Биохимия межклеточного матрикса.

Межклеточный матрикс – сложный комплекс связанных между собой белков и гетерополисахаридов.

Эти белки и гетерополисахариды, как правило, секретируются самими клетками, а в межклеточном матриксе их них строится упорядоченная сеть.

Межклеточный матрикс вместе с клетками разного типа, которые в нем находятся (фибробласты, хондробласты и остеобласты, тучные клетки и макрофаги), называют соединительной тканью.

Межклеточный матрикс, окружающий клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

Функции межклеточного матрикса:

Образует каркас органов и тканей.
Является универсальным «биологическим» клеем.
Участвует в регуляции водно-солевого обмена.
Образует высокоспециализированные структуры (кости, хрящи, сухожилия, зубы, базальные мембраны).

К компонентам межклеточного матрикса относятся структурные белки: коллаген и эластин, гликозаминогликаны, протеогликаны, а также неколлагеновые структурные белки (фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин).

Коллаген (характеристика)

Основной структурный фибриллярный белок межклеточного матрикса, нерастворимый в H₂O.

Известно 19 типов коллагена, которые отличаются друг от друга по первичной структуре ППЦ, функциям и локализации в организме. В разных тканях преобладают различные типы коллагена.

Например:

I тип - содержится в коже, сухожилиях, кости, плаценте, артериях, печени, дентине зубов.

II тип - в хрящах межпозвоночных дисках.

III тип - в артериях, матке, коже плода, паренхиматозных органах и т.д.

Молекула коллагена (или тропоколлагена) состоит из 3-х α- левозакрученных ПП спиралей (ППЦ). Каждая третья аминокислота в ППЦ представлена глицином и около 25% аминокилотных остатков представлены пролином или 4-гидроксипролином, около 11% приходится на аланин.

ППЦ коллагена можно представить как последователь трех а.к. – гли – X – Y, где X и Y могут быть любыми а.к., но чаще в положении X находится пролин, а в положении Y – гидроксипролин или гидроксилизин.

Пролин благодаря своей структуре вызывает изгибы в ППЦ, стабилизируя левозакрученную спиральную конформацию. На один виток спирали приходится 3 аминокислотных остатка, а не 3,6 как это характерно для вторичной структуры белка.

Каждая α- спираль ППЦ тропоколлагена стабилизирована не за счет водородных связей, а силами стерического отталкивания пирромединовых колец в остатках пролина.

3α-спирализованных ППЦ образуют трехцепочечную правозакрученую суперспирализованную молекулу тропоколлагена.

3α-спирали удерживаются друг около друга за счет водородных связей, возникающих между амино (NH3+) и карбоксильными (-COO-) группами пептидного остова разных ППЦ, входящих в состав 3-х спиральной молекулы.

Пролин и гидроксипролин увеличивают стабильность тройной спирали. Глицин находится всегда в месте пересечения цепей, а отсутствие радикала (R) в структуре этой аминокислоты позволяет цепям плотно прилегать друг к другу. Некоторые комплементарные участки молекул тропоколлагена могут объединяться друг с другом, формируя коллагеновые фибриллы. Между радикалами а.к. возникают ионные, водородные и гидрофобные связи.

В структуре коллагенового волокна молекулы тропоколлагена располагаются строго определенным образом. Их С-концы отстают друг от друга на равные промежутки.

Рис: Коллагеновое волокно.