Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 121
Текст из файла (страница 121)
Эта трубка затем удлиняется за счет присоединения димеров преимущественно с одного конца (В). (Ксргое)иссд, ич!Ь рсгшьз1оп. (гош Рва!(п Р. М)сгощЬп!са. Ясй Апз. !Ан81 1980. 243, 67.) Спкритительлые и ел~ргкттрлые белки но мышечного и мезенхнмального происхождения, присутствуют в очень многих тканях. КОЛЛАГЕН Коллаген, главная макромолекула соединительной ткани, является наиболее распространенным белком в животном мире. Он обеспечивает внеклеточный каркас у всех многоклеточных и присутствует практически в любой животной ткани. В тканях млекопитающих существует не менее пяти различных типов коллагеиа; они образуют семейство молекул со многими общими свойствами.
Наиболее характерная особенность коллагеновых молекул— это их трехспиральная структура. Каждая субъединица, или а-цепь, представляет собой левозакрученную спираль, у которой на виток приходится по три аминокислотных остатка. Три такие левые спирали закручиваются далее в правую суперспираль. В результате формируется жесткая палочковидная молекула с диаметром 1,4 нм и длиной около 300 нм. Затем эти молекулы коллагена ассоциируют в фибриллы ~рис. 56.16). Коллагеновые фибриллы образуют продольные зигзагообразные структуры длиной чуть меньше 11'4 длины тройной спирали.
Между концом одной тройной спирали и началом следующей имеется пространство, которое может служить местом отложения кристаллов гидроксилапатита при образовании кости. Диаметр коллагеновых фибрилл колеблется от 10 до 100 нм, н под микроскопом они видны в виде пучков в экстрацеллюлярном матриксе соединительной ткани. Еще одна характерная особенность молекулы коллагена заключается в том, что каждый третий остаток тройной спирали а-цепи представляет собой глиции.
Глицин †э единственная аминокислота, размер которой позволяет ей поместиться под центральным ядром тройной спиральной молекулы. Таким образом, центральное ядро этой молекулы состоит из глицино вых остатков всех трех асубъединиц. Эту повторяющуюся структуру можно представить как (О1у-Х-У)„, где Х и У вЂ” любые аминокислоты, кроме глицнна. В коллагене млекопитающих около 100 Х- положений занято пролином и около 100 У- положений — 4-гидроксипролииом. Эти «жесткие» аминокислоты ограничивают вращение полипептидного стержня и таким образом увеличивают стабильность тройной спирали.
Остатки гидроксипролина придают структуре дополнительную стабильность за счет образования большего количества внутримолекулярных водородных связей (для этого используются окружающие молекулы воды). В некоторых Х-положениях коллагена содержится также 3- гидроксипролин, а в Ъ'-положениях — 5-гидроксилизин.
67 нм Г: = Х'РТ~'ТХЕТ"ГЦ'.7',гтрк 4 4 '4.эГьГГйьЫИ!а!4 4 ! 4;4,.-.! .- з!инм -. Фибрилла Молекула Тройная спираль ь4 нм Альфа-цепь шт х - 'т' шт х 'т - шт - х - т' Аминокислотная последовательность Рис. 56Лб. Особенности молекулярной структуры коллагена от первичной ппслсловательности ло фибрилл. (Б!!фг1у пзогййсд апд гсргодпссг1, вйЬ регппы!пп, Ггот Еугс О. К.
СпИаяеп. Мо1ссп!аг й~сгйгу !и йе Ьоду'ргогс!и ксайоИ. Яс~епсс 1980, 267, 1315.) Синтез коллагена Коллаген — внеклеточный белок, но он синтезируется в виде внутриклеточной молекулы- предшественника, которая перед образованием фибрилл зрелого коллагена подвергается посттрансляционной модификации. Подобно всем секретируемым белкам, предшественник коллагена претерпевает процессинг в ходе прохождения через эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджн до появления во внеклеточном пространстве.
Наиболее ранним предшественником коллагена является препроколлягеи, который содержит на Х-конце лидерную, или сигнальную, последовательность примерно из 100 аминокислот. Препроколлаген образуется на рибосомах, прикрепленных к эндоплазматическому ре- Тройная спираль коллагеиа стабилизируется многочисленными межпепочечиыми поперечными сшивками между лизиловыми и гидроксилизиловыми остатками.
Химическая природа этих перекрестных связей рассматривается ниже. Зрелый коллаген представляет собой гликопротеин, содержащий сахариды„ связанные с остатками гидроксилизина О- гликозидной связью. Данные о коллагенах позвоночных. их распределении в тканях и отличительных особенностях суммированы в табл. 56.4. Глава 5б Таблица 5б.4. Генетически различные коллагены позвоночных У высших животных присутствуют по меньшей мере пять различных молекул, содержащих семь генетически различающихся а-цепей Характерные особенности Распределение в тканях Молекулярная формула Нятнв- ный полимер Тнн Низкое содержание гидроксилизина; малое количество сай гов гликозилирования; широкие фибрнллы Фибрил- ла Кожа, сухожилия, кости, дентин, фасции; содержится в изоби- лии 1 1п Ц1)),а2 Хрящ, ппс1епз ри1- розпз, ното- хорд, стекловидное тело Высокое содержание гндроксилизина; сильно гликозилирован; фнбриллы обычно тоньше, чем в случае типа 1 Фибрил- ла Н (.Ц11)Ь Высокое содержание гидрокснпролина; низкое содержание гидроксилизина; малое число сайгон гликозилирования гидроксилизина; межцепочечные днсульфидныс связи между цистеинами на С-конце спирали; длинный карбоксильный телопептид Ш (и ЦШ)), Фибрил- ла Кожа, матка, кровеносные сосуды; вообще «ретикулиновые» волокна Очень высокое содержание гидроксилизина; почти полностью гликозилнрован; относительно богат 3-гидроксипролином; низкое содержание аланина; содержит фрагменты проколлагена Базиль- ная пла- стина 1У 1п Ц1У)1, (приблизительная, обсуждается) Высокое содержание гидроксилизина; сильно гликозилнрован; низкое содержание аланина; неспособен образовывать нативные фибрнллы ш у(гго Неизве- стен У пА(аВ), или (аА), и (пВ), Почечные клубочки„ капсула хрусталика„ мембрана Десцемета; базальная пластина всех эпителиальных и эндателиальных клеток (?) Широко распространен в малых количествах„базальная пластина клеток кровеносных сосудов и гладких мып|п.
экзоскелет фибробластов и других мезенхимальных клеток (?) тикулуму. Когда сигнальная последовательность проникает в везикулярное пространство зндоплазматического ретикулума, лидерная последовательность отщепляется, а Х-конец нроколлагена продолжает продвигаться в этом пространстве. Здесь пролиновые и лизиновые остатки в т'-положении пептида (61у-Х- т')„подвергаются действию соответственно пролил-4-гидрокеил азы и лизилгищюксилазы. Пролил-3-гидрокснлаза действует на пролиловые остатки в Х-положениях, непосредственно предшествующие 4-гидроксипролину в т-положениях. Молекула проколлагена содержит на Х- и С- концах пептиды с мол.
массой соответственно 20 000 и 30000 — 35000, которые отсутствуют в зрелом коллагене. Оба этих пропептида содержат остатки иистеииа. 1Ч-концевой пропептид образует только внутрицепочечные дисульфидные связи, С-концевые пептиды образуют и внутри- и межцепочечные дн- Сокритительные и гтр>ктгрные белки сульфидные связи. Вслед за образованием этих связей молекулы проколлагена собираются в тройную спираль. После формирования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков становится невозможным.
Гликозилтрансфераза, которая переносит глюкозу или галактозу на остатки гидроксилизина, также может действовать только на ц-цепи проколлагена, не имеющие еше спиральной конфигурации. После завершения этого внутриклеточного процессинга молекулы гликозилнрованного проколлагена продвигаются к наружной поверхности клетки через комплекс Гольджи. Внеклеточные аминопротеаза и карбоксипротеаза проколлагена удаляют соответственно аминоконцевой и карбоксиконцевой пропептиды. Вновь образованные молекулы колла- гена содержат примерно 1000 аминокислот на цепь и спонтанно собираются в коллагеновые фибриллы, неотличимые от зрелых фибрилл, присутствующих в тканях. Однако эти фибриллы не обладают силой напряжения зрелых коллагеновых фибрилл до тех пор, пока не произойдет перекрестное связывание их рядом ковалеитиых связей.
Внеклеточный медь-содержаший фермент, лизнлоксидаза, осуществляет окислительное дезаминирование е-аминогрупп некоторых лизиловых и гидроксилизиловых остатков коллагена с образованием реактивных альдегидов. Альдегиды могут формировать Шиффовы основания с еаминогруппами других лизинов, гидроксилизинов или даже гликозилированных гидроксилизинов.
Эти Шиффо вы основания подвергаются химической перегруппировке, обеспечивая стабильные ковалентные сшивки. Альдегидный компонент, образующийся из гидроксилизина, формирует более стабильную перекрестную связь, чем альдегид из лизилового остатка. Альдольные мостики также обеспечивают перекрестное связывание (сшивку) молекул. Данные о внутриклеточном и внеклеточном процессинте молекулы-предшественника коллагена суммированы в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
