Biological Aspects

Gen czynnika X jest zlokalizowany na chromosomie 13 w pozycji q34, w sąsiedztwie genu czynnika VII. Rozciąga się na długości ~27 kb i ma siedem intronów i osiem eksonów. Egzon I koduje peptyd sygnałowy, egzon II – domenę propeptydową/Gla, egzon III – C-końcową część domeny Gla i stos aminokwasów aromatycznych, egzony IV i V – domeny podobne do EGF, egzon VI – region peptydu aktywującego, a egzony VII i VIII – domenę katalityczną. Czynnik X jest syntetyzowany głównie w wątrobie, ale jego ~1700-nukleotydowy mRNA i/lub białko zostało wykryte w kilku innych tkankach. Czynnik X jest wydzielany do krwi (prawidłowe stężenie 5-10 μg ml-1). Białko to ulega rozległym modyfikacjom potranslacyjnym. Peptyd sygnałowy jest usuwany przez peptydazę sygnałową podczas translokacji do retikulum endoplazmatycznego, gdzie 11 reszt Glu w domenie Gla jest γ-karboksylowanych przez karboksylazę γ-glutamylową. Następnie następuje proteolityczne usunięcie propeptydu przez subtilisynopodobny enzym furynę. Asp63 w pierwszej domenie EGF-podobnej jest przekształcany do kwasu erytro-β-hydroksyasparaginowego przez dioksygenazę. W peptydzie aktywującym, Thr159 i Thr171 są O-glikozylowane, a Asn181 i Asn191 są N-glikozylowane. O-linkowane cząsteczki węglowodanowe wydają się być ważne dla wydajnej aktywacji czynnika X. Peptyd aktywacyjny bydlęcego czynnika X zawiera grupę siarczanową O-estryfikowaną do Tyr160. W aparacie trans-Golgiego polipeptyd czynnika X ulega rozszczepieniu przy wiązaniu Arg142↓Ser143, dając dimer z wiązaniami disiarczkowymi. Trzy reszty C-końcowe łańcucha lekkiego (Arg140-Lys141-Arg142) są w jakiś sposób usuwane albo przed wydzieleniem, albo w osoczu.

Aktywacja czynnika X do proteazy serynowej występuje głównie przez hydrolizę wiązania Arg194↓Ile195 w łańcuchu ciężkim, co uwalnia 52-końcowy peptyd aktywujący, tworząc czynnik Xaα. Rozszczepienie powoduje, że nowy N-terminus łańcucha ciężkiego ulega rearanżacji, dzięki czemu Ile195 może uczestniczyć w tworzeniu kieszeni wiążącej substrat poprzez utworzenie mostka solnego z Asp378 . Przyczynia się to również do powstania miejsc wiążących Na+ i czynnik Va i wydaje się powodować przejście od zymogenu do aktywnej proteazy. Drugie rozszczepienie, indukowane plazminą lub autokatalityczne, przy wiązaniu Lys435↓Ser436 daje czynnik Xaβ . Aktywność prokoagulacyjna obu form czynnika Xa jest podobna.

Aktywacja czynnika X zachodzi dwiema głównymi drogami. Jest on aktywowany przez czynnik VII/VIIa w kompleksie z nieenzymatycznym kofaktorem związanym z błoną komórkową, czynnikiem tkankowym (TF). Ten szlak nazywany jest “szlakiem zewnątrzpochodnym” i jest odpowiedzialny za inicjację krzepnięcia, zachodzącą głównie na powierzchni uszkodzonych komórek śródbłonka i makrofagów, ale prawdopodobnie również na aktywowanych płytkach krwi. Alternatywnie, czynnik X jest aktywowany na powierzchni płytek przez związany z błoną kompleks “tenaza”, składający się z czynnika IXa, jego kofaktora czynnika VIIIa i jonów wapnia, który aktywuje czynnik X ~ 106-krotnie szybciej niż sam czynnik IXa. Ta “wewnętrzna ścieżka” jest odpowiedzialna za wzmocnienie procesu krzepnięcia (patrz również Rozdział 640), a jej znaczenie ilustruje fakt, że dziedziczny niedobór czynników IX lub VIII powoduje odpowiednio hemofilię B i A. Tak więc, czynnik X odgrywa kluczową rolę w krzepnięciu krwi w punkcie zbiegu dwóch szlaków krzepnięcia. W związku z tym zidentyfikowano kilka rzadkich mutacji w genie czynnika X, które powodują skłonności do krwawień o różnym nasileniu (np. Chafa i wsp. , Bereczky i wsp. ). Teoretycznie, wstrzyknięcie czynnika Xa pacjentom z hemofilią powinno ominąć szlak wewnątrzpochodny i umożliwić generację trombiny, ale to się nie udaje z powodu krótkiego okresu półtrwania czynnika Xa w osoczu. Jednak mutanty, w których Ile16 lub Val17 są zastąpione, mają znacznie dłuższy okres półtrwania, ponieważ nie tworzą kompleksów z antytrombiną III lub inhibitorem czynnika tkankowego w osoczu hemofilii, ale nadal są w stanie aktywować protrombinę, a zatem mogą być użytecznymi środkami terapeutycznymi .

Faktor X może być również aktywowany przez alternatywną ścieżkę, która jest inicjowana na powierzchni leukocytów i może wywoływać krzepnięcie. W tym przypadku zymogen jest wiązany przez β2-integrynę Mac-1 (CD11b), a aktywacja następuje poprzez hydrolizę wiązania peptydowego Leu177↓Leu178 w peptydzie aktywującym; rozszczepienie dokonywane przez katepsynę G, która jest wydzielana przez pobudzone leukocyty. Mac-1 wiąże czynnik X z dużym powinowactwem (Kd ~ 30 nM), ale nie ma powinowactwa do czynnika Xa. Enzymy obecne w jadzie węży (np. RVV-X; ) (rozdział 235) i innych toksycznych zwierząt mogą również aktywować czynnik X.

Oprócz bezpośredniego udziału w krzepnięciu krwi, czynnik Xa oddziałuje z receptorami sygnalizacyjnymi na powierzchni wielu typów komórek. W ten sposób może wywoływać różne odpowiedzi, w tym aktywację komórek, ekspresję genów i mitogenezę. Sklonowano receptor czynnika Xa określany jako receptor proteazy komórek efektorowych-1 (EPR-1), o pewnym podobieństwie strukturalnym do łańcucha lekkiego czynnika V. EPR-1 nie wiąże czynnika X, natomiast czynnik Xa tworzy kompleks proteaza-receptor, który indukuje ekspresję genów cytokinowych i uwalnianie płytkopochodnego czynnika wzrostu. W komórkach śródbłonka wydaje się, że czynnik Xa wywiera swoje działanie poprzez dokowanie do EPR-1, a następnie rozszczepienie i aktywację receptora aktywowanego proteazą-2 (PAR-2). PAR-2 jest członkiem rodziny receptorów sprzężonych z białkami G, które są aktywowane przez rozszczepienie N-końcowego peptydu; nowy N-końcowy fragment (“uwiązany ligand”) następnie wchodzi do ciała receptora i aktywuje go. Istnieją również dowody, że czynnik Xa może indukować sygnalizację komórkową w komórkach ściany naczyniowej poprzez aktywację PAR-2 i/lub PAR-1 w mechanizmie, który jest niezależny od EPR-1 (np. McLean i wsp. ). Czynnik Xa aktywuje PAR-1, co powoduje, że komórki nowotworowe wywodzące się z nabłonka ulegają apoptozie, a migracja komórek raka piersi, okrężnicy i płuc zostaje zahamowana. W komórkach nabłonkowych sygnalizacja odbywa się poprzez szlak kinazy regulowanej sygnałem zewnątrzkomórkowym (ERK), co prowadzi do upregulacji Bim i aktywacji kaspazy-3. W komórkach raka piersi aktywowane są szlaki Rho/ROCK i Src/FAK/paxillin prowadzące do fosforylacji łańcucha lekkiego miozyny, aktywacji LIMK1, inaktywacji kofiliny i stabilizacji filamentów aktynowych, które są niezgodne z migracją komórek.

Faktor Xa ma inne fizjologiczne i patologiczne role. Jest on wyrażony w makrofagach płynu z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego z mysich modeli astmy, gdzie indukuje produkcję mucyny. Czynnik Xa pośredniczy w przyłączaniu adenowirusa 5 do hepatocytów za pośrednictwem białka heksonowego, a podstawowe reszty w domenie peptydazy serynowej są niezbędne do tej interakcji. W koronawirusie SARS, białko spike, które wiąże się z receptorami gospodarza, jest rozszczepiane przez czynnik Xa na podjednostki, ułatwiając infekcję wirusową .