Aspetti biologici
Il gene del fattore X è situato sul cromosoma 13 in posizione q34, adiacente al gene del fattore VII. Si estende per ~27 kb e ha sette introni e otto esoni. L’esone I codifica il peptide di segnale, l’esone II il propeptide/dominio Gla, l’esone III la parte C-terminale del dominio Gla e la pila di aminoacidi aromatici, gli esoni IV e V i domini EGF-like, l’esone VI la regione del peptide di attivazione e gli esoni VII e VIII il dominio catalitico. Il fattore X è sintetizzato principalmente nel fegato, ma il suo mRNA ~1700-nucleotide e/o la sua proteina sono stati rilevati in diversi altri tessuti. Il fattore X è secreto nel sangue (concentrazione normale, 5-10 μg ml-1). La proteina subisce un’estesa modificazione post-traslazionale. Il peptide segnale viene rimosso dalla peptidasi segnale durante la traslocazione nel reticolo endoplasmatico, dove gli 11 residui Glu nel dominio Gla sono γ-carbossilati dalla γ-glutamil carbossilasi. Questo è seguito dalla rimozione proteolitica del propeptide da parte dell’enzima subtilisin-like furin. Asp63 nel primo dominio EGF-like è convertito in acido eritro-β-idrossiaspartico da una diossigenasi. Nel peptide di attivazione, Thr159 e Thr171 sono O-glicosilati e Asn181 e Asn191 sono N-glicosilati. Le società di carboidrati O-linked sembrano essere importanti per l’attivazione efficiente del fattore X. Il peptide di attivazione del fattore X bovino contiene un gruppo solfato O-esterificato a Tyr160. Nell’apparato trans-Golgi, il polipeptide del fattore X viene scisso al legame Arg142↓Ser143 per produrre un dimero legato al disolfuro. I tre residui C-terminali della catena leggera (Arg140-Lys141-Arg142) vengono in qualche modo rimossi prima della secrezione o nel plasma.
L’attivazione del fattore X a una serina proteasi avviene principalmente tramite l’idrolisi del legame Arg194↓Ile195 nella catena pesante, che rilascia un peptide di attivazione di 52 residui per formare il fattore Xaα. La scissione fa sì che il nuovo N-terminale della catena pesante si riorganizzi in modo che Ile195 possa partecipare alla formazione della tasca di legame del substrato formando un ponte salino con Asp378 . Questo contribuisce anche alla formazione dei siti di legame al Na+ e al fattore Va, e sembra causare la transizione da zimogeno a proteasi attiva. Una seconda scissione, mediata dalla plasmina o autocatalitica, al legame Lys435↓Ser436 produce il fattore Xaβ . L’attività procoagulante di entrambe le forme di fattore Xa è simile.
L’attivazione del fattore X avviene attraverso due vie principali. Viene attivato dal fattore VII/VIIa in complesso con un cofattore non enzimatico legato alla membrana, il fattore tissutale (TF). Questa via è chiamata “via estrinseca” ed è responsabile dell’inizio della coagulazione, procedendo principalmente sulla superficie delle cellule endoteliali danneggiate e dei macrofagi, ma probabilmente anche sulle piastrine attivate. In alternativa, il fattore X è attivato sulla superficie delle piastrine da un complesso “tenasi” legato alla membrana che comprende il fattore IXa, il suo cofattore fattore VIIIa e gli ioni di calcio, che attiva il fattore X ~ 106 volte più rapidamente del solo fattore IXa. Questa “via intrinseca” è responsabile dell’amplificazione del processo di coagulazione (vedi anche il capitolo 640) e la sua importanza è illustrata dal fatto che la carenza ereditaria dei fattori IX o VIII causa rispettivamente l’emofilia B e A. Così, il fattore X gioca un ruolo fondamentale nella coagulazione del sangue nel punto di convergenza delle due vie di coagulazione. Di conseguenza, sono state identificate diverse mutazioni rare nel gene del fattore X che danno origine a tendenze emorragiche di gravità variabile (per esempio Chafa et al. , Bereczky et al. ). Teoricamente, l’iniezione del fattore Xa in pazienti con emofilia dovrebbe bypassare la via intrinseca e permettere la generazione di trombina, ma questo non riesce a causa della breve emivita nel plasma del fattore Xa. Tuttavia, i mutanti in cui Ile16 o Val17 sono sostituiti hanno un’emivita molto più lunga perché non formano complessi con l’antitrombina III o l’inibitore del fattore tissutale nel plasma emofiliaco, ma sono ancora in grado di attivare la protrombina e quindi possono essere utili agenti terapeutici.
Il fattore X può anche essere attivato da una via alternativa che viene iniziata sulla superficie dei leucociti e può innescare la coagulazione. In questo caso lo zimogeno è legato dalla β2-integrina Mac-1 (CD11b) e l’attivazione avviene attraverso l’idrolisi del legame peptidico Leu177↓Leu178 nel peptide di attivazione; una scissione effettuata dalla catepsina G, che è secreta dai leucociti stimolati. Mac-1 lega il fattore X con alta affinità (Kd ~ 30 nM) ma non ha affinità per il fattore Xa. Gli enzimi presenti nel veleno dei serpenti (ad esempio RVV-X; ) (Capitolo 235) e altri animali tossici possono anche attivare il fattore X.
Oltre al suo coinvolgimento diretto nella coagulazione del sangue, il fattore Xa interagisce con i recettori di segnalazione sulla superficie di molti tipi di cellule. Può quindi suscitare una varietà di risposte, tra cui l’attivazione delle cellule, l’espressione genica e la mitogenesi. È stato clonato un recettore del fattore Xa chiamato recettore della proteasi cellulare effettrice-1 (EPR-1), con una certa somiglianza strutturale con la catena leggera del fattore V. EPR-1 non lega il fattore X, mentre il fattore Xa forma un complesso proteasi-recettore che induce l’espressione genica delle citochine e il rilascio del fattore di crescita derivato dalle piastrine. Nelle cellule endoteliali, il fattore Xa sembra esercitare i suoi effetti agganciandosi a EPR-1 e successivamente scindendo e attivando il recettore attivato dalla proteasi-2 (PAR-2). PAR-2 è un membro di una famiglia di recettori accoppiati alle proteine G che vengono attivati dalla scissione di un peptide N-terminale; il nuovo N-terminale (un “ligando legato”) si inserisce quindi nel corpo del recettore e lo attiva. C’è anche l’evidenza che il fattore Xa può indurre la segnalazione cellulare nelle cellule della parete vascolare attivando PAR-2 e/o PAR-1 con un meccanismo che è indipendente da EPR-1 (per esempio McLean et al. ). Il fattore Xa attiva PAR-1 con l’effetto che le cellule tumorali di derivazione epiteliale entrano in apoptosi e la migrazione delle cellule tumorali di seno, colon e polmone è inibita. Nelle cellule epiteliali, la segnalazione avviene attraverso la via della chinasi regolata dal segnale extracellulare (ERK), che porta all’upregolazione di Bim e all’attivazione della caspasi-3. Nelle cellule del cancro al seno, le vie Rho/ROCK e Src/FAK/paxillina sono attivate e portano alla fosforilazione della catena leggera della miosina, all’attivazione di LIMK1, all’inattivazione della cofilina e alla stabilizzazione dei filamenti di actina che sono incompatibili con la migrazione cellulare.
Il fattore Xa ha altri ruoli fisiologici e patologici. È espresso nei macrofagi del liquido di lavaggio broncoalveolare di modelli murini di asma, dove induce la produzione di mucina. Il fattore Xa media l’attaccamento dell’adenovirus 5 agli epatociti attraverso la proteina esone, e i residui basici nel dominio della serina peptidasi sono essenziali per questa interazione. Nel coronavirus della SARS, la proteina spike, che si lega ai recettori dell’ospite, viene scissa dal fattore Xa in subunità, facilitando l’infezione virale.