Посттрансляционная внутриклеточная модификация коллагена включает процессы:
1.гидроксилирование ПРО, ЛИЗ
2.гликозилирование коллагена
3.дезаминирование ЛИЗ
4.формирование вторичной
итретичной структуры:
«спирали коллагена»
Гидроксилирование аминокислот. Гидроксипролин необходим для стабилизации тройной
Катализирует реакцию пролингидроксилаза (оксигеназа).
В реакции гидроксилирования используются О2 и α- кетоглутарат. Гидроксилазы в активном центре содержат Fе2+,
для поддержания валентности Fe2+ необходим
восстановитель –
аскорбиновая кислота (витамин С).
Гидроксилизин необходим для стабилизации тройной спирали коллагена.
Наряду с гидроксилированием пролина происходит гидроксилирование лизина с образованием 5–гидроксилизина (оксилизина).
Катализирует реакцию фермент лизилгидроксилаза.
Для поддержания валентности Fe2+ также необходим восстановитель - аскорбиновая кислота (витамин С).
Роль аскорбиновой кислоты (витамин С).
ОН- группы участвуют в образовании водородных связей между α-цепями коллагена (все цепи соединяются между собой водородными связями).
Источники витамина С: шиповник, цитрусовые, капуста, перец и др. Потребность: 50–100 мг/сут
У большинства животных аскорбиновая кислота может синтезироваться в организме.
Дефицит витамина С в рационе приводит
к деминерализации костей,
к ломкости капилляров,
к кровоточивости десен,
к снижению заживления ран и переломов,
к слабости иммунной системы,
к ослаблению мышечного тонуса,
к торможению роста и развития.
Гликозилирование остатков гидроксилизина
К ОН-группам гидроксилизина специфические гликозилтрансферазы
могут присоединять остатки галактозы
маннозы
глюкозы.
Коллаген – сложный белок
(гликопротеид).
Синтез коллагена снижается при сахарном диабете.
Образование тропоколлагена и фибриллогенез
Внеклеточный этап формирования коллагеновых волокон включает:
-гидролиз (отщепление) концевых участков N и С-пропептидов
(маркеры синтеза коллагена),
-образование тропоколлагена,
-объединение тропоколлагена
вмикрофибриллы.
Фибриллогенез – самопроизвольный процесс!
Самосборка коллагеновых фибрилл фиксируется межмолекулярными связями (сшивками).
В формировании этих связей участвуют ЛИЗ, ОКСИЛИЗ и их альдегидные производные,
которые образуются вследствие
окислительного дезаминирования.
Катализирует процесс фермент лизиламинооксидаза (ЛАО).
Участвуют О2, Cu, В6. Образуется АЛЛИЗИН (альдегид).
Дальнейшее взаимодействие ЛИЗ и АЛЛИЗ формирует прочные связи, Способствует сшивке коллагена «конец в конец», стабилизирует волокна.
Дефицит ЛАО (ферментопатия) приводит к развитию наследственного заболевания (синдром Элерса - Данло V),
при котором коллаген характеризуется высокой растворимостью.
Проявления:
-ранимость кожи
-слабость связок
-рвущиеся рубцы
-вялозаживающие раны
Дефицит Cu также может приводить к развитию коллагенопатии (заболевания скелета и суставов).
Необычные механические свойства коллагена связаны с первичной и пространственной структурами.
Тропоколлаген представляет собой правозакрученную спираль из 3 α–цепей. Один виток спирали α-цепи содержит 3 аминокислотных остатка.
ММ коллагена ~ 300 кДа, длина 300 нм, толщина 1,5 нм Коллагеновая фибрилла—это полукристаллическая структурная единица. Коллагеновые волокна — это пучки фибрилл.
Физико-химические свойства коллагена:
-нерастворим в воде, солевых растворах, слабых растворах кислот и щелочей!
-частичная соллюбилизация при кипячении
(образуется белок желатина)
- очень прочный (кожа!)