Trombina - Thrombin
La trombina ( EC 3.4.21.5 , fibrinogenasa , thrombase , thrombofort , tópica , trombina-C , tropostasin , activado factor de coagulación sanguínea II , factor de coagulación sanguínea IIa , factor de IIa , E trombina , beta-trombina , gamma-trombina ) es una serina proteasa , una enzima que, en los seres humanos, está codificada por el gen F2 . La protrombina (factor de coagulación II) se escinde proteolíticamente para formar trombina en el proceso de coagulación . La trombina, a su vez, actúa como una serina proteasa que convierte el fibrinógeno soluble en hebras insolubles de fibrina , además de catalizar muchas otras reacciones relacionadas con la coagulación.
Historia
Después de la descripción del fibrinógeno y la fibrina, Alexander Schmidt planteó la hipótesis de la existencia de una enzima que convierte el fibrinógeno en fibrina en 1872.
La protrombina fue descubierta por Pekelharing en 1894.
Fisiología
Síntesis
La trombina es producida por la escisión enzimática de dos sitios en la protrombina por el Factor X activado (Xa). La actividad del factor Xa aumenta en gran medida al unirse al factor V (Va) activado , denominado complejo de protrombinasa . La protrombina se produce en el hígado y se modifica co-traduccionalmente en una reacción dependiente de la vitamina K que convierte 10-12 ácidos glutámicos en el extremo N de la molécula en ácido gamma-carboxiglutámico (Gla). En presencia de calcio, los residuos Gla promueven la unión de protrombina a bicapas de fosfolípidos. La deficiencia de vitamina K o la administración del anticoagulante warfarina inhibe la producción de residuos de ácido gamma-carboxiglutámico, retardando la activación de la cascada de coagulación.
En adultos humanos, el nivel normal de actividad antitrombina en sangre se ha medido en alrededor de 1,1 unidades / ml. Los niveles de trombina en los recién nacidos aumentan de manera constante después del nacimiento hasta alcanzar los niveles normales de los adultos, desde un nivel de alrededor de 0,5 unidades / ml 1 día después del nacimiento, hasta un nivel de alrededor de 0,9 unidades / ml después de los 6 meses de vida.
Mecanismo de acción
En la vía de coagulación sanguínea, la trombina actúa para convertir el factor XI en XIa, VIII en VIIIa, V en Va, fibrinógeno en fibrina y XIII en XIIIa.
El factor XIIIa es una transglutaminasa que cataliza la formación de enlaces covalentes entre los residuos de lisina y glutamina en la fibrina. Los enlaces covalentes aumentan la estabilidad del coágulo de fibrina. La trombina interactúa con la trombomodulina .
Como parte de su actividad en la cascada de la coagulación, la trombina también promueve la activación y agregación plaquetaria a través de la activación de receptores activados por proteasa en la membrana celular de la plaqueta.
Retroalimentación negativa
La trombina unida a la trombomodulina activa la proteína C , un inhibidor de la cascada de la coagulación. La activación de la proteína C aumenta en gran medida tras la unión de la trombina a la trombomodulina , una proteína de membrana integral expresada por las células endoteliales . La proteína C activada inactiva los factores Va y VIIIa. La unión de la proteína C activada a la proteína S conduce a un modesto aumento de su actividad. La trombina también es inactivada por la antitrombina , un inhibidor de la serina proteasa .
Estructura
El peso molecular de la protrombina es de aproximadamente 72.000 Da . El dominio catalítico se libera del fragmento de protrombina 1.2 para crear la enzima activa trombina, que tiene un peso molecular de 36.000 Da. Estructuralmente, es un miembro del gran clan de proteasas PA .
La protrombina se compone de cuatro dominios; un dominio Gla N-terminal , dos dominios kringle y un dominio de serina proteasa tipo tripsina C-terminal . El factor Xa con factor V como cofactor conduce a la escisión de los dominios Gla y dos Kringle (formando juntos un fragmento llamado fragmento 1.2) y deja trombina, que consiste únicamente en el dominio de serina proteasa.
Como es el caso de todas las serina proteasas , la protrombina se convierte en trombina activa mediante la proteólisis de un enlace peptídico interno, exponiendo un nuevo Ile-NH3 N-terminal. El modelo histórico de activación de serina proteasas implica la inserción de este N-terminal recién formado de la cadena pesada en el barril β promoviendo la correcta conformación de los residuos catalíticos. Contrariamente a las estructuras cristalinas de la trombina activa, los estudios de espectrometría de masas de intercambio de hidrógeno-deuterio indican que este Ile-NH3 N-terminal no se inserta en el barril β en la forma apo de la trombina. Sin embargo, la unión del fragmento activo de trombomodulina parece promover alostéricamente la conformación activa de la trombina insertando esta región N-terminal.
Gene
El gen de la trombina (protrombina) se encuentra en el undécimo cromosoma (11p11-q12).
Se estima que hay 30 personas en el mundo a las que se les ha diagnosticado la forma congénita de la deficiencia del factor II, que no debe confundirse con la mutación de protrombina G20210A , que también se denomina mutación del factor II. La protrombina G20210A es congénita.
La protrombina G20210A no suele ir acompañada de otras mutaciones de factores (es decir, el más común es el factor V de Leiden). El gen puede heredarse heterocigoto (1 par) o, mucho más raramente, homocigoto (2 pares) y no está relacionado con el género o el tipo de sangre. Las mutaciones homocigotas aumentan el riesgo de trombosis más que las mutaciones heterocigotas, pero el aumento relativo del riesgo no está bien documentado. Otros riesgos potenciales de trombosis , como los anticonceptivos orales, pueden ser aditivos. La relación previamente informada de enfermedad inflamatoria intestinal (es decir, enfermedad de Crohn o colitis ulcerosa ) y protrombina G20210A o mutación del factor V de Leiden ha sido contradicha por la investigación.
Papel en la enfermedad
La activación de la protrombina es crucial en la coagulación fisiológica y patológica. Se han descrito varias enfermedades raras que involucran a la protrombina (p. Ej., Hipoprotrombinemia ). Los anticuerpos anti-protrombina en la enfermedad autoinmune pueden ser un factor en la formación del anticoagulante lúpico (también conocido como síndrome antifosfolípido ). La hiperprotrombinemia puede ser causada por la mutación G20210A.
La trombina, un potente vasoconstrictor y mitógeno , está implicada como un factor importante en el vasoespasmo después de una hemorragia subaracnoidea . La sangre de un aneurisma cerebral roto se coagula alrededor de una arteria cerebral y libera trombina. Esto puede inducir un estrechamiento agudo y prolongado de los vasos sanguíneos, lo que puede resultar en isquemia cerebral e infarto ( accidente cerebrovascular ).
Más allá de su papel clave en el proceso dinámico de formación de trombos, la trombina tiene un marcado carácter proinflamatorio, que puede influir en la aparición y progresión de la aterosclerosis. Actuando a través de sus receptores de membrana celular específicos (receptores activados por proteasa: PAR-1, PAR-3 y PAR-4), que se expresan abundantemente en todos los componentes de la pared de los vasos arteriales, la trombina tiene el potencial de ejercer acciones proaterogénicas como la inflamación, reclutamiento de leucocitos en la placa aterosclerótica, aumento del estrés oxidativo, migración y proliferación de células de músculo liso vascular, apoptosis y angiogénesis.
La trombina está implicada en la fisiología de los coágulos sanguíneos . Su presencia indica la existencia de un coágulo. En 2013 se desarrolló un sistema para detectar la presencia de trombina en ratones. Combina óxido de hierro recubierto de péptido unido a "sustancias químicas informadoras". Cuando un péptido se une a una molécula de trombina, el informe se publica y aparece en la orina donde puede detectarse. No se han realizado pruebas en humanos.
Aplicaciones
Herramienta de búsqueda
Debido a su alta especificidad proteolítica, la trombina es una valiosa herramienta bioquímica. El sitio de escisión de la trombina (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) se incluye comúnmente en las regiones enlazadoras de las construcciones de proteínas de fusión recombinantes . Después de la purificación de la proteína de fusión, se puede usar trombina para escindir selectivamente entre los residuos de arginina y glicina del sitio de escisión, eliminando eficazmente la etiqueta de purificación de la proteína de interés con un alto grado de especificidad.
Medicina y Cirugía
El concentrado de complejo de protrombina y el plasma fresco congelado son preparaciones de factor de coagulación ricas en protrombina que se pueden usar para corregir las deficiencias (generalmente debidas a medicamentos) de protrombina. Las indicaciones incluyen hemorragia intratable debido a warfarina .
La manipulación de la protrombina es fundamental para el mecanismo de acción de la mayoría de los anticoagulantes . La warfarina y los fármacos relacionados inhiben la carboxilación dependiente de vitamina K de varios factores de coagulación, incluida la protrombina. La heparina aumenta la afinidad de la antitrombina a la trombina (así como al factor Xa ). Los inhibidores directos de la trombina , una clase más nueva de medicamentos, inhiben directamente la trombina al unirse a su sitio activo.
La trombina recombinante está disponible en forma de polvo para reconstituir en solución acuosa . Se puede aplicar tópicamente durante la cirugía, como ayuda para la hemostasia . Puede ser útil para controlar hemorragias menores de capilares y vénulas pequeñas, pero es ineficaz y no está indicado para hemorragias arteriales masivas o enérgicas.
La producción de alimentos
La trombina, combinada con fibrinógeno , se vende bajo la marca Fibrimex para su uso como agente aglutinante para la carne. Ambas proteínas en Fibrimex se derivan de sangre porcina o bovina . Según el fabricante, se puede utilizar para producir nuevos tipos de carnes mixtas (por ejemplo, combinando carne de res y pescado a la perfección). El fabricante también afirma que se puede utilizar para combinar carne de músculo entero, formar y dividir en porciones, reduciendo así los costes de producción sin pérdida de calidad.
El secretario general Jan Bertoft de la Asociación de Consumidores Suecos ha declarado que "existe el peligro de engañar a los consumidores, ya que no hay forma de diferenciar esta carne reconstituida de la carne real".
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Esmon CT (julio de 1995). "Trombomodulina como modelo de mecanismos moleculares que modulan la especificidad de la proteasa y funcionan en la superficie del vaso". Revista FASEB . 9 (10): 946–55. doi : 10.1096 / fasebj.9.10.7615164 . PMID 7615164 . S2CID 19565674 .
- Wu H, Zhang Z, Li Y, Zhao R, Li H, Song Y, Qi J, Wang J (octubre de 2010). "Evolución temporal de la regulación positiva de los mediadores inflamatorios en el cerebro hemorrágico en ratas: correlación con el edema cerebral" . Neurochemistry International . 57 (3): 248–53. doi : 10.1016 / j.neuint.2010.06.002 . PMC 2910823 . PMID 20541575 .
- Lenting PJ, van Mourik JA, Mertens K (diciembre de 1998). "El ciclo de vida del factor de coagulación VIII a la vista de su estructura y función". Sangre . 92 (11): 3983–96. doi : 10.1182 / sangre.V92.11.3983 . PMID 9834200 .
- Plough EF, Cierniewski CS, Xiao Z, Haas TA, Byzova TV (julio de 2001). "AlphaIIbbeta3 y su antagonismo en el nuevo milenio". Trombosis y hemostasia . 86 (1): 34–40. doi : 10.1055 / s-0037-1616198 . PMID 11487023 .
- Maragoudakis ME, Tsopanoglou NE, Andriopoulou P (abril de 2002). "Mecanismo de angiogénesis inducida por trombina". Transacciones de la sociedad bioquímica . 30 (2): 173–7. doi : 10.1042 / BST0300173 . PMID 12023846 .
- Howell DC, Laurent GJ, Chambers RC (abril de 2002). "Papel de la trombina y su principal receptor celular, el receptor 1 activado por proteasa, en la fibrosis pulmonar" . Transacciones de la sociedad bioquímica . 30 (2): 211–6. doi : 10.1042 / BST0300211 . PMID 12023853 . S2CID 32822567 .
- Firth SM, Baxter RC (diciembre de 2002). "Acciones celulares de las proteínas de unión del factor de crecimiento similar a la insulina" . Revisiones endocrinas . 23 (6): 824–54. doi : 10.1210 / er.2001-0033 . PMID 12466191 .
- Minami T, Sugiyama A, Wu SQ, Abid R, Kodama T, Aird WC (enero de 2004). "Trombina y modulación fenotípica del endotelio" . Arteriosclerosis, trombosis y biología vascular . 24 (1): 41–53. doi : 10.1161 / 01.ATV.0000099880.09014.7D . PMID 14551154 .
- De Cristofaro R, De Candia E (junio de 2003). "Dominios de trombina: estructura, función e interacción con receptores plaquetarios". Revista de trombosis y trombólisis . 15 (3): 151–63. doi : 10.1023 / B: THRO.0000011370.80989.7b . PMID 14739624 .
- Tsopanoglou NE, Maragoudakis ME (febrero de 2004). "Papel de la trombina en la angiogénesis y progresión tumoral". Seminarios de Trombosis y Hemostasia . 30 (1): 63–9. doi : 10.1055 / s-2004-822971 . PMID 15034798 .
- Bode W (2007). "Estructura y modos de interacción de la trombina". Glóbulos, moléculas y enfermedades . 36 (2): 122–30. doi : 10.1016 / j.bcmd.2005.12.027 . PMID 16480903 .
- Wolberg AS (mayo de 2007). "Generación de trombina y estructura del coágulo de fibrina". Reseñas de sangre . 21 (3): 131–42. doi : 10.1016 / j.blre.2006.11.001 . PMID 17208341 .
- Degen S : Protrombina. En: High K, Roberts H, eds. Bases moleculares de la trombosis y la hemostasia. Nueva York, NY: Marcel Dekker; 1995: 75.
enlaces externos
- La base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: S01.217
- Entrada de GeneReviews / NCBI / NIH / UW sobre trombofilia de protrombina
- Anticoagulación y proteasas en YouTube por The Proteolysis Map -animation
- [1] PMAP: el mapa de proteólisis / trombina
- Trombina: Molécula del mes RCSB PDB
- Estructura de la protrombina
- PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para trombina humana.
- PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para la trombina de ratón.