34. Колаген: особливості будови, посттрансляційні модифікації, катаболізм, функції.

Колаген-фібрилярний білок,глікопротеїн, який входить до складу волокнистих структур сполучної тканини.

Будова: Колаген - високомолекулярний білок, що мас четвертинну струк­туру.

Головною структурною одиницею колагену є тропоколаген. Троноколаген складається з трьох поліпептидних ланцюгів. Окремий ланцюг становить собою щільну лівозакручену спіраль, що має три амінокислотні залишки на один виток. Три поліпептидні ланцюги створюють структуру, схожу на кабель, трохи закручену в право спіраль. Кожний ланцюг має 1000 амінокислотних залишків із молекулярною масою ~ 120 кДа, вся молекула відповідно ~ 360 кДа.

Унікальність будови колагену обумовлена амінокислотним складом. Вміст гліцину - 33%, проліну - 21%, аланіну - 11%., 35%-інші

Кожний третій амінокислотний залишок припадає на амінокис­лоту гліцин.

Колаген - складний білок, глікопротеїн: містить моносахариди!

(галактози льн і) та дисахаридні (галактозилглюкозильні) залишки, з'єднані з гідроксильними групами залишків оксилізину 0- глікозидним звя*зком. Молекули колагену, з'єднуючись, утворюють мікрофібрили. З мікрофібрил формуються більш товсті фібрили, а з них - колагенові волокна. Між молекулами колагену у фібрилах виникають ковалентні зв'язки за рахунок взаємодії оксилізинових залишків.

Колагенові волокна разом з іншими полімерними речовинами між­клітинного матрикса становлять основу сполучної тканини.

Посттрансляційні модифікації:

Виділяють такі стадії біосинтезу колагену:

1. стадія трансляці;

2. внутрішньоклітинна посттрансляційна модифікація пептидних ланцюгів;

3. трансмембранне перенесення у міжклітинний простір

4. позаклітинна модифікація, яка завершується утворенням колагенових волокон.

Пептидні ланцюги колагену утворюються на полі рибосомах, зв'язаних із мембранами ендоплазматичного ретикулуму. Одночасно з трансляцією здійснюється гідроксилювання пролінових і лізинових залишків у пептидних ланцюгах, яке каталізують ферменти пролін- та лізингідроксилази за наявності Ог , Ге²', вітаміну С, а- кетоглугарату. Коферментом лізин- і пролінгідроксилаз є аскорбінова кислота, яка виконує роль відновника, що сприяє збереженню іона заліза у двовалентному стані.

Нестача вітаміну С гальмує синтез колагену на стадії гідроксилювання пролінових та лізинових залишків, внаслідок чого утворюється неповноцінний колаген, що відрізняється меншою стабільністю та міцністюГідроксилювання пролінових та лізинових залишків продов­жується і на наступних етапах синтезу колагену і закінчується лише після того, як утворюється триспіральна структура.

На другому етапі синтезу колагену відбувається також глікозилювання за участю специфічних глікозилтрансфераз. Глікозилювання здійснюється за рахунок приєднання галактозних або галактозилглюкозних залишків до 5-ОН- групи оксилізину з утворенням О-глікозидного зв'язку, за допомогою галактозил грансферази або глюкозилтрансферази.

Потім відбувається трансмембранне перенесення проколагену в міжклітинний простір.

Проколаген переміщується з ендоплазматичного ретикулуму в апарат Гольджі, де включається до секреторних гранул і виділяється в позаклітинний простір.

У позаклітинному середовищі відбувається позаклітинна модифікація колагену, яка має кілька станів. Кінцеві пропептиди на кінцях молекули послідовно відщеплюються аміно- та карбокси- проколаген-пептидазами. Таким чином, проколаген перетворюється в колаген

Катаболізм

Більшість протеолітичних ферментів тканин, а також травні ферменти не гідролізують нативний колаген. Ключову роль у катаболізмі колагену відіграє специфічний фермент колагеназа. Цей фермент розщеплює одночасно всі три пептидні ланцюги молекули колагену в одному місці, на 1/4 відстані від кінця,.між залишками гліцину та лейцину (або ізолейцину). Утворені фрагменти легкодоступні для наступної дії інших протеїназ.

Функції:

Колаген становить 30% загальної кількості білка і близько 6% маси тіла. Він є основною волокнистою структурою шкіри, кісток, зубів, сухожиль, хряща та кровоносних судин. Близько 40% колагену знаходиться у шкірі, 50% — у тканинах скелета і 10% — у стромі внутрішніх органів