Trombin - Thrombin

F2
2c93.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyF2, PT, RPRGL2, THPH1, koagulační faktor II, trombin
Externí IDOMIM: 176930 MGI: 88380 HomoloGene: 426 Genové karty: F2
Umístění genu (člověk)
Chromozom 11 (lidský)
Chr.Chromozom 11 (lidský)[1]
Chromozom 11 (lidský)
Genomické umístění pro F2
Genomické umístění pro F2
Kapela11p11.2Start46,719,196 bp[1]
Konec46,739,506 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE F2 205754 na fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

2147

14061

Ensembl

ENSG00000180210

ENSMUSG00000027249

UniProt

P00734

P19221

RefSeq (mRNA)

NM_000506
NM_001311257

NM_010168

RefSeq (protein)

NP_000497

NP_034298

Místo (UCSC)Chr 11: 46,72 - 46,74 MbChr 2: 91,63 - 91,64 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš
Schematický diagram cest srážení krve a proteinu C. V cestě srážení krve trombin působí tak, že převádí faktor XI na XIa, VIII na VIIIa V na Va, fibrinogen na fibrin. Kromě toho trombin podporuje aktivaci a agregaci krevních destiček aktivací proteázou aktivovaných receptorů na buněčné membráně krevních destiček. Trombin také přechází do dráhy proteinu C přeměnou proteinu C na APC. APC zase převádí faktor V na Vi a VIIIa na VIIIi. Nakonec APC aktivuje PAR-1 a EPCR.
Úloha trombinu v kaskádě srážení krve

Trombin (ES 3.4.21.5, fibrinogenáza, trombáza, trombofort, aktuální, trombin-C, tropostasin, aktivovaný koagulační faktor II, faktor srážení krve IIa, faktor IIa, E trombin, beta-trombin, gama-trombin) je serinová proteáza, an enzym který je u lidí kódován F2 gen.[5][6] Protrombin (koagulační faktor II) je proteolyticky štěpen za vzniku trombinu v proces srážení. Trombin zase působí jako serinová proteáza, která převádí rozpustné látky fibrinogen do nerozpustných pramenů fibrin, stejně jako katalyzování mnoha dalších reakcí souvisejících s koagulací.

Dějiny

Po popisu fibrinogenu a fibrinu Alexander Schmidt předpokládal existenci enzymu, který převádí fibrinogen na fibrin v roce 1872.[7]

Protrombin objevil Pekelharing v roce 1894.[8][9][10]

Fyziologie

Syntéza

Trombin je produkován enzymatickým štěpením na dvou místech protrombin aktivováno Faktor X (Xa). Aktivita faktoru Xa je značně zvýšena vazbou na aktivovaný Faktor V (Va), nazvaný protrombináza komplex. Protrombin se produkuje v játrech a je kotranslačně modifikován v a vitamin K. -závislá reakce, která převádí 10-12 kyselin glutamových na N konci molekuly na kyselina gama-karboxyglutamová (Gla).[11] V přítomnosti vápníku zvyšky Gla podporují vazbu protrombinu na fosfolipidové dvojvrstvy. Nedostatek vitaminu K nebo podávání antikoagulancia warfarin inhibuje produkci zbytků kyseliny gama-karboxyglutamové a zpomaluje aktivaci koagulační kaskády.

U dospělých lidí je normální hladina v krvi antitrombin aktivita byla naměřena kolem 1,1 jednotky / ml. Hladiny trombinu u novorozenců se po narození stabilně zvyšují, aby dosáhly normálních hodnot pro dospělé, z úrovně kolem 0,5 jednotky / ml 1 den po narození, na úroveň kolem 0,9 jednotky / ml po 6 měsících života.[12]

Mechanismus účinku

V cestě srážení krve působí trombin na přeměnu faktor XI do XIa, VIII až VIIIa, PROTI do Va, fibrinogen na fibrin, a XIII až XIIIa.

Faktor XIIIa je transglutamináza který katalyzuje tvorbu kovalentních vazeb mezi lysinovými a glutaminovými zbytky ve fibrinu. Kovalentní vazby zvyšují stabilitu fibrinové sraženiny. Trombin interaguje s trombomodulin.[13][14]

V rámci své aktivity v koagulační kaskádě také podporuje trombin destička aktivace a agregace prostřednictvím aktivace receptory aktivované proteázou na buněčné membráně destičky.

Negativní zpětná vazba

Aktivuje se trombin vázaný na trombomodulin protein C., inhibitor koagulační kaskády. Aktivace proteinu C je výrazně zvýšena po navázání trombinu na trombomodulin, integrální membrána protein vyjádřeno endoteliální buňky. Aktivovaný protein C inaktivuje faktory Va a VIIIa. Vazba aktivovaného proteinu C na protein S. vede k mírnému nárůstu jeho aktivity. Trombin je také inaktivován antitrombin, a inhibitor serinové proteázy.

Struktura

Ukotvení hovězího protrombinu k membráně prostřednictvím jeho Gla doména.[15]

Molekulová hmotnost protrombinu je přibližně 72 000 Da. Katalytická doména se uvolňuje z protrombinového fragmentu 1.2 za vzniku aktivního enzymu trombinu, který má molekulovou hmotnost 36 000 Da. Strukturálně je členem velkého Klan PA proteáz.

Protrombin se skládá ze čtyř domén; N-terminál Gla doména, dva kringle domény a C-terminál trypsin -jako serinová proteáza doména.Faktor Xa s faktor V jako kofaktor vede ke štěpení Gla a dvou domén Kringle (tvoří společně fragment zvaný fragment 1.2) a zanechává trombin, který se skládá pouze z domény serinproteázy.[16]

Stejně jako u všech serinové proteázy, protrombin je konvertován na aktivní trombin proteolýzou vnitřní peptidové vazby, vystavením nového N-terminálního Ile-NH3. Historický model aktivace serinových proteáz zahrnuje inzerci tohoto nově vytvořeného N-konce těžkého řetězce do β-hlaveň podpora správné konformace katalytických zbytků.[17] Na rozdíl od krystalových struktur aktivního trombinu ukazují studie hmotnostní spektrometrie s výměnou vodík-deuterium, že tento N-koncový Ile-NH3 se neuvádí do p-barelu v apo formě trombinu. Vazba aktivního fragmentu z trombomodulin Zdá se, že alostericky podporuje aktivní konformaci trombinu vložením této N-koncové oblasti.[18]

Gen

Gen pro trombin (protrombin) se nachází jedenáctý chromozóm (11p11-q12).[5]

Odhaduje se, že na světě je 30 lidí s diagnostikovanou vrozenou formou nedostatku faktoru II,[19] které by neměly být zaměňovány s protrombin G20210A mutace, která se také nazývá mutace faktoru II. Protrombin G20210A je vrozený.[20]

Protrombin G20210A není obvykle doprovázen dalšími mutacemi faktorů (tj. Nejběžnějším je faktor V Leiden). Gen může být zděděn heterozygotní (1 pár), nebo mnohem vzácněji, homozygotní (2 páry) a nesouvisí s pohlavím nebo krevní skupinou. Homozygotní mutace zvyšují riziko trombózy více než heterozygotní mutace, ale relativní zvýšené riziko není dobře zdokumentováno. Další možná rizika pro trombóza, jako jsou orální antikoncepce, mohou být aditivní. Dříve hlášený vztah zánětlivé onemocnění střev (tj., Crohnova nemoc nebo ulcerózní kolitida ) a protrombin G20210A nebo faktor V Leidenská mutace byla v rozporu s výzkumem.[21]

Role v nemoci

Aktivace protrombinu má zásadní význam pro fyziologickou a patologickou koagulaci. Byly popsány různé vzácné nemoci zahrnující protrombin (např. hypoprotrombinemie ). Anti-protrombin protilátky v autoimunitní onemocnění může být faktorem při tvorbě lupus antikoagulant (také známý jako antifosfolipidový syndrom ). Hyperprothrombinemie může být způsobena mutací G20210A.

Trombin, silný vazokonstriktor a mitogen, je implikován jako hlavní faktor v vazospazmus Následující subarachnoidální krvácení. Krev z prasknutí mozkové aneuryzma sraženiny kolem mozku tepna uvolňující trombin. To může vyvolat akutní a dlouhodobé zúžení cév, což může potenciálně vést k mozková ischemie a infarkt (mrtvice ).

Kromě své klíčové role v dynamickém procesu tvorby trombů má trombin výrazný prozánětlivý charakter, který může ovlivnit vznik a progresi aterosklerózy. Působí prostřednictvím svých specifických receptorů buněčné membrány (receptory aktivované proteázou: PAR-1, PAR-3 a PAR-4), které jsou hojně exprimovány ve všech složkách stěny arteriální cévy, má trombin potenciál proaryterogenního působení, jako je zánět, nábor leukocytů do aterosklerotického plaku, zvýšený oxidační stres, migrace a proliferace buněk hladkého svalstva cév, apoptóza a angiogeneze.[22][23][24]

Trombin se podílí na fyziologii krevní sraženiny. Jeho přítomnost naznačuje existenci sraženiny. V roce 2013 byl vyvinut systém pro detekci přítomnosti trombinu u myší. Kombinuje peptidem potažené oxid železa připojeno k „oznamovacím chemikáliím“. Když se peptid váže na molekulu trombinu, zpráva se uvolní a objeví se v moč kde to může být detekováno. Lidské testy nebyly provedeny.[25]

Aplikace

Výzkumný nástroj

Díky své vysoké proteolytické specificitě je trombin cenným biochemickým nástrojem. Místo štěpení trombinu (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) je obvykle zahrnuto v linkerových oblastech rekombinantní fúzní protein konstrukty. Po čištění fúzního proteinu lze použít trombin k selektivnímu štěpení mezi arginin a glycin zbytky štěpného místa, účinně odstraňující čisticí značka z požadovaného proteinu s vysokým stupněm specificity.

Medicína a chirurgie

Koncentrát protrombinového komplexu a čerstvá zmrazená plazma jsou přípravky na koagulační faktor bohaté na protrombin, které lze použít k nápravě nedostatků (obvykle způsobených léky) protrombinu. Indikace zahrnují nepoddajné krvácení způsobené warfarin.

Manipulace s protrombinem je ústřední pro způsob působení většiny antikoagulancia. Warfarin a související léky inhibují vitamin K. -závislá karboxylace několika koagulačních faktorů, včetně protrombinu. Heparin zvyšuje afinitu antitrombinu k trombinu (stejně jako faktor Xa ). The přímé inhibitory trombinu, novější třída léků, přímo inhibuje trombin vazbou na jeho aktivní místo.

Rekombinantní trombin je dostupný ve formě prášku pro rekonstituci do vodný roztok. Může být použit místně během operace, jako pomůcka pro hemostáza. To může být užitečné pro kontrolu malého krvácení z kapilár a malých žil, ale neúčinné a není indikováno pro masivní nebo rychlé arteriální krvácení.[26][27][28]

Výroba potravin

Trombin v kombinaci s fibrinogen, se prodává pod značkou Fibrimex pro použití jako pojivo pro maso. Oba proteiny ve Fibrimexu pocházejí z prasečí nebo hovězí krev.[29] Podle výrobce může být použit k výrobě nových druhů míchaných mas (například bezproblémové kombinování hovězího a rybího masa). Výrobce rovněž uvádí, že jej lze použít ke kombinování masa z celé svaloviny, jeho formování a porcování, čímž se sníží výrobní náklady bez ztráty kvality.[30]

Generální tajemník Jan Bertoft z Švédská asociace spotřebitelů uvedla, že „existuje nebezpečí uvedení spotřebitele v omyl, protože neexistuje způsob, jak rozeznat toto rekonstituované maso od skutečného masa“.[29]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000180210 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000027249 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ A b Royle NJ, Irwin DM, Koschinsky ML, MacGillivray RT, Hamerton JL (květen 1987). "Lidské geny kódující protrombin a ceruloplazmin mapují na 11p11-q12, respektive 3q21-24". Somatická buněčná a molekulární genetika. 13 (3): 285–92. doi:10.1007 / BF01535211. PMID  3474786. S2CID  45686258.
  6. ^ Degen SJ, Davie EW (září 1987). "Nukleotidová sekvence genu pro lidský protrombin". Biochemie. 26 (19): 6165–77. doi:10.1021 / bi00393a033. PMID  2825773.
  7. ^ Schmidt A (1872). „Neue Untersuchungen ueber die Fasserstoffesgerinnung“. Pflügers Archiv für die gesamte Physiologie. 6: 413–538. doi:10.1007 / BF01612263. S2CID  37273997.
  8. ^ Kaushansky, K; Lichtman, M; Prchal, J; Levi, M; Stiskněte, O; Burns, L; Caligiuri, M (2015). Williamsova hematologie. McGraw-Hill. str. 1918.
  9. ^ Quick, AJ (1957). Hemoragické nemoci. Philadelphia: Lea a Febiger. 451–490.
  10. ^ Morawitz, P (1905). „Die Chemie der Blutgerinnung“. Ergeb Physiol. 4: 307–422. doi:10.1007 / BF02321003. S2CID  84003009.
  11. ^ Knorre DG, Kudryashova NV, Godovikova TS (říjen 2009). „Chemické a funkční aspekty posttranslační modifikace proteinů“. Acta Naturae. 1 (3): 29–51. doi:10.32607/20758251-2009-1-3-29-51. PMC  3347534. PMID  22649613.
  12. ^ Andrew M, Paes B, Milner R, Johnston M, Mitchell L, Tollefsen DM, Powers P (červenec 1987). „Vývoj lidského koagulačního systému u novorozence v plném termínu“. Krev. 70 (1): 165–72. doi:10.1182 / krev.V70.1.165.165. PMID  3593964.
  13. ^ Bajzar L, Morser J, Nesheim M (červenec 1996). „TAFI neboli plazmatická prokarboxypeptidáza B spojuje koagulační a fibrinolytické kaskády komplexem trombin-trombomodulin“. The Journal of Biological Chemistry. 271 (28): 16603–8. doi:10.1074 / jbc.271.28.16603. PMID  8663147.
  14. ^ Jakubowski HV, Owen WG (červenec 1989). "Determinanty makromolekulární specificity na trombinu pro fibrinogen a trombomodulin". The Journal of Biological Chemistry. 264 (19): 11117–21. PMID  2544585.
  15. ^ PDB: 1nl2​; Huang M, Rigby AC, Morelli X, Grant MA, Huang G, Furie B, Seaton B, Furie BC (září 2003). "Strukturní základ vazby na membránu Gla doménami proteinů závislých na vitaminu K". Přírodní strukturní biologie. 10 (9): 751–6. doi:10.1038 / nsb971. PMID  12923575. S2CID  7751100.
  16. ^ Davie EW, Kulman JD (duben 2006). "Přehled struktury a funkce trombinu". Semináře o trombóze a hemostáze. 32 Suppl 1: 3–15. doi:10.1055 / s-2006-939550. PMID  16673262.
  17. ^ Huber, Robert; Bode, Wolfram (01.03.1978). "Strukturální základ aktivace a působení trypsinu". Účty chemického výzkumu. 11 (3): 114–122. doi:10.1021 / ar50123a006. ISSN  0001-4842.
  18. ^ Handley LD, Treuheit NA, Venkatesh VJ, Komives EA (listopad 2015). „Vazba trombomodulinu vybírá katalyticky aktivní formu trombinu“. Biochemie. 54 (43): 6650–8. doi:10.1021 / acs.biochem.5b00825. PMC  4697735. PMID  26468766.
  19. ^ Degen SJ, McDowell SA, Sparks LM, Scharrer I (únor 1995). „Protrombin Frankfurt: nefunkční protrombin charakterizovaný substitucí Glu-466 za Ala“. Trombóza a hemostáza. 73 (2): 203–9. doi:10.1055 / s-0038-1653751. PMID  7792730.
  20. ^ Varga EA, Moll S (červenec 2004). „Kardiologické stránky pro pacienta. Mutace protrombin 20210 (mutace faktoru II)“. Oběh. 110 (3): e15–8. doi:10.1161 / 01.CIR.0000135582.53444.87. PMID  15262854.
  21. ^ Bernstein CN, Sargent M, Vos HL, Rosendaal FR (únor 2007). "Mutace v koagulačních faktorech a zánětlivé onemocnění střev". The American Journal of Gastroenterology. 102 (2): 338–43. PMID  17156138.
  22. ^ Borissoff JI, Spronk HM, Heeneman S, ten Cate H (červen 2009). „Je trombin klíčovým hráčem v bludišti„ koagulační aterogeneze “?“. Kardiovaskulární výzkum. 82 (3): 392–403. doi:10.1093 / cvr / cvp066. PMID  19228706.
  23. ^ Borissoff JI, Heeneman S, Kilinç E, Kassák P, Van Oerle R, Winckers K, Govers-Riemslag JW, Hamulyák K, Hackeng TM, Daemen MJ, ten Cate H, Spronk HM (srpen 2010). „Časná ateroskleróza vykazuje zlepšený prokoagulační stav“. Oběh. 122 (8): 821–30. doi:10.1161 / CIRCULATIONAHA.109.907121. PMID  20697022.
  24. ^ Borissoff JI, Spronk HM, ten Cate H (květen 2011). "Hemostatický systém jako modulátor aterosklerózy". The New England Journal of Medicine. 364 (18): 1746–60. doi:10.1056 / NEJMra1011670. PMID  21542745.
  25. ^ Ekonom (11.11.2013). „Nanomedicína: fyziologie částic“. Ekonom. Citováno 2013-12-15.
  26. ^ Chapman WC, Singla N, Genyk Y, McNeil JW, Renkens KL, Reynolds TC, Murphy A, Weaver FA (srpen 2007). „Fáze 3, randomizovaná, dvojitě zaslepená srovnávací studie účinnosti a bezpečnosti topického rekombinantního lidského trombinu a hovězího trombinu při chirurgické hemostáze“. Journal of the American College of Surgeons. 205 (2): 256–65. doi:10.1016 / j.jamcollsurg.2007.03.020. PMID  17660072.
  27. ^ Singla NK, Ballard JL, Moneta G, Randleman CD, Renkens KL, Alexander WA (červenec 2009). „Fáze 3b, otevřená, jednoskupinová studie imunogenicity a bezpečnosti topického rekombinantního trombinu při chirurgické hemostáze“. Journal of the American College of Surgeons. 209 (1): 68–74. doi:10.1016 / j.jamcollsurg.2009.03.016. PMID  19651065.
  28. ^ Greenhalgh DG, Gamelli RL, Collins J, Sood R, Mozingo DW, Gray TE, Alexander WA (2009). "Rekombinantní trombin: bezpečnost a imunogenicita při excizi a roubování popálenin". Journal of Burn Care & Research. 30 (3): 371–9. doi:10.1097 / BCR.0b013e3181a28979. PMID  19349898. S2CID  3678462.
  29. ^ A b „Sverige röstade ja till köttklister“ [Švédsko hlasovalo pro masovou pastu] (ve švédštině). Dagens Nyheter. 09.02.2010. Citováno 2010-10-17.
  30. ^ „Vítejte ve Fibrimexu“. Web Fibrimex. Sonac. Citováno 2019-02-28.

Další čtení

externí odkazy