Vitamina K: Funcții

Cofactor în reacțiile de carboxilare

Vitamina K joacă un rol esențial ca cofactor în conversia coagulării proteine în formele lor coagulante. În acest proces, vitamina K este implicat în reacția de carboxilare pentru a introduce o grupare carboxil într-un compus organic - cu reziduuri specifice de acid glutamic ale vitaminei K-dependente proteine pentru a forma reziduuri de acid gamma-carboxiglutamic (Gla). Enzima carboxilază necesară pentru această reacție este, de asemenea vitamina K-dependent. Ca urmare a carboxilării reziduurilor de glutamil ale proteinelor dependente de vitamina K, formarea:

  • Proteine ​​de hemostază (hemostază) - factor II de coagulare a sângelui (protrombină), VII (proconvertină), IX (factor de Crăciun) și X (factor Stuart), precum și proteinele plasmatice C și S
  • Proteinele metabolismului osos - osteocalcină și proteina Gla osoasă (BGP), proteina matrice Gla (MGP), respectiv proteina S
  • Reglementarea creșterii proteine - Arestul specific creșterii genă 6 (Gaz6).
  • Proteinele cu funcție necunoscută - Se crede că proteinele Gla bogate în prolină 1 (RGP1) și 2 (RGP2) și proteinele Z - RGP1 ​​și RGP2 joacă un rol în semnalizarea celulară.

Mai mult, proteinele mai puțin bine caracterizate sunt sintetizate în rinichi (nefrocalcină), splină, pancreasul, plămân și alte țesuturi. În principal, funcția proteinelor de coagulare și osteocalcina a fost elucidată. Semnificația fiziologică a altora calciu-proteinele de legare sunt încă în mare parte necunoscute.

Proteine ​​ale factorului de coagulare hemostază-sânge II, VII, IX și X

Factorii de coagulare II, VII, IX și X, care se formează în timpul carboxilării dependente de vitamina K, precum și proteinele plasmatice C și S, sunt extrem de importante în procesul normal sânge coagulare. Prin urmare, vitamina K poate fi descrisă ca o vitamină de coagulare cu efect anti-hemoragic (anti-sângerare). In plus sânge proteinele de coagulare influențează metabolismul osos. Factorii dependenți de vitamina K VIIa și X ai sânge coagularea stimulează sinteza de cisteină-proteina bogata 61 (hCYR61) si țesut conjunctiv factor de creștere (CTGF). Ca componente ale matricei extracelulare, hCYR61 și CTGF sunt esențiale pentru creștere și angiogeneză (nou vas de sânge formarea) țesutului osos și astfel pentru dezvoltarea osoasă și în faze de reparare și remodelare.

Proteine ​​ale metabolismului osos-osteocalcină (BGP)

osteocalcina, format prin carboxilare la osteoblaste, are o importanță deosebită. Este o componentă a matricei extracelulare (ECM) a țesutului osos și reprezintă 2% din conținutul total de proteine ​​ale osului. Deoarece s-a constatat că proteina osoasă are un nivel crescut în timpul remodelării crescute și reparării oaselor, osteocalcina este esențială pentru formarea oaselor.

Ciclul regenerativ al vitaminei K în carboxilarea proteinelor

În timp ce precursorii ineficienți ai acarboxi ai proteinelor de coagulare, anterior PIVKA (proteină indusă de absența sau antagonistul vitaminei K), sunt transformați în formele lor biologic active prin activitatea carboxilazei dependente de vitamina K, conversia vitaminei KH2 (vitamina K hidroxilată) în vitamina Apare K-2,3-epoxid. Pentru a fi disponibilă din nou pentru carboxilarea precursorilor coagulării, vitamina K trebuie regenerată. În acest scop, carboxilaza funcționează acum ca vitamina K epoxidază. În cele din urmă, epoxid reductaza transformă vitamina K-2,3-epoxid înapoi în vitamina K nativă (chinonă). Pasul final al ciclului de regenerare a vitaminei K este realizat de vitamina K reductază. Aceasta are ca rezultat reducerea vitaminei K native la vitamina K hidroxilată (vitamina KH2). Pentru ca întregul proces de carboxilare să aibă loc în mod optim la nivelul membranei reticulului endoplasmatic, vitamina K-2,3-epoxid trebuie regenerată continuu până la vitamina KH2. Odată ce procesul de carboxilare este complet, proteinele sunt transportate în reticulul endoplasmatic (organul celular bogat structural cu un sistem de canale de cavități înconjurat de membrane) al celulei și ulterior secretate.

Locurile reacției de carboxilare

Carboxilarea proteinelor dependente de vitamina K este esențială pentru funcțiile lor proteice respective. Are loc în ficat pe de o parte și în osteoblastele osoase pe de altă parte. Cu toate acestea, proteinele pot fi carboxilate și în alte țesuturi de carboxilaza dependentă de vitamina K. De exemplu, protrombina este sintetizată în țesutul muscular.

Carboxilare incompletă

Pot apărea proteine ​​incomplet carboxilate, de exemplu, din cauza absorbției scăzute a vitaminei K sau în timpul tratamentului cu antagoniști ai vitaminei K, cum ar fi cumarina sau warfarina. În cazul carboxilării reduse (sub carboxilare „UC”), proteinele nu pot fi secretate de reticulul endoplasmatic - în consecință, ele se acumulează într-o măsură mai mare. Subcarboxilarea proteinelor active de coagulare duce în cele din urmă la inhibarea cascadei de coagulare și la creșterea tendință de sângerare (diateza hemoragică). Dacă proteinele Gla osoase (BGP, MGP) sunt reduse în special în carboxilare, excreția crescută a calciu iar hidroxiprolina prin urină poate duce la tulburări ale mineralizării osoase, precum și malformații atât în ​​timpul dezvoltării, cât și la vârsta adultă. MGP este una dintre cele mai importante proteine ​​cu efect inhibitor asupra calcificării țesuturilor. Prin urmare, deficiențele MGP pot conduce la calcificare crescută în nave și os și astfel promovează dezvoltarea celor două boli răspândite ateroscleroza (întărirea arterelor) și osteoporoza (pierderea osoasă). Pe baza studiilor, s-a observat o carboxilare scăzută a proteinelor în osteoporoza pacienți.