Карбоксиглутаминовая кислота (или сопряженное основание, карбоксиглутамат ) — необычная аминокислота, вводимая в белки путем посттрансляционного карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты . Эта модификация встречается, например, в факторах свертывания и других белках каскада коагуляции. Эта модификация вводит сродство к ионам кальция . В каскаде свертывания крови витамин К требуется для введения γ-карбоксилирования факторов свертывания II, VII, IX, X и белка Z. [ 1]
В биосинтезе γ-карбоксиглутаминовой кислоты γ-протон глутаминовой кислоты отщепляется, а затем присоединяется CO 2. Промежуточным продуктом реакции является γ-глутамилкарбанион.
Эта реакция катализируется карбоксилазой, которой в качестве кофактора требуется витамин К. Точно не известно, как участвует витамин К, но предполагается, что свободный остаток цистеина в карбоксилазе превращает витамин К в активное сильное основание, которое, в свою очередь, отрывает водород от γ-углерода глутаминовой кислоты. Затем CO 2 присоединяется к γ-углероду, образуя γ-карбоксиглутаминовую кислоту. [2]
Ряд остатков γ-карбоксиглутамата присутствуют в домене γ-карбоксиглутамина, богатом γ-карбоксиглутамином ( «GLA»). Известно, что этот домен GLA обнаружен в более чем дюжине известных белков, включая факторы свертывания X, VII, IX и XIV, витамин K-зависимые белки S и Z, протромбин , транстиретин , остеокальцин , матричный белок Gla (MGP), тяжелую цепь ингибитора интер-альфа-трипсина H2 и белок 6, специфичный для остановки роста ( GAS6 ). Домен Gla отвечает за высокоаффинное связывание ионов кальция (Ca2 + ) с белками Gla, что часто необходимо для их конформации и всегда необходимо для их функционирования. [3]
Остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты играют важную роль в коагуляции. Было обнаружено, что высокоаффинные участки связывания кальция в домене GLA фактора IX, который является сериновой протеазой системы коагуляции, частично опосредуют связывание фактора IXa с тромбоцитами и активацию фактора X. [4] Кроме того, при механическом повреждении стенки кровеносного сосуда клеточно-ассоциированный тканевой фактор становится открытым и инициирует серию ферментативных реакций, локализованных на поверхности мембраны, обычно обеспечиваемой клетками и накапливающимися тромбоцитами. Остатки Gla частично управляют активацией и связыванием циркулирующих ферментов свертывания крови и зимогенов с этой открытой поверхностью клеточной мембраны. В частности, остатки gla необходимы для связывания кальция и для раскрытия гидрофобных областей связывания мембраны для клеточного бислоя. Отсутствие этих остатков gla приводит к нарушению коагуляции или даже антикоагуляции, что может привести к геморрагическому диатезу или тромбозу. [5] Кроме того, удаление иона кальция из этих белков с помощью органического хелатора, такого как ион цитрата , вызывает их дисфункцию и препятствует свертыванию крови. Таким образом, добавление цитрата к крови является наиболее распространенным методом ее хранения в жидком состоянии между сбором и переливанием.