Prothrombin spielt eine zentrale Rolle bei der Blutgerinnung (Abb. 1, 2). Seine funktionellen Eigenschaften hängen mit dem Vorhandensein von Gamma-Carboxyglutamyl (Gla)-Resten zusammen, die durch Vitamin K-abhängige posttranslationale Carboxylierung von zehn spezifischen Glutamylresten entstehen (Abb. 3,4). Meine Studien an Rindern (z. B. die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Bindung von Metallionen und der Proteinfunktion innerhalb des „“““““““prothrombinase-Komplexes““““““““) werden zwischen der Ligandierung und der nachfolgenden Konformationsbeteiligung der Gla-Reste im normalen physiologischen Prozess unterscheiden. In diesem Rahmen habe ich zuvor sechs verschiedene Gla-defiziente (0-, 1-, 2-, 3-, 5- und 7-Gla) Prothrombinvarianten isoliert und charakterisiert. Jede von ihnen erzeugte Thrombin quantitativ, aber mit einer deutlich langsameren Rate (hohe K/m) als 10-Gla-Prothrombin, da die Ca/2+- und Phospholipid-Bindung im Vergleich zum normalen 10-Gla-Prothrombin stark abnimmt. Sieben- und weniger-Gla-Varianten wiesen nur 3 % der normalen Prothrombinaktivität auf, gemessen an ihrer Fähigkeit, die Gerinnung von Prothrombin- und Faktor VII-defizientem Plasma zu beschleunigen. Neu isolierte 8- und 9-Gla-Prothrombine besitzen 18 bzw. 75 % der normalen Aktivität und stellen einen Übergang zwischen den 7- und 10-Gla-Prothrombinen dar. Die Isolierung der 8- und 9-Gla-Varianten wurde durch die Verwendung von monoklonalen Antikörpern (McAb) gegen die Ca2+-stabilisierte Struktur (Ca II Ab) von Prothrombin für die Immunaffinitätschromatographie möglich. Meine immunchemischen Studien mit Ca II Ab, polyklonal und monoklonal, haben gezeigt, dass sie (polyklonal) nicht spezifisch für normales Prothrombin sind, da sie mit 7-, 8- und (insbesondere) 9-Gla-Varianten kreuzreagieren. Darüber hinaus deuten meine vorläufigen Daten mit 5- und 7-Gla-Prothrombinen darauf hin, dass die Glu-Positionen 15 und 17 nicht modifiziert sind und selektive Positionen (Reste 7, 8, 20, 30, 33) bevorzugt carboxyliert sein könnten. Die vorgeschlagenen Forschungsarbeiten werden zeigen, ob die Gla-defizienten Prothrombine tatsächlich selektiv defizitär sind und die Reihenfolge der „“““““““in vivo““““““““ Carboxylierung der Glu-Reste aufzeigen. Mein Fachwissen darüber, wie die Position und/oder die Anzahl der Gla-Reste die funktionellen, physikochemischen (Konformations-) und immunochemischen Eigenschaften von Prothrombin und Gla-haltigem Fragment 1 beeinflussen, bildet die Grundlage für die Isolierung von menschlichem Material sowohl für grundlegende als auch für klinische Studien. Ich werde normale und die wichtigsten Gla-defizienten Prothrombine isolieren. Letztere werden dann je nach ihrer physiologischen Aktivität in zwei (oder mehr) Gruppen eingeteilt. Ziel ist es, das Plasma von Patienten, die eine Warfarin-Therapie erhalten, auf normale, 9-Gla (wenn dies das einzige funktionell aktive Prothrombin ist) und Gesamtprothrombine (normale plus Gla-defiziente Prothrombine) durch Immunoassays mit spezifischen monoklonalen Antikörpern zu überwachen, um den hämostatischen Zustand dieser Patienten zu beurteilen.
Das Ziel ist es, herauszufinden, warum einige Patienten thrombotische Episoden aufweisen, während andere anfälliger für Blutungen sind, obwohl ihre Plasmaprothrombin-Bioaktivität auf einem klinisch akzeptablen Niveau gehalten wird. Darüber hinaus könnten Gla-defiziente Prothrombine einen weiteren Marker für eine Leberfunktionsstörung darstellen.