Kofaktor dalam tindak balas karboksilasi
Vitamin K memainkan peranan penting sebagai kofaktor dalam penukaran pembekuan protein ke dalam bentuk pembekuan mereka. Dalam proses ini, vitamin K terlibat dalam tindak balas karboksilasi untuk memperkenalkan kumpulan karboksil ke dalam sebatian organik-residu asid glutamat spesifik yang bergantung pada vitamin K protein untuk membentuk residu asid gamma-karboksiglutamat (Gla). Enzim karboksilase yang diperlukan untuk tindak balas ini juga vitamin K-bergantungan. Hasil daripada karboksilasi residu glutamil protein yang bergantung pada vitamin K, pembentukan:
- Protein hemostasis (hemostasis) - faktor pembekuan darah II (prothrombin), VII (proconvertin), IX (faktor Krismas), dan X (faktor Stuart), serta protein plasma C dan S
- Protein metabolisme tulang - masing-masing osteocalcin dan protein Gla tulang (BGP), protein Gla matriks (MGP), serta protein S
- Peraturan pertumbuhan protein - Penangkapan pertumbuhan khusus gen 6 (Gas6).
- Protein yang tidak diketahui fungsi - Protein Gla yang kaya dengan protein 1 (RGP1) dan 2 (RGP2) dan protein Z - RGP1 dan RGP2 dianggap berperanan dalam pemberian isyarat sel.
Selanjutnya, protein yang kurang bercirikan disintesis dalam buah pinggang (nefrocalcin), limpa, pankreas, paru-paru dan tisu lain. Terutamanya, fungsi protein pembekuan dan osteokalsin telah dijelaskan. Kepentingan fisiologi yang lain kalsium-Protein pengikat masih belum diketahui.
Protein hemostasis-faktor pembekuan darah II, VII, IX, dan X
Faktor pembekuan II, VII, IX, dan X, yang terbentuk semasa karboksilasi bergantung pada vitamin K, serta protein plasma C dan S, sangat penting dalam proses normal darah pembekuan. Oleh itu, vitamin K dapat digambarkan sebagai vitamin pembekuan dengan kesan anti-hemoragik (anti-pendarahan). Di samping itu, darah protein pembekuan mempengaruhi metabolisme tulang. Faktor bergantung kepada vitamin K VIIa dan X dari darah pembekuan merangsang sintesis sista-kaya protein 61 (hCYR61) dan tisu penghubung faktor pertumbuhan (CTGF). Sebagai komponen matriks ekstraselular, hCYR61 dan CTGF sangat penting untuk pertumbuhan dan angiogenesis (baru saluran darah pembentukan) tisu tulang dan dengan itu untuk pengembangan tulang dan dalam fasa pembaikan dan pembentukan semula.
Protein metabolisme tulang-osteocalcin (BGP)
Osteocalcin, dibentuk oleh karboksilasi pada osteoblas, sangat penting. Ia adalah komponen matriks ekstraselular (ECM) tisu tulang dan menyumbang 2% dari keseluruhan kandungan protein tulang. Kerana protein tulang didapati berada pada tahap yang meningkat selama peningkatan pembentukan semula dan pembaikan tulang, osteokalsin sangat penting untuk pembentukan tulang.
Kitaran semula vitamin K dalam karboksilasi protein
Walaupun prekursor pembekuan acarboxy yang tidak berkesan, sebelumnya PIVKA (protein yang disebabkan oleh ketiadaan vitamin K atau antagonis), ditukar kepada bentuk aktif secara biologi oleh aktiviti karboksilase yang bergantung pada vitamin K, penukaran vitamin KH2 (vitamin hidroksilasi) menjadi vitamin K-2,3-epoksida berlaku. Agar dapat tersedia lagi untuk karboksilasi pendahulu pembekuan, vitamin K mesti dijana semula. Untuk tujuan ini, karboksilase kini berfungsi sebagai epoksidase vitamin K. Akhirnya, epoksida reduktase mengubah vitamin K-2,3-epoksida kembali menjadi vitamin K asli (quinone). Langkah terakhir dalam kitaran regenerasi vitamin K dilakukan oleh vitamin K reduktase. Ini mengakibatkan pengurangan vitamin K asli menjadi vitamin K hidroksilasi (vitamin KH2). Agar seluruh proses karboksilasi berlaku secara optimum pada membran retikulum endoplasma, vitamin K-2,3-epoksida mesti dijana semula menjadi vitamin KH2. Setelah proses karboksilasi selesai, protein diangkut dalam retikulum endoplasma (organel sel yang kaya struktur dengan sistem saluran rongga yang dikelilingi oleh membran) sel dan kemudian dirembeskan.
Tapak reaksi karboksilasi
Karboksilasi protein yang bergantung pada vitamin K penting untuk fungsi protein masing-masing. Ia berlaku di hati di satu pihak dan di osteoblas tulang di sisi lain. Walau bagaimanapun, protein juga boleh karboksilasi dalam tisu lain oleh karboksilase yang bergantung pada vitamin K. Contohnya, prothrombin disintesis dalam tisu otot.
Karboksilasi tidak lengkap
Protein karboksilat tidak lengkap mungkin berlaku, misalnya, kerana penurunan pengambilan vitamin K atau semasa rawatan dengan antagonis vitamin K, seperti kumarin atau warfarin. Sekiranya karboksilasi rendah (di bawah karboksilasi "UC"), protein tidak dapat dirembeskan oleh retikulum endoplasma - oleh itu, protein tersebut terkumpul pada tahap yang lebih besar. Undercarboxylation protein koagulasi aktif akhirnya menyebabkan penghambatan lata koagulasi dan meningkat kecenderungan pendarahan (diatesis hemoragik). Sekiranya protein Gla tulang (BGP, MGP) khususnya dikurangkan dalam karboksilasi, maka peningkatan perkumuhan kalsium dan hidroksiprolin melalui air kencing boleh mengakibatkan gangguan dalam mineralisasi tulang serta kecacatan semasa perkembangan dan dewasa. MGP adalah salah satu protein yang paling penting dengan kesan penghambatan terhadap kalsifikasi tisu. Oleh itu, kekurangan MGP boleh membawa peningkatan kalsifikasi di kapal and tulang dan dengan itu mendorong perkembangan dua penyakit aterosklerosis yang meluas (pengerasan arteri) dan osteoporosis (kehilangan tulang). Berdasarkan kajian, karboksilasi protein rendah diperhatikan pada osteoporosis pesakit.
