Colyfine

BIOSYNTHESIS Knowledge For the curious

Termin kolagen określa grupę białek (białka kolagenowe) występujących powszechnie w organizmie człowieka i organizmach zwierząt. Wyróżniającą cechą kolagenów jest budowa znacznej części cząsteczki w postaci superhelisy. Superhelisa utworzona jest z trzech łańcuchów polipeptydowych skręconych wzajemnie na kształt trójżyłowej liny.

Struktura superhelisy Uzyskanie takiej struktury przestrzennej jest wynikiem składu aminokwasowego łańcuchów polipeptydowych. W skórze trwa to z reguły 110 dni.

BIOSYNTEZA

Biosynteza kolagenu jest procesem złożonym, obejmującym zarówno etapy wspólne dla syntezy wszystkich białek, jak i unikalne prawe, swoiste dla kolagenu etapy biosyntezy. Przyjmuje się, że większość poznanych typów kolagenu powstaje w procesie obejmującym następujące stadia:

 

• transkrypcję i translację łańcuchów preprokolagenu - łańcuchy są produktami pojedynczych genów i są syntetyzowane w całości.

 

• oderwanie peptydu sygnalnego - proces wspólny dla białek wydalanych poza obręb komórki.

 

 hydroksylację reszt proliny - swoisty dla białek kolagenowych proces modyfikacji posttranslacyjnej, w którym niektóre reszty proliny są hydroksylowane w pozycji 3 lub 4. Proces ten jest katalizowany przez hydroksylazę 4-prolilową i hydroksylazę 3-prolilową. Obie te reakcje są bardzo zbliżone i wymagają obecności askorbinianu i jonów żelazawych. Substratem mogą by tylko reszty prolinowe w łańcuchu polipeptydowym o określonej sekwencji. Hydroksylacja reszt prolinowych jest niezbędna dla utworzenia struktury helisowej.

 

• hydroksylację reszt lizyny - swoisty dla kolagenu proces hydroksylacji niektórych reszt lizynowych. Proces ten katalizowany jest przez hydroksylazę lizynową. Hydroksylacja reszt lizynowych jest niezbędna do tworzenia wiązań poprzecznych i wbudowywania węglowodanów do cząsteczki kolagenu.

 

• glikozylacja reszt hydroksyproliny - swoisty dla białek kolagenowych proces dołączania do niektórych reszt hydroksylizyny cząsteczki galaktozy lub galaktozyloglukozy, katalizowany przez galaktozylotransferazę hydroksylizynową i glukozylotransferazę galaktozylo-hydroksylizynową. Przyjmuje się, że węglowodany połączone z kolagenem wpływają na wielkość struktur ponadcząsteczkowych kolagenu oraz zmniejszają podatność na działanie kolagenaz.

 

• glikozylacja reszt asparaginy - zachodzi w niehelikalnych częściach cząsteczki prokolagenu; funkcja biologiczna tego procesu jest nieznana.

 

• utworzenie łańcucha superhelisy - trzy łańcuchy prokolagenu łączą się na kształt trójżyłowej liny, która jest stabilizowana wytworzeniem wiązał dwusiarczkowych. Ich powstawanie jest katalizowane przez białkową izomerazę dwusiarczkową, która jest beta-podjednostką wymienionego wyżej enzymu - hydrolazy 4-prolilowej.

 

• przekształcanie prokolagenu w kolagen (tropokolagen) - proces ten polega na enzymatycznym oderwaniu aminoterminalnej i karboksyterminalnej części końcowej cząsteczki, tzw. propeptydów (częściowo o budowie helikalnej) i jest katalizowany przez swoiste dla typu kolagenu i końca łańcucha peptydazy. Uwolnione propeptydy są wskaźnikiem syntezy kolagenu. Przypuszcza się, że odgrywają one rolę regulacyjną syntezy kolagenu, zabezpieczając też przed wewnątrzkomórkową polimeryzacją cząsteczek kolagenu.

 

• tworzenie struktury ponadcząsteczkowej - kolagen tworzy różne struktury, w tym włókna i błony podstawne.

 

• wytwarzanie wiązań poprzecznych (dojrzewanie kolagenu) - stabilizacja struktur kolagenowych i nadanie im nierozpuszczalności oraz oporności na działanie proteaz to wynik wytwarzania wiązań poprzecznych. Łączą one łańcuchy tej samej cząsteczki lub sąsiednich cząsteczek kolagenu. Ich budowa nie jest do końca poznana, mogą różnić się w zależności od umiejscowienia struktur kolagenowych w organizmie (np. w kościach). Pierwszym etapem tworzenia wiązań jest oksydatywna dezaminacja reszt lizynowych, katalizowana przez oksydazę lizynową, enzym zależny od jonów miedziowych. Dalsze złożone etapy syntezy wiązań poprzecznych zachodzą prawdopodobnie spontanicznie.

 

• oddziaływanie struktur kolagenowych z innymi składnikami tkanki łącznej, przede wszystkim z proteoglikanami i glikoproteidami strukturalnymi.

No image has been set yet, edit the module to set one.