Kofaktor a karboxilezési reakciókban
K-vitamin kofaktorként alapvető szerepet játszik az alvadás átalakulásában fehérjék koaguláns formáikba. Ebben a folyamatban K-vitamin részt vesz a karboxilezési reakcióban, hogy egy karboxilcsoportot bevezessenek a K-vitamin-függő specifikus glutaminsavmaradékok szerves vegyületeibe fehérjék gamma-karboxi-glutaminsav (Gla) maradékok képződéséhez. A reakcióhoz szükséges karboxiláz enzim szintén K-vitamin-függő. A K-vitamin-függő fehérjék glutamil-maradékainak karboxilezése eredményeként a következők képződnek:
- A hemosztázis (hemosztázis) fehérje - véralvadási faktor II (protrombin), VII (prokonvertin), IX (karácsonyi faktor) és X (Stuart faktor), valamint a plazmafehérje C és S
- A csontanyagcsere fehérjéi - az oszteokalcin és a csont Gla fehérje (BGP), a mátrix Gla fehérje (MGP), valamint az S fehérje
- Növekedés szabályozása fehérjék - Növekedési leállás-specifikus gén 6 (gáz6).
- Ismeretlen funkciójú fehérjék - a prolinban gazdag Gla fehérje 1 (RGP1) és 2 (RGP2), valamint a fehérje Z - RGP1 és RGP2 feltételezhetően szerepet játszanak a sejtjelzésben.
Továbbá kevésbé jól jellemzett fehérjék szintetizálódnak a vese (nefrokalcin), lép, hasnyálmirigy, tüdő és más szövetek. Főleg a koagulációs fehérjék és a funkciója oszteokalcin tisztázásra került. Más fiziológiai jelentősége kalcium-kötő fehérjék még mindig nagyrészt ismeretlenek.
A hemosztázis-véralvadási faktor II, VII, IX és X fehérje
A K-vitamin-függő karboxilezés során képződő II, VII, IX és X koagulációs faktor, valamint a C és S plazmafehérjék rendkívül fontosak a normális folyamatban vér koaguláció. A K-vitamint ezért véralvadásgátló (vérzésgátló) hatású véralvadási vitaminként írhatjuk le. Ezen felül a vér a koagulációs fehérjék befolyásolják a csontanyagcserét. A K-vitamintól függő VIIa és X faktor vér a koaguláció serkenti a cisztein-gazdag fehérje 61 (hCYR61) és kötőszöveti növekedési faktor (CTGF). Az extracelluláris mátrix komponenseiként a hCYR61 és a CTGF elengedhetetlen a növekedéshez és az angiogenezishez (új véredény képződés) és ezáltal a csont fejlődéséhez, valamint a javítás és az átalakítás fázisaiban.
A csontanyagcsere fehérje-oszteokalcin (BGP)
Osteokalcin, amely az oszteoblasztok karboxilezésével jön létre, különösen fontos. A csontszövet extracelluláris mátrixának (ECM) alkotóeleme, és a csont teljes fehérjetartalmának 2% -át teszi ki. Mivel a csontfehérje megnövekedett szintet talált a fokozott átalakulás és a csont helyreállítása során, oszteokalcin elengedhetetlen a csontképződéshez.
A K-vitamin regeneratív ciklusa a fehérje karboxilezésében
Míg a koagulációs fehérjék hatástalan akarboxi-prekurzorai, korábban a PIVKA (a K-vitamin hiánya vagy antagonista által indukált fehérje), a K-vitamintól függő karboxiláz, a KH2-vitamin (hidroxilezett K-vitamin) vitaminná alakításával biológiailag aktív formájává alakulnak át. K-2,3-epoxid fordul elő. Annak érdekében, hogy újra rendelkezésre álljon az alvadási prekurzorok karboxilezéséhez, a K-vitamint regenerálni kell. Ebből a célból a karboxiláz ma K-vitamin epoxidázként működik. Végül az epoxid-reduktáz átalakítja a K-2,3-epoxidot natív K-vitaminná (kinon). A K-vitamin regenerációs ciklusának utolsó lépését a K-vitamin reduktáz végzi. Ennek eredményeként a natív K-vitamin hidroxilezett K-vitaminná (KH2-vitamin) redukálódik. Annak érdekében, hogy a teljes karboxilezési folyamat optimálisan menjen végbe az endoplazmatikus retikulum membránjánál, a K-2,3-epoxidot folyamatosan KH2-vitaminná kell regenerálni. Miután a karboxilezési folyamat befejeződött, a fehérjéket a sejt endoplazmatikus retikulumában (szerkezetileg gazdag sejtorganellum, membránokkal körülvett üregek csatornarendszerével) szállítjuk, majd kiválasztjuk.
A karboxilezési reakció helyszínei
A K-vitamin-függő fehérjék karboxilezése elengedhetetlen a megfelelő fehérjefunkciókhoz. A máj egyrészt a csont oszteoblasztjaiban, másrészt. A fehérjék azonban más szövetekben is karboxilezhetők K-vitamin-függő karboxiláz segítségével. Például a protrombin szintetizálódik az izomszövetben.
Hiányos karboxilezés
Hiányos karboxilezett fehérjék fordulhatnak elő például a csökkent K-vitamin felvétel miatt vagy a K-vitamin antagonistákkal, például kumarinnal vagy warfarin. Alacsony karboxilezés esetén (karboxiláció alatt „UC”) a fehérjéket az endoplazmatikus retikulum nem tudja kiválasztani - ennek megfelelően nagyobb mértékben felhalmozódnak. A koaguláció-aktív fehérjék alulkarboxilezése végül a koagulációs kaszkád gátlásához és megnövekedett vérzési hajlam (vérzéses diatézis). Ha a csont Gla-fehérjéi (BGP, MGP) különösen csökkentek a karboxilációban, akkor a kalcium és a vizelettel történő hidroxiprolin zavarokat okozhat a csont mineralizációjában, valamint fejlődési és felnőttkori fejlődési rendellenességeket. Az MGP az egyik legfontosabb fehérje, amely gátló hatást gyakorol a szövetek meszesedésére. Az MGP hiányosságai tehát vezet fokozott meszesedéshez hajók és a csontok és ezzel elősegítik a két elterjedt betegség kialakulását, az érelmeszesedést (az artériák megkeményedését) és csontritkulás (csontvesztés). A vizsgálatok alapján a fehérjék alacsony karboxilezését figyelték meg csontritkulás betegek.
