Kofaktor u reakcijama karboksilacije
Vitamin K igra bitnu ulogu kofaktora u konverziji koagulacije proteini u njihove koagulantne oblike. U ovom procesu, vitamin K uključen je u reakciju karboksilacije radi uvođenja karboksilne skupine u organski spoj specifičnih ostataka glutaminske kiseline ovisnih o vitaminu K proteini da nastanu ostaci gama-karboksiglutaminske kiseline (Gla). Enzim karboksilaza potreban za ovu reakciju je također vitamin K-zavisno. Kao rezultat karboksilacije glutamilnih ostataka proteina ovisnih o vitaminu K, nastaje:
- Proteini hemostaze (hemostaza) - faktor koagulacije krvi II (protrombin), VII (prokonvertin), IX (božićni faktor) i X (Stuart faktor), kao i proteini C i S u plazmi
- Proteini u metabolizmu kostiju - osteokalcin i koštani gla protein (BGP), matriks Gla protein (MGP), kao i protein S
- Regulacija rasta proteini - Specifično za zaustavljanje rasta gen 6 (plin6).
- Smatra se da proteini nepoznate funkcije - pro-bogati Gla protein 1 (RGP1) i 2 (RGP2) i protein Z - RGP1 i RGP2 igraju ulogu u staničnoj signalizaciji.
Nadalje, u. Se sintetiziraju manje dobro karakterizirani proteini bubreg (nefrokalcin), slezena, gušterača, ment i druga tkiva. Uglavnom, funkcija koagulacijskih proteina i osteokalcin je razjašnjeno. Fiziološki značaj drugih kalcijum-vezujući proteini još uvijek su uglavnom nepoznati.
Proteini hemostaze-faktor koagulacije krvi II, VII, IX i X
Čimbenici koagulacije II, VII, IX i X, koji nastaju tijekom karboksilacije ovisne o vitaminu K, kao i proteini C i S u plazmi, izuzetno su važni u procesu normalnog krv zgrušavanje. Vitamin K se stoga može opisati kao vitamin koagulacije s antihemoragijskim (anti-krvarećim) učinkom. Osim toga, krv proteini koagulacije utječu na metabolizam kostiju. Čimbenici VIIa i X koji ovise o vitaminu K krv koagulacija stimulira sintezu cistein-bogati protein 61 (hCYR61) i vezivno tkivo faktor rasta (CTGF). Kao komponente izvanstaničnog matriksa, hCYR61 i CTGF su bitni za rast i angiogenezu (novo krvna žila formiranje) koštanog tkiva, a time i za razvoj kostiju te u fazama popravljanja i preoblikovanja.
Proteini koštanog metabolizma-osteokalcin (BGP)
osteokalcin, koji nastaje karboksilacijom u osteoblastima, od posebne je važnosti. Sastavni je dio izvanstaničnog matriksa (ECM) koštanog tkiva i čini 2% ukupnog sadržaja proteina u kosti. Budući da je utvrđeno da je koštani protein na povišenim razinama tijekom pojačanog preoblikovanja i popravljanja kosti, osteokalcin je bitan za stvaranje kostiju.
Regenerativni ciklus vitamina K u karboksilaciji proteina
Dok se neučinkoviti prekurzori akarboksi koagulacijskih proteina, nekada PIVKA (protein induciran nedostatkom ili antagonistom vitamina K), pretvaraju u svoje biološki aktivne oblike djelovanjem karboksilaze ovisne o vitaminu K, konverzijom vitamina KH2 (hidroksilirani vitamin K) u vitamin Javlja se K-2,3-epoksid. Da bi ponovno bio dostupan za karboksilaciju prekursora koagulacije, vitamin K mora se obnoviti. U tu svrhu karboksilaza sada djeluje kao vitamin K epoksidaza. Napokon, epoksid reduktaza pretvara vitamin K-2,3-epoksid natrag u izvorni vitamin K (kinon). Posljednji korak u ciklusu regeneracije vitamina K izvodi vitamin K reduktaza. To rezultira smanjenjem nativnog vitamina K na hidroksilirani vitamin K (vitamin KH2). Da bi se cijeli proces karboksilacije optimalno dogodio na membrani endoplazmatskog retikuluma, vitamin K-2,3-epoksid mora se kontinuirano regenerirati do vitamina KH2. Nakon što je proces karboksilacije završen, proteini se prenose u endoplazmatski retikulum (strukturno bogati stanični organel s kanalskim sustavom šupljina okružen membranama) stanice i potom izlučuju.
Mjesta reakcije karboksilacije
Karboksilacija proteina ovisnih o vitaminu K ključna je za njihove funkcije proteina. Odvija se u jetra s druge strane i u osteoblastima kostiju s druge strane. Međutim, proteini se mogu karboksilirati i u drugim tkivima karboksilazom ovisno o vitaminu K. Na primjer, protrombin se sintetizira u mišićnom tkivu.
Nepotpuna karboksilacija
Mogu se pojaviti potpuno karboksilirani proteini, na primjer, zbog smanjenog unosa vitamina K ili tijekom liječenja antagonistima vitamina K, poput kumarina ili varfarin. U slučaju niske karboksilacije (pod karboksilacijom “UC”), proteini se ne mogu izlučiti endoplazmatskim retikulumom - u skladu s tim akumuliraju se u većoj mjeri. Podkarboksilacija koagulacijski aktivnih proteina u konačnici dovodi do inhibicije kaskade koagulacije i povećava se tendencija krvarenja (hemoragična dijateza). Ako se osobito proteini Gla u kosti (BGP, MGP) smanje karboksilacijom, povećano izlučivanje kalcijum i hidroksiprolin putem urina mogu rezultirati poremećajima u mineralizaciji kostiju, kao i malformacijama tijekom razvoja i u odrasloj dobi. MGP je jedan od najvažnijih proteina s inhibicijskim učinkom na kalcifikaciju tkiva. MGP nedostaci stoga mogu dovesti do povećane kalcifikacije u posuđe i kosti i na taj način pospješiti razvoj dvije raširene bolesti ateroskleroze (otvrdnjavanje arterija) i osteoporoza (gubitak kostiju). Na temelju studija uočena je niska karboksilacija proteina u osteoporoza pacijenata.
