Biochemistry 705x

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BloodClotting

Contents:
  1. 血液凝固の概要
  2. Fibrinの形成
  3. fibrinogen
  4. メッシュの形成とprotofibril
  5. thrombinの制御
    1. 凝固にはCa2+が必要
  6. prothrombinのモジュラー構造
    1. prothrombinからthrombinへ至る反応
    2. Glaドメイン
    3. prothrombinからthrombinへ、実際のメカニズム

Membranes

血液凝固の概要

  • intact 損傷を受けていない、完全のままの

血液の凝固は以下のステップで起こる。

  1. vessel spasm
  2. platelet plug (platelet:血小板)
  3. Ca2+、plateletがfibrin blood clotを形成(メッシュ)

plugはこの場合は栓とか詰め物という意味か。血栓というらしい。

Fibrinの形成

血液にはFibrinのzymogenが既にある。これをFibrinogenと呼ぶ。

これを切断してfibrinポリマーを作り上げる。 この切断をする酵素はserine proteaseの一種でthrombinと呼ばれる。

fibrinogen

大きな構造で340kDa。monomeric subunit(って何?)として以下から構成される。

  • 2 Aα
  • 2 Bβ

これらがそれぞれジスルフィド結合でつながった構造をしている。

thrombinは2つのAと2つのBを切り離す。そしてβとγにあるホールに、この切り離されたknobがつながってポリマーを形成する。

メッシュの形成とprotofibril

thrombinはspecificity pocketにAsp(アニオン)を持つ。カットするのはArgのあとにGがあるケース。

α鎖はRGPRとなっている所で切り、β鎖はRGHRとなっている所で切る。 つまりαのノブはGPRに、βのノブはGHRとなる。

まずαのノブがγのホールとつながり、protofibrilという層を形成する。 この層のβのノブが隣の層のβのホールにつながる事でメッシュが形成される。

thrombinの制御

thrombinは必要な時だけactiveになって欲しい。 普段はprothrombinというzymogenとして存在して非活性。

thrombinが活動するメカニズムを解明する為のヒントとして、以下の3つがある。

  1. 凝固にはCa2+が必要
  2. 凝固には細胞膜、つまりactivated platelets(血小板)が必要
  3. thrombinはmodular domainを含む

凝固にはCa2+が必要

  • chelate キレート、中心に金属をおいて配位結合した化合物

凝固にCa2+が必要な事を確かめる為には、 血液を取り出してCa2+を抜き取るという事が出来る。 これにはCOO-を使う。

この目的にはEDTA、Ethylene Diamine Tetraacetic Acidを使う。 両端にNがついて、それぞれにCOO-が2つずつ、合計4つついた化合物。 これがCa2+を閉じ込める。

Ca2+が活性化した血小板の細胞膜に多く含まれるposphatidylserineと結合する。

prothrombinのモジュラー構造

prothrombinは幾つかのドメインがつながった構造をしている。

  • Glaドメイン
  • KRINGLE ドメイン 1
  • KRINGLE ドメイン 2
  • Serプロテアーゼ ドメイン (SerineProtease)

kringleはオランダのお菓子。見た目が似ているらしい。

これらのモジュラーなドメインが紐でつながっているような構造になっている。

ドメインとは、独立してfoldingして切り離しても単体で機能するもの。 (Independently folded unit capable of autonomous functionと板書にはあった)

prothrombinからthrombinへ至る反応

fibrin周辺の命名が混乱した為、ローマ数字でつけ直すという事が行われた。

fibrinogenはI、fibrinはIa、prothrombinはII、thrombinはIIa。

prothrombinからthrombinへはXaが触媒する。この触媒はVaとCa2+と細胞膜が無いと機能しない。 XaはSerineProteaseでprothrombinを切り離す。

PngNote 47ページ

XからXaには、Extrinsic pathwayとintrinsic pathwayがある。extrinsic pathwayはtissue factorが必要で、短い。

Glaドメイン

なぜprothrombinからthrombinへの反応でCa2+が必要なのか?は、Glaドメインが関わっている。

Glaドメインの名前は、酪農家がアルファルファの代わりにクローバーを牛に食べさせたら出血死してしまったのを大学に持ち込んで発見された経緯かららしい。

反応が複雑過ぎるのでハンドアウト参照。 ケトン2つでquinoneと呼ぶらしい(ビタミンK quinone)。

ビタミンKがgultamateをγ-carboxygultamateにする反応があり、これは前述(「凝固にはCa2+が必要」)のEDTAと似た構造でCa2+を捕捉する。 クローバーに含まれるwarfarinとかがこの反応を遮断する。

Glaドメインはgultamateが10個ほどあり、それがすべてγ-carboxygultamateになっているらしい。 これがGlaと名付けられた理由とか。

なお、XaなどもGlaドメインを含むらしい。

prothrombinからthrombinへ、実際のメカニズム

  1. GlaドメインがmembraneのCa2+にくっつき、一部がmembraneに刺さる
    • activateされた血小板のmembraneはserineを豊富に含み、Ca2+と結合している(非activeな時はphosphatidylserineはinnerにしか存在せす、activateされるとouterに存在するようになって外部にexposeされる)
    • GlaドメインはF, L, Vのアミノ酸を含む部分があり、これらhydrophobicなアミノ酸がCa2+で並びが変わってmembraneに突き刺さる
  2. Vaもmembrane表面にくっついている
    • これが2つのkringleドメインにくっつく
  3. membrane表面のVaの隣にXaがくっついている
    • これがproteaseドメインを切り離す>活性化!

折りたたまったprothrombinが伸びて切り離される(allosteryの例)

チャンネル、トランスポーター、ポンプ