Protrombinasa
Complejo que cataliza la conversión de protrombina en trombina.

El complejo enzimático protrombinasa consta del factor Xa (una serina proteasa ) y el factor Va (un cofactor proteico). El complejo se ensambla en membranas fosfolipídicas cargadas negativamente en presencia de iones de calcio. El complejo protrombinasa cataliza la conversión de protrombina (factor II), un zimógeno inactivo , en trombina (factor IIa), una serina proteasa activa. La activación de la trombina es una reacción crítica en la cascada de coagulación , que funciona para regular la hemostasia en el cuerpo. Para producir trombina, el complejo protrombinasa escinde dos enlaces peptídicos en la protrombina, uno después de Arg 271 y el otro después de Arg 320. [1] Aunque se ha demostrado que el factor Xa puede activar la protrombina cuando no está asociado con el complejo protrombinasa, la tasa de formación de trombina disminuye gravemente en tales circunstancias. El complejo de protrombinasa puede catalizar la activación de la protrombina a una velocidad 3 x 10 5 veces más rápida que el factor Xa solo. [2] Por lo tanto, el complejo de protrombinasa es necesario para la producción eficiente de trombina activada y también para una hemostasia adecuada.

Activación de precursores de proteínas

Tanto el factor X como el factor V circulan en la sangre como precursores inactivos antes de la activación por la cascada de coagulación. El factor X zimógeno inactivo consta de dos cadenas, una cadena ligera (136 residuos) y una cadena pesada (306 residuos). La cadena ligera contiene un dominio de ácido γ-carboxiglutámico N-terminal ( dominio Gla ) y dos dominios similares al factor de crecimiento epidérmico (EGF1 y EGF2). La cadena pesada consta de un péptido de activación N-terminal y un dominio de serina-proteasa. [3] [4] El factor X puede ser activado tanto por el complejo factor VIIa - factor tisular de la vía de coagulación extrínseca como por el complejo tenasa de la vía intrínseca. El complejo tenasa intrínseca está compuesto tanto por el factor IXa como por el factor VIIIa . [5] [6] El péptido de activación se libera cuando el factor X se activa al factor Xa, pero las cadenas pesada y ligera permanecen unidas covalentemente después de la activación.

El factor V circula como un procofactor monocatenario que contiene seis dominios: A1-A2-B-A3-C1-C2. [7] La ​​trombina activa el factor V escindiendo el dominio B. Otras proteasas también activan el factor V, pero esta escisión la lleva a cabo principalmente la trombina. Después de la escisión, el factor Va contiene una cadena pesada, compuesta por los dominios A1 y A2, y una cadena ligera, formada por los dominios A3, C1 y C2. Las cadenas ligera y pesada del factor Va están unidas a través de un ion metálico divalente, como el calcio. [8]

Conjunto complejo

El ensamblaje de la protrombinasa comienza con la unión del factor Xa y el factor Va a los fosfolípidos cargados negativamente en las membranas plasmáticas. El factor Xa activado y el factor Va se unen a las membranas plasmáticas de una variedad de diferentes tipos de células, incluidos los monocitos, las plaquetas y las células endoteliales. [9] Tanto el factor Xa como el Va se unen a la membrana de forma independiente, pero ambos se unen a sitios de unión mutuamente excluyentes. [10] Tanto el factor Xa como el factor Va se asocian con la membrana a través de sus cadenas ligeras, con el factor Xa uniéndose a través de su dominio Gla de una manera dependiente del calcio y el factor Va a través de sus dominios C2 y C1. [11] [12] Una vez unidos a la membrana plasmática, el factor Xa y el factor Va se asocian rápidamente en una proporción estequiométrica de 1:1 para formar el complejo de protrombinasa. [13] El ensamblaje del complejo de protrombinasa depende del calcio. Cuando se asocia con el complejo de protrombinasa, la eficiencia catalítica del factor Xa aumenta 300.000 veces en comparación con su eficiencia por sí solo. [2] El factor Xa y el factor Va interactúan estrechamente entre sí cuando se asocian en la membrana plasmática. [10] Además, el factor Va unido a la membrana proporciona una fuerte ventaja catalítica al complejo de protrombinasa. El factor Va fortalece la afinidad del factor Xa por la membrana y también aumenta el kcat del factor Xa por la protrombina. [10] [14] El factor Va también disminuye el Km de la reacción al mejorar la unión de la protrombina al complejo de protrombinasa. [15]

Actividad

El complejo de protrombinasa completamente ensamblado cataliza la conversión del zimógeno protrombina en la serina proteasa trombina. Específicamente, el factor Xa escinde la protrombina en dos lugares, después de Arg 271 y Arg 320 en la protrombina humana. [1] Debido a que hay dos eventos de escisión, la activación de la protrombina puede proceder por dos vías. En una vía, la protrombina se escinde primero en Arg 271. Esta escisión produce el Fragmento 1•2, que comprende los primeros 271 residuos, y la pretrombina intermedia 2, que está formada por los residuos 272-579. El Fragmento 1•2 se libera como un péptido de activación, y la pretrombina 2 se escinde en Arg 320 , produciendo trombina activa. Las dos cadenas formadas después de la escisión en Arg 320 , denominadas cadenas A y B, están unidas por un enlace disulfuro en la trombina activa. En la vía alternativa para la activación de la trombina, la protrombina se escinde primero en Arg 320 , produciendo un intermediario catalíticamente activo llamado meizotrombina. [16] La meizotrombina contiene el fragmento 1•2 de la cadena A unido a la cadena B por un enlace disulfuro. La escisión posterior de la meizotrombina por el factor Xa en Arg 271 da el fragmento 1•2 y la trombina activa, que consiste en las cadenas A y B unidas por un enlace disulfuro. Cuando la trombina es generada solo por el factor Xa, predomina la primera vía y la protrombina se escinde primero después de Arg 271 , produciendo pretrombina 2, que posteriormente se escinde después de Arg 320 . [17] Sin embargo, si el factor Xa actúa como un componente del complejo de protrombinasa, se favorece la segunda vía y la protrombina se escinde primero después de Arg 320 , produciendo meizotrombina, que se escinde después de Arg 271 para producir trombina activa. [17] [18] Por lo tanto, la formación del complejo de protrombinasa altera la secuencia de escisión del enlace de protrombina.

Inactivación

El factor Va se inactiva tras la escisión por la proteína C activada . La proteína C activada escinde el factor Va tanto en su cadena ligera como en la pesada. La escisión en la cadena pesada reduce la capacidad del factor V de unirse al factor Xa. [19] La proteína C activada interactúa estrecha y exclusivamente con la cadena ligera del factor Va, y esta interacción es independiente del calcio. [20] El factor Xa puede ayudar a prevenir la inactivación del factor Va al protegerlo de la proteína C activada. [21] Es probable que el factor Xa y la proteína C activada compitan por sitios similares en el factor Va. [9] El factor Xa es inhibido por el sistema antitrombina III/ heparina , que también actúa para inhibir la trombina. [9]

Papel en la enfermedad

Las deficiencias de cualquiera de los componentes proteicos del complejo de protrombinasa son muy raras. La deficiencia del factor V, también llamada parahemofilia, es un trastorno hemorrágico autosómico recesivo poco común con una incidencia aproximada de 1 en 1.000.000. [22] La deficiencia congénita del factor X también es extremadamente rara y afecta aproximadamente a 1 en 1.000.000. [23]

Una mutación puntual en el gen que codifica el factor V puede conducir a un trastorno de hipercoagulabilidad llamado factor V Leiden . En el factor V Leiden, un reemplazo de nucleótido G1691A da como resultado una mutación de aminoácido R506Q. El factor V Leiden aumenta el riesgo de trombosis venosa por dos mecanismos conocidos. Primero, la proteína C activada normalmente inactiva el factor Va escindiendo el cofactor en Arg 306 , Arg 506 y Arg 679. [24] La mutación del factor V Leiden en Arg 506 hace que el factor Va sea resistente a la inactivación por la proteína C activada . Como resultado de esta resistencia, la vida media del factor Va en el plasma aumenta, lo que resulta en un aumento de la producción de trombina y un mayor riesgo de trombosis. [25] En segundo lugar, en condiciones normales, si el factor V es escindido por la proteína C activada en lugar de la trombina, puede servir como cofactor para la proteína C activada . [25] Una vez unida al factor V, la proteína C activada escinde e inactiva el factor VIIIa. Sin embargo, la forma mutada del factor V presente en el factor V Leiden sirve como un cofactor menos eficiente de la proteína C activada. Por lo tanto, el factor VIIIa se inactiva de manera menos eficiente en el factor V Leiden, lo que aumenta aún más el riesgo de trombosis. [25] De hecho, el factor V Leiden es la causa más común de trombosis hereditaria. [26]

El factor V Leiden heterocigoto está presente en aproximadamente el 5% de la población blanca en los Estados Unidos y el factor V Leiden homocigoto se encuentra en menos del 1% de esta población. [27] El factor V Leiden es mucho más común en individuos de ascendencia del norte de Europa y en algunas poblaciones de Medio Oriente. Es menos común en poblaciones hispanas y poco común en poblaciones africanas, asiáticas y nativas americanas. [27] El factor V Leiden es un factor de riesgo importante para la tromboembolia venosa, es decir, trombosis venosa profunda o embolia pulmonar. [28] De hecho, el factor V Leiden heterocigoto aumenta el riesgo de tromboembolia venosa recurrente en un 40%. [29]

Medicamentos anticoagulantes

La inhibición del factor Xa impide la activación de la trombina, previniendo así la formación de coágulos. Por tanto, el factor Xa se utiliza como diana directa e indirecta de varios fármacos anticoagulantes. Por ejemplo, el fármaco fondaparinux es un inhibidor indirecto del factor Xa. El fondaparinux se une a la antitrombina III y activa la molécula para la inhibición del factor Xa. De hecho, el fondaparinux imparte una mayor afinidad de la antitrombina III al factor Xa, y esta mayor afinidad da como resultado un aumento de 300 veces en el efecto inhibidor de la antitrombina III sobre el factor Xa. [30] Después de que la antitrombina III se une al factor Xa, el fondaparinux se libera y puede activar otra antitrombina. [31] Otro fármaco que inhibe indirectamente el factor Xa es el idraparinux . El idraparinux también se une a la antitrombina III, sin embargo con un aumento de 30 veces en la afinidad en comparación con el fondaparinux. [32] Idraparinux tiene una vida media mayor en comparación con fondaparinux y se puede administrar semanalmente, mientras que fondaparinux debe inyectarse por vía subcutánea diariamente. [33]

Rivaroxabán , apixabán y edoxabán son inhibidores directos del factor Xa. [34] [35] [36]

Rivaroxabán, apixabán y edoxabán se unen al sitio activo del factor Xa, independientemente de si el factor Xa está unido al complejo de protrombinasa o está en su forma libre. [35] [37] Estos inhibidores directos del factor Xa se pueden administrar por vía oral, al igual que el dabigatrán etexilato , que es un inhibidor directo de la trombina.

El fondaparinux, el rivaroxabán, el apixabán, el dabigatrán etexilato y el edoxabán se utilizan actualmente como fármacos anticoagulantes aprobados por la FDA. Se interrumpió el desarrollo del idraparinux. [38]

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Véase también

hemostasia en cascada de coagulación

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