Cofacteur dans les réactions de carboxylation
Vitamine K joue un rôle essentiel en tant que cofacteur dans la conversion de la coagulation protéines dans leurs formes coagulantes. Dans ce processus, la vitamine K est impliqué dans la réaction de carboxylation pour introduire un groupe carboxyle dans un composé organique de résidus d'acide glutamique spécifiques de la vitamine K-dépendante protéines pour former des résidus d'acide gamma-carboxyglutamique (Gla). L'enzyme carboxylase nécessaire à cette réaction est également la vitamine K-dépendant. À la suite de la carboxylation des résidus glutamyl des protéines dépendantes de la vitamine K, la formation de:
- Protéines d'hémostase (hémostase) - facteur de coagulation sanguine II (prothrombine), VII (proconvertine), IX (facteur de Noël) et X (facteur de Stuart), ainsi que les protéines plasmatiques C et S
- Protéines du métabolisme osseux - ostéocalcine et protéine Gla osseuse (BGP), protéine matrice Gla (MGP), respectivement, ainsi que protéine S
- Régulation de la croissance protéines - Spécifique à l'arrêt de la croissance gène 6 (Gaz6).
- Protéines de fonction inconnue - Les protéines Gla riches en protéines 1 (RGP1) et 2 (RGP2) et les protéines Z - RGP1 et RGP2 joueraient un rôle dans la signalisation cellulaire.
De plus, des protéines moins bien caractérisées sont synthétisées dans un rein (néphrocalcine), rate, pancréas, poumon et autres tissus. Principalement, la fonction des protéines de coagulation et ostéocalcine a été élucidé. La signification physiologique des autres calcium-les protéines de liaison sont encore largement inconnues.
Protéines de l'hémostase-facteur de coagulation sanguine II, VII, IX et X
Les facteurs de coagulation II, VII, IX et X, qui se forment lors de la carboxylation dépendante de la vitamine K, ainsi que les protéines plasmatiques C et S, sont extrêmement importants dans le processus normal sang coagulation. La vitamine K peut donc être décrite comme une vitamine de coagulation à effet anti-hémorragique (anti-saignement). De plus, le sang les protéines de coagulation influencent le métabolisme osseux. Les facteurs VIIa et X dépendants de la vitamine K sang la coagulation stimule la synthèse de la cystéine-Riche en protéines 61 (hCYR61) et tissu conjonctif facteur de croissance (CTGF). En tant que composants de la matrice extracellulaire, l'hCYR61 et le CTGF sont essentiels pour la croissance et l'angiogenèse (nouveau vaisseau sanguin formation) du tissu osseux et donc pour le développement osseux et dans les phases de réparation et de remodelage.
Protéines du métabolisme osseux-ostéocalcine (BGP)
Ostéocalcine, formé par carboxylation dans les ostéoblastes, est d'une importance particulière. C'est un composant de la matrice extracellulaire (ECM) du tissu osseux et représente 2% de la teneur totale en protéines de l'os. Parce que la protéine osseuse s'est avérée être à des niveaux accrus lors d'un remodelage et d'une réparation osseux accrus, ostéocalcine est essentiel pour la formation osseuse.
Cycle régénératif de la vitamine K dans la carboxylation des protéines
Alors que les précurseurs acarboxy inefficaces des protéines de coagulation, anciennement PIVKA (protéine induite par l'absence ou l'antagoniste de la vitamine K), sont convertis en leurs formes biologiquement actives par l'activité de la carboxylase dépendante de la vitamine K, la conversion de la vitamine KH2 (vitamine K hydroxylée) en vitamine Le K-2,3-époxyde se produit. Afin d'être à nouveau disponible pour la carboxylation des précurseurs de la coagulation, la vitamine K doit être régénérée. A cet effet, la carboxylase fonctionne désormais comme une vitamine K époxydase. Enfin, l'époxyde réductase reconvertit la vitamine K-2,3-époxyde en vitamine K native (quinone). La dernière étape du cycle de régénération de la vitamine K est réalisée par la vitamine K réductase. Il en résulte la réduction de la vitamine K native en vitamine K hydroxylée (vitamine KH2). Pour que l'ensemble du processus de carboxylation se produise de manière optimale au niveau de la membrane du réticulum endoplasmique, la vitamine K-2,3-époxyde doit être régénérée en continu en vitamine KH2. Une fois le processus de carboxylation terminé, les protéines sont transportées dans le réticulum endoplasmique (organite cellulaire structurellement riche avec un système de canaux de cavités entourées de membranes) de la cellule et ensuite sécrétées.
Sites de la réaction de carboxylation
La carboxylation des protéines dépendantes de la vitamine K est essentielle pour leurs fonctions protéiques respectives. Il a lieu dans le foie d'une part et dans les ostéoblastes osseux d'autre part, mais les protéines peuvent également être carboxylées dans d'autres tissus par la carboxylase dépendante de la vitamine K. Par exemple, la prothrombine est synthétisée dans le tissu musculaire.
Carboxylation incomplète
Des protéines incomplètement carboxylées peuvent survenir, par exemple, en raison d'une diminution de l'absorption de vitamine K ou pendant un traitement par des antagonistes de la vitamine K, tels que la coumarine ou warfarine. En cas de faible carboxylation (sous carboxylation «UC»), les protéines ne peuvent pas être sécrétées par le réticulum endoplasmique - par conséquent, elles s'accumulent dans une plus grande mesure. La sous-carboxylation des protéines actives dans la coagulation conduit finalement à une inhibition de la cascade de coagulation et à une augmentation tendance au saignement (diathèse hémorragique). Si les protéines Gla de l'os (BGP, MGP) en particulier sont réduites en carboxylation, l'augmentation de l'excrétion de calcium et l'hydroxyproline via l'urine peut entraîner des perturbations de la minéralisation de l'os ainsi que des malformations à la fois au cours du développement et à l'âge adulte. La MGP est l'une des protéines les plus importantes ayant un effet inhibiteur sur la calcification des tissus. Les carences en MGP peuvent donc conduire à une calcification accrue bateaux et os et ainsi favoriser le développement des deux maladies répandues l'athérosclérose (durcissement des artères) et l'ostéoporose (perte osseuse). Sur la base d'études, une faible carboxylation des protéines a été observée chez l'ostéoporose les patients.
