Protrombinase

O complexo protrombinase é un complexo proteico que consta do factor Xa (unha serina protease) e o factor Va (un cofactor proteico), que intervén na coagulación do sangue. O complexo ensámblase en membranas con fosfolípidos cargados negativamente en presenza de ións calcio. O complexo protrombinase cataliza a conversión da protrombina (factor II), un cimóxeno inactivo, a trombina (factor IIa), unha serina protease activa. A activación da trombina é unha reacción crítica na fervenza de coagulación do sangue, que funciona regulando a hemostase no corpo. Para producir trombina, o complexo protrombinase cliva dous enlaces peptídicos na protrombina, un situado despois da Arg271 e outro despois da Arg320.[1] Aínda que o factor Xa pode activar a protrombina sen estar asociado ao complexo protrombinase, a taxa de formación de trombina é varias veces inferior nesas circunstancias. O complexo protrombinase pode catalizar a activación da protrombina a unha velocidade que é 3 x 105 veces máis rápida que co factor Xa só.[2] Así, cómpre a formación do complexo protrombinase para unha eficaz produción de trombina activada e tamén para unha correcta hemostase.

Activación dos precursores das proteínas

[editar | editar a fonte]

Tanto o factor X coma o factor V circulan no sangue como precursores inactivos antes da súa activación pola fervenza de coagulación. O cimóxeno factor X inactivo consta de dúas cadeas, unha cadea lixeira (de 136 residuos) e unha cadea pesada (de 306 residuos). A cadea lixeira contén un dominio N-terminal con ácido γ-carboxiglutámico (dominio Gla) e dous dominios de tipo EGF (EGF1 e EGF2). A cadea pesada consta dun péptido de activación N-terminal e un dominio serina protease.[3][4] O factor X pode ser activado tanto polo complexo factor VIIa-factor tisular da vía extrínseca de coagulación coma polo complexo tenase da vía intrínseca. O complexo tenase intrínseco está composto polo factor IXa e o factor VIIIa.[5][6] O péptido de activación é liberado cando o factor X é activado a factor Xa, pero as cadeas pesada e lixeira permanecen enlazados covalentemente despois da activación.

O factor V circula como un procofactor dunha soa cadea, que contén seis dominios: A1-A2-B-A3-C1-C2.[7] A trombina activa o factor V ao clivar e eliminar o dominio B. Outras proteases tamén activan o factor Va, mais esta clivaxe é realizada principalmente pola trombina. Despois da clivaxe, o factor Va contén unha cadea pesada, composta polos dominios A1 e A2 e unha cadea lixeira que consta dos dominios A3, C1 e C2. As cadeas lixeira e pesada do factor Va están ligadas por medio dun ión metálico divalente, como o calcio.[8]

Ensamblaxe do complexo

[editar | editar a fonte]

A ensamblaxe da protrombinase empeza coa unión dos factores Xa e Va con fosfolipidos cargados negativamene na membrana plasmática. Os factores activados Xa e Va únense ás membranas plasmáticas de diversos tipos celulares, como monocitos, plaquetas e células endoteliais.[9] Tanto o factor Xa coma o Va únense á membrana independentemente, pero ambos únense a sitios que son mutuamente exclusivos.[10] Tanto o factor Xa coma o Va asócianse coa membrana polas súas cadeas lixeiras, e o factor Xa únese polo seu dominio Gla de maneira dependente do calcio e o factor Va por medio dos seus dominio C2 e C1.[11][12] Unha vez unidos á membrana plasmática, os factores Xa e Va asócianse rapidamente nunha proporcios estequiométrica de 1:1 para formar o complexo protrombinase.[13] A ensamblaxe do complexo protrombinase é dependente do calcio. Cando se asocian co complexo protrombinase, a eficiencia catalítica do factor Xa multiplícase por 300 000 en comparación coa súa eficacia por separado.[2] Os factores Xa e Va interaccionan estreitamente entre si cando se asocian coa membrana plasmática.[10] Ademais, o factor Va unido a membranas proporciona unha forte vantaxe catalítica ao complexo protrombinase. O factor Va reforza a afinidade do factor Xa pola a membrana e tamén incrementa o kcat do factor Xa para protrombina.[10][14] O factor Va tamén diminúe a Km da reacción ao potenciar a unión da protrombina ao complexo protrombinase.[15]

Actividade

[editar | editar a fonte]

O complexo protrombinase completamente ensamblado cataliza a conversión do cimóxeno protrombina á serina protease trombina. Especificamente, o factor Xa cliva a protrombina en dous lugares, despois da Arg271 e da Arg320 na protrombina humana.[1] Como hai dous eventos de clivaxe, a activación da protrombina pode proceder por dúas vías. Nunha das vías, a protrombina é clivada primeiro na Arg271. Esta clivaxe produce o fragmento 1•2, que comprende os primeiros 271 residuos, e o intermediario pretrombina 2, que contén os residuos 272 a 579. O fragmento 1•2 é liberado como péptido de activación e a pretrombina 2 é clivada á súa vez na Arg320, rendendo trombina activa. As dúas cadeas formadas despois da clivaxe na Arg320, denominadas cadeas A e B, están enlazadas por unha ponte disulfuro na trombina activa. Na vía alternativa para a activación da trombina, a protrombina é clivada primeiro na Arg320, producindo un intermediario cataliticamente activo chamado meizotrombina.[16] A meizotrombina contén un fragmento 1•2 cadea A ligado á cadea B por unha ponte disulfuro. A clivaxe subseguinte da meizotrombina polo factor Xa na Arg271 dá lugar ao fragmento 1•2 e mais trombina activa, que consta das cadeas A e B ligadas por unha ponte disulfuro. Cando a trombina é xerada polo factor Xa en solitario, predomina a primeira vía e a protrombina é clivada primeiro trala posición Arg271, producindo pretrombina 2, que é clivada seguidamente despois da Arg320.[17] Porén, se o factor Xa actúa como un compoñente do complexo protrombinase, a favorecida é a segunda vía, e a protrombina é clivada primeiro despois da Arg320, producindo meizotrombina, a cal é clivada despois da Arg271 para producir trombina activa.[17][18] Así, a formación do complexo protrombinase altera a secuencia de clivaxe de enlaces da protrombina.

Inactivación

[editar | editar a fonte]

O factor Va é inactivado despois da clivaxe pola proteína C activada. A proteína C activada cliva o factor Va tanto na súa cadea lixeira coma na pesada. A clivaxe da cadea pesada reduce a capacidade do factor V para unirse ao factor Xa.[19] A proteína C acivada interacciona estreitamente e exclusivamente coa cadea lixeira do factor Va, e esta interacción é independente do calcio.[20] O factor Xa pode axudar a previr a inactivación do factor Va ao protexer o factor Va da proteína C activada.[21] É probable que o factor Xa e a proteína C activada compitan por sitios similares do factor Va.[9] O factor Xa é inhibido polo sistema antitrombina III/heparina, que tamén actúa inhibindo a trombina.[9]

Papel en enfermidades

[editar | editar a fonte]

As deficiencias de calquera dos compoñentes do complexo da protrombinase son moi raras. A deficiencia do factor V, tamén chamada parahemofilia, é un raro trastorno hemorráxico recesivo autosómico cunha incidencia aproximada de 1 en 1 000 000 de persoas.[22] A deficiencia de factor X conxénita é tamén extremadamente infrecuente, e estímse que afecta a 1 de cada 1 000 000.[23]

Unha mutación puntual no xene que codifica o factor V pode orixinar un trastorno de hipercoagulabilidade chamado factor V de Leiden. No factor V de Leiden, unha substitución de nucleótidos G1691A causa unha mutación de aminoácidos R506Q. O factor V de Leiden incrementa o risco de trombose venosa por dous mecanismos coñecidos. Primeiro, a proteína C activada normalmente inactiva o factor Va ao clivar o cofactor en Arg306, Arg506 e Arg679.[24] A mutación factor V de Leiden na Arg506 orixina o factor Va resistente para a inactivación pola proteína C activada. Como resultado desta resistencia, a vida media do factor Va no plasma increméntase, resultando nun aumento da produción de trombina e un incremento do risco de trombose.[25] En segundo lugar, baixo condicións normais, se o factor V é clivado pola proteína C activada en vez de pola trombina, pode servir como cofactor para a proteína C activada.[25] Unha vez que se une ao factor V, a proteína C activada cliva e inactiva o factor VIIIa. Porén, a forma mutada do factor V presente no factor V de Leiden, serve como un cofactor menos eficiente para a proteína C activada. Así, o factor VIIIa é inactivado menos eficientemente no factor V de Leiden, incrementando máis o risco de trombose.[25] De feito o factor V de Leiden é a causa máis común da trombose herdada.[26]

Nos Estados Unidos estimouse a frecuencia da mutación do factor V de Leiden en distintos grupos de poboación. O factor V de Leiden heterocigoto preséntase aproximadamente no 5% da poboación branca dos Estados Unidos e o factor V de Leiden homocigoto encóntrase en menos dun 1% desa poboación.[27] O factor V de Leiden é moito máis común en individuos de descendencia do norte de Europa e nalgunhas poboacións procedentes de Oriente Medio. É menos común nas poboacións hispanas, e raro nas poboacións de orixe africana, asiática ou nos nativos americanos.[27] O factor V de Leiden é un importante factor de risco para o tromboembolismo venoso, que é unha, trombose venosa profunda ou unha embolia pulmonar.[28] De feito, o factor V de Leiden heterocigoto incrementa o risco de tromboembolismo venoso recorrente nun 40%.[29]

Fármacos anticoagulantes

[editar | editar a fonte]

A inhibición do factor Xa prevén a activación da trombina, impedindo así a formación de coágulos. Deste xeito, o factor Xa é utilizado como diana directa ou indirecta de varios fármacos anticoagulantes. Por exemplo, o fármaco Fondaparinux é un inhibidor indirecto do factor Xa. O Fondaparinux únese á antitrombina III e activa a molécula para a inhibición do factor Xa. De feito, o Fondaparinux causa un incremento da afinidade da antitrombina III polo factor Xa, e este incremento da afinidade multiplica por 300 o efecto inhibidor da antitrombina III sobre o factor Xa.[30] Unha vez que a antitrombina III se une ao factor Xa, o Fondaparinux libérase e pode activar outra antitrombina.[31] Outros fármacos que inhiben indirectamente o factor Xa é Idraparinux. O Idraparinux tamén se une á antitrombina III, pero multiplica só por 30 a afinidade comparado co Fondaparinux.[32] O Idraparinux ten unha vida media máis longa que o Fondaparinux e pode administrarse a menores doses, mentres que o Fondaparinux debe ser inxectado diariamente.[33]

Rivaroxaban e Apixaban son inhibidores directos do factor Xa.[34][35][36] Ambos únense ao sitio activo do factor Xa, sen importar se o factor Xa está unido formando o complexo protrombinase ou na súa forma libre.[35][37] Estes inhibidores directos do factor Xa poden ser administrados oralmente, como tamén o Dabigatran etexilate que é un inhibidor directo da trrombina.

Fondaparinux, Rivaroxaban, Apixaban, Dabigatran etexilate e Endoxaban son utilizados actualmente como fármacos anticoagulantes aprobadas pola FDA. O desenvolvemento de Idraparinux foi interrompido pola compañía farmacéutica.[38]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ 1,0 1,1 Krishnaswamy S (January 2005). "Exosite-driven substrate specificity and function in coagulation". J. Thromb. Haemost. 3 (1): 54–67. PMID 15634266. doi:10.1111/j.1538-7836.2004.01021.x. 
  2. ↑ 2,0 2,1 Nesheim ME, Taswell JB, Mann KG (November 1979). "The contribution of bovine Factor V and Factor Va to the activity of prothrombinase". J. Biol. Chem. 254 (21): 10952–62. PMID 500617. 
  3. ↑ Di Scipio RG, Kurachi K, Davie EW (June 1978). "Activation of human factor IX (Christmas factor)". J. Clin. Invest. 61 (6): 1528–38. PMC 372679. PMID 659613. doi:10.1172/JCI109073. 
  4. ↑ Furie B, Furie BC (May 1988). "The molecular basis of blood coagulation". Cell 53 (4): 505–18. PMID 3286010. doi:10.1016/0092-8674(88)90567-3. 
  5. ↑ Di Scipio RG, Hermodson MA, Yates SG, Davie EW (February 1977). "A comparison of human prothrombin, factor IX (Christmas factor), factor X (Stuart factor), and protein S". Biochemistry 16 (4): 698–706. PMID 836809. doi:10.1021/bi00623a022. 
  6. ↑ Hoffman M, Monroe DM (June 2001). "A cell-based model of hemostasis". Thromb. Haemost. 85 (6): 958–65. PMID 11434702. 
  7. ↑ Jenny RJ, Pittman DD, Toole JJ, Kriz RW, Aldape RA, Hewick RM, Kaufman RJ, Mann KG (July 1987). "Complete cDNA and derived amino acid sequence of human factor V". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84 (14): 4846–50. PMC 305202. PMID 3110773. doi:10.1073/pnas.84.14.4846. 
  8. ↑ Mann KG, Kalafatis M (January 2003). "Factor V: a combination of Dr Jekyll and Mr Hyde". Blood 101 (1): 20–30. PMID 12393635. doi:10.1182/blood-2002-01-0290. 
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Mann KG, Jenny RJ, Krishnaswamy S (1988). "Cofactor proteins in the assembly and expression of blood clotting enzyme complexes". Annu. Rev. Biochem. 57: 915–56. PMID 3052293. doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.004411. 
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Krishnaswamy S (March 1990). "Prothrombinase complex assembly. Contributions of protein-protein and protein-membrane interactions toward complex formation". J. Biol. Chem. 265 (7): 3708–18. PMID 2303476. 
  11. ↑ Majumder R, Quinn-Allen MA, Kane WH, Lentz BR (January 2005). "The phosphatidylserine binding site of the factor Va C2 domain accounts for membrane binding but does not contribute to the assembly or activity of a human factor Xa-factor Va complex". Biochemistry 44 (2): 711–8. PMID 15641797. doi:10.1021/bi047962t. 
  12. ↑ Autin L, Steen M, Dahlbäck B, Villoutreix BO (May 2006). "Proposed structural models of the prothrombinase (FXa-FVa) complex". Proteins 63 (3): 440–50. PMID 16437549. doi:10.1002/prot.20848. 
  13. ↑ Krishnaswamy S, Mann KG, Nesheim ME (July 1986). "The prothrombinase-catalyzed activation of prothrombin proceeds through the intermediate meizothrombin in an ordered, sequential reaction". J. Biol. Chem. 261 (19): 8977–84. PMID 3755135. 
  14. ↑ Rosing J, Tans G, Govers-Riemslag JW, Zwaal RF, Hemker HC (January 1980). "The role of phospholipids and factor Va in the prothrombinase complex". J. Biol. Chem. 255 (1): 274–83. PMID 7350159. 
  15. ↑ van Rijn JL, Govers-Riemslag JW, Zwaal RF, Rosing J (September 1984). "Kinetic studies of prothrombin activation: effect of factor Va and phospholipids on the formation of the enzyme-substrate complex". Biochemistry 23 (20): 4557–64. PMID 6498156. doi:10.1021/bi00315a008. 
  16. ↑ Morita T, Iwanaga S (February 1978). "Purification and properties of prothrombin activator from the venom of Echis carinatus". J. Biochem. 83 (2): 559–70. PMID 416016. 
  17. ↑ 17,0 17,1 Esmon CT, Jackson CM (December 1974). "The conversion of prothrombin to thrombin. III. The factor Xa-catalyzed activation of prothrombin". J. Biol. Chem. 249 (24): 7782–90. PMID 4430674. 
  18. ↑ Krishnaswamy S, Church WR, Nesheim ME, Mann KG (March 1987). "Activation of human prothrombin by human prothrombinase. Influence of factor Va on the reaction mechanism". J. Biol. Chem. 262 (7): 3291–9. PMID 3818642. 
  19. ↑ Guinto ER, Esmon CT (November 1984). "Loss of prothrombin and of factor Xa-factor Va interactions upon inactivation of factor Va by activated protein C". J. Biol. Chem. 259 (22): 13986–92. PMID 6438088. 
  20. ↑ Krishnaswamy S, Williams EB, Mann KG (July 1986). "The binding of activated protein C to factors V and Va". J. Biol. Chem. 261 (21): 9684–93. PMID 3755431. 
  21. ↑ Nesheim ME, Canfield WM, Kisiel W, Mann KG (February 1982). "Studies of the capacity of factor Xa to protect factor Va from inactivation by activated protein C". J. Biol. Chem. 257 (3): 1443–7. PMID 6895752. 
  22. ↑ van Wijk R, Nieuwenhuis K, van den Berg M, Huizinga EG, van der Meijden BB, Kraaijenhagen RJ, van Solinge WW (July 2001). "Five novel mutations in the gene for human blood coagulation factor V associated with type I factor V deficiency". Blood 98 (2): 358–67. PMID 11435304. doi:10.1182/blood.V98.2.358. 
  23. ↑ Auerswald G (2006). "Prophylaxis in rare coagulation disorders -- factor X deficiency". Thromb. Res. 118 Suppl 1: S29–31. PMID 16574201. doi:10.1016/j.thromres.2006.01.015. 
  24. ↑ Kalafatis M, Rand MD, Mann KG (December 1994). "The mechanism of inactivation of human factor V and human factor Va by activated protein C". J. Biol. Chem. 269 (50): 31869–80. PMID 7989361. 
  25. ↑ 25,0 25,1 25,2 Rosendorff A, Dorfman DM (June 2007). "Activated protein C resistance and factor V Leiden: a review". Arch. Pathol. Lab. Med. 131 (6): 866–71. PMID 17550313. doi:10.1043/1543-2165(2007)131[866:APCRAF]2.0.CO;2. 
  26. ↑ Mateo J, Oliver A, Borrell M, Sala N, Fontcuberta J (March 1997). "Laboratory evaluation and clinical characteristics of 2,132 consecutive unselected patients with venous thromboembolism--results of the Spanish Multicentric Study on Thrombophilia (EMET-Study)". Thromb. Haemost. 77 (3): 444–51. PMID 9065991. 
  27. ↑ 27,0 27,1 Ornstein DL, Cushman M (April 2003). "Cardiology patient page. Factor V Leiden". Circulation 107 (15): e94–7. PMID 12707252. doi:10.1161/01.CIR.0000068167.08920.F1. 
  28. ↑ Folsom AR, Cushman M, Tsai MY, Aleksic N, Heckbert SR, Boland LL, Tsai AW, Yanez ND, Rosamond WD (April 2002). "A prospective study of venous thromboembolism in relation to factor V Leiden and related factors". Blood 99 (8): 2720–5. PMID 11929758. doi:10.1182/blood.V99.8.2720. 
  29. ↑ Marchiori A, Mosena L, Prins MH, Prandoni P (August 2007). "The risk of recurrent venous thromboembolism among heterozygous carriers of factor V Leiden or prothrombin G20210A mutation. A systematic review of prospective studies". Haematologica 92 (8): 1107–14. PMID 17650440. doi:10.3324/haematol.10234. 
  30. ↑ Olson ST, Björk I, Sheffer R, Craig PA, Shore JD, Choay J (June 1992). "Role of the antithrombin-binding pentasaccharide in heparin acceleration of antithrombin-proteinase reactions. Resolution of the antithrombin conformational change contribution to heparin rate enhancement". J. Biol. Chem. 267 (18): 12528–38. PMID 1618758. 
  31. ↑ Bauer KA (December 2003). "New pentasaccharides for prophylaxis of deep vein thrombosis: pharmacology". Chest 124 (6 Suppl): 364S–370S. PMID 14668419. doi:10.1378/chest.124.6_suppl.364S. 
  32. ↑ McRae SJ, Ginsberg JS (2005). "New Anticoagulants for the Prevention and Treatment of Venous Thromboembolism". Vasc Health Risk Manag 1 (1): 41–53. PMC 1993925. PMID 17319097. doi:10.2147/vhrm.1.1.41.58936. 
  33. ↑ Kearon C (August 2004). "Long-term management of patients after venous thromboembolism". Circulation 110 (9 Suppl 1): I10–8. PMID 15339876. doi:10.1161/01.CIR.0000140902.46296.ae. 
  34. ↑ Roehrig S, Straub A, Pohlmann J, Lampe T, Pernerstorfer J, Schlemmer KH, Reinemer P, Perzborn E (September 2005). "Discovery of the novel antithrombotic agent 5-chloro-N-({(5S)-2-oxo-3- [4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]-1,3-oxazolidin-5-yl}methyl)thiophene- 2-carboxamide (BAY 59-7939): an oral, direct factor Xa inhibitor". J. Med. Chem. 48 (19): 5900–8. PMID 16161994. doi:10.1021/jm050101d. 
  35. ↑ 35,0 35,1 Pinto DJ, Orwat MJ, Koch S, Rossi KA, Alexander RS, Smallwood A, Wong PC, Rendina AR, Luettgen JM, Knabb RM, He K, Xin B, Wexler RR, Lam PY (November 2007). "Discovery of 1-(4-methoxyphenyl)-7-oxo-6-(4-(2-oxopiperidin-1-yl)phenyl)-4,5,6,7-tetrahydro-1H-pyrazolo[3,4-c]pyridine-3-carboxamide (apixaban, BMS-562247), a highly potent, selective, efficacious, and orally bioavailable inhibitor of blood coagulation factor Xa". J. Med. Chem. 50 (22): 5339–56. PMID 17914785. doi:10.1021/jm070245n. 
  36. ↑ Hauel NH, Nar H, Priepke H, Ries U, Stassen JM, Wienen W (April 2002). "Structure-based design of novel potent nonpeptide thrombin inhibitors". J. Med. Chem. 45 (9): 1757–66. PMID 11960487. doi:10.1021/jm0109513. 
  37. ↑ Perzborn E, Strassburger J, Wilmen A, Pohlmann J, Roehrig S, Schlemmer KH, Straub A (March 2005). "In vitro and in vivo studies of the novel antithrombotic agent BAY 59-7939--an oral, direct Factor Xa inhibitor". J. Thromb. Haemost. 3 (3): 514–21. PMID 15748242. doi:10.1111/j.1538-7836.2005.01166.x. 
  38. ↑ Gross PL, Weitz JI (March 2008). "New anticoagulants for treatment of venous thromboembolism". Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 28 (3): 380–6. PMID 18296593. doi:10.1161/ATVBAHA.108.162677. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Outros artigos

[editar | editar a fonte]