Карбоксиглутаминовая кислота (или конъюгатное основание, карбоксиглутамат ) представляет собой необычную аминокислоту , вводимую в белки путем посттрансляционного карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты . Эта модификация обнаружена, например, в факторах свертывания крови и других белках каскада свертывания крови. Эта модификация придает сродство к ионам кальция . В каскаде свертывания крови витамин К необходим для осуществления γ-карбоксилирования факторов свертывания крови II, VII, IX, X и белка Z. [1]
При биосинтезе γ-карбоксиглутаминовой кислоты γ-протон глутаминовой кислоты отрывается и впоследствии присоединяется CO 2 . Промежуточным продуктом реакции является γ-глутамилкарбанион.
Эта реакция катализируется карбоксилазой, кофактором которой является витамин К. Точно неизвестно, 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 к γ-углероду присоединяется CO 2 с образованием γ-карбоксиглутаминовой кислоты. [2]
Ряд остатков γ-карбоксиглутамата присутствует в домене, богатом γ-карбоксиглутаминовой кислотой («GLA» ) . Известно, что этот домен GLA обнаружен более чем в десятке известных белков, включая факторы свертывания крови X, VII, IX и XIV, витамин К-зависимые белки S и Z, протромбин , транстиретин , остеокальцин , матриксный Gla-белок (MGP), межклеточный белок S и Z. тяжелая цепь H2 ингибитора альфа-трипсина и белок 6, специфичный для остановки роста ( GAS6 ). Домен Gla отвечает за высокоаффинное связывание ионов кальция (Ca 2+ ) с белками Gla, что часто необходимо для их конформации и всегда необходимо для их функции. [3]
Остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты играют важную роль в коагуляции. Было обнаружено, что высокоаффинные сайты связывания кальция в домене GLA фактора IX, который представляет собой сериновую протеазу системы свертывания крови, частично опосредуют связывание фактора IXa с тромбоцитами и активацию фактора-X. [4] Кроме того, при механическом повреждении стенки кровеносного сосуда клеточно-ассоциированный тканевой фактор подвергается воздействию и инициирует серию ферментативных реакций, локализованных на поверхности мембраны, обычно обеспечиваемой клетками и накапливающими тромбоциты. 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 открытия гидрофобных мембраносвязывающих областей бислою клетки. Отсутствие этих остатков gla приводит к нарушению коагуляции или даже антикоагуляции, что может привести к геморрагическому диатезу или тромбозу. [5] Кроме того, удаление ионов кальция из этих белков с помощью органического хелатора, такого как цитрат- ион, вызывает их дисфункцию и предотвращает свертывание крови. Таким образом, добавление цитрата в кровь является наиболее распространенным методом хранения ее в жидком состоянии между сбором крови и переливанием.