Struktur und Funktion der Vitamin K‐Epoxidreduktase

Vitamin K-Epoxidreduktase (VKOR) ist ein integrales Membranprotein, das die Reduktion von Vitamin K-2,3-Epoxid und Vitamin K zu Vitamin K-Hydrochinon katalysiert, einem Cofaktor, der für die γ-Glutamylcarboxylierungsreaktion erforderlich ist. VKOR reagiert sehr empfindlich auf die Hemmung durch Warfarin, das am häufigsten verschriebene orale Antikoagulans. Die Hemmung von VKOR durch Warfarin verringert die Konzentration von reduziertem Vitamin K, was die Rate der Vitamin K‐abhängigen Carboxylierung verringert und zu untercarboxylierten, inaktiven Vitamin K‐abhängigen Proteinen führt. Es wird vorgeschlagen, dass ein Disulfid des aktiven Zentrums reduziert werden muss, damit das Enzym aktiv ist. VKOR verwendet zwei Sulfhydrylgruppen für die katalytische Reaktion und diese beiden Sulfhydrylgruppen werden während jedes katalytischen Zyklus zu einer Disulfidbindung zurückoxidiert. Die kürzliche Identifizierung des Gens, das für VKOR kodiert, ermöglicht es uns, seine Struktur- und Funktionsbeziehung auf molekularer Ebene zu untersuchen. Das Membrantopologiemodell zeigt, dass VKOR die endoplasmatische Retikulummembran dreimal überspannt, wobei sich der Aminoterminus im Lumen und der Carboxylterminus im Zytoplasma befinden. Sowohl das aktive Zentrum (Cysteine 132 und 135) als auch die vorgeschlagene Warfarin-Bindungsstelle (Tyrosin 139) befinden sich in der dritten Transmembranhelix. VKOR wird in hohen Konzentrationen in Insektenzellen hergestellt und ist relativ leicht zu reinigen. Dies sollte die Bestimmung seiner dreidimensionalen Struktur ermöglichen. Ein detaillierter Mechanismus wurde veröffentlicht und das gereinigte Enzym sollte die Prüfung dieses Mechanismus ermöglichen. Eine wichtige unbeantwortete Frage ist das physiologische Reduktionsmittel von VKOR.