trombina - Thrombin
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
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
- Esmon CT (lipiec 1995). „Trombomodulina jako model mechanizmów molekularnych, które modulują specyficzność proteazy i funkcję na powierzchni naczynia”. Dziennik FASEB . 9 (10): 946–55. doi : 10.1096/fasebj.9.10.7615164 . PMID 7615164 . S2CID 19565674 .
- Wu H, Zhang Z, Li Y, Zhao R, Li H, Song Y, Qi J, Wang J (październik 2010). „Przebieg w czasie regulacji w górę mediatorów zapalnych w krwotocznym mózgu szczurów: korelacja z obrzękiem mózgu” . Neurochemia Międzynarodowa . 57 (3): 248–53. doi : 10.1016/j.neuint.2010.06.002 . PMC 2910823 . PMID 20541575 .
- Lenting PJ, van Mourik JA, Mertens K (grudzień 1998). „Cykl życiowy czynnika krzepnięcia VIII ze względu na jego strukturę i funkcję”. Krew . 92 (11): 3983–96. doi : 10.1182/krew.V92.11.3983 . PMID 9834200 .
- Pług EF, Cierniewski CS, Xiao Z, Haas TA, Byzova TV (lipiec 2001). „AlphaIIbbeta3 i jej antagonizm w nowym tysiącleciu”. Zakrzepica i hemostaza . 86 (1): 34–40. doi : 10.1055/s-0037-1616198 . PMID 11487023 .
- Maragoudakis ME, Tsopanoglou NE, Andriopoulou P (kwiecień 2002). „Mechanizm angiogenezy indukowanej trombiną”. Transakcje Towarzystwa Biochemicznego . 30 (2): 173-7. doi : 10.1042/BST0300173 . PMID 12023846 .
- Howell DC, Laurent GJ, Chambers RC (kwiecień 2002). „Rola trombiny i jej głównego receptora komórkowego, receptora aktywowanego proteazą-1, w zwłóknieniu płuc” . Transakcje Towarzystwa Biochemicznego . 30 (2): 211–6. doi : 10.1042/BST0300211 . PMID 12023853 . S2CID 32822567 .
- Firth SM, Baxter RC (grudzień 2002). „Działanie komórkowe białek wiążących insulinopodobny czynnik wzrostu” . Recenzje endokrynologiczne . 23 (6): 824–54. doi : 10.1210/er.2001-0033 . PMID 12466191 .
- Minami T, Sugiyama A, Wu SQ, Abid R, Kodama T, Aird WC (styczeń 2004). „Trombina i modulacja fenotypowa śródbłonka” . Miażdżyca, zakrzepica i biologia naczyń . 24 (1): 41–53. doi : 10.1161/01.ATV.0000099880.09014.7D . PMID 14551154 .
- De Cristofaro R, De Candia E (czerwiec 2003). „Domeny trombiny: struktura, funkcja i interakcja z receptorami płytkowymi”. Dziennik zakrzepicy i trombolizy . 15 (3): 151–63. doi : 10.1023/B:THRO.0000011370.80989,7b . PMID 14739624 .
- Tsopanoglou NE, Maragoudakis ME (luty 2004). „Rola trombiny w angiogenezie i progresji guza”. Seminaria z zakrzepicy i hemostazy . 30 (1): 63-9. doi : 10.1055/s-2004-822971 . PMID 15034798 .
- Bode W (2007). „Struktura i tryby interakcji trombiny”. Komórki krwi, cząsteczki i choroby . 36 (2): 122–30. doi : 10.1016/j.bcmd.2005.12.027 . PMID 16480903 .
- Wolberg AS (maj 2007). „Generowanie trombiny i struktura skrzepu fibryny”. Recenzje krwi . 21 (3): 131–42. doi : 10.1016/j.blre.2006.11.001 . PMID 17208341 .
- Degen S : protrombina. W: High K, Roberts H, wyd. Molekularne podstawy zakrzepicy i hemostazy. Nowy Jork, NY: Marcel Dekker; 1995:75.
Zewnętrzne linki
- Merops bazy danych online peptydaz i ich inhibitorów: S01.217
- Wpis GeneReviews/NCBI/NIH/UW na temat trombofilii protrombiny
- Antykoagulacja i proteazy na YouTube dzięki The Proteolysis Map -animacja
- [1] PMAP: Mapa proteolizy /trombina
- Trombina: Cząsteczka miesiąca RCSB PDB
- Struktura protrombiny
- PDBe-KB zawiera przegląd wszystkich informacji o strukturze dostępnych w PDB dla ludzkiej trombiny.
- PDBe-KB zawiera przegląd wszystkich informacji o strukturze dostępnych w PDB for Mouse Thrombin.