2.3.2.4. Особенности активации протромбина.
Активация протромбина в тромбин – ключевая реакция системы свертывания крови, имеет как ряд сходных черт, так и особенностей, отличающих этот процесс от активации проферментов других сериновых протеиназ.
Протромбиназный комплекс (факторы Ха, Va, Са2+ и фосфолипиды мембран) превращает протромбин в тромбин. В стехиометрическом комплексе фермента - фактора Xa и кофактора- Va происходят конформационные изменения в активном центре фермента, облегчая взаимодействие фактора Xа с субстратом-протромбином. Подобные изменения происходят в тенназном комплексе (факторы IХа,VIIIa,Са2+и фосфолипиды мембран), обеспечивая эффективную активацию фактором IХа субстрата- фактора Xa).
Протромбин, связываясь с фактором Va и Xa, также претерпевает изменения, обеспечивающие эффективное взаимодействие между ферментом-фактором Xa и субстратом. Скорость реакции возрастает более чем на 5 порядков. Это увеличение происходит как за счет повышения сродства фермента к субстрату (снижения каталитической константы- Km) , так и за счет повышения скорости реакции (возрастания каталитической константы-kcat).
Отличительная особенность превращения протромбина в тромбин - это необходимость отщепления половины молекулы протромбина в процессе формирования тромбина, тогда как активация других факторов свертывания ведет к освобождению только активационных пептидов.
Кроме того при образовании тромбина происходят значительные изменения пространственной структуры молекулы фермента. В отличие от других факторов протромбинового комплекса, которые после превращения в фермент остаются связанными с поверхностью мембраны клетки через Гла-домен, тромбин не имеет в структуре этого домена и освобождается после активации. В структуре тромбина формируется новый центр связывания с рецепторами мембраны клетки.
В протромбине выделяют три домена: N-концевой фрагмент 1, фрагмент 2 и каталитический домен- претромбина 2, предшественник тромбина ( рис. 2-24 ).
РИС 2-24
Схема превращения протромбина в тромбин.
Фактор Xa превращает протромбин в тромбин, расщепляя связь по Arg320 в претромбине 2 и образуя мейзотромбин, в котором гидролизует связь по Arg271 и освобождает тромбин.
Фрагмент 1 протромбина отвечает за связывание ионов кальция и фосфолипидов. Фрагмент 2 обеспечивает связывание профермента с кофактором фактора Xa - фактором Va .Фактор Xa протромбиназного комплекса осуществляет ограниченный протеолиз протромбина в несколько стадий ( рис. 2-24 ).
На первой стадии фактор Xa протромбиназного комплекса расщепляет одну пептидную связь Arg320-Ile321 в структуре каталитического домена протромбина - претромбине 2. Образуется первый промежуточный продукт- мейзотромбин, в котором две вновь образованные цепи молекулы протромбина соединены дисульфидной связью. Мейзотромбин остается связанным с поверхностью и обладает очень низкой ферментативной активностью, достаточной для активации протеина С. Однако мейзотромбин не проявляет прокоагулянтную активность тромбина и не инактивируется антитромбином III. Вместе с тем мейзотромбин проявляет вазоконстрикторную активность.
На следующей стадии фактор Xa в гидролизует еще одну связь ( Arg271-Tre272) в структуре мейзотромбина между фрагментом 2 и претромбином 2, отщепляя большой фрагмент 1 + 2 и освобождая тромбин.
Тромбин состоит из двух цепей ( А-легкой и В –тяжелой) соединенных дисульфидной связью. В структуре тяжелой цепи локализован каталитический центр и участки связывания субстратов.
В структуре протромбина тромбин может специфически расщеплять связь Arg155 – Ser 156, освобождая фрагмент 1 протромбина и приводя к образованию претромбина 1. Однако эта реакция требует достаточно высоких концентраций фермента, которые не возникают при физиологической активации протромбина в условиях in vivo, но возможно появляются при патологии свертывания крови.
Тромбин- первый фермент в каскаде свертывания, который освобождается в окружающую среду. В структурах всех других ферментов - активных форм факторов свертывания крови, после активации сохраняются участки связывания профермента с поверхностью клетки.