프로트롬비나아제

Prothrombinase

프로트롬비나아제 복합체는 세린 프로테아제, 인자 Xa, 단백질 공동 인자인 인자 Va로 구성된다.이 복합체는 칼슘 이온이 존재하는 곳에서 음전하 인광질 막에 조립된다.프로트롬비나아제 복합체는 비활성 zimogen인 prothrombin(팩터 II)을 활성 세린 프로테아제인 trombin(팩터 IIa)으로 변환하는 촉매작용을 한다.트롬빈의 활성화는 응고 폭포에서 임계반응으로, 체내의 지혈 조절 기능을 한다.트롬빈을 생산하기 위해 프로트롬비나아제 콤플렉스는 프로트롬빈에 두 개의 펩타이드 결합을 분해하는데, 하나는 아르그271, 다른 하나는 아르그에320 이은 것이다.[1]팩터Xa가 프로트롬비나제 콤플렉스와 연관되지 않았을 때 프로트롬빈을 활성화할 수 있는 것으로 나타났지만, 이런 상황에서는 트롬빈 형성률이 심각하게 떨어진다.프로트롬비나제 콤플렉스는 팩터Xa보다 3배 10배5 빠른 속도로 프로트롬빈의 활성화를 촉진할 수 있다.[2]따라서 활성 트롬빈의 효율적인 생산과 적절한 지혈에도 프로트롬비나아제 콤플렉스가 필요하다.

단백질 전구체의 활성화

인자 X와 인자 V는 모두 응고 계단식 응고에 의해 활성화되기 전에 비활성 전구로서 혈액 내에서 순환한다.비활성 zimogen Factor X는 가벼운 체인(136개 잔여물)과 무거운 체인(306개 잔여물)의 두 개의 체인으로 구성되어 있다.라이트 체인은 N-terminal γ-carboxyglutamic acid domain(글라 도메인)과 두 개의 표피 성장 인자 유사 도메인(EGF1 및 EGF2)을 포함하고 있다.헤비 체인은 N단자 활성화 펩타이드와 세린-단백질 영역으로 구성된다.[3][4]인자 X는 외부 응고 경로의 인자 VIIa-tispa 인자 복합체와 내인 경로의 십이지 복합체에 의해 활성화될 수 있다.본질적인 테나제 콤플렉스는 인자 IXa와 인자 VIIIa로 구성된다.[5][6]활성화 펩타이드의 경우 인자 Xa로 활성화되면 방출되지만, 활성화 후 무거운 사슬과 가벼운 사슬은 공동 연동 상태를 유지한다.

인자 V는 A1-A2-B-A3-C1-C2 6개의 도메인을 포함하는 단일 체인 프로코팩터로 순환한다.[7]트롬빈은 B 도메인을 분리하여 인자 V를 활성화한다.다른 프로테아제들도 인자 V를 활성화시키지만, 이 갈라짐은 주로 트롬빈에 의해 수행된다.분할 후, 인자 Va는 A1, A2 도메인으로 구성된 헤비 체인과 A3, C1, C2 도메인으로 구성된 라이트 체인을 포함한다.인자 Va의 가볍고 무거운 사슬은 칼슘과 같은 분열된 금속 이온을 통해 연결된다.[8]

복합 조립체

프로트롬비나아제 어셈블리는 플라즈마 막에 음전하 인산화물에 대한 인자 Xa와 인자 Va의 결합으로 시작한다.활성화된 인자 Xa와 인자 Va는 단세포, 혈소판, 내피세포 등 다양한 세포 유형의 혈장막에 결합한다.[9]Factor Xa와 Va는 둘 다 서로 독립적으로 막에 결합하지만 서로 배타적인 결합 사이트에 결합한다.[10]Factor Xa와 Factor Va는 둘 다 라이트 체인을 통해 막과 연관되며, 칼슘 의존적인 방식으로 Gla-domain을 통한 Factor Xa 결합과 C2 및 C1 도메인을 통한 Factor Va 결합이다.[11][12]일단 플라스마 막에 바인딩되면, 인자 Xa와 인자 Va는 1:1 스토오치메트릭 비율로 빠르게 결합하여 프로트롬비나아제 콤플렉스를 형성한다.[13]프로트롬비나아제 복합체의 조립은 칼슘에 의존한다.프로트롬비나아제 복합체와 연관되었을 때, Factor Xa의 촉매 효율은 그 효율성에 비해 30만 배 증가한다.[2]인자 Xa와 인자 Va는 혈장 막과 연관되었을 때 서로 긴밀하게 상호작용한다.[10]또한 멤브레인 결합 인자 Va는 프로트롬비나아제 복합체에 강한 촉매적 이점을 제공한다.인자 Va는 막에 대한 인자 Xa의 친화력을 강화하고 또한 프로트롬빈에 대한 인자 Xa의 kcat를 증가시킨다.[10][14]인자 Va는 또한 프로트롬빈 복합체에 대한 프로트롬빈 결합을 강화하여 반응 Km를 감소시킨다.[15]

활동

완전히 조립된 프로트롬비나아제 복합체는 지모겐 프로트롬빈을 세린 프로트아제 트롬빈으로 변환하는 촉매작용을 한다.구체적으로, Factor Xa는 인간 프로트롬빈의 Arg와271 Arg에320 이어 두 곳에서 프로트롬빈을 분쇄한다.[1]두 개의 갈라짐 이벤트가 있기 때문에 프로트롬빈 활성화는 두 개의 경로로 진행될 수 있다.한 경로로 프로트롬빈은 먼저 아르그에서271 갈라진다.이 갈라짐은 처음 271개의 잔류물로 구성된 파편 1•2와 272-579의 잔류물로 구성된 중간 프리트롬빈 2를 생성한다.파편 1•2는 활성화 펩타이드로 방출되며, 프레트롬빈 2는 아르그에서320 분해되어 활성 트롬빈이 생성된다.A와 B 사슬로 불리는 아르그에서의320 갈라진 틈 뒤에 형성된 두 사슬은 활성 트롬빈의 이황화 결합에 의해 연결된다.트롬빈 활성화를 위한 대체 경로에서 프로트롬빈은 먼저 아르그에서320 분해되어 촉매 활성 매개체 메이조트롬빈을 생성한다.[16]메이조트롬빈은 이황화 결합에 의해 B 체인에 연결된 조각 1•2 A 체인을 함유하고 있다.이후 아르그에서271 인자 Xa에 의한 메이조트롬빈의 갈라짐은 이황화 결합에 의해 연결된 A와 B 체인으로 구성된 파편 1•2와 활성 트롬빈을 준다.팩터Xa에서만 트롬빈이 생성되면 첫 번째 경로가 우세하고 프로트롬빈이 Arg271 다음으로 먼저 분할되어 프리트롬빈 2가 생성되며, 이후 아그320 다음으로 분해된다.[17]그러나 인자 Xa가 프로트롬비나아제 콤플렉스의 성분으로 작용하면 제2의 경로가 선호되고, 프로트롬빈은 아르그320 다음으로 먼저 갈라져, 아르그271 다음으로 갈라진 메이지트롬빈을 생성하여 활성 트롬빈을 생산한다.[17][18]따라서 프로트롬비나아제 복합체의 형성은 프로트롬빈 본드 갈라짐의 순서를 변화시킨다.

비활성화

인자 Va는 활성화된 단백질 C에 의해 갈라진 후에 비활성화된다.활성화된 단백질 C는 그것의 가벼운 체인과 무거운 체인에 모두 인자 Va를 갈라 놓는다.헤비 체인의 갈라짐은 인자 V가 인자 Xa에 바인딩하는 능력을 감소시킨다.[19]활성화된 단백질 C는 인자 Va의 라이트 체인과 밀접하고 독점적으로 상호작용하며, 이 상호작용은 칼슘에 독립적인 것이다.[20]인자 Xa는 인자 Va를 활성화된 단백질 C로부터 보호함으로써 인자 Va의 불활성화를 방지하는데 도움을 줄 수 있다.[21]Factor Xa와 활성화된 단백질 C는 Factor Va의 유사한 사이트에서 경쟁할 가능성이 있다.[9]인자 Xa는 안티트롬빈 III/헤파린 시스템에 의해 억제되며, 이것은 또한 트롬빈을 억제하는 작용을 한다.[9]

질병에서의 역할

프로트롬비나아제 복합체의 어느 한 단백질 성분의 결핍은 매우 드물다.파라헤모필리아라고도 불리는 5인자 결핍증은 희귀한 자가 열성 출혈 장애로 대략 100만분의 1의 발병률을 보인다.[22]선천적 요인 X의 결핍은 또한 매우 드물며, 100만분의 1로 추산된다.[23]

유전자 부호화 인자 V의 점 돌연변이는 인자 V 라이덴이라고 불리는 과응고성 장애를 초래할 수 있다.인자 V 레이덴에서 G1691A 뉴클레오티드 대체물은 R506Q 아미노산 돌연변이를 일으킨다.인자 V 레이든은 알려진 두 가지 메커니즘에 의해 정맥 혈전증의 위험을 증가시킨다.첫째, 활성 단백질 C는 보통 Arg306, Arg506, Arg에서679 공동 인자(co factor)를 분해하여 Factor Va를 비활성화한다.[24]Arg의506 인자 V 라이덴 돌연변이는 활성화된 단백질 C에 의한 불활성화에 내성을 지닌 인자 Va를 렌더링한다.이러한 저항의 결과로 플라즈마 내 인자 Va의 반감기가 증가하여 혈전생산이 증가하고 혈전증 위험이 증가한다.[25]둘째, 정상적인 조건에서 인자 V가 트롬빈 대신 활성화된 단백질 C에 의해 분해되면 활성화된 단백질 C의 공동 인자 역할을 할 수 있다.[25]일단 인자 V에 바인딩되면 활성화된 단백질 C는 인자 VIIIa를 분해하고 비활성화한다.그러나 인자 V 라이덴에 존재하는 인자 V의 돌연변이는 활성화된 단백질 C의 덜 효율적인 공동 인자 역할을 한다.따라서 인자 V 8a는 인자 V 라이덴에서 덜 효율적으로 비활성화되어 혈전증의 위험을 더욱 증가시킨다.[25]사실, 인자 V 레이든은 유전 혈전증의 가장 흔한 원인이다.[26]

이형성 인자 V 라이덴은 미국 백인 인구의 약 5%에 존재하며 동형 인자 V 라이덴은 이 인구의 1% 미만에서 발견된다.[27]요인 5 레이든은 북유럽 혈통의 개인과 일부 중동 인구에서 훨씬 더 흔하다.히스패닉계 인구에서는 덜 흔하고 아프리카계, 아시아계, 아메리카 원주민계에서는 드물다.[27]Factor V Leiden은 정맥 혈전증, 즉 심맥 혈전증 또는 폐색전증의 중요한 위험인자다.[28]사실, 이형성 인자 V 레이든은 재발하는 정맥 혈전증 위험을 40%까지 증가시킨다.[29]

항응고제

Factor Xa의 억제는 트롬빈 활성화를 방지하여 응고 형성을 방지한다.따라서 Factor Xa는 여러 가지 항응고제 약물의 직간접적 표적으로 사용된다.예를 들어, 폰다파린룩스 약물은 Factor Xa의 간접적인 억제제다.폰다파린룩스는 안티트롬빈 III에 결합하여 인자 Xa 억제를 위해 분자를 활성화한다.실제로 폰다파리눅스는 안티트롬빈 III의 친화력을 인자 Xa에 전달하며, 이렇게 친화력이 증가하면 인자 Xa에 대한 안티트롬빈 III 억제 효과가 300배 증가하게 된다.[30]안티트롬빈 III가 팩터 Xa에 바인딩된 후 폰다파린룩스가 방출되어 또 다른 안티트롬빈을 활성화할 수 있다.[31]Factor Xa를 간접적으로 억제하는 또 다른 약으로는 Idraparinux가 있다.이드라파니룩스는 안티트롬빈 3세도 결합하지만 폰다파니룩스에 비해 친화력이 30배나 높아졌다.[32]idraparinux는 폰다파린ux에 비해 반감기가 증가하여 매주 투여할 수 있는 반면, 폰다파린ux는 매일 피하주사를 투여해야 한다.[33]

Rivaroxaban과 Apixaban은 직접 인자 Xa 억제제다.[34][35][36]

Rivaroxaban과 Apixaban은 Factor Xa가 프로트롬비나아제 콤플렉스에 구속되어 있는지 또는 자유형인지에 관계없이 Factor Xa의 활성 부지에 바인딩한다.[35][37]이러한 직접 인자 Xa 억제제는 직접 트롬빈 억제제인 dabigatran etexital과 마찬가지로 경구 투여가 가능하다.

폰다파리눅스, 리바록사반, 아픽사반, 다비가트란 이텍시텔, 엔독사반은 현재 FDA 승인 항응고제제로 사용되고 있다.Idraparinux의 개발은 중단되었다.[38]

참조

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참고 항목

응고 폭포 지혈