trombina - Thrombin

F2
2c93.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów : PDBe RCSB
Identyfikatory
Skróty F2 , PT, RPRGL2, THPH1, czynnik krzepnięcia II, trombina
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 176930 MGI : 88380 HomoloGene : 426 Karty genetyczne : F2
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Zespół
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_000506
NM_001311257

NM_010168

RefSeq (białko)

NP_000497

NP_034298

Lokalizacja (UCSC) Chr 11: 46,72 – 46,74 Mb Chr 2: 91,63 – 91,64 Mb
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz
Schematyczny diagram szlaków krzepnięcia krwi i białka C.  W szlaku krzepnięcia krwi trombina przekształca czynnik XI w XIa, VIII w VIIIa, V w Va, fibrynogen w fibrynę.  Ponadto trombina promuje aktywację i agregację płytek krwi poprzez aktywację receptorów aktywowanych proteazą na błonie komórkowej płytek krwi.  Trombina również przechodzi do szlaku białka C poprzez przekształcenie białka C w APC.  APC z kolei przekształca czynnik V w Vi, a VIIIa w VIIIi.  Wreszcie APC aktywuje PAR-1 i EPCR.
Rola trombiny w kaskadzie krzepnięcia krwi

Trombiny ( EC 3.4.21.5 , fibrinogenase , thrombase , thrombofort , miejscowo , trombinę, C , tropostasin , aktywowany czynnik krzepnięcia krwi II , czynnik krzepnięcia krwi Ila , czynnik Ha , E trombiny , beta-trombiny , gamma-trombiny ) jest proteaza serynowa , enzym, który u ludzi jest kodowany przez gen F2 . Protrombina (czynnik krzepnięcia II) jest rozszczepiana proteolitycznie, tworząc trombinę w procesie krzepnięcia . Trombina z kolei działa jak proteaza serynowa, która przekształca rozpuszczalny fibrynogen w nierozpuszczalne nici fibryny , a także katalizuje wiele innych reakcji związanych z krzepnięciem.

Historia

Po opisie fibrynogenu i fibryny, Alexander Schmidt postawił hipotezę o istnieniu enzymu, który przekształca fibrynogen w fibrynę w 1872 roku.

Protrombinę odkrył Pekelharing w 1894 roku.

Fizjologia

Synteza

Trombina jest wytwarzana przez enzymatyczne rozszczepienie dwóch miejsc na protrombinie przez aktywowany czynnik X (Xa). Aktywność czynnika Xa jest znacznie wzmocniona przez wiązanie z aktywowanym czynnikiem V (Va), zwanym kompleksem protrombinazy . Protrombina jest wytwarzana w wątrobie i jest kotranslacyjnie modyfikowana w reakcji zależnej od witaminy K , która przekształca 10-12 kwasów glutaminowych na końcu N cząsteczki w kwas gamma-karboksyglutaminowy (Gla). W obecności wapnia reszty Gla promują wiązanie protrombiny z dwuwarstwami fosfolipidowymi. Niedobór witaminy K lub podanie antykoagulantu warfaryny hamuje wytwarzanie reszt kwasu gamma-karboksyglutaminowego, spowalniając aktywację kaskady krzepnięcia.

U dorosłych ludzi normalny poziom aktywności antytrombiny we krwi został zmierzony na około 1,1 jednostki/ml. Poziom trombiny u noworodków stale wzrasta po urodzeniu, aby osiągnąć normalny poziom u dorosłych, od poziomu około 0,5 jednostki/ml 1 dzień po urodzeniu do poziomu około 0,9 jednostki/ml po 6 miesiącach życia.

Mechanizm akcji

W szlaku krzepnięcia krwi trombina przekształca czynnik XI w XIa, VIII w VIIIa, V w Va, fibrynogen w fibrynę i XIII w XIIIa.

Czynnik XIIIa jest transglutaminazą, która katalizuje tworzenie wiązań kowalencyjnych pomiędzy resztami lizyny i glutaminy w fibrynie. Wiązania kowalencyjne zwiększają stabilność skrzepu fibrynowego. Trombina wchodzi w interakcje z trombomoduliną .

W ramach swojej aktywności w kaskadzie krzepnięcia trombina promuje również aktywację i agregację płytek krwi poprzez aktywację receptorów aktywowanych proteazą na błonie komórkowej płytek.

Negatywna opinia

Trombina związana z trombomoduliną aktywuje białko C , inhibitor kaskady krzepnięcia. Aktywacja białka C jest znacznie zwiększona po związaniu trombiny z trombomoduliną , integralnym białkiem błonowym wyrażanym przez komórki śródbłonka . Aktywowane białko C inaktywuje czynniki Va i VIIIa. Wiązanie aktywowanego białka C z białkiem S prowadzi do niewielkiego wzrostu jego aktywności. Trombina jest również dezaktywowana przez antytrombinę , inhibitor proteazy serynowej .

Struktura

Zakotwiczenie protrombiny bydlęcej do błony przez jej domenę Gla .

Masa cząsteczkowa protrombiny wynosi około 72 000 Da . Domena katalityczna jest uwalniana z fragmentu protrombiny 1.2, tworząc aktywny enzym trombinę o masie cząsteczkowej 36 000 Da. Strukturalnie jest członkiem dużego klanu proteaz PA .

Protrombina składa się z czterech domen; N-końcowa domena Gla dwie domeny kringle i C-końcowy trypsyny -jak proteaza serynowa domeny. Czynnik Xa z czynnikiem V jako kofaktorem prowadzi do rozszczepienia domeny Gla i dwóch domen Kringle (tworząc razem fragment zwany fragmentem 1.2) i pozostawia trombinę, składającą się wyłącznie z domeny proteazy serynowej.

Jak w przypadku wszystkich proteaz serynowych , protrombina jest przekształcana w aktywną trombinę przez proteolizę wewnętrznego wiązania peptydowego, odsłaniając nowy N-końcowy Ile-NH3. Historyczny model aktywacji proteaz serynowych obejmuje wstawienie tego nowo utworzonego końca N łańcucha ciężkiego do beczki β, promując prawidłową konformację reszt katalitycznych. W przeciwieństwie do struktur krystalicznych aktywnej trombiny, badania metodą spektrometrii masowej wymiany wodorowo-deuterowej wskazują, że ten N-końcowy Ile-NH3 nie zostaje wstawiony do beczki β w postaci apo trombiny. Jednak wiązanie aktywnego fragmentu trombomoduliny wydaje się allosterycznie promować aktywną konformację trombiny przez wstawienie tego regionu N-końcowego.

Gen

Gen trombiny (protrombiny) znajduje się na jedenastym chromosomie (11p11-q12).

Szacuje się, że na świecie u 30 osób zdiagnozowano wrodzoną postać niedoboru czynnika II, której nie należy mylić z mutacją protrombiny G20210A , zwaną również mutacją czynnika II. Protrombina G20210A jest wrodzona.

Protrombina G20210A zwykle nie towarzyszy mutacjom innych czynników (tj. najczęstszym jest czynnik V Leiden). Gen może być dziedziczony heterozygotycznie (1 para) lub znacznie rzadziej homozygotyczny (2 pary) i nie jest związany z płcią ani grupą krwi. Mutacje homozygotyczne zwiększają ryzyko zakrzepicy bardziej niż mutacje heterozygotyczne, ale względne zwiększone ryzyko nie jest dobrze udokumentowane. Inne potencjalne ryzyko zakrzepicy , takie jak doustne środki antykoncepcyjne, mogą się sumować. Wcześniej opisywane powiązanie choroby zapalnej jelit (tj . choroby Leśniowskiego-Crohna lub wrzodziejącego zapalenia jelita grubego ) i mutacji protrombiny G20210A lub czynnika V Leiden zostało zaprzeczone w badaniach.

Rola w chorobie

Aktywacja protrombiny ma kluczowe znaczenie w fizjologicznej i patologicznej koagulacji. Opisano różne rzadkie choroby związane z protrombiną (np. hipoprotrombinemia ). Anty-protrombiny przeciwciała na choroby autoimmunologiczne mogą być czynnikiem w tworzeniu przeciwkrzepliwego układowy (znanego również jako zespół antyfosfolipidowy ). Hiperprotrombinemia może być spowodowana mutacją G20210A.

Trombina, silny środek zwężający naczynia krwionośne i mitogen , jest uważana za główny czynnik w skurczu naczyń po krwotoku podpajęczynówkowym . Krew z pękniętego tętniaka mózgu krzepnie wokół tętnicy mózgowej , uwalniając trombinę. Może to wywołać ostre i przedłużone zwężenie naczynia krwionośnego, potencjalnie skutkując niedokrwieniem mózgu i zawałem ( udarem ).

Poza kluczową rolą w dynamicznym procesie tworzenia skrzepliny, trombina ma wyraźny charakter prozapalny, który może wpływać na początek i progresję miażdżycy. Działając poprzez swoiste receptory w błonie komórkowej (receptory aktywowane proteazą: PAR-1, PAR-3 i PAR-4), które ulegają obfitej ekspresji we wszystkich składnikach ściany naczyń tętniczych, trombina może wywierać działanie promiażdżycowe, takie jak stany zapalne, rekrutacja leukocytów do blaszki miażdżycowej, zwiększony stres oksydacyjny, migracja i proliferacja komórek mięśni gładkich naczyń, apoptoza i angiogeneza.

Trombina bierze udział w fizjologii skrzepów krwi . Jego obecność wskazuje na istnienie skrzepu. W 2013 roku opracowano system wykrywania obecności trombiny u myszy. Łączy pokryty peptydem tlenek żelaza dołączony do „substancji reporterowych”. Kiedy peptyd wiąże się z cząsteczką trombiny, raport jest uwalniany i pojawia się w moczu, gdzie może zostać wykryty. Nie przeprowadzono testów na ludziach.

Aplikacje

Narzędziem badawczym

Ze względu na wysoką swoistość proteolityczną trombina jest cennym narzędziem biochemicznym. Miejsce cięcia trombiny (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) jest powszechnie zawarte w regionach łącznikowych konstruktów rekombinowanego białka fuzyjnego . Po oczyszczeniu białka fuzyjnego, trombinę można stosować do selektywnego cięcia między resztami argininy i glicyny miejsca cięcia, skutecznie usuwając znacznik oczyszczania z białka będącego przedmiotem zainteresowania z wysokim stopniem specyficzności.

Medycyna i chirurgia

Koncentrat kompleksu protrombiny i świeżo mrożone osocze to preparaty bogate w protrombinę czynnika krzepnięcia, które można stosować do korygowania niedoborów (zwykle spowodowanych lekami) protrombiny. Wskazania obejmują nieuleczalne krwawienie spowodowane warfaryną .

Manipulacja protrombiny ma kluczowe znaczenie dla mechanizmu działania większości antykoagulantów . Warfaryna i pokrewne leki hamują zależną od witaminy K karboksylację kilku czynników krzepnięcia, w tym protrombiny. Heparyna zwiększa powinowactwo antytrombiny do trombiny (jak również czynnika Xa ). Na bezpośrednie inhibitory trombiny , nową klasę leków bezpośrednio hamują trombinę przez wiązanie do jego miejsca aktywnego.

Rekombinowana trombina jest dostępna w postaci proszku do rozpuszczenia w roztworze wodnym . Może być stosowany miejscowo podczas zabiegu chirurgicznego, jako środek wspomagający hemostazę . Może być przydatny do kontrolowania niewielkiego krwawienia z naczyń włosowatych i małych żyłek, ale nieskuteczny i niewskazany w przypadku masywnego lub energicznego krwawienia tętniczego.

Produkcja jedzenia

Trombina w połączeniu z fibrynogenem jest sprzedawana pod marką Fibrimex do stosowania jako środek wiążący do mięsa. Oba białka w Fibrimexie pochodzą z krwi świńskiej lub bydlęcej . Według producenta może być wykorzystany do produkcji nowych rodzajów mięs mieszanych (np. bezproblemowe łączenie wołowiny i ryb). Producent deklaruje również, że można go używać do łączenia całych mięśni mięśniowych, formowania ich i porcjowania, co pozwala obniżyć koszty produkcji bez utraty jakości.

Sekretarz generalny Jan Bertoft ze Szwedzkiego Stowarzyszenia Konsumentów stwierdził, że „istnieje niebezpieczeństwo wprowadzenia konsumentów w błąd, ponieważ nie ma sposobu, aby odróżnić to odtworzone mięso od prawdziwego mięsa”.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki