciones cruzadas.