人工合成者與內(nèi)源蛋白之間有競爭，當(dāng)五肽鏈存在時(shí)，內(nèi)源蛋白的γ-羧基化的開始速度減少，內(nèi)源蛋白存在時(shí)推遲五肽鏈γ-羧基化的時(shí)間。γ-羧基谷氨酸(γ-Cacbocyglutamic Acid, Gala)的蛋白質(zhì)或肽名字形成后，與Gla相鄰的羧基具有與鈣及磷脂結(jié)合的特性。Gla蛋白質(zhì)可以在他生成場所或輸出到靶組織中發(fā)生作用。Gla蛋白分解的終產(chǎn)物為游離式的Gla及含Gla的肽鏈，在尿中排出。
正常人尿中排出量為44±11μmol/g肌酐，兒童排出較多，5歲時(shí)約為100μmol/g肌酐，以后排出量逐漸下降，至15歲時(shí)降到成人水平，使用抗凝劑者，尿中Gla水平僅為24μmol/g肌酐，凝血酶原時(shí)間比正常者升高2～3倍，Gla的總排出量25%，不受抗凝劑的影響，可代表骨中骨鈣蛋白(osteocalcin)的轉(zhuǎn)換。有些疾病Gla的排出也有變化。例如多數(shù)骨質(zhì)疏松病人，尿中Gla的排出比正常人增加50%，相當(dāng)于骨的轉(zhuǎn)換率之3倍。皮膚炎與硬皮病患者尿中排出也增加。
凝血作用
血液凝固是從組織損傷和血小板破壞后引起的一系列的酶促鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。血液凝固過程中一些酶原(proenzyme) 的合成與維生素K2有關(guān)，亦即在他們的合成中需要谷氨酸γ-羧基化。這些酶原除因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ及X外，還發(fā)現(xiàn)了蛋白C、S、M，Z。這四種新發(fā)現(xiàn)的蛋白，他們的1～40氨基酸排列順序與凝血酶原同源。蛋白C干擾血液凝固，并促進(jìn)血纖維蛋白的溶解，在體外活化的蛋白C可以使因子Ⅴ及Ⅷ滅活，蛋白S可以加強(qiáng)蛋白C的活力，他有10個(gè)Gla。
蛋白M可以促進(jìn)凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟?。蛋白Z有13個(gè)Gla。對些蛋白了解得還很少，需要進(jìn)一步的研究。凝血酶原的合成，先在肝細(xì)胞粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的形成新生成肽鏈，然后再進(jìn)行一些谷氨酸的γ-羧基化和糖基化。在凝血酶原的NH2末端的7，8，15，17，20，21，26，30，332位置的谷氨酸γ-羧基化變成Gla。33位后的谷氨酸不轉(zhuǎn)變?yōu)镚la。這種γ-羧基化的特殊選擇并不是由氨基酸的排列順序所致，而是由于蛋白前體在膜上的位置與構(gòu)形所致。1分子的正常凝血酶原與10—12Ca2+相結(jié)合，未γ-羧基化者只能與一個(gè)分子Ca2+結(jié)合。
與骨基質(zhì)中含Gla蛋白的關(guān)系
骨基質(zhì)有幾種含Gla的蛋白，主要為BGP(Bone Gla Protein, BGP)與Ca結(jié)合者叫做骨鈣蛋白，在骨細(xì)胞內(nèi)合成，分泌到血液或組織，然后到骨基質(zhì)中，占骨中總蛋白垢1～2%，為非膠原蛋白的10～20%。骨鈣蛋白出現(xiàn)在骨礦物化之前，骨密度增加，他也增加。他有2個(gè)鈣結(jié)合點(diǎn)，鈣離子為0.8mmol/L可以使其半飽和，其他二價(jià)正離子如鎂、鍶、鋇也能與之結(jié)合，但鈣離子結(jié)合能力強(qiáng)，他的作用在調(diào)節(jié)鈣在骨基質(zhì)中沉積，與羧磷灰石(hydroxy apatite)的核心起作用。
也有跡象說明BGP的合成為1, 25(OH)2D3所調(diào)節(jié)。BGP可能調(diào)節(jié)1, 25(OH)2D的破骨作用，使其作用緩慢。在一些骨的疾病中，血漿中BGP水平上升，這說明他可能促進(jìn)骨的重建及鈣的動員。懷孕早期如母親服用維生素K2拮抗劑，其胎兒骨骼發(fā)生流血現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明，在胎兒生長過程中，需要維生素K2的骨骼系統(tǒng)發(fā)育比血流凝固系統(tǒng)要早一些，從母體將鈣運(yùn)輸至胎兒這一過程對維生素K2拮抗劑敏感，可能干擾了胎盤中γ-羧基化蛋白的合成。
其他腎小管細(xì)胞有含Gla的蛋白質(zhì)，為其總蛋白的0.2～0.7%，它是與膜結(jié)合的蛋白，也與鈣離自結(jié)合。鈣在腎小管細(xì)胞內(nèi)的再吸收與之有關(guān)。其他組織如牙質(zhì)、胎盤、睪丸、胰、脾、肺、乳腺等都含Gla蛋白質(zhì)，功用不明。有些組織如肌肉、心臟及淋巴細(xì)胞中尚未發(fā)現(xiàn)。在有些疾病如腎結(jié)石(尤其是草酸鈣及磷灰石結(jié)石)含有Gla的蛋白質(zhì)、正常主動脈及脂肪條紋及纖維斑塊中沒有含Gla的蛋白質(zhì)，而動脈硬化鈣化斑塊中含有Gla的蛋白質(zhì)。
維生素K2是人體高活性的多功能明星分子，是骨和鈣代謝的必需物質(zhì)和關(guān)鍵控制因子。中老年人常常并發(fā)的骨質(zhì)疏松與動脈鈣化具有共同的致病機(jī)制，那就是由于維生素K2缺乏所導(dǎo)致的異常鈣代謝。
維生素K2利用其高效谷氨酸殘基的γ-羧化作用激活骨鈣素(BGP)和基質(zhì)γ-羧基谷氨酸蛋白(MGP)，其活化程度取決于體內(nèi)維生素K2的水平。活化后的BGP具有將Ca2+與羥磷灰石特異性靶向結(jié)合特性，從而打通鈣在骨骼定向沉積的高速公路，補(bǔ)足成骨短板。同時(shí)MGP對血管鈣化具有強(qiáng)烈的抑制作用，可徹底清除血管壁鈣斑，恢復(fù)血管彈性。
