Коллагены I
Gene superfamily: collagen, type I, alpha; (COL1A1 COL1A2 COL1AR)
Гетеродимерные молекулы коллагена типа I состоят из двух альфа1(I)-цепей и одной альфа2(I)-цепи. Цепи синтезируются в виде молекул проколлагена с короткими глобулярными нашлепками на обоих концах центрального спирального домена. Спиральный домен состоит из непрерывающихся повторов последовательности Glu-X-Y, где Gly - это глицин , X - чаще всего пролин , a Y - обычно гидроксипролин . Присутствие глицина на месте каждого 3-го аминокислотного остатка играет важнейшую роль в формировании спиральной структуры. Глицин - самая маленькая аминокислота, только он может вписаться в ограниченное пространство, в котором сходятся цепи тройной спирали. Цепи собираются в спирали благодаря взаимодействию карбоксильных концов между собой. Одновременно со сборкой и формированием спирали происходит гликозилирование цепей по остаткам лизина.
Коллаген I типа альфа I входит в состав костей, сухожилий, связок, кожи и других соединительных тканей.
Молекула коллагена I типа построена из трех пептидных цепей, двух альфа 1(I) цепей и одной альфа 2(I) цепи. Каждая цепь содержит домен из 338 повторов, образованных из аминокислотных триплетов Gly-X-Y, где Х и Y может быть любой аминокислотой, но в большинстве случаев X представлен пролином, а Y - гидроксипролином.
Конформация каждая из пептидных цепей коллагена - спираль, отличающаяся от альфа-спирали. В молекуле коллагена все три спирали перевиты друг с другом, формируя плотный жгут. Все три цепи молекулы коллагена ориентированы параллельно. Молекулы коллагена, соединяясь "бок о бок", образуют микрофибриллы, которые в свою очередь, формируют более толстые фибриллы, из которых образуются волокна и пучки волокон.
Коллаген синтезируют и секретируют в межклеточную среду многие клетки, но в количественном отношении главными продуцентами коллагена являются клетки фибробластного ряда соединительной ткани. Синтез коллагена включает стадии трансляции, внутриклеточной посттрансляционной модификации пептидных цепей, трансмембранного переноса и внеклеточной модификации, завершающейся образованием коллагеновых волокон.
Пептидные цепи коллагена образуются на полирибосомах, связанных с мембранами эндоплазматического ретикулума. Одномоментно с трансляцией идет процесс гидроксилирования пролиновых и лизиновых остатков в растущих пептидных цепях. Гидроксилирование пролина необходимо для образования на последующих этапах стабильной трехспиральной структуры коллагена. Гидроксилированные остатки лизина участвуют в образовании ковалетных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл. По мере роста пептидных цепей они с помощью гидрофобного сигнального пептида на N-конце проникают через мембрану в полость эндоплазматического ретикулума, где идет отщепление сигнального пептида. В ретикулуме идет гликозилирование пептидных цепей и их объединение в трехспиральные молекулы проколлагена. В правильной ориентации цепей играют роль короткие пропептиды - телопептиды. В ходе этих превращений проколлаген перемещается из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи, где включается в секреторные гранулы и впоследствии секретируется. В межклеточном пространстве от проколлагеновых цепей сайт-специфическими эндопептидазами удаляются амино- и карбокситерминальные пропептиды, вследствие чего образуется коллаген. Образование коллагеновых фибрилл является процессом самосборки, однако, структуры, формирующиеся в процессе самосборки, фиксируются путем образования межмолекулярных ковалентных сшивок за счет взаимодействия остатков лизига или гидроксилизина. Коллагеновые волокна имеют высокую механическую прочность, разветвленные и переплетающиеся волокна образуют трехмерную сетку, заполненную другими веществами межклеточного матрикса, которая и придает прочность тканям.
Тип I представлен наиболее широко распространенным коллагеном, обнаруженным в самых различных тканях. Большинство других образующих фибриллы коллагенов имеют более ограниченное распространение ( Таблица 1 ).
Смотрите также:
