Биохимия межклеточного матрикса, коллагеновые белки, синтез, роль аскорбиновой кислоты. Неколлагеновые белки. Металлопротеиназы. Гликозаминогликаны.
Лекция для специальности 31.05.01 Лечебное дело подготовлена доцентом кафедры общей и биологической химии ТГМУ Артюковой О. А.
2016 –2017 учебный год
Основные вопросы лекции:
Биохимия соединительной ткани и межклеточного матрикса. Организация межклеточного матрикса.
Общие сведения о структуре коллагеновых белков.
Синтез коллагена. Этапы внутриклеточного синтеза: транскрипция, трансляция, посттрансляционная модификация, роль аскорбиновой кислоты, формирование коллагеновых фибрилл вне клетки.
Нарушения синтеза коллагеновых белков у человека.
Катаболизм белков межклеточного матрикса. Регуляция активности матриксных металлопротеиназ.
Неколлагеновые белки межклеточного матрикса. Эластин. Синтез и распад эластина. Изменения в структуре эластина при патологических процессах.
Протеогликаны и гликозаминогликаны. Протеогликаны базальных мембран.
Распад гликозаминогликанов. Мукополисахаридозы.
Неколлагеновые белки со специальными свойствами. Адгезивные белки.
Изменение соединительной ткани в онтогенезе и при заболеваниях.
Соединительная ткань составляет до 50% от массы тела человека.
Функции соединительной ткани:
Механическая, опорная (хрящевая, костная ткани)
Трофическая (метаболическая)
Депонирование (подкожная жировая клетчатка)
Защитная (кожа, подвижность трущихся поверхностей суставов)
Репаративная (регенерация и замещение дефектов тканей)
Формирование структуры органов и тканей (базальная мембрана)
Соединительная ткань
Особенности
структуры
ткани
Клетки |
Внеклеточный |
|
(мало!) |
матрикс |
|
Фибробласты, |
(много!) |
|
макрофаги и др. |
||
|
Внеклеточный матрикс (ВКМ) составляет основу соединительной ткани, обеспечивает механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ.
Клетки соединительной ткани образуют с веществами ВКМ межклеточные контакты, которые могут выполнять сигнальные функции и участвовать в локомоции клеток.
Функции клеток соединительной ткани:
|
Фибробласты |
синтез органических и |
|
Остеобласты |
неорганических |
|
|
компонентов ВКМ. |
|
Макрофаги |
синтез ферментов, |
|
Тучные клетки |
разрушающих компоненты ВКМ. |
ВКМ содержит молекулы, способные путём самосборки образовывать комплексы, при этом формируется высокоупорядоченная трёхмерная структура, определяющая функциональные свойства ткани.
Синтез компонентов ВКМ и их разрушение обеспечивают процессы обмена внеклеточных структур (метаболизм).
Межклеточный (внеклеточный) матрикс
Компоненты
матрикса
Белки |
Протеогликаны |
Неорганические |
|
вещества |
|||
|
|
Коллаген |
НКБ |
Коровый |
ГАГ |
Н2О, ГАП, |
Эластин |
(адгезивные) |
белок 5% |
95% |
Na, K |
Взависимости от соотношения компонентов матрикса, соединительная ткань может представлять собой:
вязкую жидкость (суставная жидкость) гель (стекловидное тело глаза) хрящ (упругость, эластичность) кость (жесткость)
Структура и свойства коллагеновых белков
На долю коллагеновых белков приходится:
30% общего белка организма
6% массы тела
20% массы костной ткани.
В настоящее время описано 28 типов коллагена, которые кодируются > 40 генами.
90% всего коллагена высших организмов приходится на коллагены
I, II, III и IV типов.
Типы коллагенов:
Фибриллообразующие коллагены (I, II, III, V, XI тип) имеют форму фибрилл и построены из структурных единиц (тропоколлагены).
Коллагены, ассоциированные с фибриллами ( IX, XII, XIV тип)
не способны формировать фибриллы, но связаны с фибриллярными коллагенами I и II типов. Особенность - наличие в их структуре как глобулярных, так и фибриллярных доменов.
Нефибриллярные (сетевидные) типы коллагена ( IV, VIII и X тип) формируют сетевидные структуры. Наиболее распространен коллаген IV типа - основной структурный белок базальных мембран.
Коллагены, образующие микрофибриллы (VI тип) - короткоцепочечные белки, располагаются между фибриллами интерстициальных коллагенов, обеспечивают клеточную адгезию.
Коллаген – сложный внеклеточный белок. Синтезируют фибробласты, хондробласты, остеобласты,
одонтобласты, цементобласты, кератобласты и др.
Синтез коллагена
проходит в 8 этапов:5 внутриклеточных,
3
внеклеточных.
Синтез коллагена включает основные стадии:
-трансляция полипептидной цепи на рибосомах
-внутри – и внеклеточная модификация
-образование коллагеновых волокон
Трансляция полипептидной цепи коллагена на рибосомах. Особенности первичной структуры.
Имеет самую длинную полипептидную цепь – 1050 аминокислот.
Содержит заменимые аминокислоты (неполноценный белок)
Не содержит ТРИ, ЦИС, мало МЕТ,ТИР, ГИС
В составе много ПРО (гидроксипро), ЛИЗ (гидроксилиз)
Полипептидная цепь состоит из повторяющихся триплетов ( ГЛИ - X – Y )n
- Гли – Лей - Про - Гли- Про - Оксипро – Гли – Ала - Оксилиз-
Известно > 400 мутаций разных коллагенов, связанных с развитием патологии ткани (дисплазия соединительной ткани, несовершенный остеогенез и др.).