Синтез коллагена.

Коллаген – фибриллярный белок, нерастворимы в Н2О.

Синтез и созревание коллагена начинается в клетке (фибробласте), а завершается в межклеточном матриксе.

В фибробласте происходит:

1. Синтез ППЦ (препроформа)

2. Отщепление пре- фрагмента

3. Гидроксилирование в 4,3 положениях а.к. пролила (P2O) в 5-лизила (lis) цепи протропоколлагена.

E- гидроксилазами E-пролилгидроксилаза.

P2O+O2+α-КГ→ P2O-ОН+СО2+сукцнат

Fe²⁺ Fe³⁺

дегидроаскорбиновая аскорбиновая кислота

кислота

2G-SH G-S-S-G

НАДФ⁺ НАДФН₂

Таким образом, для работы Ɛ – гидроксилаз необходимо:

1) Достаточное количество аскорбиновой кислоты, которая переводит Fe3+ в Fe2+. При ее недостатке (это заболевание цинга) нарушается гидроксилирование пролина и лизина и синтез коллагена прекращается или резко снижается.

2) Наличие Fe2+

3) Наличие α-КГ

4) Гликозилирование остатков

-Pro-OH (4,3) осуществляется

-Lis-OH (5) Ɛ –гликозилтрансферазой

путем присоеднения остатков сахаров (чаще галактоза или дисахарид галактозил-глюкоза (β -2-1гликозидная связь)). (При нарушении гликозилирования развивается синдром Элереа – Данло -Русакова).

5) Затем после гидроксилирования и гликозилирования происходит образование тройной про – α – спирали. Все три субъединицы соединяются межцепочечными множественными водородными связями и дисульфидными связями (находятся в области С концов пропептидов) с образование проколлагена:

C N

6) После происходит секреция проколлагена в межклеточное пространство путем экзоцитоза (секреция проколлагена).

7) В межклеточном матриксе от проколлагена Ɛ проколлагеназой отщепляются концевые C- и N- пропептиды (100-200ак) и OH превращается в тропоколлаген – который является структурной единицей коллагеновых фибрилл.

Проколлаген Проколлаген

C N

S NH₃⁺ N C пептиды

S

^-O

S NH₃⁺ ε пропептидаза

S

^-O

а) При снижении активности Ɛ- проколлагеназы концевые N и C пептиды не отщепляются, вследствие чего нарушается образование тропоколлагена и как следствие образование нормальных коллагеновых фибрилл. (Синдром Элерса-Данло-Русакова)→ тип VII

б) Отсутствие концевых N- и C- пропептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной про-α-спиралИ.

8) Затем из молекул тропоколлагена происходит образование Микрофибриллы спонтанно, путем самосборки.

Образовавшиеся коллагеновые микрофибриллы укрепляются внутри и межцепочечными ковалентными сшивками, образование которых протекает путем реакции альдольной конденсации (Обр Шиффовы основания).

В результате этой реакции происходит окисление лизиловых и гидроксилизиловых остатков в альдегиды

ε-оксидаза O O

Lis – NH₂ + H₂N – Lis Lis – C + C – Lis

Cu, B₆, PP H H

И образование поперечных сшивок (Оснований Шиффа) спонтанно.

H

- Lis – C C – Lis – или – C – N –

H H O

9) Микрофибриллы также спонтанно собираются в более крупные коллагеновые фибриллы, после чего происходит их агрегация в более объемное образование – коллагеновое волокно.

Тропоколлаген c N

Микрофибрилла c N c N

c N c N

Коллагеновая фибрилла o o o o

o o o o

Коллагеновое волокно

Коллагеновые фибриллы и коллагеновое волокно стабилизируются поперечными сшивками (Ш.О).