Тромбин - Thrombin

F2
2c93.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыF2, PT, RPRGL2, THPH1, фактор свертывания крови II, тромбин
Внешние идентификаторыOMIM: 176930 MGI: 88380 ГомолоГен: 426 Генные карты: F2
Расположение гена (человек)
Хромосома 11 (человек)
Chr.Хромосома 11 (человек)[1]
Хромосома 11 (человек)
Геномное расположение F2
Геномное расположение F2
Группа11p11.2Начинать46,719,196 бп[1]
Конец46,739,506 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE F2 205754 в формате fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

2147

14061

Ансамбль

ENSG00000180210

ENSMUSG00000027249

UniProt

P00734

P19221

RefSeq (мРНК)

NM_000506
NM_001311257

NM_010168

RefSeq (белок)

NP_000497

NP_034298

Расположение (UCSC)Chr 11: 46.72 - 46.74 МбChr 2: 91,63 - 91,64 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши
Схематическая диаграмма путей свертывания крови и протеина С. В пути свертывания крови тромбин превращает фактор XI в XIa, VIII в VIIIa, V в Va, фибриноген в фибрин. Кроме того, тромбин способствует активации и агрегации тромбоцитов за счет активации рецепторов, активируемых протеазой, на клеточной мембране тромбоцитов. Тромбин также переключается на путь протеина C, превращая протеин C в APC. APC, в свою очередь, превращает фактор V в Vi и VIIIa в VIIIi. Наконец, APC активирует PAR-1 и EPCR.
Роль тромбина в каскаде свертывания крови

Тромбин (EC 3.4.21.5, фибриногеназа, тромбаза, тромбофорт, актуальный, тромбин-C, тропостазин, активированный фактор свертывания крови II, фактор свертывания крови IIa, фактор IIa, Е тромбин, бета-тромбин, гамма-тромбин) это сериновая протеаза, фермент что у людей кодируется F2 ген.[5][6] Протромбин (фактор коагуляции II) составляет протеолитически расщепляется с образованием тромбина в процесс свертывания. Тромбин, в свою очередь, действует как сериновая протеаза, которая превращает растворимые фибриноген в нерастворимые нити фибрин, а также катализирует многие другие реакции, связанные с коагуляцией.

История

После описания фибриногена и фибрина, Александр Шмидт выдвинул гипотезу о существовании фермента, который превращает фибриноген в фибрин в 1872 году.[7]

Протромбин был открыт Пекельхарингом в 1894 году.[8][9][10]

Физиология

Синтез

Тромбин производится ферментативным расщеплением двух участков на протромбин активировано Фактор X (Ха). Активность фактора Ха значительно усиливается за счет связывания с активированным Фактор V (Va), названный протромбиназа сложный. Протромбин вырабатывается в печени и ко-трансляционно модифицируется в витамин К -зависимая реакция, которая превращает 10-12 глутаминовых кислот на N-конце молекулы в гамма-карбоксиглутаминовая кислота (Gla).[11] В присутствии кальция остатки Gla способствуют связыванию протромбина с фосфолипидными бислоями. Дефицит витамина К или прием антикоагулянта варфарин подавляет выработку остатков гамма-карбоксиглутаминовой кислоты, замедляя активацию каскада коагуляции.

У взрослых людей нормальный уровень в крови антитромбин активность составляет около 1,1 единиц / мл. Уровни тромбина у новорожденных неуклонно повышаются после рождения, достигая нормальных уровней у взрослых, от уровня примерно 0,5 единиц / мл через 1 день после рождения до уровня примерно 0,9 единиц / мл через 6 месяцев жизни.[12]

Механизм действия

В пути свертывания крови тромбин преобразует фактор XI к Сиа, VIII к VIIIa, V Ва, фибриноген к фибрин, и XIII до XIIIa.

Фактор XIIIa это трансглутаминаза который катализирует образование ковалентных связей между остатками лизина и глутамина в фибрине. Ковалентные связи повышают стабильность фибринового сгустка. Тромбин взаимодействует с тромбомодулин.[13][14]

В рамках своей активности в каскаде коагуляции тромбин также способствует тромбоцит активация и агрегация через активацию рецепторы, активируемые протеазой на клеточной мембране тромбоцитов.

Негативный отзыв

Тромбин, связанный с тромбомодулином, активирует протеин C, ингибитор каскада коагуляции. Активация протеина C значительно усиливается после связывания тромбина с тромбомодулин, интегральная мембрана белок выраженный эндотелиальный клетки. Активированный протеин C инактивирует факторы Va и VIIIa. Связывание активированного протеина С с белок S приводит к небольшому увеличению его активности. Тромбин также инактивируется антитромбин, а ингибитор сериновой протеазы.

Структура

Закрепление бычьего протромбина на мембране через его Gla домен.[15]

Молекулярная масса протромбина составляет примерно 72000 Да. Каталитический домен высвобождается из фрагмента протромбина 1.2 с образованием активного фермента тромбина, который имеет молекулярную массу 36000 Да. Конструктивно он входит в состав большого Клан ПА протеаз.

Протромбин состоит из четырех доменов; N-терминал Gla домен, два крингл домены и C-терминал трипсин -подобно сериновая протеаза домен.Фактор Ха с фактор V в качестве кофактора приводит к расщеплению Gla и двух доменов Крингла (образующих вместе фрагмент, называемый фрагментом 1.2) и оставляя тромбин, состоящий исключительно из домена сериновой протеазы.[16]

Как и все сериновые протеазы, протромбин превращается в активный тромбин путем протеолиза внутренней пептидной связи, обнажая новый N-концевой Ile-NH3. Историческая модель активации сериновых протеаз включает вставку этого новообразованного N-конца тяжелой цепи в β-ствол способствует правильной конформации каталитических остатков.[17] В отличие от кристаллических структур активного тромбина, масс-спектрометрические исследования водородно-дейтериевого обмена показывают, что этот N-концевой Ile-NH3 не вставляется в β-бочку в апо-форме тромбина. Однако связывание активного фрагмента тромбомодулин по-видимому, аллостерически способствует активной конформации тромбина, вставляя этот N-концевой участок.[18]

Ген

Ген тромбина (протромбина) расположен на одиннадцатом хромосома (11п11-д12).[5]

По оценкам, в мире около 30 человек имеют диагноз врожденной формы дефицита фактора II.[19] что не следует путать с протромбин G20210A мутация, которую еще называют мутацией фактора II. Протромбин G20210A является врожденным.[20]

Протромбин G20210A обычно не сопровождается мутациями других факторов (т. Е. Наиболее распространенным является фактор V Лейдена). Ген может передаваться по наследству гетерозиготный (1 пара), реже гомозиготный (2 пары) и не зависит от пола или группы крови. Гомозиготные мутации увеличивают риск тромбоза больше, чем гетерозиготные мутации, но относительный повышенный риск недостаточно хорошо документирован. Другие потенциальные риски для тромбоз, такие как оральные контрацептивы, могут быть дополнительными. Ранее сообщалось о родстве воспалительное заболевание кишечника (т.е. болезнь Крона или же язвенный колит ) и протромбин G20210A или фактор V Лейденская мутация была опровергнута исследованиями.[21]

Роль в болезни

Активация протромбина имеет решающее значение для физиологической и патологической коагуляции. Описаны различные редкие заболевания, связанные с протромбином (например, гипопротромбинемия ). Анти-протромбин антитела в аутоиммунное заболевание может быть фактором в формировании волчаночный антикоагулянт (также известен как антифосфолипидный синдром ). Гиперпротромбинемия может быть вызвано мутацией G20210A.

Тромбин, сильнодействующий сосудосуживающее средство и митоген, считается основным фактором в вазоспазм следующий субарахноидальное кровоизлияние. Кровь из разорванной церебральная аневризма сгустки вокруг головного мозга артерия, высвобождая тромбин. Это может вызвать острое и продолжительное сужение кровеносного сосуда, что потенциально может привести к церебральная ишемия и инфаркт (Инсульт ).

Помимо своей ключевой роли в динамическом процессе тромбообразования, тромбин имеет ярко выраженный провоспалительный характер, который может влиять на начало и прогрессирование атеросклероза. Действуя через свои специфические рецепторы клеточной мембраны (рецепторы, активируемые протеазой: PAR-1, PAR-3 и PAR-4), которые обильно экспрессируются во всех составляющих стенки артериальных сосудов, тромбин может оказывать проатерогенное действие, такое как воспаление, рекрутирование лейкоцитов в атеросклеротическую бляшку, усиление окислительного стресса, миграция и пролиферация гладкомышечных клеток сосудов, апоптоз и ангиогенез.[22][23][24]

Тромбин участвует в физиологии сгустки крови. Его наличие свидетельствует о наличии сгустка. В 2013 году была разработана система определения наличия тромбина у мышей. Он сочетает в себе пептидное покрытие оксид железа прикреплен к "репортерным химикатам". Когда пептид связывается с молекулой тромбина, отчет публикуется и появляется в моча где его можно обнаружить. Тестирование на людях не проводилось.[25]

Приложения

Инструмент исследования

Благодаря своей высокой протеолитической специфичности тромбин является ценным биохимическим инструментом. Сайт расщепления тромбином (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) обычно включается в линкерные области рекомбинантный гибридный белок конструкции. После очистки слитого белка тромбин можно использовать для селективного расщепления между аргинин и глицин остатки сайта расщепления, эффективно удаляя метка очистки от интересующего белка с высокой степенью специфичности.

Медицина и хирургия

Концентрат протромбинового комплекса и свежезамороженная плазма представляют собой препараты фактора свертывания крови, богатые протромбином, которые можно использовать для коррекции дефицита протромбина (обычно из-за лекарств). Показания включают трудноизлечимое кровотечение из-за: варфарин.

Манипуляции с протромбином - центральное место в механизме действия большинства антикоагулянты. Варфарин и родственные препараты подавляют витамин К -зависимое карбоксилирование нескольких факторов свертывания, включая протромбин. Гепарин увеличивает сродство антитромбина к тромбину (а также фактор Ха ). В прямые ингибиторы тромбина, новый класс лекарств, напрямую ингибирует тромбин, связываясь с его активным участком.

Рекомбинантный тромбин доступен в виде порошка для восстановления в водный раствор. Может применяться тематически во время операции, как помощь гемостаз. Это может быть полезно для остановки небольшого кровотечения из капилляров и мелких венул, но неэффективно и не показано при массивном или резком артериальном кровотечении.[26][27][28]

Производство продуктов питания

Тромбин в сочетании с фибриноген, продается под торговой маркой Fibrimex для использования в качестве связующего вещества для мяса. Оба белка в Fibrimex происходят из свинья или же бык кровь.[29] По заявлению производителя, его можно использовать для производства новых видов мясного ассорти (например, для бесшовного комбинирования говядины и рыбы). Производитель также заявляет, что с его помощью можно комбинировать цельномышечное мясо, формировать и порционировать его, что снижает производственные затраты без потери качества.[30]

Генеральный секретарь Ян Бертофт Шведская ассоциация потребителей заявил, что «существует опасность ввести потребителей в заблуждение, так как невозможно отличить это восстановленное мясо от настоящего мяса».[29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000180210 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000027249 - Ансамбль, Май 2017
  3. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:». Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  5. ^ а б Ройл NJ, Ирвин DM, Koschinsky ML, MacGillivray RT, Hamerton JL (май 1987). «Человеческие гены, кодирующие протромбин и церулоплазмин, отображаются на 11p11-q12 и 3q21-24 соответственно». Соматическая клетка и молекулярная генетика. 13 (3): 285–92. Дои:10.1007 / BF01535211. PMID  3474786. S2CID  45686258.
  6. ^ Деген С.Дж., Дэви Е.В. (сентябрь 1987 г.). «Нуклеотидная последовательность гена протромбина человека». Биохимия. 26 (19): 6165–77. Дои:10.1021 / bi00393a033. PMID  2825773.
  7. ^ Шмидт А (1872 г.). "Neue Untersuchungen ueber die Fasserstoffesgerinnung". Pflügers Archiv für die gesamte Physiologie. 6: 413–538. Дои:10.1007 / BF01612263. S2CID  37273997.
  8. ^ Каушанский, К; Lichtman, M; Прчал, Дж; Леви, М; Нажмите, O; Бернс, L; Калиджури, М (2015). Гематология Вильямса. Макгроу-Хилл. п. 1918 г.
  9. ^ Quick, AJ (1957). Геморрагические заболевания. Филадельфия: Леа и Фебигер. С. 451–490.
  10. ^ Моравиц, П. (1905). "Die Chemie der Blutgerinnung". Эргеб Физиол. 4: 307–422. Дои:10.1007 / BF02321003. S2CID  84003009.
  11. ^ Кнорре Д.Г., Кудряшова Н.В., Годовикова Т.С. (октябрь 2009 г.). «Химические и функциональные аспекты посттрансляционной модификации белков». Acta Naturae. 1 (3): 29–51. Дои:10.32607/20758251-2009-1-3-29-51. ЧВК  3347534. PMID  22649613.
  12. ^ Эндрю М., Паес Б., Милнер Р., Джонстон М., Митчелл Л., Толлефсен Д.М., Пауэрс П. (июль 1987 г.). «Развитие свертывающей системы человека у доношенного ребенка». Кровь. 70 (1): 165–72. Дои:10.1182 / blood.V70.1.165.165. PMID  3593964.
  13. ^ Байзар Л., Морсер Дж., Несхайм М. (июль 1996 г.). «TAFI, или прокарбоксипептидаза B плазмы, связывает каскады коагуляции и фибринолиза через комплекс тромбин-тромбомодулин». Журнал биологической химии. 271 (28): 16603–8. Дои:10.1074 / jbc.271.28.16603. PMID  8663147.
  14. ^ Якубовски Х.В., Оуэн В.Г. (июль 1989 г.). «Детерминанты макромолекулярной специфичности тромбина для фибриногена и тромбомодулина». Журнал биологической химии. 264 (19): 11117–21. PMID  2544585.
  15. ^ PDB: 1nl2​; Хуанг М., Ригби А.С., Морелли Х, Грант М.А., Хуанг Дж., Фьюри Б., Ситон Б., Фьюри BC (сентябрь 2003 г.). «Структурные основы связывания мембран Gla-доменами витамин К-зависимых белков». Структурная биология природы. 10 (9): 751–6. Дои:10.1038 / nsb971. PMID  12923575. S2CID  7751100.
  16. ^ Дэви EW, Кульман JD (апрель 2006 г.). «Обзор структуры и функции тромбина». Семинары по тромбозу и гемостазу. 32 Дополнение 1: 3–15. Дои:10.1055 / с-2006-939550. PMID  16673262.
  17. ^ Хубер, Роберт; Боде, Вольфрам (1978-03-01). «Структурные основы активации и действия трипсина». Отчеты о химических исследованиях. 11 (3): 114–122. Дои:10.1021 / ar50123a006. ISSN  0001-4842.
  18. ^ Хэндли Л.Д., Треухейт Н.А., Венкатеш В.Дж., Комивес Е.А. (ноябрь 2015 г.). «Связывание тромбомодулина выбирает каталитически активную форму тромбина». Биохимия. 54 (43): 6650–8. Дои:10.1021 / acs.biochem.5b00825. ЧВК  4697735. PMID  26468766.
  19. ^ Деген С.Дж., МакДауэлл С.А., Спаркс Л.М., Шаррер I (февраль 1995 г.). «Протромбин Франкфурт: дисфункциональный протромбин, характеризующийся замещением Glu-466 на Ala». Тромбоз и гемостаз. 73 (2): 203–9. Дои:10.1055 / с-0038-1653751. PMID  7792730.
  20. ^ Варга Е.А., Молл С. (июль 2004 г.). "Страницы пациентов кардиологии. Мутация протромбина 20210 (мутация фактора II)". Тираж. 110 (3): e15–8. Дои:10.1161 / 01.CIR.0000135582.53444.87. PMID  15262854.
  21. ^ Бернштейн К.Н., Сарджент М., Вос Х.Л., Розендал ФР (февраль 2007 г.). «Мутации факторов свертывания крови и воспалительные заболевания кишечника». Американский журнал гастроэнтерологии. 102 (2): 338–43. PMID  17156138.
  22. ^ Бориссофф Дж. И., Спронк Х. М., Хинеман С., тен Кейт Х (июнь 2009 г.). «Является ли тромбин ключевым игроком в лабиринте« коагуляция-атерогенез »?». Сердечно-сосудистые исследования. 82 (3): 392–403. Дои:10.1093 / cvr / cvp066. PMID  19228706.
  23. ^ Бориссофф Дж. И., Хинеман С., Килинч Е., Кассак П., Ван Орле Р., Винкерс К., Говерс-Римслаг Дж. В., Хамуляк К., Хакенг TM, Дэемен М.Дж., тен Кейт Х., Спронк Х.М. (август 2010 г.). «Ранний атеросклероз демонстрирует усиленное прокоагулянтное состояние». Тираж. 122 (8): 821–30. Дои:10.1161 / CIRCULATIONAHA.109.907121. PMID  20697022.
  24. ^ Бориссофф Д.И., Спронк Х.М., десять Кейт Х. (май 2011 г.). «Гемостатическая система как модулятор атеросклероза». Медицинский журнал Новой Англии. 364 (18): 1746–60. Дои:10.1056 / NEJMra1011670. PMID  21542745.
  25. ^ Экономист (05.11.2013). «Наномедицина: физиология частиц». Экономист. Получено 2013-12-15.
  26. ^ Чепмен В. К., Сингла Н., Геник И., Макнил Дж. В., Ренкенс К. Л., Рейнольдс Т. К., Мерфи А., Уивер Ф. А. (август 2007 г.). «Фаза 3, рандомизированное, двойное слепое сравнительное исследование эффективности и безопасности местного рекомбинантного человеческого тромбина и бычьего тромбина при хирургическом гемостазе». Журнал Американского колледжа хирургов. 205 (2): 256–65. Дои:10.1016 / j.jamcollsurg.2007.03.020. PMID  17660072.
  27. ^ Singla NK, Ballard JL, Moneta G, Randleman CD, Renkens KL, Александр WA (июль 2009 г.). «Фаза 3b, открытое, одногрупповое исследование иммуногенности и безопасности местного рекомбинантного тромбина при хирургическом гемостазе». Журнал Американского колледжа хирургов. 209 (1): 68–74. Дои:10.1016 / j.jamcollsurg.2009.03.016. PMID  19651065.
  28. ^ Гринхалг Д.Г., Гамелли Р.Л., Коллинз Дж., Суд Р., Мозинго Д.В., Грей Т.Э., Александр В.А. (2009). «Рекомбинантный тромбин: безопасность и иммуногенность при иссечении и трансплантации ожоговых ран». Журнал ожогового ухода и исследований. 30 (3): 371–9. Дои:10.1097 / BCR.0b013e3181a28979. PMID  19349898. S2CID  3678462.
  29. ^ а б "Sverige röstade ja till köttklister" [Швеция проголосовала за мясную пасту] (на шведском языке). Dagens Nyheter. 2010-02-09. Получено 2010-10-17.
  30. ^ «Добро пожаловать в Fibrimex». Сайт Fibrimex. Sonac. Получено 2019-02-28.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка