Protrombinas
Protrombinaskomplexet består av serinproteaset, faktor Xa , och proteinkofaktorn, faktor Va . Komplexet samlas på negativt laddade fosfolipidmembran i närvaro av kalciumjoner. Protrombinaskomplexet katalyserar omvandlingen av protrombin (Faktor II), ett inaktivt zymogen, till trombin (Faktor IIa), ett aktivt serinproteas. Aktiveringen av trombin är en kritisk reaktion i koagulationskaskaden , som fungerar för att reglera hemostas i kroppen. För att producera trombin klyver protrombinaskomplexet två peptidbindningar i protrombin, en efter Arg 271 och den andra efter Arg 320 . Även om det har visats att faktor Xa kan aktivera protrombin när det inte är associerat med protrombinaskomplexet, minskas hastigheten för trombinbildning kraftigt under sådana omständigheter. Protrombinaskomplexet kan katalysera aktiveringen av protrombin med en hastighet som är 3 x 10 ^ gånger snabbare än faktor Xa kan göra enbart. Således krävs protrombinaskomplexet för effektiv produktion av aktiverat trombin och även för adekvat hemostas.
Aktivering av proteinprekursorer
Både Faktor X och Faktor V cirkulerar i blodet som inaktiva prekursorer innan de aktiveras av koagulationskaskaden. Den inaktiva zymogenfaktorn X består av två kedjor, en lätt kedja (136 rester) och en tung kedja (306 rester). Den lätta kedjan innehåller en N-terminal y-karboxiglutaminsyradomän ( Gla-domän ) och två epidermal tillväxtfaktorliknande domäner (EGF1 och EGF2). Den tunga kedjan består av en N-terminal aktiveringspeptid och en serin-proteasdomän. Faktor X kan aktiveras av både faktor VIIa - vävnadsfaktorkomplex av den yttre koagulationsvägen och av tenaskomplexet i den inre koagulationsvägen. Det inneboende tenaskomplexet är sammansatt av både Faktor IXa och Faktor VIIIa . Aktiveringspeptiden frisätts när Faktor X aktiveras till Faktor Xa, men de tunga och lätta kedjorna förblir kovalent kopplade efter aktivering.
Faktor V cirkulerar som en enkelkedjig prokofaktor som innehåller sex domäner, A1-A2-B-A3-C1-C2. Trombin aktiverar faktor V genom att klyva bort B-domänen. Andra proteaser aktiverar också Faktor V, men denna klyvning utförs primärt av trombin. Efter klyvning innehåller Faktor Va en tung kedja, sammansatt av A1- och A2-domänerna och en lätt kedja, bestående av A3-, C1- och C2-domänerna. De lätta och tunga kedjorna av Faktor Va är kopplade via en tvåvärd metalljon, såsom kalcium.
Komplex montering
Protrombinasmontering börjar med bindningen av Faktor Xa och Faktor Va till negativt laddade fosfolipider på plasmamembran. Aktiverad faktor Xa och faktor Va binder till plasmamembranen hos en mängd olika celltyper, inklusive monocyter, blodplättar och endotelceller. Både Faktor Xa och Va binder till membranet oberoende av varandra, men de binder båda till ömsesidigt exklusiva bindningsställen. Både Faktor Xa och Faktor Va associerar med membranet via sina lätta kedjor, med Faktor Xa som binder via dess Gla-domän på ett kalciumberoende sätt och Faktor Va via dess C2- och C1-domäner. När de väl är bundna till plasmamembranet associeras Faktor Xa och Faktor Va snabbt i ett stökiometriskt förhållande på 1:1 för att bilda protrombinaskomplexet. Sammansättningen av protrombinaskomplexet är kalciumberoende. När den är associerad med protrombinaskomplexet ökas den katalytiska effektiviteten av Faktor Xa 300 000 gånger jämfört med enbart dess effektivitet. Faktor Xa och Faktor Va interagerar tätt med varandra när de associeras på plasmamembranet. Vidare ger membranbunden faktor Va en stark katalytisk fördel för protrombinaskomplexet. Faktor Va stärker affiniteten av Faktor Xa för membranet och ökar även kcat av Faktor Xa för protrombin. Faktor Va minskar också Km för reaktionen genom att förstärka bindningen av protrombin till protrombinaskomplexet.
Aktivitet
Det fullständigt sammansatta protrombinaskomplexet katalyserar omvandlingen av zymogenprotrombinet till serinproteaset trombin. Specifikt klyver Faktor Xa protrombin på två ställen, efter Arg 271 och Arg 320 i humant protrombin. Eftersom det finns två klyvningshändelser kan protrombinaktivering fortgå på två vägar. I en väg spjälkas protrombin först vid Arg271 . Denna klyvning producerar Fragment 1•2, innefattande de första 271 resterna, och intermediären pretrombin 2, som består av resterna 272-579. Fragment 1•2 frisätts som en aktiveringspeptid och pretrombin 2 klyvs vid Arg 320 , vilket ger aktivt trombin. De två kedjorna som bildas efter klyvningen vid Arg320, benämnda A- och B-kedjor, är sammanlänkade med en disulfidbindning i aktivt trombin. I den alternativa vägen för trombinaktivering spjälkas protrombin först vid Arg 320 , vilket producerar en katalytiskt aktiv mellanprodukt som kallas meizotrombin. Meizotrombin innehåller fragment 1•2 A-kedja kopplad till B-kedjan genom en disulfidbindning. Efterföljande klyvning av meizotrombin med faktor Xa vid Arg 271 ger Fragment 1•2 och aktivt trombin, bestående av A- och B-kedjorna sammanlänkade med en disulfidbindning. När trombin genereras av enbart faktor Xa dominerar den första vägen och protrombin spjälkas först efter Arg271, vilket producerar pretrombin 2, som därefter spjälkas efter Arg320 . Om Faktor Xa verkar som en komponent i protrombinaskomplexet, gynnas emellertid den andra vägen, och protrombin klyvs först efter Arg 320 , vilket producerar meizotrombin, som klyvs efter Arg 271 för att producera aktivt trombin. Sålunda förändrar bildningen av protrombinaskomplexet sekvensen av protrombinbindningsklyvning.
Inaktivering
Faktor Va inaktiveras efter klyvning av aktiverat protein C. Aktiverat protein C klyver faktor Va i både sina lätta och tunga kedjor. Klyvning i den tunga kedjan minskar förmågan hos faktor V att binda till faktor Xa. Aktiverat protein C interagerar tätt och uteslutande med den lätta kedjan av faktor Va, och denna interaktion är kalciumoberoende. Faktor Xa kan hjälpa till att förhindra inaktivering av Faktor Va genom att skydda Faktor Va från aktiverat protein C. Det är troligt att Faktor Xa och aktiverat protein C konkurrerar om liknande platser på Faktor Va. Faktor Xa hämmas av antitrombin III / heparinsystemet , som också verkar för att hämma trombin.
Roll i sjukdom
Brister på någon av proteinkomponenterna i protrombinaskomplexet är mycket sällsynta. Faktor V-brist, även kallad parahemofili, är en sällsynt autosomal recessiv blödningsstörning med en ungefärlig incidens på 1 av 1 000 000. Medfödd faktor X-brist är också extremt sällsynt och drabbar uppskattningsvis 1 av 1 000 000.
En punktmutation i genen som kodar för faktor V kan leda till en hyperkoagulabilitetsstörning som kallas Faktor V Leiden . I Faktor V Leiden resulterar en G1691A-nukleotidersättning i en R506Q-aminosyramutation. Faktor V Leiden ökar risken för venös trombos med två kända mekanismer. Först inaktiverar aktiverat protein C normalt faktor Va genom att klyva kofaktorn vid Arg 306 , Arg 506 och Arg 679 . Faktor V Leiden-mutationen vid Arg 506 gör Faktor Va resistent mot inaktivering av aktiverat protein C. Som ett resultat av denna resistens ökar halveringstiden för Faktor Va i plasma, vilket resulterar i ökad trombinproduktion och ökad risk för trombos. För det andra, under normala förhållanden, om Faktor V klyvs av aktiverat protein C istället för trombin, kan det fungera som en kofaktor för aktiverat protein C. När det väl är bundet till Faktor V klyver det aktiverade protein C och inaktiverar Faktor VIIIa. Den muterade formen av Faktor V som finns närvarande i Faktor V Leiden tjänar emellertid som en mindre effektiv kofaktor för aktiverat protein C. Således inaktiveras Faktor VIIIa mindre effektivt i Faktor V Leiden, vilket ytterligare ökar risken för trombos. Faktum är att Faktor V Leiden är den vanligaste orsaken till ärftlig trombos.
Heterozygot Faktor V Leiden finns hos cirka 5 % av den vita befolkningen i USA och homozygot Faktor V Leiden finns hos mindre än 1 % av denna befolkning. Faktor V Leiden är mycket vanligare hos individer av nordeuropeisk härkomst och i vissa befolkningar i Mellanöstern. Det är mindre vanligt i latinamerikanska populationer och sällsynt i afrikanska, asiatiska och indianpopulationer. Faktor V Leiden är en viktig riskfaktor för venös tromboembolism, det vill säga djup ventrombos eller lungemboli. Faktum är att heterozygot Faktor V Leiden ökar risken för återkommande venös tromboembolism med 40 %.
Antikoagulerande läkemedel
Hämning av faktor Xa förhindrar trombinaktivering och förhindrar därigenom koagelbildning. Således används Faktor Xa som både ett direkt och indirekt mål för flera antikoagulerande läkemedel. är läkemedlet Fondaparinux en indirekt hämmare av faktor Xa. Fondaparinux binder till antitrombin III och aktiverar molekylen för faktor Xa-hämning. Faktum är att Fondaparinux ger en ökad affinitet av antitrombin III till Faktor Xa, och denna ökade affinitet resulterar i en 300-faldig ökning av den antitrombin III-hämmande effekten på Faktor Xa. Efter att antitrombin III binder till faktor Xa frisätts Fondaparinux och kan aktivera ett annat antitrombin. Ett annat läkemedel som indirekt hämmar Faktor Xa är Idraparinux . Idraparinux binder också antitrombin III, dock med en 30-faldig ökning av affinitet jämfört med Fondaparinux. Idraparinux har en ökad halveringstid jämfört med Fondaparinux och kan administreras på veckobasis, medan Fondaparinux måste injiceras subkutant dagligen.
Rivaroxaban och Apixaban är direkta faktor Xa-hämmare.
Rivaroxaban och Apixaban binder till det aktiva stället för Faktor Xa, oavsett om Faktor Xa är bunden i protrombinaskomplexet eller är i sin fria form. Dessa direkta faktor Xa-hämmare kan administreras oralt, liksom dabigatran etexilat , som är en direkt trombinhämmare.
Fondaparinux, Rivaroxaban, Apixaban, Dabigatran Etexilat och Endoxaban används för närvarande som FDA-godkända antikoagulantia. Utvecklingen av Idraparinux avbröts.