Protrombinasa

El complejo enzimático protrombinasa está formado por el factor Xa (una serina proteasa) y el factor Va (un cofactor proteico). El complejo se ensambla sobre membranas de fosfolípidos cargadas negativamente en presencia de iones de calcio. El complejo de 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 la coagulación, que funciona para regular la hemostasia en el cuerpo. Para producir trombina, el complejo de protrombinasa escinde dos enlaces peptídicos en la protrombina, uno después de Arg²⁷¹ y el otro después de Arg³²⁰. Aunque se ha demostrado que el factor Xa puede activar la protrombina cuando no está asociado con el complejo de protrombinasa, la tasa de formación de trombina disminuye gravemente en tales circunstancias. El complejo de protrombinasa puede catalizar la activación de la protrombina a un ritmo 3 x 10⁵ veces más rápido que el factor Xa solo. Por tanto, el complejo de protrombinasa es necesario para la producción eficaz 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 su 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. 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 de tenasa intrínseco está compuesto tanto por factor IXa como por factor VIIIa. El péptido de activación se libera cuando el factor X se activa a 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. 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, que consta de los dominios A3, C1 y C2. Las cadenas ligera y pesada del factor Va están unidas mediante un ión metálico divalente, como el calcio.

Montaje 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 tipos de células diferentes, incluidos monocitos, plaquetas y células endoteliales. 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. Tanto el factor Xa como el factor Va se asocian con la membrana a través de sus cadenas ligeras, uniéndose el factor Xa a través de su dominio Gla de forma dependiente del calcio y el factor Va a través de sus dominios C2 y C1. 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. El ensamblaje del complejo de protrombinasa depende del calcio. Cuando se asocia con el complejo de protrombinasa, la eficacia catalítica del factor Xa aumenta 300.000 veces en comparación con su eficacia por sí solo. El factor Xa y el factor Va interactúan estrechamente entre sí cuando se asocian en la membrana plasmática. 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 la kcat del factor Xa por la protrombina. El factor Va también disminuye el Km de la reacción al mejorar la unión de la protrombina al complejo de protrombinasa.

Actividad

El complejo de protrombinasa completamente ensamblado cataliza la conversión del zimógeno protrombina en serina proteasa trombina. Específicamente, el factor Xa escinde la protrombina en dos ubicaciones, después de Arg²⁷¹ y Arg³²⁰ en la protrombina humana. Debido a que hay dos eventos de escisión, la activación de la protrombina puede realizarse por dos vías. En una vía, la protrombina se escinde primero en Arg²⁷¹. Esta escisión produce el Fragmento 1·2, que comprende los primeros 271 residuos, y la pretrombina intermedia 2, que se compone de los residuos 272-579. El fragmento 1·2 se libera como péptido de activación y la pretrombina 2 se escinde en Arg³²⁰, produciendo trombina activa. Las dos cadenas formadas después de la escisión en Arg³²⁰, 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 Arg³²⁰, produciendo un intermediario catalíticamente activo llamado meizotrombina. La meizotrombina contiene el fragmento 1•2 de la cadena A unida a la cadena B mediante un enlace disulfuro. La escisión posterior de la meizotrombina por el factor Xa en Arg²⁷¹ da el fragmento 1•2 y la trombina activa, que consta de 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 Arg²⁷¹, produciendo pretrombina 2, que posteriormente se escinde después de Arg³²⁰. Sin embargo, si el factor Xa actúa como componente del complejo de protrombinasa, se favorece la segunda vía y la protrombina se escinde primero después de Arg³²⁰, produciendo meizotrombina, que se escinde después de Arg²⁷¹ para producir trombina activa. Por tanto, la formación del complejo de protrombinasa altera la secuencia de escisión del enlace de protrombina.

Inactivación

El factor Va se inactiva después de la escisión por la proteína C activada. La proteína C activada escinde el factor Va en sus cadenas ligera y pesada. La escisión de la cadena pesada reduce la capacidad del factor V para unirse al factor Xa. La proteína C activada interactúa estrecha y exclusivamente con la cadena ligera del factor Va, y esta interacción es independiente del calcio. El factor Xa puede ayudar a prevenir la inactivación del factor Va protegiendo al factor Va de la proteína C activada. Es probable que el factor Xa y la proteína C activada compitan por sitios similares en el factor Va. El factor Xa es inhibido por el sistema antitrombina III/heparina. que también actúa inhibiendo la trombina.

Papel en la enfermedad

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

Una mutación puntual en el gen que codifica el factor V puede provocar un trastorno de hipercoagulabilidad llamado factor V Leiden. En el factor V Leiden, un reemplazo del nucleótido G1691A da como resultado una mutación del aminoácido R506Q. El factor V Leiden aumenta el riesgo de trombosis venosa mediante dos mecanismos conocidos. En primer lugar, la proteína C activada normalmente inactiva el factor Va escindiendo el cofactor en Arg³⁰⁶, Arg⁵⁰⁶ y Arg⁶⁷⁹. La mutación del factor V Leiden en Arg⁵⁰⁶ 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 plasma aumenta, lo que resulta en una mayor producción de trombina. y mayor riesgo de trombosis. En segundo lugar, en condiciones normales, si el factor V es escindido por la proteína C activada en lugar de por la trombina, puede servir como cofactor para la proteína C activada. 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 cofactor menos eficaz de la proteína C activada. Por tanto, el factor VIIIa se inactiva de forma menos eficaz en el factor V Leiden, lo que aumenta aún más el riesgo de trombosis. De hecho, el Factor V Leiden es la causa más común de trombosis hereditaria.

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

Medicamentos anticoagulantes

La inhibición del factor Xa previene la activación de la trombina, previniendo así la formación de coágulos. Por tanto, el factor Xa se utiliza como objetivo directo e indirecto de varios fármacos anticoagulantes. Por ejemplo, el fármaco fondaparinux es un inhibidor indirecto del factor Xa. Fondaparinux se une a la antitrombina III y activa la molécula para la inhibición del factor Xa. De hecho, 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. Después de que la antitrombina III se une al factor Xa, se libera fondaparinux y puede activar otra antitrombina. Otro fármaco que inhibe indirectamente el factor Xa es Idraparinux. Idraparinux también se une a la antitrombina III, aunque con una afinidad 30 veces mayor en comparación con fondaparinux. Idraparinux tiene una vida media mayor en comparación con Fondaparinux y puede administrarse semanalmente, mientras que Fondaparinux debe inyectarse por vía subcutánea diariamente.

Rivaroxaban, Apixaban y Edoxaban son inhibidores directos del factor Xa.

Rivaroxaban, Apixaban y Edoxaban 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. Estos inhibidores directos del factor Xa se pueden administrar por vía oral, al igual que el etexilato de dabigatrán, que es un inhibidor directo de la trombina.

Fondaparinux, Rivaroxaban, Apixaban, Dabigatran Etexilato y Edoxaban se utilizan actualmente como medicamentos anticoagulantes aprobados por la FDA. Se interrumpió el desarrollo de Idraparinux.