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NEW INSIGHTS INTO HEMOPEXIN-BINDING TO HEMIN AND HEMOGLOBIN
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Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Para Inovação em Doenças da População Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Para Inovação em Doenças da População Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
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Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Para Inovação em Doenças da População Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Biologia. Departametno de Biologia Celular e Molecular. Niterói, RJ, Brasil
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnológico em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Para Inovação em Doenças da População Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
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Abstract
Hemopexin (Hx) is a plasma glycoprotein that scavenges heme (Fe(III) protoporphyrin IX).
Hx has important implications in hemolytic disorders and hemorrhagic conditions because releasing
hemoglobin increases the labile heme, which is potentially toxic, thus producing oxidative stress.
Therefore, Hx has been considered for therapeutic use and diagnostics. In this work, we analyzed and
mapped the interaction sequences of Hx with hemin and hemoglobin. The spot-synthesis technique
was used to map human hemopexin (P02790) binding to hemin and human hemoglobin. A library of
15 amino acid peptides with a 10-amino acid overlap was designed to represent the entire coding
region (aa 1-462) of hemopexin and synthesized onto cellulose membranes. An in silico approach
was taken to analyze the amino acid frequency in the identified interaction regions, and molecular
docking was applied to assess the protein-protein interaction. Seven linear peptide sequences in Hx
were identified to bind hemin (H1–H7), and five were described for Hb (Hb1–Hb5) interaction, with
just two sequences shared between hemin and Hb. The amino acid composition of the identified
sequences demonstrated that histidine residues are relevant for heme binding. H105, H293, H373,
H400, H429, and H462 were distributed in the H1–H7 peptide sequences, but other residues may
also play an important role. Molecular docking analysis demonstrated Hx’s association with the
-chain of Hb, with several hotspot amino acids that coordinated the interaction. This study provides
new insights into Hx-hemin binding motifs and protein-protein interactions with Hb. The identified
binding sequences and specific peptides can be used for therapeutic purposes and diagnostics as
hemopexin is under investigation to treat different diseases and there is an urgent need for diagnostics
using labile heme when monitoring hemolysis.
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