Colagen
| Colagen (tip I, α1) | |
|---|---|
| Gene | |
| HUGO | COL1A1 |
| Entrez | 1277 |
| Locus | Chr. 17 q21.3-22 |
| Proteină | |
| OMIM | 120150 |
| UniProt | P02452 |
| PDB | 1CAG |
Colagenul (sau colagenul) este principala proteină a țesutului conjunctiv la animale . Este cea mai abundentă proteină la mamifere (aproximativ 25% din masa totală a proteinelor), reprezentând la om aproximativ 6% din greutatea corporală.
Cea mai stabilă dispunere și rearanjare a colagenului este cea a triplului helix datorită prezenței prolinei . Unitatea structurală a colagenului este reprezentată de tropocolagen (sau tropocolagen), proteină cu o masă moleculară de aproximativ 285 kilodaltoni formată din trei lanțuri polipeptidice cu tendință stângă care se asociază pentru a forma o triplă helix dreaptă (tip trans - 2). De obicei, pentru colagenul de tip I, există două lanțuri alfa 1 și un lanț alfa 2 .
Toate unitățile de tropocolagen au aceeași lungime, aceeași repetitivitate a aminoacizilor. De fapt, există motive repetate de aminoacizi de tip glicina- prolină -X și glicină -X- hidroxiprolină , unde X este orice alt aminoacid. Filamentele tropocollagen sunt ținute împreună de legături de hidrogen. Aceste legături sunt posibile datorită prezenței glicinei și a modificărilor post-translaționale ale lizinei și prolinei.
Ambii aminoacizi suferă hidroxilare (adăugarea unei grupări hidroxil). Prolina este modificată în hidroxiprolină de enzima Prolil hidroxilază, care introduce grupul -OH la al doilea carbon al inelului; în timp ce lizina este modificată în hidroxilizină de enzima Lisil hidroxilază, care introduce grupul -OH în Cδ al lanțului lateral al lizinei. Ambele enzime acționează în prezența co-factorului acidului ascorbic și a co-substratului alfa-cetoglutarat. Aceste modificări sunt necesare pentru a crește posibilitatea formării de legături H și pentru a reduce obstacolul steric. Cele trei unități structurale iau o formă similară cu o împletitură.
Diferitele fibre sunt legate prin legături încrucișate între două alizine sau între o lizină și o alizină. Lizina este transformată în alizină de enzima lizină oxidază, care inserează o grupare aldehidă în locul grupării amino a lanțului lateral lizină la ultimul carbon (epsilon carbon). Când apare reticulare, apare o condensare între gruparea amino și gruparea aldehidă care unește cele două lanțuri cu o legătură imină.
Compoziție chimică
Colagenul este o proteină cu triplu helix, dar spre deosebire de alte proteine are un conținut ridicat de hidroxiprolină . Următoarea diagramă ilustrează cantitățile de aminoacizi care alcătuiesc colagenul din pielea mamiferelor și a peștilor.
| Aminoacizi | Cantitatea din pielea mamiferelor ( Reziduuri / 1000) | Cantitatea din pielea de pește (reziduuri / 1000) |
|---|---|---|
| Glicină | 329 | 339 |
| Proline | 126 | 108 |
| Alanină | 109 | 114 |
| Hidroxiprolină | 95 | 67 |
| Acid glutamic | 74 | 76 |
| Arginina | 49 | 52 |
| Acid aspartic | 47 | 47 |
| Serine | 36 | 46 |
| Lizină | 29 | 26 |
| Leucina | 24 | 23 |
| Valina | 22 | 21 |
| Treonina | 19 | 26 |
| Fenilalanină | 13 | 14 |
| Isoleucina | 11 | 11 |
| Hidroxilizină | 6 | 8 |
| Metionină | 6 | 13 |
| Histidină | 5 | 7 |
| Tirozină | 3 | 3 |
| Cisteina | 1 | 1 |
| Triptofan | 0 | 0 |
Biosinteza
Biosinteza colagenului este realizată de diferite tipuri de celule în funcție de țesătură (de exemplu, fibroblaste în țesutul conjunctiv , osteoblaste în ' os ). Procesul începe cu transcrierea genei sau genelor și maturarea ARNm . Există secvențe care codifică peptidele lungi în exces în comparație cu moleculele de colagen matur, apoi colagenul se naște sub formă de procolagen, produs de colagen care posedă în raport cu peptidele cu două terminale, una N-terminală și una C-terminală , care au globule structura.
Translația are loc la nivelul ribozomilor aproape de peretele RER (reticul endoplasmatic dur).
În special, biosinteza colagenului are loc pe baza diferitelor etape, dintre care unele sunt intracelulare și altele extracelulare.
1. Ribozomii legați de ARNm care conțin gene de colagen se leagă de RER. Secvența semnal facilitează legarea ribozomilor la RER și ghidează transferul lanțului polipeptidic în rezervoarele RER.
2. Două tipuri de lanțuri (preprocolagen) α-1 și α2 sunt sintetizate în lumenul RER, aceste două lanțuri la acest nivel conțin reziduuri C- și N-terminale.
3. Cele două lanțuri preprocolagen sunt eliberate în lumenul RER și secvența semnalului este eliminată acolo. Există formarea procatenilor precursori α1 și α2 ai colagenului.
4. În lumenul RER, procatenele suferă modificări post-translaționale, cum ar fi hidroxilarea lizinelor și prolinelor și glicozilarea hidroxilizinelor.
5. După ce au fost hidroxilați și glicozilați, procatenele α formează procolagen, un precursor al colagenului a cărui regiune triplă helix centrală este flancată de tracturi terminale amino- și carboxi-terminale numite propeptide. Formarea procolagenului începe cu formarea legăturilor de punte disulfură între peptidele carboxi-terminale ale procatenelor α. Aceasta aduce cele trei lanțuri α într-un aranjament favorabil formării helixului.
6. Molecula de procolagen este transferată în Golgi unde glicozilarea este finalizată și ulterior este eliberată în vezicule care vor fi transportate în afara celulei. Aceste vezicule se fuzionează cu membrana plasmatică, eliberând moleculele de procolagen în spațiul extracelular.
7. După eliberare în afara celulelor, moleculele de procolagen suferă tăieturi de N- și C-procolagen peptidaze, care îndepărtează propeptidele terminale, eliberând molecule de tropocolagen triple-elicoidale.
8. Moleculele tropocollagenului se asociază spontan, formând fibrile, își asumă un aranjament paralel și eșalonat, în care moleculele de colagen se suprapun pe cele vecine pentru aproximativ ¾ din lungimea lor.
9. Fibrilele de colagen cu dispunerea lor ordonată sunt substratul liziloxidazei. Această enzimă extracelulară catalizează dezaminarea oxidativă a unora dintre resturile de lizină și hidroxilizină ale colagenului rezultând aldehide reactive (alizină și hidroxializină) care dau naștere la reacții de condensare cu unele reziduuri de lizină sau hidroxilizină ale moleculelor de colagen, formând legături covalente între lanțuri . Formarea acestor legături încrucișate este esențială pentru a atinge rezistența la tracțiune necesară pentru buna funcționare a țesutului conjunctiv. Deci, orice mutație care interferează cu capacitatea moleculelor de colagen de a forma fibrile reticulate va afecta stabilitatea colagenului.
10. În cele din urmă, fibrilele pot fi aranjate în fascicule ondulate sau paralele pentru a forma fibre, iar fibrele pot forma fascicule de fibre. [4]
Tipuri de colagen
Există multe tipuri de colagen propriu-zis și diferite proteine care au o structură polipeptidică care este în mare măsură asimilabilă colagenului. Până în prezent, în literatura de specialitate au fost descrise 28 de tipuri de colagen.
| Tip | Descriere | Genele |
| THE | Reprezintă 90% din colagenul total și intră în compoziția țesuturilor conjunctive majore, cum ar fi pielea , tendoanele , oasele și corneea . | COL1A1 COL1A2 |
| II | Formați cartilajul , discurile intervertebrale și corpul vitros | COL2A1 |
| III | O mare importanță în sistemul cardiovascular . Este, de asemenea, colagenul țesutului de granulare . Se produce rapid și în cantități mari înainte de colagenul de tip I mai rezistent, prin care este înlocuit ulterior. | COL3A1 |
| IV | Una dintre componentele membranei bazale | COL4A1 COL4A2 COL4A3 COL4A4 COL4A5 COL4A6 |
| V. | Conținutul din țesutul interstițial este asociat cu colagen de tip I (asociat și cu placenta ) | COL5A1 COL5A2 COL5A3 |
| TU | Conținut în țesutul interstițial, este asociat cu colagen de tip I. | COL6A1 COL6A2 COL6A3 COL6A5 |
| VII | Formează fibrile de ancorare în joncțiunile dermico-epidermice, pot fi implicate în patologia numită epidermoliză buloasă distrofică | COL7A1 |
| VIII | Produs de celule, endotelial | COL8A1 COL8A2 |
| IX | Conținut în cartilaj, este asociat cu colagenul de tip II și XI | COL9A1 COL9A2 COL9A3 |
| X | Conținutul în cartilaj hipertrofic și mineralizare | COL10A1 |
| XI | Conținut în cartilaj | COL11A1 COL11A2 |
| XII | Interacționează cu colagenul de tip I, cu decorină și glicozaminoglicanii | COL12A1 |
| XIII | Este un colagen transmembranar, care interacționează cu „ integrina a1b1, cu fibronectina și cu componentele membranei bazale | COL13A1 |
| XIV | - | COL14A1 |
| XV | - | COL15A1 |
| XVI | - | COL16A1 |
| XVII | Este un colagen transmembranar, cunoscut și sub numele de BP180, o proteină de 180 kDa implicată în boli precum pemfigoid buloasă și unele forme de epidermoliză buloasă joncțională | COL17A1 |
| XVIII | - | COL18A1 |
| XIX | - | COL19A1 |
| XX | - | COL20A1 |
| XXI | - | COL21A1 |
| XXII | - | COL22A1 |
| XXIII | - | COL23A1 |
| XXIV | - | COL24A1 |
| XXV | - | COL25A1 |
| XXVI | - | EMID2 |
| XXVII | - | COL27A1 |
| XXVIII | - | COL28A1 |
Colagen de tip I
C-Telopeptidă
Telopeptida C (telopeptida C-terminală de colagen de tip I (CTx)) este fragmentul carboxi-terminal al moleculei de colagen, proteină a matricei osoase. Ca os marker , determinarea sa asupra sângelui sau a urinei, este utilizată pentru a monitoriza procesul de formare și resorbție osoasă.
N-Telopeptidă
N-telopeptida (N-telopeptida de colagen de tip I (NTx)) este fragmentul amino-terminal al moleculei de colagen, proteină a matricei osoase. Ca os marker , determinarea sa asupra sângelui sau a urinei, este utilizată pentru a monitoriza procesul de formare și resorbție osoasă. Cu toate acestea, datorită fluctuației semnificative a NTx, acesta nu este considerat foarte specific. [5] Pentru aceasta, nivelurile NTx nu sunt considerate dovezi convingătoare pentru a dovedi efectul tratamentului și sunt preferate niveluri mai precise ale markerului osos CTx. [6]
Notă
- ^ PDB Community Focus: Julian Voss-Andreae, Protein Sculptor (PDF), în Protein Data Bank Newsletter, nr. 32, iarna 2007.
- ^ Barbara Ward, Structura „Unraveling Collagen” care urmează să fie instalată în grădina de sculpturi Orange Park Memorial în Expert Rev. Proteomics, 3 (2), n. 2, aprilie 2006, p. 174 DOI : 10.1586 / 14789450.3.2.169 .
- ^ Interviu cu J. Voss-Andreae „Văzând sub suprafață” în revista Seed , pe seedmagazine.com. Adus la 21 noiembrie 2011 (depus de „Adresa URL originală 24 octombrie 2008).
- ^ Champe, Harvey, Ferrier, Bazele biochimiei, Freeman, pp. 44-48.
- ^ HN Rosen, Moses, AC, Garber, J, Iloputaife, ID, Ross, DS, Lee, SL și Greenspan, SL, Ser CTX: un nou marker al resorbției osoase care arată efectul tratamentului mai des decât alți markeri din cauza coeficientului scăzut de variabilitate și modificări mari cu terapia cu bifosfonați. , În Calcified Tissue International, vol. 66, nr. 2, februarie 2000, pp. 100-3, DOI : 10.1007 / pl00005830 , PMID 10652955 .
- ^ HN Rosen, Moses, AC, Garber J, Ross, DS, Lee și Greenspan SL, SL, Utilitatea markerilor biochimici ai fluctuației osoase în urmărirea pacienților tratați cu bifosfonați. , În Calcified Tissue International, vol. 63, nr. 5, noiembrie 1998, pp. 363-8, DOI : 10.1007 / s002239900541 , PMID 9799818 .
Alte proiecte
-
Wikționarul conține intrarea din dicționar „ colagen ” -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de colagen
linkuri externe
- (EN) Colagen , al Enciclopediei Britannice , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 21891 · LCCN (EN) sh85027969 · NDL (EN, JA) 00.566.622 |
|---|
