2 курс / Нормальная физиология / Основы_физиологии_гемостаза_Струкова_С_М_

Определенные участки доменной структуры факторов свертывания отвечают за высокоаффинное связывание белков с клеточными мембранами, рецепторами и кофакторами, что существенно ускоряет процесс образования ферментов и процесс свертывания.

Связывание многих факторов происходит при участии фосфолипидов и ионов Са2+ . Благодаря связыванию факторов свертывания с поверхностью клетки и

белок-белковым взаимодействиям факторов происходит изменение их

конформации, благоприятствующее эффективному течению реакций, и защита

активация механизмов отрицательной и положительной обратной связи,

регулирующий образование тромбина.

Итак, свертывание крови происходит на поверхности поврежденного эндотелия и активированных тромбоцитов, на которой происходит сборка комплексов -профермент, фермент, активатор (кофактор), активация проферментов, каскад образования активных протеиназ и реакции положительной и отрицательной обратной связи, регулирующие свертывание крови.

2.2.Cтруктурные особенности факторов свертывания крови.

Всоответствии со структурными особенностями факторы свертывания и белки крови, участвующие в образовании основного фермента системы свертываниятромбина, можно разделить на несколько групп.

1)Факторы протромбинового комплекса (табл. , рис.2- 12). К ним относят протромбин (фактор II), свертывания крови VII(проконвертин), IX(фактор Кристмаса, антигемофильный фактор В), X (фактор Стюарта) и белки антикоагулянтной системы протеина С- протеин С, протеин S и протеин Z .

Характерной особенностью этой группы служит наличие на амино(N)конце

каждого белка специфической последовательности, осуществляющей связывание молекулы с фосфолипидами поверхности активированной клетки,

преимущественно тромбоцита. На карбокси(C)конце всех факторов

протромбинового комплекса, кроме протеинов S и Z, находится

61

каталитический ( протеазный) домен, расщепление в структуре которого одной или двух пептидных связей ведет к образованию фермента-протеиназы.

Протеины S и Z служат кофакторами и не активируются в ферменты. Протеин

S - кофактор активированного протеина С( АРС) и ингибитора пути тканевого фактора(TFPI), а протеин Z – кофактор ингибитора фактора Xa, который именуют - ингибитором, зависимым от протеина Z(IPZ).

Рис.2-13

Доменная структура прокоагулянтных факторов и факторов контактной

системы свертывания крови.

Факторы протромбинового комплекса(I) и факторы контактной фазы(II).

эпидермального фактора роста) и каталитический домен на COOH-

конце(С) молекулы. Домены(II), N- конца зрелых молекул: фактора XI

и прекалликреина, домены повторяющихся последовательностей и

62

каталитическим доменам указывают участки пептидных связей,

расщепляемых протеиназами.

2)Факторы контактной фазы свертывания( рис.2-13). К ним относят проферменты-факторы XII (фактор Хагемана) и XI свертывания крови и прекалликреин (Таблица 4). Характерной особенностью белков этой группы является способность связываться с отрицательно заряженной поверхностью и образовывать ферменты-протеиназы.

3)Кофакторы: факторы свертывания V(проакцелерин),VIII (антигемофильный фактор А, VIII:С) и высокомолекулярный кининоген

(ВМК), которые характеризуются тем, что имеют высокий молекулярный вес,

мультидоменную структуру и выполняют роль высокомолекулярной подложки для проферментов системы свертывания крови, а не служат предшественниками протеиназ.

Разделение на группы достаточно условно, поскольку некоторые факторы могут быть отнесены к двум группам, например факторы протромбинового комплекса протеин S и протеин Z служат кофакторами протеина С и ингибитора фактора

Xa – ZPI, соответствено. Фактор I свертывания крови - фибриноген – основной субстрат тромбина.

2.2.1. Факторы протромбинового комплекса

Структурное подобие факторов протромбинового комплекса,

свидетельствует в пользу дупликации гена предшественника, его модификации в течение эволюции. Каталитические домены свертывающих протеиназ относятся к трипсиноподобным сериновым протеиназам, каталитический участок активного центра которых формируется триадой аминокислот,

соответствующих Гис57, Сер195, Асп102 химотрипсина. Ферменты находятся в крови в форме проферментов, которые превращаются в активные формы вследствие ограниченного протеолиза, те гидролиза одной или двух пептидных связей. Синтез проферментов протромбинового комплекса в основном

63

происходит в печени и зависит от витамина К, который служит коферментом фермента - γ-глутамилкарбоксилазы (рис.2- 14 и рис.2- 15). Витамины группы К

( рис.2- 14)- производные 2-метил-1,4- нафтохинона: К1 (филлохинон)

получен из люцерны, так же им богаты шпинат, капуста и др. растения, а К2

(менахинон)–синтезируется микроорганизмами, например кишечной палочкой и обнаружен в печени млекопитающих.

РИС. 2-14

Структура витаминов К1(филлохинон), витамина К2 (менахинон) и антагонистов витаминов К – кумарина и варфарина.

64

Витамин К переходит в активную форму гидрохинона (КН2 ) после восстановления из эпоксида под действием фермента печени – редуктазы (

рис.2-14) .

Рис 2-15.

Цикл витамина К и его функция как кофактора γ-глутамилкарбоксилазы.

Y - γ-Глутамилкарбоксилаза карбоксилирует остатки глутаминовой кислоты

(Glu) витамин К-зависимых факторов свертывания крови в присутствии

активной формы витамина К гидрохинона (КН2). Витамин К –редуктаза(2),

устойчивая к варфарину, восстанавливает Витамин К1 в активную форму – Витамин КН2. Витамин КН2 окисляется в КО - витамин К эпоксид, в реакции сопряженной с карбоксилированием остатков глутаминовой кислоты факторов

свертывания крови. Витамин К-зависимые факторы свертывания крови функционально активны после карбоксилирования. Витамин КО (эпоксид)

65

карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в факторах свертывания крови. Действие варфарина может быть заблокировано витамином К1 ,

поступающим с пищей или данным как лекарство.

Витамин КН2 окисляется в КО - витамин К эпоксид, в реакции сопряженной с карбоксилированием остатков глутаминовой кислоты факторов свертывания

Фермент печени γ-глутамилкарбоксилаза в присутствии восстановленной формы витамина К (КН2) катализирует карбоксилирование 10 или 12 остатков глутаминовой кислоты на N(амино)-концевом участке молекул факторов протромбинового комплекса( рис.2- 14). В результате реакции образуются, так называемый Гла-домен на аминоконце факторов, содержащий остатки -

карбоксиглутаминовой кислоты ( -кГлу). Два или три остатка -кГлу связывают один ион кальция, вызывая конформационные изменения в молекуле и экспонирование участков связывания мембран клеток. Кроме того, эти остатки прямо связываются с мембраной через кальциевые мостики. Связывание кальция крови хелаторами предотвращает ее свертывание.

Иммобилизованные на мембране клетки факторы протромбинового

комплекса могут подвергаться ограниченному протеолизу в активные

66

формы белков свертывания крови (кроме протеинов S и Z , выполняющих функции кофакторов) .

Витамин К участвует также в γ-карбоксилировании остатков глутаминовой

Передозировка или отравление антагонистами витамина К может привести к

доменов в молекуле протромбина (рис. 2-13). Крингл-домены содержат 80-85

аминокислотных остатков, образующих, благодаря трем дисульфидным мостикам, характерные триплетные петли (похожие по форме на шведские бублики - кринглы). Крингл-домены отвечают за связывание профермента с поверхностью.

Другой домен, структурно подобный доменам эпидермального фактора роста (EGF), обнаружен у многих факторов свертывания(VII,IX,X,XII) и

отвечает за связывание с поверхностью клеток (рис. 2- 13).

В структуре молекул протромбина и факторов VII,IX и X содержится пятичленная последовательность ароматических аминокислот Phe-Trp-X-X-Tyr,

экспонированных наружу молекулы, которые создают гидрофобный домен,

взаимодействующий с клеточными мембранами.

2.2.2. Факторы контактной фазы свертывания

К факторам контактной фазы свертывания относят фактор XII ( Хагемана),

фактор XI, и прекалликреин, поскольку для активации этих проферментов в условиях in vitro требуется контакт с отрицательно заряженной поверхностью,

67

на которой эти белки легко сорбируются. Для активации фактора XI и

аминоконце молекулы фактора XII локализованы блоки типа II и типа I,

структурно подобные доменам фибронектина ( FN-2 и FN-1), связывающим коллаген и фибрин, соответственно. Между этими блоками расположен домен

домен), который через связывающий участок соединен с каталитическим (

протеазным) шестым доменом, локализованным на С-конце молекулы.

Фактор XI циркулирует в кровотоке в нековалентном комплексе с

высокомолекулярным кининогеном (ВМК). Молекула фактора XI – крупный гомодимер, состоит из двух идентичных полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями (рис.2-12). В структуре каждой из двух цепей фактора

XI обнаружены четыре домена повторяющихся последовательностей с высокой степенью гомологии и каталитический домен на С-конце молекулы. Триада

каталитического центра фактора XI образована остатками His 413, Asp462 и

Ser557. Все повторяющиеся домены по структуре подобны яблоку (apple-

соответствующим доменам прекалликреина. Аpple - домены повторяющихся

ответственный за ингибиторную активность ВМК в отношении цистеиновых протеиназ (кальпаина,катепсинов В и H, папаина). В доменах 3 и 5

локализованы сайты связывания с поверхностью клеток (

тромбоцитов,эндотелиальных клеток, нейтрофилов), присутствием которых могут быть обусловлены антиадгезивные свойства ВМК.В домене 5 обнаружен участок, содержащий положительно заряженные остатки Lys,His, а также Gly ,

который несет ответственность за связывание с отрицательно заряженной поверхностью активированных клеток и формирование ансамбля факторов

68

контактной фазы свертывания. В домене 4 локализована структура брадикинина,

который выщепляется из ВМК калликреином и подобными ему ферментами. С-

концевой домен 6 имеет протяженные участки связывания фактора XI и

прекалликреина(ПК).

2.2.3. Кофакторы факторов свертывания

Кофакторы - факторы V и VIII свертывания крови, крупные молекулы

(табл.2- 4, рис. 2-16), имеющие значительную гомологию структур.

РИС. 2-16

Структура кофакторов - факторы V и VIII свертывания крови

Оба белка содержат три разных типа доменов в последовательности А1-А2-В-

А3-С1-С2. Три А домена имеют высокую степень гомологии доменам церулоплазмина. Два подобных друг другу С домена (F5/8-C –домены)

гомологичны доменам дискоидина. Большой центральный B домен называют связывающей областью, поскольку он локализован между тяжелой цепью,

состоящей из двух А доменов и легкой цепью, образуемой одним А доменом и двумя С доменами. Существенные различия между факторами V и VIII

обнаружены в структуре связывающей области, которая отщепляется при активации факторов и функционирует как пептид активации.

69

гетеродимер (А1-А2/А3-С1-С2), состоит из тяжелой и легкой цепей,

стабилизированных ионами Са. Фактор Vа – кофактор фактора Xa, активатора протромбина. Участки связывания протромбина, фактора Xa и протеина S,

кофактора активированного протеина С (АРС), локализованы в тяжелой цепи фактора Va, а за связывание фосфолипидов мембраны клеток и АРС отвечают участки легкой цепи.

РИС.2-17

Домены кофакторов факторов свертывания крови-

факторы V и VIII.

Стрелками указаны связи, расщепляемые тромбином при активации факторов V и VIII.

Фактор VIII секретируется как гетеродимер вследствие расщепления по крайней мере двух связей в В домене. В циркуляции белок стабилизирован фон

70