Остаток глутаминовой кислоты Остаток γ-карбоксиглутаминовой кислоты
Фермент удалось очистить до гомогенного состояния (белковая цепь содержит 758 аминокислот с пробладанием гидрофобных) и определить его структурный ген (он включает 15 экзонов).
При взаимодействии восстановленной формы витамина К-Н2 с γ-глута-маткарбоксилазой в присутствии кислорода образуется сильное основание (алк-оксид), способное отнять от γ-С атома глутаминовой кислоты водород, на место которого присоединяется СО2 – при этом образуется γ-карбоксиглутаминовая кислота. В ходе реакции появляются коротко живущие и высоко токсичные промежуточные соединения (свободные радикалы витамина К), которые превращаются в нетоксичный эпоксид витамина К в присутствие глутамата. Эпоксид витамина К снова восстанавливается в витамин К-Н2 с помощью ферментов редуктаз. Следовательно, при дефиците глутаминовой кислоты в клетке затрудняется обезвреживание токсичных свободных радикалов витамина К.
γ-карбоксиглутаминовая кислота является Са++ -связывающей аминокислотой, которая необходима для функционирования кальций-связывающих белков. К таковым относятся:
факторы свёртывающей системы крови: IX, VII, X и протромбин.
регуляторные белки (протеин С и протеин S), нуждающиеся в γ-карбоксиглутаминовой кислоте для Са-индуцированного взаимодействия с поверхностью клеточной мембраны.
белки минерализации костной ткани (костный γ-карбокси-глутаминовый протеин и другие). Поскольку при дефекте синтеза костного γ-карбоксиглутаминового белка кальцифицируются артерии и хрящи, возможно, что его функцией является также контроль за внекостной кальцификацией.
витамин К-зависимый белок Gas 6, активирующий рост гладкомышечных клеток; витамин К-зависимый сократительный белок хвостика сперматозоида.
некоторые нейротоксины (например, содержащиеся в яде улитки).
Общей особенностью всех витамин К-зависимых белков является формирование белковой сеточки, образованной γ-карбоксиглутаминовой кислотой, связанной с кальцием. Такая сеть впервые была описана для протромбина. Протромбин в присутствие Са++ связывается с биомембраной, что является необходимым условием для реализации процесса свёртывания крови.
Витамин К-зависимые белки синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме в виде белков-предшественников, содержащих сигнальный участок и «участок узнавания» для γ-карбоксилирования. После отщепления сигнального пептида белок с помощью «участка узнавания» связывается с витамин К-зависимой карбоксилазой, локализующейся в мембранах эндоплазматического ретикулума. В результате этого связывания γ-карбоксиглутаматкарбоксилаза переходит из неактивного состояния в активное и начинает осуществлять каталитическое превращение остатка глутаминовой кислоты в γ-карбокси-глута-миновую кислоту в витамин К-зависимом пробелке. Карбоксилированный пробелок перемещается в сетчатый аппарат Гольджи, где расщепляется и зрелая белковая молекула секретируется клеткой в межклеточное пространство (см. рис.). На N-конце зрелого протромбина и других К-зависимых белков содержится 10-12 остатков γ-карбоксиглутаминовой кислоты. Домены с таким участками высоко структурированы и заключают в себе линейно расположенные ионы кальция.
Гиповитаминоз. Признаком недостаточности витамина К является повышенная кровоточивость, особенно при травмах. У взрослого человека гиповитаминоз К встречается довольно редко, так как этот витамин имеется во мно-
гих пищевых продуктах; кроме того, он синтезируется микрофлорой кишечника. У новорождённых недостаточность витамина К (геморрагическая болезнь новорождённных) – явление нередкое из-за низкого его содержания в материнском молоке и недостаточно развитой микрофлоры кишечника. Гиповитаминоз жирорастворимых витаминов может развиваться при нарушении выделения желчи, панкреатитах, дисбактериозах кишечника и некоторых других заболеваниях желудочно-кишечного тракта.