Protrombinase - Prothrombinase
Den protrombinase- kompleks består av serin protease, Faktor Xa , og proteinet kofaktor, Faktor Va . Komplekset samles på negativt ladede fosfolipidmembraner i nærvær av kalsiumioner. Protrombinase -komplekset katalyserer omdannelsen av protrombin (faktor II), et inaktivt zymogen, til trombin (faktor IIa), en aktiv serinprotease. Aktiveringen av trombin er en kritisk reaksjon i koagulasjonskaskaden , som fungerer for å regulere hemostase i kroppen. For å produsere trombin, klyver protrombinase -komplekset to peptidbindinger i protrombin, den ene etter Arg 271 og den andre etter Arg 320 . Selv om det er vist at faktor Xa kan aktivere protrombin når det ikke er tilknyttet protrombinase -komplekset, reduseres trombindannelseshastigheten alvorlig under slike omstendigheter. Protrombinasekomplekset kan katalysere aktivering av protrombin ved en hastighet 3 x 10 5 -doble hurtigere enn kan faktor Xa alene. Således er protrombinase -komplekset nødvendig for effektiv produksjon av aktivert trombin og også for tilstrekkelig hemostase.
Aktivering av proteinforløpere
Både faktor X og faktor V sirkulerer i blodet som inaktive forløpere før aktivering av koagulasjonskaskaden. Den inaktive zymogen Factor X består av to kjeder, en lett kjede (136 rester) og en tung kjede (306 rester). Lettkjeden inneholder et N-terminalt γ-karboksyglutaminsyredomene ( Gla-domene ) og to epidermale vekstfaktorlignende domener (EGF1 og EGF2). Den tunge kjeden består av et N-terminal aktiveringspeptid og et serin-proteasedomene. Faktor X kan aktiveres av både faktor VIIa - vevsfaktorkomplekset i den ekstrinsiske koagulasjonsveien og av tenasekomplekset i den indre banen. Det iboende tenasekomplekset består av både faktor IXa og faktor VIIIa . Aktiveringspeptidet frigjøres når faktor X aktiveres til faktor Xa, men de tunge og lette kjedene forblir kovalent koblet etter aktivering.
Faktor V sirkulerer som en enkeltkjedet prokofaktor som inneholder seks domener, A1-A2-B-A3-C1-C2. Trombin aktiverer faktor V ved spaltning av B -domenet. Andre proteaser aktiverer også faktor V, men denne spaltningen utføres hovedsakelig av trombin. Etter spaltning inneholder Factor Va en tung kjede, sammensatt av A1- og A2 -domenene og en lett kjede, bestående av A3-, C1- og C2 -domenene. De lette og tunge kjedene til Factor Va er knyttet via et divalent metallion, for eksempel kalsium.
Kompleks montering
Protrombinasemontasje begynner med binding av faktor Xa og faktor Va til negativt ladede fosfolipider på plasmamembraner. Aktivert faktor Xa og faktor Va binder seg til plasmamembranene i en rekke forskjellige celletyper, inkludert monocytter, blodplater og endotelceller. Både faktor Xa og Va binder seg til membranen uavhengig av hverandre, men de binder seg begge til hverandre utelukkende bindingssteder. Både Faktor Xa og Faktor Va forbinder seg med membranen via sine lette kjeder, med Faktor Xa-binding via sitt Gla-domene på en kalsiumavhengig måte og Faktor Va via dens C2- og C1-domener. Når den er bundet til plasmamembranen, assosierer faktor Xa og faktor Va seg raskt i et 1: 1 støkiometrisk forhold for å danne protrombinase -komplekset. Montering av protrombinase -komplekset er kalsiumavhengig. Når den er forbundet med protrombinase-komplekset, er den katalytiske effektiviteten til faktor Xa økt 300 000 ganger sammenlignet med dens effektivitet alene. Faktor Xa og faktor Va samhandler tett med hverandre når de er assosiert på plasmamembranen. Videre gir membranbundet faktor Va en sterk katalytisk fordel for protrombinase-komplekset. Faktor Va styrker affiniteten til faktor Xa for membranen og øker også kcaten til faktor Xa for protrombin. Faktor Va reduserer også reaksjonens Km ved å øke bindingen av protrombin til protrombinase -komplekset.
Aktivitet
Det ferdig sammensatte protrombinase -komplekset katalyserer omdannelsen av zymogen protrombin til serinprotease trombin. Faktisk spaltes faktor Xa protrombin på to steder, etter Arg 271 og Arg 320 i humant protrombin. Fordi det er to spaltningshendelser, kan protrombinaktivering fortsette med to veier. I en vei spaltes protrombin først ved Arg 271 . Denne spaltningen produserer fragment 1 2, omfattende de første 271 restene, og mellomproduktetrombin 2, som består av rester 272-579. Fragment 1 • 2 frigjøres som et aktiveringspeptid, og protrombin 2 spaltes ved Arg 320 , noe som gir aktivt trombin. De to kjedene som ble dannet etter spaltningen ved Arg 320 , betegnet A- og B -kjedene, er forbundet med en disulfidbinding i aktivt trombin. I den alternative veien for trombinaktivering spaltes protrombin først ved Arg 320 , og produserer et katalytisk aktivt mellomprodukt kalt meizotrombin. Meizotrombin inneholder fragment 1 • 2 En kjede knyttet til B -kjeden med en disulfidbinding. Etterfølgende spaltning av meizotrombin av faktor Xa ved Arg 271 gir fragment 1 • 2 og aktivt trombin, bestående av A- og B -kjedene knyttet med en disulfidbinding. Når trombin genereres av faktor Xa alene, dominerer den første veien og protrombin spaltes først etter Arg 271 , og produserer protrombin 2, som deretter spaltes etter Arg 320 . Hvis faktor Xa fungerer som en komponent i protrombinase -komplekset, foretrekkes imidlertid den andre veien, og protrombin spaltes først etter Arg 320 , og produserer meizotrombin, som spaltes etter Arg 271 for å produsere aktivt trombin. Dermed endrer dannelsen av protrombinase -komplekset sekvensen for protrombinbindingsspaltning.
Inaktivering
Faktor Va inaktiveres etter kutting av aktivert protein C . Aktivert protein C spalter Factor Va i både de lette og tunge kjedene. Spaltning i den tunge kjeden reduserer faktor Vs evne til å binde seg til faktor Xa. Aktivert protein C interagerer tett og utelukkende med lettkjeden til Factor Va, og denne interaksjonen er kalsiumuavhengig. Faktor Xa kan bidra til å forhindre inaktivering av faktor Va ved å beskytte faktor Va mot aktivert protein C. Det er sannsynlig at faktor Xa og aktivert protein C konkurrerer om lignende steder på faktor V. Faktor Xa blir hemmet av antitrombin III/ heparinsystemet , som også virker for å hemme trombin.
Rolle i sykdom
Mangel på enten proteinkomponenter i protrombinase -komplekset er svært sjeldne. Faktor V -mangel, også kalt parahemofili, er en sjelden autosomal recessiv blødningsforstyrrelse med en omtrentlig forekomst på 1 av 1 000 000. Medfødt faktor X -mangel er også ekstremt sjelden, og påvirker anslagsvis 1 av 1 000 000.
En punktmutasjon i genet som koder for faktor V kan føre til en hyperkoagulasjonsforstyrrelse kalt Factor V Leiden . I faktor V Leiden resulterer en G1691A -nukleotiderstatning i en R506Q -aminosyremutasjon. Faktor V Leiden øker risikoen for venøs trombose med to kjente mekanismer. For det første inaktiverer protein C normalt faktor Va ved å spalte kofaktoren ved Arg 306 , Arg 506 og Arg 679 . Faktor V Leiden-mutasjonen ved Arg 506 gjør Faktor Va motstandsdyktig mot inaktivering av aktivert protein C. Som et resultat av denne motstanden øker halveringstiden til faktor Va i plasma, noe som resulterer i økt trombinproduksjon og økt risiko for trombose. For det andre, under normale forhold, hvis faktor V spaltes av aktivert protein C i stedet for trombin, kan det tjene som en kofaktor for aktivert protein C. Når det er bundet til faktor V, spaltes og deaktiveres aktivert protein C av faktor VIIIa. Den muterte formen av faktor V som er tilstede i faktor V Leiden, fungerer imidlertid som en mindre effektiv kofaktor av aktivert protein C. Dermed blir faktor VIIIa mindre effektivt inaktivert i faktor V Leiden, noe som ytterligere øker risikoen for trombose. Faktor V Leiden er faktisk den vanligste årsaken til arvelig trombose.
Heterozygot faktor V Leiden er til stede i omtrent 5% av den hvite befolkningen i USA, og homozygot faktor V Leiden er funnet mindre enn 1% av denne befolkningen. Faktor V Leiden er mye mer vanlig hos individer av nordeuropeisk avstamning og i noen befolkninger i Midtøsten. Det er mindre vanlig i spanske befolkninger, og sjelden i afrikanske, asiatiske og indianere. Faktor V Leiden er en viktig risikofaktor for venøs tromboemboli, det vil si dyp venetrombose eller lungeemboli. Faktisk øker heterozygot faktor V Leiden ens risiko for tilbakevendende venøs tromboemboli med 40%.
Antikoagulant medisiner
Inhibering av faktor Xa forhindrer trombinaktivering og forhindrer derved koageldannelse. Dermed brukes faktor Xa som både et direkte og indirekte mål for flere antikoagulantia. For eksempel er stoffet Fondaparinux en indirekte hemmer av faktor Xa. Fondaparinux binder seg til antitrombin III og aktiverer molekylet for faktor Xa -inhibering. Faktisk gir Fondaparinux en økt affinitet av antitrombin III til faktor Xa, og denne økte affiniteten resulterer i en 300 ganger økning i antitrombin III-hemmende effekt på faktor Xa. Etter at antitrombin III binder seg til faktor Xa, frigjøres Fondaparinux og kan aktivere et annet antitrombin. Et annet stoff som indirekte hemmer faktor Xa er Idraparinux . Idraparinux binder også antitrombin III, men med en 30 ganger økning i affinitet sammenlignet med Fondaparinux. Idraparinux har en økt halveringstid sammenlignet med Fondaparinux og kan administreres ukentlig, mens Fondaparinux må injiseres subkutant daglig.
Rivaroxaban og Apixaban er direkte faktor Xa -hemmere.
Rivaroxaban og Apixaban binder seg til det aktive stedet for Faktor Xa, uavhengig av om Faktor Xa er bundet i protrombinase -komplekset eller er i fri form. Disse direkte faktor Xa -hemmerne kan administreres oralt, det samme kan dabigatranetexilat , som er en direkte trombininhibitor.
Fondaparinux, Rivaroxaban, Apixaban, Dabigatran Etexilate og Endoxaban brukes for tiden som FDA-godkjente antikoagulantia. Utviklingen av Idraparinux ble avbrutt.