амин

Химическое строение и свойства. За открытие витамина К Э. Дойзи и X. Дам в 1943 г. получили Нобелевскую премию.

Витамин К — это две группы хинонов с боковыми изопреноидны-ми цепями: витамин К, (филлохиноны) и витамин К2 (менахиноны). Филлохиноны открыты в растениях, а менахиноны имеются также и у животных. Они различаются строением и количеством изопреновых единиц в боковой цепи.

о о

филлохинон менахинон

77

Оба витамина не растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях; они разрушаются при нагревании в щелочной среде и на свету.

Синтезированы аналоги витамина К — менадион (витамин К3, лишенный боковой цепи) и его водорастворимый аналог викасол, последний широко применяется в медицинской практике.

Метаболизм. Витамин К всасывается аналогично всем жирорастворимым витаминам, т. е. включается вначале в состав мицелл, а затем — хиломикронов. В плазме крови он связывается с альбуминами. Накапливается в печени, селезенке и сердце. В тканях образуется активная форма витамина — менахинон-4 (содержит четыре изопреноид-ные единицы). Конечные продукты обмена витамина выделяются с мочой.

Биохимические функции. Единственная известная биологическая роль витамина К заключается в том, что он является коферментом ?-глута-маткарбоксилазы, карбоксилирующей глутаминовую кислоту с образованием ?-карбоксиглутаминовой кислоты. Фермент удалось очистить до гомогенного состояния (белковая цепь содержит 758 аминокислот с преобладанием гидрофобных) и определить его структурный ген (он включает 15 экзонов).

СОО" Вит.К-Н2 СН,

сн,

- - ^ N

—>Вит. К

алкоксид

редуктаза ?

-Вит. К

эпоксид

у-глутаматкарбоксилаза

-NH-CH-CO-NH-CH-CO-..г

С02

Остаток глутаминовой кислоты

СОО~ СОО"

\ /

уСН

рсн2 I I

-NH-CH-CO-NH-CH-CO Остаток

у-карбоксиглутаминовой кислоты

При взаимодействии восстановленной формы витамина К-Н2 с ?-глутаматкарбоксилазой в присутствии кислорода образуется сильное основание (алкоксид), способное отнять от ?-C атома глутаминовой кислоты водород, на место которого присоединяется С02, при

этом образуется ?-карбоксиглутаминовая кислота. В холе реакции появляются коротко живущие и высоко токсичные промежуточные соединения (свободные радикалы витамина К), которые превращаются в нетоксичный эпоксид витамина К в присутствии глутамата. Эпок-сид витамина К снова восстанавливается в витамин К-Н, с помощью ферментов редуктаз. Следовательно, при дефиците глутаминовой кислоты в клетке затрудняется обезвреживание токсичных свободных радикалов витамина К.

?-карбоксиглутаминовая кислота является Са++-связывающей аминокислотой, которая необходима для функционирования кальцийсвя-зывающих белков. К таковым относятся:

• факторы свертывающей системы крови — IX, VII, X и протромбин;

О регуляторные белки (протеин С и протеин S), нуждающиеся в ?-карбоксиглутаминовой кислоте для Са-индуцированного взаимодействия с поверхностью клеточной мембраны;

• белки минерализации костной ткани (костный ?-карбоксиглута-миновый протеин и другие); поскольку при дефекте синтеза костного ?-карбоксиглутаминового белка кальцифицируются артерии и хрящи; возможно, что его функцией является также контроль за внекостной кальцификацией;

• витамин-К-зависимый белок Gas 6, активирующий рост глад-комышечных клеток; витамин-К-зависимый сократительный белок хвостика сперматозоида;

• некоторые нейротоксины (например, содержащиеся в яде улитки).

Общей особенностью всех витамин-К-зависимых белков является формирование белковой сеточки, образованной ?-карбоксилутами-новой кислотой, связанной с кальцием. Такая сеть впервые была описана для протромбина. Протромбин в присутствии Са++ связывается с биомембраной, что является необходимым условием для реализации процесса свертывания крови.

Витамин-К-зависимые белки синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме в виде белков-предшественников, содержащих сигнальный участок и «участок узнавания» для ?-карбоксилирования. После отщепления сигнального пептида белок с помощью «участка узнавания» связывается с витамин-К-зависимой карбоксилазой, локализирующейся в мембранах эндоплазматического ретикулума. В результате этого связывания ?-карбоксиглутаматкарбоксилаза переходит из не-

79

активного состояния в активное и начинает осуществлять каталитическое превращение остатка глутаминовой кислоты в ?-карбоксиглу-таминовую кислоту в витамин-К-зависимом пробелке. Карбоксилиро-ванный пробелок перемещается в сетчатый аппарат Гольджи, где расщепляется, и зрелая белковая молекула секретируется клеткой в межклеточное пространство (см. рис. ниже). На ?-конце зрелого протромбина и других К-зависимых белков содержится 10—12 остатков ?-карбоксиглутаминовой кислоты. Домены с такими участками высоко структурированы и заключают в себе линейно расположенные ионы кальция.

Рибосомы на мембране эндоплазматического

Биосинтез витамин-К-зависимых белков

Гиповитаминоз. Признаком недостаточности витамина К является повышенная кровоточивость, особенно при травмах. У взросл