K-vitamiin: funktsioonid

Kofaktor karboksüülimisreaktsioonides

K-vitamiin mängib koagulatsiooni muundamisel olulist rolli kofaktorina valgud nende koagulantsetesse vormidesse. Selles protsessis K-vitamiin osaleb karboksüülimisreaktsioonis, et viia karboksüülrühm K-vitamiinist sõltuvate spetsiifiliste glutamiinhappejääkide orgaanilistesse ühenditesse valgud gammakarboksüglutamiinhappe (Gla) jääkide moodustamiseks. Selle reaktsiooni jaoks vajalik ensüüm karboksülaas on samuti K-vitamiin-sõltuv. K-vitamiinist sõltuvate valkude glutamüüljääkide karboksüülimise tulemusena moodustub:

  • Hemostaasi (hemostaasi) valgud - vere II hüübimisfaktor (protrombiin), VII (prokonvertiin), IX (jõulutegur) ja X (Stuarti faktor), samuti plasmavalk C ja S
  • Luu ainevahetuse valgud - vastavalt osteokaltsiin ja luu Gla valk (BGP), maatriks Gla valk (MGP), samuti valk S
  • Kasvu reguleerimine valgud - Kasvupeatus geen 6 (gaas6).
  • Tundmatu funktsiooniga valgud - arvatakse, et rakkude signaaliülekandes mängivad rolli proliinirikas Gla valk 1 (RGP1) ja 2 (RGP2) ning valk Z - RGP1 ​​ja RGP2.

Pealegi sünteesitakse vähem hästi iseloomustatud valke neer (nefrokaltsiin), põrn, kõhunääre, kops ja muud koed. Peamiselt hüübimisvalkude ja osteokaltsiin on selgitatud. Teiste füsioloogiline tähendus kaltsium-siduvad valgud on siiani suures osas teadmata.

Hemostaasi-vere hüübimisfaktori II, VII, IX ja X valgud

Hüübimisfaktorid II, VII, IX ja X, mis tekivad K-vitamiinist sõltuva karboksüülimise käigus, samuti plasmavalgud C ja S, on normaalses protsessis ülimalt olulised veri hüübimist. Seetõttu võib K-vitamiini kirjeldada kui vere hüübimist vähendavat (verejooksu vähendavat) toimet omavat hüübimisvitamiini. Lisaks veri hüübimisvalgud mõjutavad luu ainevahetust. K-vitamiinist sõltuvad faktorid VIIa ja X veri hüübimine stimuleerib tsüsteiin-rikas valk 61 (hCYR61) ja sidekoe kasvufaktor (CTGF). Rakuvälise maatriksi komponentidena on hCYR61 ja CTGF kasvu ja angiogeneesi jaoks hädavajalikud (uued veresoon moodustumine) ja seega luu arenguks ning parandamise ja ümberkujundamise faasides.

Luu ainevahetuse valgud - osteokaltsiin (BGP)

Osteokaltsiin, mis moodustub karboksüülimise teel osteoblastides, on eriti oluline. See on luukoe rakuvälise maatriksi (ECM) komponent ja moodustab 2% kogu luu valgusisaldusest. Kuna luu valgu suurenenud ümberkujundamise ja parandamise ajal on leitud suurenenud taset, osteokaltsiin on luude moodustamiseks hädavajalik.

K-vitamiini taastav tsükkel valgu karboksüülimisel

Kui hüübimisvalkude ebaefektiivsed akarboksü-eellased, varem PIVKA (valk, mis on põhjustatud K-vitamiini puudumisest või antagonistist), muudetakse K-vitamiinist sõltuva karboksülaasi, KH2-vitamiini (hüdroksüülitud K-vitamiini) muundamisel vitamiiniks nende bioloogiliselt aktiivsed vormid Tekib K-2,3-epoksiid. Hüübimisprekursorite karboksüülimiseks on uuesti kättesaadav K-vitamiin. Sel eesmärgil toimib karboksülaas nüüd K-vitamiini epoksüdaasina. Lõpuks muudab epoksiidreduktaas K-2,3-epoksiidi tagasi natiivseks K-vitamiiniks (kinoon). K-vitamiini regenereerimistsükli viimase etapi viib läbi K-vitamiini reduktaas. Selle tulemuseks on loodusliku K-vitamiini redutseerimine hüdroksüülitud K-vitamiiniks (vitamiin KH2). Selleks, et kogu karboksüülimisprotsess toimuks optimaalselt endoplasmaatilise retikulumi membraanis, tuleb vitamiin K-2,3-epoksiid pidevalt regenereerida KH2-vitamiiniks. Kui karboksüülimisprotsess on lõpule jõudnud, transporditakse valgud raku endoplasmaatilisse võrku (struktuurselt rikas rakuorganell koos membraanidega ümbritsetud õõnsuste kanalite süsteemiga) ja seejärel sekreteeritakse.

Karboksüülimisreaktsiooni kohad

K-vitamiinist sõltuvate valkude karboksüülimine on nende vastavate valgufunktsioonide jaoks hädavajalik. See toimub maks ühelt poolt ja teiselt poolt luu osteoblastides. Valke saab aga ka K-vitamiinist sõltuva karboksülaasi abil karboksüülida teistes kudedes. Näiteks sünteesitakse protrombiin lihaskoes.

Mittetäielik karboksüülimine

Mittetäielikult karboksüülitud valgud võivad esineda näiteks K-vitamiini vähenenud omastamise tõttu või ravi ajal K-vitamiini antagonistidega, näiteks kumariiniga või varfariini. Madala karboksüülimise korral (karboksüülimise all “UC”) ei saa valgud endoplasmaatilise retikulumi abil sekreteerida - vastavalt sellele akumuleeruvad nad suuremal määral. Hüübimisaktiivsete valkude alakarboksüülimine viib lõppkokkuvõttes hüübimiskaskaadi pärssimisele ja suurenenud verejooksu kalduvus (hemorraagiline diatees). Kui eriti luu Gla-valgud (BGP, MGP) on karboksüülimisel vähenenud, suureneb kaltsium ja hüdroksüproliin uriini kaudu võivad põhjustada nii luu mineralisatsiooni häireid kui ka väärarenguid nii arengu kui ka täiskasvanueas. MGP on üks olulisemaid valke, millel on kudede lupjumist pärssiv toime. MGP puudused võivad seega viima suurenenud lubjastumisele aastal laevad ja luud ja seega soodustada kahe laialt levinud haiguse ateroskleroosi (arterite kõvenemine) ja Osteoporoosi (luukadu). Uuringute põhjal täheldati valkude vähest karboksüülimist Osteoporoosi patsiendid.