Bovine α-lactalbumin and hen egg-white lysozyme have closely similar amino acid sequences. A model of α-lactalbumin has been constructed on the basis of the main chain conformation established for lysozyme. The side chain interactions of lysozyme are listed (Table 2) and the consequences of the side chain replacements in α-lactalbumin examined. Changes in internal side chains are generally interrelated in a convincing manner, suggesting that the model is largely correct, but there are some regions where it has not been possible to deduce the conformation unequivocally. Glu 35, which acts as a proton donor in lysozyme, is absent in α-lactalbumin, in which a neighbouring histidine residue may assume a similar function. The surface cleft, which is the site of substrate binding in lysozyme, is shorter in α-lactalbumin. While this would be consistent with α-lactalbumin having a mono- or disaccharide as substrate, the biochemical evidence shows that the role of α-lactalbumin in the synthesis of lactose is a complex one requiring direct interaction with the A protein.

The proteoglycan aggrecan is an important major component of cartilage matrix that gives articular cartilage the ability to withstand compression. Increased breakdown of aggrecan is associated with the development of arthritis and is considered to be catalyzed by aggrecanases, members of the ADAM-TS family of metalloproteinases. Four endogenous tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) regulate the activities of functional matrix metalloproteinases (MMPs), enzymes that degrade most components of connective tissue, but no endogenous factors responsible for the regulation of aggrecanases have been found. We show here that the N-terminal inhibitory domain of TIMP-3, a member of the TIMP family that has functional properties distinct from other TIMPs, is a strong inhibitor of human aggrecanases 1 and 2, with K_i values in the subnanomolar range. This truncated inhibitor, which lacks the C-terminal domain that is responsible for interactions with molecules other than active metalloproteinases, is produced at high yield by bacterial expression and folding from inclusion bodies. This provides a starting point for developing a biologically available aggrecanase inhibitor suitable for the treatment of arthritis.

Errors in clinical decision-making are disturbingly common. Here, we show that structured information–sharing networks among clinicians significantly reduce diagnostic errors, and improve treatment recommendations, as compared to groups of ...Errors in clinical decision-making are disturbingly common. Recent studies have found that 10 to 15% of all clinical decisions regarding diagnoses and treatment are inaccurate. Here, we experimentally study the ability of structured information–sharing ...

The complete amino acid sequence of bovine α-lactalbumin has been established. The unique sequence was deduced by characterization of the tryptic, chymotryptic, and peptic peptides isolated from enzymic hydrolysates of the two unique fragments obtained on cleavage of S-aminoethyl-α-lactalbumin with cyanogen bromide as described earlier. Important overlapping peptides were also obtained by sequence analysis of peptic and chymotryptic peptides isolated from unmodified or S-carboxymethyl-α-lactalbumin. Bovine α-lactalbumin contains 123 residues with NH2-terminal glutamic acid and COOH-terminal leucine. In accord with earlier reports, bovine α-lactalbumin has a considerable similarity in sequence to hen egg-white lysozyme. Alignment of the sequences of these two proteins shows that 49 of the residues are identical and an additional 23 residues are conservative replacements.

A partial sequence for α-lactalbumin, one of the two proteins of lactose synthetase, has been established. This sequence includes the exact position of all but 15 of the 123 residues in the molecule, and two of the four disulfide bonds. This partial structure shows that α-lactalbumin has a close structural similarity to hens egg white lysozyme. When the sequences of the two proteins are aligned, 40 residues in α-lactalbumin are identical with corresponding residues in lysozyme. An additional 27 residues at corresponding positions are chemically similar. From these observations it is concluded that the genes for α-lactalbumin and egg white lysozyme are derived from a common ancestor. It is proposed that an ancestral gene which controlled the sequence of a lysozyme-like enzyme duplicated, and the duplicate genes evolved independently giving rise to the genes for α-lactalbumin and the lysozymes.

Abstract Local unwinding of the collagen triple helix is a necessary step for initiating the collagen degradation cascade in extracellular matrices. A few matrix metalloproteinases (MMPs) are known to support this key process, but its energetic aspects remain unknown. Here, we captured the thermodynamics of the triple helix unwinding by monitoring interactions between a collagen peptide and MMP-1(E200A) – an active-site mutant of an archetypal vertebrate collagenase – at increasing temperatures, using isothermal titration calorimetry (ITC). Coupled binding and unwinding manifests as a curved relationship between the total enthalpy change and temperature of the reaction, producing increasingly negative heat capacity change (ΔΔC p ≈ −36.3 kcal/molK 2 ). A specially designed solid-phase binding and cleavage assay (SPBCA) reported strain in the catalytically relevant unwound state, suggesting that this state is distinct from the horizon of sampled conformations of the collagenase-susceptible site. MMP-1 appears to blend selected fit with induced fit mechanisms to catalyse collagen unwinding prior to cleavage of individual collagen chains. Graphical Abstract Highlights The unwinding of the collagen triple helix by matrix metalloproteinases (MMPs) is critical for collagen catabolism, but how MMPs harness bioavailable energy for this energetically expensive process is enigmatic Rising temperature causes linear increases of the negative heat capacity change associated with the interaction of MMP-1 with a collagenase-susceptible triple-helical peptide, indicating enrichment of hydrophobic contacts during the triple helix unwinding The complex of MMP-1 with locally unwound collagen holds considerable structural strain, which becomes relieved upon cleavage of the unwound collagen strand(s) MMP-1 consumes heat to drive specific (structurally distinct) collagen unwinding by increasing entropy associated with evolving hydrophobic anchor points between the enzyme and the substrate The prototypic collagenase MMP-1 appears to blend conformational selection with induced fit, shedding light on the thermodynamic principles by which MMPs trigger collagen breakdown and supporting general mechanistic conclusions concerning conformational changes coupled to protein-protein binding