2.2.1. Факторы протромбинового комплекса

Структурное подобие факторов протромбинового комплекса, свидетельствует в пользу дупликации гена предшественника, его модификации в течение эволюции. Каталитические домены свертывающих протеиназ относятся к трипсиноподобным сериновым протеиназам, каталитический участок активного центра которых формируется триадой аминокислот, соответствующих Гис57, Сер195, Асп102 химотрипсина. Ферменты находятся в крови в форме проферментов, которые превращаются в активные формы вследствие ограниченного протеолиза, те гидролиза одной или двух пептидных связей. Синтез проферментов протромбинового комплекса в основном происходит в печени и зависит от витамина К, который служит коферментом фермента - γ-глутамилкарбоксилазы (рис.2- 14 и рис.2- 15). Витамины группы К ( рис.2- 14)- производные 2-метил-1,4- нафтохинона: К₁ (филлохинон) получен из люцерны, так же им богаты шпинат, капуста и др. растения, а К₂ (менахинон)–синтезируется микроорганизмами, например кишечной палочкой и обнаружен в печени млекопитающих.

РИС. 2-14

Структура витаминов к1(филлохинон), витамина к2 (менахинон) и антагонистов витаминов к – кумарина и варфарина.

Витамин К переходит в активную форму гидрохинона (КН₂ ) после восстановления из эпоксида под действием фермента печени – редуктазы ( рис.2-14) .

Рис 2-15.

Цикл витамина К и его функция как кофактора γ-глутамилкарбоксилазы.

Y - γ-Глутамилкарбоксилаза карбоксилирует остатки глутаминовой кислоты (Glu) витамин К-зависимых факторов свертывания крови в присутствии активной формы витамина К гидрохинона (КН₂). Витамин К –редуктаза(2), устойчивая к варфарину, восстанавливает Витамин К₁ в активную форму – Витамин КН₂. Витамин КН₂ окисляется в КО - витамин К эпоксид, в реакции сопряженной с карбоксилированием остатков глутаминовой кислоты факторов свертывания крови. Витамин К-зависимые факторы свертывания крови функционально активны после карбоксилирования. Витамин КО (эпоксид) затем восстановливается в витамин К₁ в реакции, катализируемой витамин КО редуктазой. Варфарин, ингибируя витамин КО редуктазу, блокирует образование витамина К₁ и витамина КН₂ , необходимых для карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в факторах свертывания крови. Действие варфарина может быть заблокировано витамином К₁ , поступающим с пищей или данным как лекарство.

Витамин КН₂ окисляется в КО - витамин К эпоксид, в реакции сопряженной с карбоксилированием остатков глутаминовой кислоты факторов свертывания крови. Витамин К-зависимые факторы свертывания крови функционально активны после карбоксилирования. Витамин КО (эпоксид) затем восстановливается в витамин К₁ в реакции, катализируемой витамин КО редуктазой . Кумариновые препараты (Рис 14,15 ) (например, варфарин, кумарин, дикумарин и др.) ингибируя витамин КО редуктазу, блокируют ее действие и образование витамина КН₂, необходимого для карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты (Glu) в протромбине и других факторах протромбинового комплекса.

Фермент печени γ-глутамилкарбоксилаза в присутствии восстановленной формы витамина К (КН₂) катализирует карбоксилирование 10 или 12 остатков глутаминовой кислоты на N(амино)-концевом участке молекул факторов протромбинового комплекса( рис.2- 14). В результате реакции образуются, так называемый Гла-домен на аминоконце факторов, содержащий остатки -карбоксиглутаминовой кислоты (-кГлу). Два или три остатка -кГлу связывают один ион кальция, вызывая конформационные изменения в молекуле и экспонирование участков связывания мембран клеток. Кроме того, эти остатки прямо связываются с мембраной через кальциевые мостики. Связывание кальция крови хелаторами предотвращает ее свертывание.

Иммобилизованные на мембране клетки факторы протромбинового комплекса могут подвергаться ограниченному протеолизу в активные формы белков свертывания крови (кроме протеинов S и Z , выполняющих функции кофакторов) .

Витамин К участвует также в γ-карбоксилировании остатков глутаминовой кислоты в некоторых других Ca-связывающих белках, в частности, в остеокальцине костной ткани.

В присутствии антагонистов витамина К - кумарина, варфарина и др., синтезируются аномальные белки протромбинового комплекса, которые не связываются с фосфолипидами мембраны и не активируются. На основе дикумарина создано много непрямых синтетических антикоагулянтов, широко используемых для лечения тромботических осложнений сердечно-сосудистых и других заболеваний.

Передозировка или отравление антагонистами витамина К может привести к тяжелому кровотечению, для коррекции которого используют высокие концентрации препаратов витамина К. Давно известно, что кумарины используются в качестве крысиного яда.

Многие белки, вовлекаемые в гемостаз, имеют “крингл”-домены, названные так Магнуссоном (Дания), который расшифровал структуру этих доменов в молекуле протромбина (рис. 2-13). Крингл-домены содержат 80-85 аминокислотных остатков, образующих, благодаря трем дисульфидным мостикам, характерные триплетные петли (похожие по форме на шведские бублики - кринглы). Крингл-домены отвечают за связывание профермента с поверхностью.

Другой домен, структурно подобный доменам эпидермального фактора роста (EGF), обнаружен у многих факторов свертывания(VII,IX,X,XII) и отвечает за связывание с поверхностью клеток (рис. 2- 13).

В структуре молекул протромбина и факторов VII,IX и X содержится пятичленная последовательность ароматических аминокислот Phe-Trp-X-X-Tyr, экспонированных наружу молекулы, которые создают гидрофобный домен, взаимодействующий с клеточными мембранами.