Biological Aspects
Het factor X gen ligt op chromosoom 13 op positie q34, grenzend aan het factor VII gen. Het beslaat ~27 kb en heeft zeven intronen en acht exonen. Exon I codeert het signaalpeptide, exon II het propeptide/Gla-domein, exon III het C-terminale deel van het Gla-domein en de aromatische aminozuurstapel, exonen IV en V de EGF-achtige domeinen, exon VI het activeringspeptideregime, en exonen VII en VIII het katalytische domein. Factor X wordt voornamelijk in de lever gesynthetiseerd, maar zijn ~1700-nucleotide mRNA en/of eiwit is in verscheidene andere weefsels gedetecteerd. Factor X wordt in het bloed uitgescheiden (normale concentratie, 5-10 μg ml-1). Het eiwit ondergaat uitgebreide post-translationele modificatie. Het signaalpeptide wordt verwijderd door signaalpeptidase tijdens translocatie naar het endoplasmatisch reticulum, waar de 11 Glu-residuen in het Gla-domein worden ge-γ-carboxyleerd door γ-glutamylcarboxylase. Dit wordt gevolgd door proteolytische verwijdering van het propeptide door het subtilisine-achtige enzym furine. Asp63 in het eerste EGF-achtige domein wordt door een dioxygenase omgezet in erythro-β-hydroxyasparaginezuur. In het activeringspeptide zijn Thr159 en Thr171 O-gelycosyleerd en Asn181 en Asn191 zijn N-gelycosyleerd. De O-gekoppelde koolhydraatmoleculen lijken belangrijk te zijn voor een efficiënte activering van factor X. Het activeringspeptide van runderfactor X bevat een sulfaatgroep die O-veresterd is aan Tyr160. In het trans-Golgi-apparaat wordt het factor X-polypeptide gesplitst bij de Arg142↓Ser143-binding om een disulfidegebonden dimeer te verkrijgen. De drie C-terminale residuen van de lichte keten (Arg140-Lys141-Arg142) worden op de een of andere manier verwijderd, hetzij vóór uitscheiding, hetzij in het plasma.
Activering van factor X tot een serine protease vindt voornamelijk plaats door hydrolyse van de Arg194↓Ile195 binding in de zware keten, waardoor een 52-residu lang activeringspeptide vrijkomt en factor Xaα wordt gevormd. Door de splitsing wordt de nieuwe N-terminus van de zware keten herschikt, zodat Ile195 kan deelnemen aan de vorming van de substraatbindingszak door een zoutbrug te vormen met Asp378 . Dit draagt ook bij tot de vorming van de Na+ en factor Va bindingsplaatsen, en lijkt de overgang van zymogeen naar actief protease te veroorzaken. Een tweede splitsing, gemedieerd door plasmine of autokatalytisch, bij de binding Lys435↓Ser436 levert factor Xaβ op. De procoagulerende activiteit van beide vormen van factor Xa is vergelijkbaar.
Activering van factor X vindt plaats via twee hoofdroutes. Het wordt geactiveerd door factor VII/VIIa in complex met een niet-enzymatische membraangebonden cofactor, weefselfactor (TF). Deze route wordt de “extrinsieke route” genoemd en is verantwoordelijk voor het op gang komen van de stolling, voornamelijk op het oppervlak van beschadigde endotheelcellen en macrofagen, maar waarschijnlijk ook op geactiveerde bloedplaatjes. Anderzijds wordt factor X op het oppervlak van de bloedplaatjes geactiveerd door een membraangebonden “tenase”-complex dat factor IXa, zijn cofactor factor VIIIa en calciumionen omvat, en factor X ~ 106 maal sneller activeert dan factor IXa alleen . Deze “intrinsieke route” is verantwoordelijk voor de versterking van het stollingsproces (zie ook hoofdstuk 640) en het belang ervan wordt geïllustreerd door het feit dat erfelijke deficiëntie van factor IX of VIII hemofilie B, respectievelijk A veroorzaakt. Factor X speelt dus een centrale rol in de bloedstolling op het punt waar de twee stollingswegen samenkomen. Dienovereenkomstig zijn verscheidene zeldzame mutaties in het factor X gen geïdentificeerd die aanleiding geven tot bloedingsneigingen van verschillende ernst (b.v. Chafa e.a. , Bereczky e.a.). Theoretisch zou injectie van factor Xa in hemofiliepatiënten de intrinsieke route moeten omzeilen en de aanmaak van trombine mogelijk moeten maken, maar dit lukt niet vanwege de korte halfwaardetijd van factor Xa in plasma. Mutanten waarin Ile16 of Val17 zijn vervangen, hebben echter een veel langere halfwaardetijd omdat zij in hemofilieplasma geen complexen vormen met antitrombine III of weefselfactorinhibitor, maar toch in staat zijn prothrombine te activeren en dus nuttige therapeutische middelen kunnen zijn.
Factor X kan ook worden geactiveerd via een alternatieve route die op het oppervlak van leukocyten wordt geïnitieerd en stolling kan veroorzaken. In dit geval wordt het zymogeen gebonden door de β2-integrine Mac-1 (CD11b) en vindt activering plaats door hydrolyse van de Leu177↓Leu178 peptidebinding in het activeringspeptide; een splitsing die wordt bewerkstelligd door cathepsine G, dat door gestimuleerde leukocyten wordt afgescheiden. Mac-1 bindt factor X met hoge affiniteit (Kd ~ 30 nM) maar heeft geen affiniteit voor factor Xa. Enzymen in slangengif (b.v. RVV-X; ) (Hoofdstuk 235) en andere giftige dieren kunnen factor X ook activeren.
Naast zijn directe betrokkenheid bij de bloedstolling heeft factor Xa een wisselwerking met signaalreceptoren op het oppervlak van vele soorten cellen. Hierdoor kan het een verscheidenheid aan reacties uitlokken, waaronder celactivering, genexpressie en mitogenese. Er is een factor Xa-receptor gekloond die effectorcelprotease-receptor-1 (EPR-1) wordt genoemd en structureel enige overeenkomst vertoont met de lichte keten van factor V. EPR-1 bindt geen factor X, terwijl factor Xa een protease-receptor complex vormt dat cytokine genexpressie en het vrijkomen van platelet-afgeleide groeifactor induceert. In endotheelcellen lijkt factor Xa zijn werking uit te oefenen door zich aan EPR-1 te binden en vervolgens protease-activated receptor-2 (PAR-2) te klieven en te activeren. PAR-2 behoort tot een familie van G-eiwitgekoppelde receptoren die worden geactiveerd door splitsing van een N-terminale peptide; de nieuwe N-terminus (een “tethered ligand”) wordt dan in het lichaam van de receptor opgenomen en activeert deze. Er zijn ook aanwijzingen dat factor Xa celsignalering in vaatwandcellen kan induceren door PAR-2 en/of PAR-1 te activeren via een mechanisme dat onafhankelijk is van EPR-1 (bv. McLean et al. ). Factor Xa activeert PAR-1 met als gevolg dat van epitheliale cellen afgeleide tumorcellen in apoptose gaan en de migratie van borst-, colon- en longkankercellen wordt geremd. In epitheliale cellen verloopt de signalering via de extracellulair-signaal gereguleerde kinase (ERK) weg, wat leidt tot upregulering van Bim en activering van caspase-3 . In borstkankercellen worden de Rho/ROCK- en Src/FAK/paxillinepathways geactiveerd, wat leidt tot fosforylering van de myosine lichte keten, activering van LIMK1, inactivering van cofiline en stabilisering van actinefilamenten die onverenigbaar zijn met celmigratie.
Factor Xa heeft andere fysiologische en pathologische rollen. Het komt tot expressie in bronchoalveolaire lavagevloeistof macrofagen van muismodellen van astma, waar het de mucinproductie induceert. Factor Xa medieert de aanhechting van adenovirus 5 aan hepatocyten via het hexon eiwit, en basische residuen in het serine peptidase domein zijn essentieel voor deze interactie . In het SARS-coronavirus wordt het spike-eiwit, dat zich aan gastheerreceptoren bindt, door factor Xa in subeenheden gesplitst, waardoor virale infectie wordt vergemakkelijkt.