Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 377
Текст из файла (страница 377)
Например, у дрозофилы продукты генов РаПВ и РаП9-11/гв, кодирующих протеогликаны из семейства глипиканов, с гепарансульфатными боковыми цепями, необходимы для выполнения сигнальной функции по меньшей мере четырем основным сигнальными белкам, управляющим образованием зародышевых структур (а именно: ЪПпй!езз, Небйенод, ГОГ и РесарепСар1ерс (Ррр), см. главу 22). В ряде случаев мутации в генах РаПу и РаПу-Пяе приводят к тому же фенотипу, что н мутации генов, кодирующих сами сигнальные белки. Данные о структуре, функциях и локализации некоторых протеогликанов, обсуждаемых в данной главе, суммированы в таблице 19.6.
19.6.7. Коллагены — основные белки внеклеточного матрикса Фибриллярные белки — не менее важные компоненты внеклеточного матрикса, чем протеогликаны. Среди них в первую очередь выделяются коллагены — семейство фибриллярных белков, представители которого обнаружены у всех много- клеточных животных.
Коллагены секрстируются в болыпих количествах клетками соединительных тканей, а также, не столь интенсивно, многими другими клетками. Поскольку они являются основным компонентом кожи и костей, у млекопитающих этих белков больше всего: они составляют 25 массы всех белков. Молекулы коллагена характеризуются вытянутой, жесткой структурой, образованной тремя коллагеновыми полипептидными цепочками (так называемыми а-цепями), закрученными друг вокруг друга в тройную суперспираль наподобие каната (рнс. 19.62). Коллагены очень богаты пролнном и глицином: оба этих остатка принципиально важны для образования тройной спирали. Пролин, за счет своей 1916 Часть 5~)ткйтки'в койтйкстй их совокуйностк Таблица 19.6.
Некоторые распространенные протеоглнканы хоядгкхзтинсуль- фат+ + кератансупь- фат (в отдельных цепях) ,хондроитинсуль- фатгдерма тан- сульфат хондроитинсуль- фат/дерматан- сульфат механическая под- держка; образует большие комплексы с гиалуроновой кислотой связывается с Т6Р)3 Бета гликан поверхгиэсть клетки и ма- трикс часю встреча- ется в соеди- нительных тканях базальная мембрана связькзается с фи- бриллами коллагена ) типа ИТ6г)3 гепарансульфат структурная и селек- тивная функция ба- тальной мембраны клеточные контакты; связывается с Е6Е и другими фактора- ми роста 2-15 Перлекан Синдекан-1 32000 1-3 поверхность клетки хондроитинсуль- фат+ + гепарансуль- фат (в отдельных цепях) гепарансульфат Оайу (у дрозофи- лы) 1-3 поверхность клетки корецептор сигналь- ных белков ут)пй)езз и Оесарептар)ей)с кольцевой структуры, стабилизирует спиральную конформацию каждой а цепи, а глицин, простейшая аминокислота (боковая цепь состоит всего лишь из одного атома водорода), является каждым третьим остатком в центральном участке а цепи, что позволяет трем спирализованным а цепям плотно прилегать друг к другу с об разованием законченной коллагеновой суперспирали.
Геном человека содержит 42 различных гена, кодирующнх различные колла геновые а цепи. Эти гены, в зависимости от ткани, зкспрессируются в различных комбинациях. Хотя из 42 а цепей можно, в принципе, построить тысячи различных трехцепочечных коллагенов, в действительности разрешено лишь ограниченное коли честно комбинаций, и на данный момент известно менее 40 типов коллагена. Коллаген )типа особенно широко распространен и является основным коллагеном кожи и кост ной ткани.
Он принадлежит к классу фибриллярных, или фибриллообразующнх, коллагенов, имеющих длинную структуру, напоминающую канат, непрерывную либо прерывающуюся в нескольких местах. Во внеклеточном пространстве зти молекулы коллагена формируют полимеры высшего порядка — коллагеноеые фибриллы, представляющие собой тонкие структуры (1Π— 300 нм в диаметре), длина которых в зрелых тканях достигает многих сотен микрометров. Эти структуры хорошо видны на злектронных микрофотографиях (рис. 19.63; см.
также рис. 19.б1). Коллагеновые '39 6.' ВНВКЛйтСНВ1ййа(ВУР)ЗКС СО~)ЕЗтйИУЕПЬНЬВгГУКВ()В(ВжйнотНВЮС. 18И'. Рис. 19.62. Схема строения типичной молекулы каллагена. а) Модель фрагмента отдельной а-цепи коллагена, в которой каждый аминокислотный опатов представлен сферой. Цепь включает в себя окало 1000 аминокислотных звеньев. По сгруюуре ана представляет собой левую спираль, у которой на один виток приходится три остатка, причем каждый третий гпицин остаток — глицин. Стало быть, а-цепь состоит из повторяющихся троек 6(у-Х-У, где на месте Х и У может стоять любой аминокислотный остаток (очень часто на месте Х находится пралин, а на месте У вЂ” гидроксипролин). 6) Модель фрагмента молекулы каллагена, в которой три а-цепи, показанные разными цветами, закручиваются друг вокруг друга, образуя тройную спираль.
Единственной аминокислотой, достаточно маленькой, чтобы поместиться в тесном пространстве внутри сверхспирали, является глицин. Вся молекула представляет собой стержень длиной 300 нм. (По модели В. Ц Тптз.) фибриллы часто агрегируют с обргсюванием еще больших пучков, похожих на трос, диаметром несколько микрометров, видимых в световой микро скоп как коллагеновые волокна. Коллагены 1Х и Х!1 типов называются кол лигенами, ассоциированными с фибриллами, по скольку находятся на поверхности коллагеновых фибрилл.
Считается, что они связывают фибрнллы 1,6 нм друг с другом и с другими компонентами внекле точного матрикса. Коллаген 1Ч типа, как мы знаем, способен к образованию сетей и формирует основную часть базальных мембран, а молекулы коллагена ьг11 типа образуют димеры, которые, собираясь вместе, составляют спениализированные 1 1 1 мкм Рис. 19.63. Фибробласт, окруженный коллагеновыми фибриллами на срезе соединительной ткани кожи куриного эаргщьгша. На этой электронной микрофотографии фибриллы образуют примерно не рпе иди кулярные друг другу пучки. Поэтому некоторые из них ориентированы в плоскости среза, а другие показаны в разрезе. Коллагеновые фибриллы формируются фибробластами, у которых есть хорошо выраженный эндоплазматический ретикулум, где и синтезируется каллаген.
(Из С Р)оетз, Е. 1. Еусьапб апз О. Е. В)гв, 1 5тгисг. Вюс 106: 73-61, 1991. С разрешения издательства Е!зеыег.) 1618 Часть бг Клетки в контексте гак совокупности. Таблица 19.7. Некоторые типы коллагеиа и их свойства КОСТГь КОХЯ, СУХОЖИ- лия, связки, роговица, внутренние органы (сосщеллет 90ЧЬ . всего коллагеиа . е Организьй) хрящ диски беспоэвоночных, хорда, стаклоеидное тело глаза лелга, кровенесиьге сосуды, внутренние Органы Такаю, как( тяжелые нарушения КОСТЕЙ, ЛОМКОСТЬ 0 фибрилла хрупкая кожа, болтаю' щиеся суставы, часпхе разрывы сосудоа хрупвал кожа, ботающпеся суставы, часпае разрывы сосудов близорукость, о1е кпа 'ь' фибриппа (е митяексе с П ХГ фибриюе ' 'ТВ (е'жизолексес П) 1Х' .
Свлзьсповерхиостью фибрипл ., коллегеиа П типа ПГ сеть наподобие тканОЙ материи уП якорные фибрилХу)1 иефибриллярные ХЧП нефибрилллриые Связанные с фи- бриллами, хрящ остеоартрит базальная мембрана болезнь почекбломерулоиефриб, глухота подстилка миогослой- . волдыри на коже ' НОГО ПЛОСКОГО ЭПИТЕЛИЯ полудесмосбмы ФФгдырийа коже баазльнал мембрана ' близорукость,отоюйка сетчагкгь пздроцефалил Трап смекбра иные Хоровые белки про теогликаиое структуры — якорные фибриллы. Якорные фибриллы прикрепляют базальную мембрану многослойного эпителия к лежащей под ним соединительной ткани и поэтому часто встречаются в коже. Кроме того, известно несколько коллагеноподобных белков, в том числе коллаген ХЧП типа, имеющий трансмембранный домен и обнаруженный в по лудесмосомах, и коллаген ХтгП! типа, который, как мы уже упоминали, является коровым белком протеогликанов в базальных мембранах.
Похоже, что гены многих белков возникли в процессе эволюции в результате неоднократной дупликации начального фрагмента ДНК, поэтому в таких белках встречаются повторяющиеся последовательности аминокислот. Гены, кодирующие а цепи большинства фибрнллярных коллагенов, — хороший пример: они очень длинные (до 44 тысяч п.н.) и содержат около 50 экзонов.
Большинство экзонов содержит либо 54, либо кратное 54 число нуклеотидов, свидетельствуя о том, что эти коллагены возникли в результате многократных удвоений начального гена, содержащего 54 нуклеотида и кодирующего ровно шесть повторов последователь ности С!у Х Ъ' (см рис. 10.б2). В таблггце 10.7 дана дополнительная информация о некоторых коллагенах, упоминаемых в этой главе. 19.6.
Внекяеточный матрикс соединительных тканей животных 181 9 19.6.9. Пропептиды отщепляются от проколлагена после его секреции, позволяя формироваться фибриллам После секреции пропептиды фибриллярных молекул проколлагена удаляются с помошью н о специальных внеклеточных протеолитических ! !! ферментов. При этом молекулы проколлагена преврашаются в молекулы коллагена, объе- н сн, диняюшиеся во внеклеточном пространстве ! сн, ! н — с — он сн, ! ,н,О гидрокснпнзин в составе белка о !! с-- / н — с I сн, сн, г сн ! он Рис. 19.64. Гидроксилизин и гидроксипролин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
