Cofactor en reacciones de carboxilación
Vitamina K juega un papel fundamental como cofactor en la conversión de la coagulación proteínas en sus formas coagulantes. En este proceso, vitamina K participa en la reacción de carboxilación para introducir un grupo carboxilo en un compuesto orgánico de residuos específicos de ácido glutámico de vitamina K dependientes proteínas para formar residuos de ácido gamma-carboxiglutámico (Gla). La enzima carboxilasa requerida para esta reacción también es vitamina K-dependiente. Como resultado de la carboxilación de los residuos de glutamilo de las proteínas dependientes de la vitamina K, se forma:
- Proteínas de la hemostasia (hemostasia): factor de coagulación sanguínea II (protrombina), VII (proconvertina), IX (factor de Navidad) y X (factor de Stuart), así como proteína plasmática C y S
- Proteínas del metabolismo óseo: osteocalcina y proteína Gla ósea (BGP), proteína Gla de matriz (MGP), respectivamente, así como proteína S
- Regulación del crecimiento proteínas - Específico para detener el crecimiento gen 6 (Gas6).
- Proteínas de función desconocida: se cree que la proteína Gla rica en prolina 1 (RGP1) y 2 (RGP2) y la proteína Z - RGP1 y RGP2 desempeñan un papel en la señalización celular.
Además, las proteínas menos caracterizadas se sintetizan en riñón (nefrocalcina), bazo, páncreas, pulmón y otros tejidos. Principalmente, la función de las proteínas de coagulación y osteocalcina ha sido aclarado. El significado fisiológico de otros calcioLas proteínas de unión son todavía en gran parte desconocidas.
Proteínas de hemostasia: factor de coagulación sanguínea II, VII, IX y X
Los factores de coagulación II, VII, IX y X, que se forman durante la carboxilación dependiente de vitamina K, así como las proteínas plasmáticas C y S, son sumamente importantes en el proceso de normalización. sangre coagulación. Por lo tanto, la vitamina K puede describirse como una vitamina de coagulación con efecto antihemorrágico (anti-sangrado). además, el sangre las proteínas de la coagulación influyen en el metabolismo óseo. Los factores dependientes de vitamina K VIIa y X de sangre la coagulación estimula la síntesis de cisteina-proteína rica 61 (hCYR61) y tejido conectivo factor de crecimiento (CTGF). Como componentes de la matriz extracelular, hCYR61 y CTGF son esenciales para el crecimiento y la angiogénesis (nuevo vaso sanguíneo formación) del tejido óseo y, por tanto, para el desarrollo óseo y en las fases de reparación y remodelación.
Proteínas del metabolismo óseo-osteocalcina (BGP)
Osteocalcina, formada por carboxilación en osteoblastos, es de particular importancia. Es un componente de la matriz extracelular (MEC) del tejido óseo y representa el 2% del contenido total de proteínas del hueso. Debido a que se ha descubierto que la proteína ósea se encuentra en niveles elevados durante el aumento de la remodelación y reparación del hueso, osteocalcina es esencial para la formación de hueso.
Ciclo regenerativo de la vitamina K en la carboxilación de proteínas.
Mientras que los precursores acarboxi ineficaces de las proteínas de la coagulación, anteriormente PIVKA (proteína inducida por la ausencia o antagonista de la vitamina K), se convierten en sus formas biológicamente activas por la actividad de la carboxilasa dependiente de la vitamina K, la conversión de la vitamina KH2 (vitamina K hidroxilada) en vitamina Se produce K-2,3-epóxido. Para volver a estar disponible para la carboxilación de los precursores de la coagulación, la vitamina K debe regenerarse. Para este propósito, la carboxilasa ahora funciona como una vitamina K epoxidasa. Finalmente, la epóxido reductasa convierte la vitamina K-2,3-epóxido nuevamente en vitamina K nativa (quinona). El paso final del ciclo de regeneración de la vitamina K lo realiza la vitamina K reductasa. Esto da como resultado la reducción de la vitamina K nativa a vitamina K hidroxilada (vitamina KH2). Para que todo el proceso de carboxilación se produzca de manera óptima en la membrana del retículo endoplásmico, la vitamina K-2,3-epóxido debe regenerarse continuamente a vitamina KH2. Una vez que se completa el proceso de carboxilación, las proteínas se transportan en el retículo endoplásmico (orgánulo celular estructuralmente rico con un sistema de canales de cavidades rodeadas por membranas) de la célula y posteriormente se secretan.
Sitios de la reacción de carboxilación
La carboxilación de proteínas dependientes de vitamina K es esencial para sus respectivas funciones proteicas. Tiene lugar en el hígado por un lado y en los osteoblastos del hueso por el otro. Sin embargo, las proteínas también pueden ser carboxiladas en otros tejidos por la carboxilasa dependiente de vitamina K. Por ejemplo, la protrombina se sintetiza en el tejido muscular.
Carboxilación incompleta
Pueden aparecer proteínas incompletamente carboxiladas, por ejemplo, debido a una disminución de la captación de vitamina K o durante el tratamiento con antagonistas de la vitamina K, como la cumarina o warfarina. En el caso de baja carboxilación (bajo carboxilación "UC"), las proteínas no pueden ser secretadas por el retículo endoplásmico, por lo que se acumulan en mayor medida. La subcarboxilación de las proteínas activas de la coagulación conduce finalmente a la inhibición de la cascada de la coagulación y aumenta tendencia a sangrar (diátesis hemorrágica). Si las proteínas Gla del hueso (BGP, MGP) en particular se reducen en la carboxilación, el aumento de la excreción de calcio e hidroxiprolina a través de la orina pueden provocar alteraciones en la mineralización de los huesos, así como malformaciones tanto durante el desarrollo como en la edad adulta. La MGP es una de las proteínas más importantes con efecto inhibidor sobre la calcificación de los tejidos. Por tanto, las deficiencias de MGP pueden Lead al aumento de la calcificación en vasos y huesos y así promover el desarrollo de dos enfermedades generalizadas, la aterosclerosis (endurecimiento de las arterias) y osteoporosis (pérdida de hueso). Sobre la base de estudios, se observó una baja carboxilación de proteínas en osteoporosis pacientes.
