Proteina C, cunoscută și sub numele de autoprotrombină IIA și factorul XIX de coagulare a sângelui, este un zimogen, a cărui formă activată joacă un rol important în reglarea anticoagulării, inflamației, morții celulare și menținerii permeabilității vaselor de sânge. Proteina activată C (APC) efectuează aceste operații în primul rând prin inactivarea proteolitică a factorilor Va și VIIIa. APC este clasificată ca serină protează deoarece conține un reziduu de serină în situl activ. La om, proteina C este codificată de gena PROC, care se găsește pe cromozomul 2.
Forma zimogenică a proteinei C este o glicoproteină vitamina K-dependentă, care circulă în plasma sanguină. Structura sa este aceea a unei polipeptide formate din două lanțuri, constând dintr-un lanț ușor și un lanț greu, conectate prin punți disulfurice. Zimogenul proteinei C este activat prin legarea de trombină, o altă proteină puternic implicată în procesul de coagulare, iar activarea proteinei C este promovată de prezența trombomodulinei și a receptorilor endoteliali ai proteinei C (EPCR). Datorită rolului EPCR, proteina C activată se găsește în principal lângă celulele endoteliale (i.e. cele care tapetează intern pereții vaselor de sânge), aceste celule alături de leucocite fiind cele afectate de APC. Din cauza rolului crucial pe care proteina C îl joacă ca anticoagulant, cei cu deficiențe de proteină C (în formă zimogenă sau activată) au un risc crescut de tromboză.
Istorie Rolul anticoagulant al proteinei C în corpul uman a fost remarcat pentru prima dată de Seegers și colab. în 1960, care a dat proteinei C numele său original, autoprotrrombină II-a. Proteina C a fost izolată pentru prima dată de Johan Stenflo din plasma bovină în 1976, stabilind că este o proteină vitamina K-dependentă. El a denumit-o proteina C, deoarece a fost a treia proteină („vârful C”) care a eluat dintr-un cromotograf cu schimb de ioni DEAE-Sepharose. Seegers căuta, la vremea respectivă, factori de coagulare vitamina K-dependenți, nedetectați de testele de coagulare comune care măsoară funcția de coagulare globală. Curând după aceasta, Seegers a realizat că descoperirea lui Stenflo este identică cu a sa. Proteina activată C a fost descoperită mai târziu în același an , iar în 1977 s-a constatat pentru prima dată că APC inactivează Factorul Va. În 1980, Vehar și Davie au descoperit că APC inactivează și factorul VIIIa, și, la scurt timp, cofactorul numit proteina S a fost descoperit de Frederick Walker. În 1982, un studiu realizat de Griffin și colab. a recunoscut deficitul de proteină C ca fiind asociat cu simptome de tromboză venoasă. Deficitul de proteină homozigotă C și consecințele grave ale acestuia asupra sănătății au fost descrise în 1984 de mai mulți oameni de știință. Clonarea ADNc a proteinelor C a fost efectuată pentru prima dată în 1984 de Beckmann și colab., producând o hartă a genei responsabile de producerea proteinelor C în ficat. În 1987 a fost efectuat un experiment seminal (Taylor și colab. ) prin care s-a demonstrat că proteina activată C previne coagulopatia și moartea la babuinii injectați cu concentrații letale de E. coli.
În 1993, o rezistență ereditară la APC a fost detectată de Dahlbäck și colab. și asociată cu trombofilia familială. În 1994 s-a remarcat mutația genetică relativ comună care produce factorul V Leiden (Bertina și colab.). Doi ani mai târziu, APC, fără domeniul GLA, a fost reprezentat grafic la o rezoluție de 2,8 Ångströms. Începând cu studiul clinic PROWESS din 2001, s-a constatat că multe dintre simptomele sepsisului pot fi ameliorate prin perfuzarea de APC, iar ratele de mortalitate ale pacienților septici pot scădea semnificativ. Către sfârșitul acelui an (2001), Drotrecogin alfa (activat), o C-proteină umană activată, obținută prin recombinare genetică, a devenit primul medicament aprobat de FDA pentru tratarea sepsisului sever. În 2002, Science a publicat un articol care a arătat că proteina C activează PAR-1(receptorul 1 activat proteolitic), acest proces explicând modularea de către proteină a sistemului imunitar.
Genetică Instrucțiunile biologice pentru sintetizarea proteinelor C la om se găsesc în gena denumită oficial „proteină C (inactivatoare a factorilor de coagulare Va și VIIIa)". Acronimul genei aprobat de Comitetul de nomenclatură genică HUGO este „PROC” din expresia „proteina C ”. Se află pe al doilea cromozom (2q13-q14) și cuprinde nouă exoni. Secvența de nucleotide care codifică proteina umană C este de aproximativ 11.000 de baze.
Structură Proteina umană C este o glicoproteină vitamina K-dependentă, similară structural cu alte proteine vitamina K-dependente cu rol în coagularea sângelui, cum ar fi: protrombina, factorul VII, factorul IX și factorul X. Sinteza proteinei C are loc în ficat și începe cu o moleculă precursor cu un singur lanț, compusă din o peptidă semnal N-terminală din 32 de aminoacizi care precede o propeptidă. Proteină C se formează atunci când este îndepărtată o dipeptidă din Lys198 și Arg199, acest lucru determinând transformarea într-un heterodimer cu carbohidrați N- legați pe fiecare lanț. Proteina are un lanț ușor (21 kDa ) și un lanț greu (41 kDa) conectate printr-o legătură disulfură între Cys183 și Cys319. alt=A tube diagram representing the linear amino acid sequence of the preproprotein C (461 amino acids long) and mature heterodimer (light + heavy chains) highlighting the locations of the signal (1-32), gla (43-88), EGF-1 (97-132), EGF-2 (136-176), activation peptide (200-211), and serine protease (212-450) domains. The light (43-197) and heavy (212-461) chains of the heterodimer are joined by a line representing a disulfide bond between cysteine residues 183 and 319.|miniatura|410x410px| Structura domeniului preproproteinei C (sus) și heterodimerului matur (jos). Proteina inactivă C cuprinde 419 aminoacizi în mai multe domenii: un domeniu Gla (reziduurile 43-88); un segment aromatic elicoidal (89-96); două domenii asemănătoare factorului de creștere epidermică (EGF) (97-132 și 136-176); o peptidă de activare (200-211); și un domeniu de serin protează asemănător cu tripsina (212-450). Lanțul ușor conține domeniile Gla, EGF și segmentul aromatic. Lanțul greu conține domeniul serin proteazei și petida de activare. În această formă 85-90% din proteinele C circulă în plasmă sub formă zimogen, așteptând să fie activate. Restul de proteine C zimogen conțin forme ușor modificate ale proteinei descrise mai sus. Activarea enzimei are loc atunci când o moleculă de trombină scindează peptida de activare de capătul N-terminal al lanțului greu. Situl activ conține o triadă catalitică tipică serin proteazei (His253, Asp299 și Ser402).
Domeniul Gla este deosebit de util pentru legarea de fosfolipidele încărcate negativ în vederea anticoagulării, și de EPCR (i.e. receptorul endotelial al proteinei C) pentru citoprotecție. Un anumit exosit mărește capacitatea proteinei C de a inactiva eficient factorul Va. Un altul este necesar pentru interacțiunea cu trombomodulina.
Fiziologie Activarea proteinei C este puternic promovată de trombomodulină și receptorul endotelial al proteinei C (EPCR), acesta din urmă găsindu-se în principal pe celulele endoteliale (celule din interiorul vaselor de sânge). Prezența trombomodulinei accelerează activarea exponențial, iar EPCR accelerează activarea cu un factor de 20. Dacă oricare dintre aceste două proteine este absentă în exemplarele murine (i.e. la șoareci), subiecții mor din cauza coagulării excesive a sângelui în timp ce se află încă într-o stare embrionară . La nivelul endoteliului, APC îndeplinește un rol major în reglarea coagulării sângelui, a inflamației și a morții celulare (apoptozei). Datorită efectului accelerator al trombomodulinei asupra activării proteinelor C, se poate spune că proteina este activată nu de trombina singură, ci de complexul trombină-trombomodulină (sau chiar trombină-trombomodulină-EPCR). Odată ajuns în formă activă, APC poate rămâne sau nu legată de EPCR, la care are aproximativ aceeași afinitate cu proteina zimogen.
Proteină C în forma zimogenă este prezentă în plasma sanguină a adultului sănătos în concentrații cuprinse între 65-135 IU/dL. Proteina activată C se găsește la niveluri de aproximativ 2000 de ori mai mici decât acesta. La nou-născut, proteina C zimogen este în medie 40 IU/dL. Aceasta crește până ce sugarul ajunge la vârsta de 6 luni, ajungând la o medie de 60 IU/dL. Nivelul copilului rămâne scăzut față de al unui adult sănătos, până în adolescență când se atinge nivelul adult. Deficiențele moderat-severe descriu concentrații sanguine cuprinse între 1 și 20 UI/dL pentru proteina C zimogen; deficiența severă presupune un nivel al proteinei C zimogene care este sub 1 IU/dL (sau nedetectabil). Timpul de înjumătățire al proteinelor activate C este în jur de 15 minute.
Căi de reglare Căile de reglare ale proteine C reprezintă reacțiile specifice ce controlează nivelul de expresie al proteinei C, precum și activitatea sa în organism. Proteina C este pleiotropă, având două clase principale de funcții: anticoagulare și citoprotecție (efectul direct asupra celulelor). Funcția specifică îndeplinită depinde de legarea proteinei activate C de EPCR (receptorul endotelial al proteinei C). Când nu rămâne legată, activă devine funcția de coagulare prin inactivarea proteolitică ireversibilă a factorului Va și a factorului VIIIa, transformându-i în factorul Vi și respectiv în factorul VIIIi. Când rămâne legată de EPCR, proteina activată C își efectuează funcția citoprotectoare, acționând asupra substratului efector PAR-1 (i.e. receptorul-1 protează-activat). În general, proprietațiile anticoagulante ale proteinei C sunt independente de cele citoprotectoare, în sensul că expresia unei căi de reglare nu este afectată de existența celeilalte.
Activitatea proteinei C poate fi inhibată prin reducerea cantităților de trombomodulină sau de EPCR disponibile. Acest lucru se poate face prin citokine inflamatorii, cum ar fi interleukina-1β (IL-1β) și factorul-α de necroză tumorală (TNF-α). Leucocitele activate eliberează acești mediatori inflamatori în timpul inflamației, inhibând crearea atât a trombomodulinei, cât și a EPCR, inducând descuamarea lor de pe suprafața endotelială. Ambele acțiuni infraregulează (engl. down-regulate) activarea proteinei C. Trombina în sine poate avea, de asemenea, un efect asupra nivelurilor EPCR. În plus, anumite proteine eliberate de celule pot împiedica activarea proteinei C, de exemplu eozinofilele care pot provoca tromboză în bolile cardiace hipereozinofile. Proteina C poate fi stimulată de factorul plachetar 4. Se presupune că această citokină îmbunătățește activarea proteinelor C prin formarea unei punți electrostatice între domeniul Gla al proteinei C și domeniul glicozaminoglicanic al trombmodulinei, reducând constanta Michaelis (KM) pentru reacția lor. De asemenea, proteina C este inhibată de inhibitorul proteinei C.
Efecte anticoagulante alt=Schematic diagram of the blood coagulation (thrombin; left) and protein C (right) pathways. In the blood coagulation pathway, thrombin acts to convert factor Xi to XIa, VIII to VIIIa, V to Va, fibrinogen to fibrin. In addition, thrombin promotes platelet activation and aggregation via activation of protease-activated receptors on the cell membrane of the platelet. Thrombin also cross over into the protein C pathway by converting protein C into APC. APC in turn converts factor V into Vi, and VIIIa into VIIIi. Finally APC activates PAR-1 and EPCR.|dreapta|miniatura|360x360px| Acțiunea proteinei C asupra procesului de coagulare. Sagețile roșii indică întreruperea proceselor aferente.