Kolagjeni- Proteina fibrilare që formon bazën e indit lidhës të trupit (tendon, kockë, dermë, etj.) dhe siguron forcën dhe elasticitetin e tij. Është përbërësi kryesor i indit lidhës dhe proteina më e bollshme tek gjitarët, duke përbërë 35% të proteinave të trupit dhe 70% të proteinave të lëkurës në trupin e njeriut. Kjo është arsyeja pse pamja e lëkurës sonë varet kaq shumë nga sasia e kolagjenit në trup. Ekzistenca e varieteteve të indit lidhës fijor: i lirshëm dhe i dendur (i formuar dhe i paformuar) shpjegohet kryesisht me praninë e të gjitha llojeve të kombinimeve të llojeve të ndryshme të kolagjenit, molekulat e të cilit janë të koduara nga pothuajse 20 gjene.
Funksionet e kryera nga "proteina e rinisë"
Falë spiraleve të kolagjenit, indet e trupit të njeriut janë në gjendje pune. Ato janë të qëndrueshme dhe nuk shtrihen lehtë. Për më tepër, kjo proteinë ka një numër funksionesh, pa të cilat është e vështirë të imagjinohet aktiviteti jetësor i dermës:
- Mbrojtëse. Mbron dermën nga dëmtimet mekanike.
- Rigjenerues. Rivendos strukturën brenda qelizave.
- Mbështetje. Ngjit strukturat e formave të organeve.Plastike. E bën lëkurën të fortë dhe elastike.
- Antitumor. Parandalon zhvillimin e neoplazive të ndryshme.
- Rinovimi. Aktivizon proceset e rinovimit të qelizave.
Sinteza e kolagjenit
Sinteza e kolagjenit është një proces kompleks enzimatik me shumë faza që duhet të sigurohet me një sasi të mjaftueshme të vitaminave dhe mineraleve. Sinteza ndodh në fibroblast dhe një numër fazash jashtë fibroblastit. Një pikë e rëndësishme në sintezë është reaksioni i hidroksilimit, i cili hap rrugën për modifikime të mëtejshme të nevojshme për maturimin e kolagjenit. Enzimat specifike katalizojnë (përshpejtojnë) reaksionet e hidroksilimit. Kështu, formimi i 4-hidroksiprolinës katalizohet nga prolin hidroksilaza, qendra aktive e së cilës përmban hekur. Enzima është aktive kur hekuri është në formën e tij dyvalente, i cili sigurohet nga acidi askorbik (vitamina C). Mungesa e acidit askorbik çrregullon procesin e hidroksilimit, i cili ndikon në fazat e mëtejshme të sintezës së kolagjenit: glikozilimi, ndarja e peptideve N- dhe C-terminale, etj. Si rezultat, sintetizohet kolagjeni jonormal, i cili është më i lirshëm. Këto ndryshime janë në themel të zhvillimit të skorbutit. Kolagjeni dhe elastina formojnë një lloj "baze" të lëkurës, e cila parandalon varjen dhe siguron elasticitetin dhe qëndrueshmërinë e saj. Elastina si proteinë ndalon së prodhuari enzimat e njeriut në moshën 14 vjeçare dhe kolagjenin në moshën 21-25 vjeçare, pas së cilës lëkura nuk restaurohet dhe lëkura plaket.
Kolagjeni zakonisht ndahet në 4 grupe sipas strukturës së tij. .
1. Kolagjeni fibrilar
Në kolagjenët fibrilar përfshihen kolagjenët e tipeve I, II, III, V dhe XI. Më të zakonshmet janë kolagjeni I (përbërësi kryesor i lëkurës, ligamenteve, tendinave, kockave, si dhe sklerës dhe kornesë së syrit) dhe kolagjeni II, i cili përbën kornizën e matricës së indeve të kërcit.
Në inde, kolagjeni është i pranishëm në formën e mikrofibrileve me diametër 3-5 nm, të cilat përbëhen nga 5 makromolekula tropokolagjeni, të vendosura paralelisht me një zhvendosje në lidhje me njëra-tjetrën me afërsisht 1/2 e gjatësisë së molekulës.
2. Kolagjeni retikular
Kolagjeni retikular përfshin kolagjenin e tipit IV, i cili formon rrjetin mbështetës të membranave bazale. Katër molekula të gjata dhe fleksibël të kolagjenit IV janë të lidhura antiparalele, duke formuar një strukturë rrjeti.
3. Kolagjeni filamentoz
Molekulat e kolagjenit të tipit VI grupohen në tetramerë afër njëra-tjetrës. Struktura të tilla, të gjetura në shumë inde, mendohet se rreshtojnë fibrile të mëdha të kolagjenit të tipit I.
4. Kolagjenet e lidhur me fibrilet
Llojet e kolagjenit IX, XII, XIV nuk formojnë strukturat e tyre, por dekorojnë sipërfaqen e kolagjenit fibrilar, duke siguruar ndërveprimin e kolagjenit me përbërësit e tjerë të matricës. Kolagjenë të tillë përbëhen nga disa fusha spirale të ndara nga domene globulare.
Jo të gjitha llojet e kolagjenit bien nën klasifikimin e mësipërm, për shembull, kolagjeni mikrofibrilar VII. Për shumë nga llojet e paekzaminuara të kolagjenit, dihet vetëm sekuenca e ADN-së dhe struktura është e panjohur.
Më shumë se 90% e të gjithë kolagjenit në organizmat më të lartë është kolagjeni i llojeve I, II, III dhe IV.
Shpërndarja e trashësisë së fibrës së kolagjenit në inde
Shpërndarja e trashësisë së fibrës së kolagjenit është një nga faktorët më të rëndësishëm që përcakton vetitë mekanike të indeve.
Kështu, rezistenca ndaj deformimit plastik në përkulje dhe përdredhje lidhet drejtpërdrejt me proporcionin e fibrileve, d.m.th. fibra me diametër të vogël, gjë që shpjegohet me ndërveprimin domethënës të fibrileve me përbërësit e tjerë të matricës. Në të njëjtën kohë, fibrilet me diametër të madh janë në gjendje të përballojnë ngarkesa të larta tërheqëse, gjë që shoqërohet me një rritje të numrit të lidhjeve ndërmolekulare. Fibrilet, boshtet e të cilave shtrihen në drejtim të ngarkesës së aplikuar, sigurojnë zgjatjen dhe rezistencën në tërheqje të indit. Prandaj, orientimi i fibrileve në lidhje me njëri-tjetrin ndryshon në inde të ndryshme. Për shembull, në ligamentet, fibrilet janë të vendosura përgjatë boshtit gjatësor; në lëkurë dhe korne, shtresat e kolagjenit vërehen me të njëjtin orientim të fibrileve brenda shtresës.
Për formimin e fibrave të kolagjenit me forcë të mjaftueshme, është e nevojshme prania e një sistemi të lidhjeve tërthore brenda dhe ndërmolekulare. Vetëm pas përfundimit të formimit të këtyre lidhjeve kovalente arrihet stabilizimi i strukturave të kolagjenit.
Formimi i lidhjeve kryq ndodh në dy mënyra - enzimatike dhe jo enzimatike (glikimi).
1. Mekanizmi enzimatik
Në këtë rrugë, në fazën e parë, në prani të një enzime që përmban bakër, mbetjet përfundimtare të aminoacideve lizin dhe hidroksilizin oksidohen në një grup aldehidi (alisil). Këto grupe më pas hyjnë në reaksione kondensimi me grupin amino të pamodifikuar të lizinës ose hidroksilizinës, duke rezultuar në formimin e lidhjeve dyfunksionale të papjekura të reduktueshme (që përmbajnë lidhje të dyfishta) të gjetura në indin lidhës të kafshëve të reja. Struktura e detajuar kimike dhe modifikimet e mëtejshme të këtyre lidhjeve të kryqëzuara përcaktohen nga lloji i indit. Kështu, në lëkurë krijohen lidhje të kryqëzuara të pjekura dhe të pariparueshme. Pas formimit të lidhjeve kryq të pjekur, kolagjeni bëhet i pazgjidhshëm në ujë dhe acide.
2. Glikacion jo enzimatik
Shkalla e rimodelimit të fibrës së kolagjenit në trup është shumë e ulët. Gjysma e jetës së kolagjenit vlerësohet të jetë më shumë se 100 vjet dhe glikacioni luan një rol kyç në patogjenezën dhe plakjen. Aktualisht mungon një përshkrim i plotë i të gjitha reaksioneve kimike që çojnë në produkte përfundimtare të avancuara të glikacionit (AGEs).
Dua të theksoj se kur ekspozohet ndaj rrezatimit UV, i cili fillon formimin e radikaleve të lira të oksigjenit, përqendrimi i AGE rritet. Akumulimi i AGE-ve dëmton ndjeshëm vetitë e indit lidhor.
Në indet që përmbajnë kolagjen me kalimin e moshës, kjo manifestohet si një ulje e përmbajtjes së ujit, një rritje e ngurtësimit dhe humbje e elasticitetit dhe një rritje e brishtësisë. Tendenca për humbjen e ujit në lëkurë gjatë plakjes mund të rritet gjithashtu për shkak të shkatërrimit të proteoglikaneve, përbërësit polisakaridë të të cilëve kanë veti të jashtëzakonshme përthithëse të ujit. Rezultati i të gjitha këtyre ndryshimeve fizike dhe kimike është një mosfunksionim i indit lidhës. Për shembull, me një rritje të niveleve të glukozës në gjak, një simptomë karakteristike e diabetit, vërehet një përparim i përshpejtuar i glikacionit me të gjitha pasojat që pasojnë.
Humbja e "proteinës rinore" ndikohet jo vetëm nga mosha, por edhe nga faktorë të tillë si:
- shprehje shumë aktive të fytyrës;
- zakone të këqija (pirja e duhanit, alkooli);
- çrregullime neuropsikologjike (depresioni, stresi);
- dietë e pabalancuar;
- ekspozimi i zgjatur i lëkurës në rrezet e diellit direkte;
- gjendja negative e mjedisit;
Këto arsye jo vetëm ngadalësojnë prodhimin e kolagjenit natyral, por edhe nuk kanë efektin më të mirë në cilësinë e tij.
Llojet dhe burimet e kolagjenit
Kozmetikët që përmbajnë "proteina rinore" do të ndihmojnë në parandalimin e plakjes së lëkurës. Tre lloje të kolagjenit përdoren në kozmetikë: shtazore, detare dhe bimore.
Kolagjeni i kafshëve- lloji më i lirë i kolagjenit, prandaj është më i zakonshmi. Përdoret në kozmetikë të lirë (më rrallë në ato më të shtrenjta). Kjo lloj proteine vjen nga shtresa e sipërme e lëkurës së bagëtive. Ka veçori: kjo specie ndryshon në përbërje nga ajo njerëzore, si rezultat i së cilës nuk depërton mirë në qelizat e dermës ose thjesht mund të shkaktojë alergji. Me përpunimin e duhur, edhe një kolagjen i tillë mund të mbajë substanca të dobishme si polisakaridet, acidi hialuronik dhe të tjera, por sasia e tyre është minimale.
Kolagjeni detar i quajtur edhe "peshk" për një arsye të qartë (i bërë nga lëkura e peshkut të detit). Ajo është shumë afër në strukturë me proteinën e prodhuar në trupin e njeriut, prandaj është e paaftë të shkaktojë varësi, depërton në mënyrë të përsosur në qeliza dhe, më e rëndësishmja, nxit prodhimin e kolagjenit nga trupi. Por këtu ka edhe nuanca: prodhimi është i mundur vetëm në temperatura të ulëta, gjë që e ndërlikon detyrën. Ky lloj është më pak alergjik në krahasim me atë të mëparshëm, por intoleranca individuale është e mundur.
Kolagjeni bimor- ky nuk është saktësisht kolagjen, ai prodhohet nga proteinat e grurit, pavarësisht kësaj, ai përfshin substanca që përmbajnë kolagjen që ndikojnë në lëkurë, duke përmirësuar qëndrueshmërinë dhe elasticitetin e saj. Proteina, e cila merret nga gruri apo bimë të tjera, është e pasur me vitamina, minerale dhe elementë të tjerë, hipoalergjike, por, për fat të keq, prodhimi i këtij lloji është jashtëzakonisht i shtrenjtë. Kjo është arsyeja pse çmimet për produktet me kolagjen bimor duken tepër të larta.
Kozmetologët këshillojnë blerjen e kozmetikës me proteina bimore dhe detare, pasi e para funksionon në shtresën sipërfaqësore, dhe e dyta - në shtresat e thella të epidermës. Nuk ka nevojë të nxitoni për të përdorur fonde të tilla. Maskat me kolagjen duhet të përdoren nga 25-30 vjeç, dhe kremrat dhe preparatet më të koncentruara (serumet) - jo më herët se 35 vjet.
Kolagjeni përfshihet në produktet kozmetike për:
- Formimi i një shtrese të përshkueshme nga ajri, ruajtëse lagështie në sipërfaqen e lëkurës, e cila ka veti plastifikuese (zbutëse), me vetitë e një komprese të lagësht;
- Zgjerimi i veprimit të ekstrakteve, vajrave etj në përbërjet kozmetike;
- Duke i shtuar shkëlqim flokëve, duke krijuar një shtresë kolagjeni (mbrojtëse) në sipërfaqen e flokëve.
Në kozmetologji, përdoren lloje të ndryshme të kolagjenit, por, siç është përmendur tashmë, kolagjeni i kafshëve përdoret më shpesh:
- Përdorimi i jashtëm. Përfshihet në xhel, kremra, maska kundër plakjes. Duhet të kihet parasysh se molekulat e mëdha nuk janë në gjendje të depërtojnë në shtresën korneum, kështu që mund të mbushë përkohësisht mikroçarjet. Efekti kryesisht lind nga fakti që kolagjeni është higroskopik, por duke qenë se ky efekt është vetëm sipërfaqësor, nuk mund të quhet jashtëzakonisht efektiv. E keqja është se kolagjeni krijon një shtresë dhe parandalon që lëngu të largohet nga poret; ky efekt mund të krahasohet me "hidratimin" e duarve tuaja me doreza latex. Nëse përbërja përmban ndonjë substancë tjetër të dobishme, për shembull, mikroelemente, vitamina, atëherë do të vërehet një efekt pozitiv.
- Në formën e fillerëve, të cilët quhen edhe filler, përdoren për injeksione, konturim, mesoterapi (së bashku me acidin hialuronik) dhe prodhohen në bazë të kolagjenit të njeriut (ose gjedhit) në formën e xhelit. Stimulon prodhimin e kolagjenit tuaj. Hidratimi dhe efekti i tyre shfaqen fjalë për fjalë menjëherë dhe vërehen brenda 6-12 muajve (në raste të rralla, pak më shumë se kjo periudhë)
- Në suplemente dietike në lloje dhe forma të ndryshme çlirimi (kapsula, pluhura, etj.).
Gjithashtu rekomandohet konsumimi i produkteve me përmbajtje kolagjeni, për shembull: mishi, gjuha e kafshëve, mëlçia, produkte me përmbajtje xhelatine. Si dhe drithërat, mollët jeshile që përmbajnë hekur, të bardhat e vezëve (të pasura me squfur), perimet e kuqe. Rrush pa fara e zezë, kivi dhe agrumet përmbajnë vitaminë C, e cila ndihmon në prodhimin e kolagjenit.
Përfundim: Një mënyrë jetese e shëndetshme, një dietë e ekuilibruar, kozmetika e zgjedhur siç duhet dhe procedurat e nevojshme të sallonit do të ndihmojnë në zgjatjen dhe ruajtjen e rinisë së lëkurës, përmirësimin e pamjes së saj, e bëjnë atë të fortë dhe elastike.
Lista e literaturës së përdorur:
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD
2. “Kolagjeni është proteina kryesore e indit lidhor”, autor N. Ignatieva, Kandidat i Shkencave Kimike, Journal of Aesthetic Medicine, Vëllimi IV Nr. 3, 2005.
http://skindows.ru/kosmetologiya/morshhiny/kollagen.html
Kolagjeni (nga greqishtja Kolla - ngjitës, gjenet - lindja) bashkon një grup proteinash fibrilare të lidhura me indin lidhor, të cilat përbëjnë 25 - 33% të të gjitha proteinave në trup. Kolagjenët janë glikoproteinat kryesore të lëkurës, tendinave, kërcit, ligamenteve, kockave, dhëmbëve dhe enëve të gjakut.
Kolagjeni është baza e fibrave të kolagjenit, të cilat mblidhen në tufa me trashësi të ndryshme dhe formojnë një strukturë rrjetë të vetme në indin lidhës. Fijet e kolagjenit përbëhen nga fibrile të vogla që kanë forcë të lartë mekanike dhe praktikisht nuk shtrihen. Ato mbështesin strukturën specifike të organeve dhe indeve gjatë zhvillimit dhe funksionimit të trupit.
Kolagjeni vendas është rezistent ndaj enzimave proteolitike, acideve dhe alkaleve. Mbetjet e karbohidrateve të vendosura në sipërfaqen e fibrileve mbrojnë kolagjenin nga veprimi i proteazave, kështu që ai absorbohet dobët në trup. Kolagjeni është i pazgjidhshëm në ujë, tretësira të kripura, tretës organikë dhe tretësira të dobëta të acideve dhe alkaleve, pasi 70% e aminoacideve në përbërjen e tij janë hidrofobike. Kolagjeni është i aftë të fryhet dhe masa e tij rritet me 1.5 - 2 herë. Hidratimi i lartë i një molekule proteine shoqërohet me praninë e një numri të konsiderueshëm grupesh polare anësore në strukturën e saj.
Vetitë mekanike të kolagjenit të lidhura me strukturat e tij primare dhe hapësinore. Një veçori e përbërjes kimike është se çdo aminoacid i tretë në kolagjen është glicinë, 1/3 është prolinë dhe mbetje hidroksiproline, 1% është hidroksilizina, 10% është alanina, pjesa tjetër janë aminoacide të tjera. I mungon cisteina dhe triptofani; histidina, metionina dhe tirozina përmbahen në sasi të vogla. Kolagjeni është e vetmja proteinë që përmban hidroksiprolinë. Zinxhirët peptidë të proteinave ndërtohen nga një "treshe", në të cilën një nga aminoacidet është glicina.
Pozicionet X dhe Y mund të përmbajnë çdo aminoacid, më shpesh X prolinë, B hidroksiprolinë ose hidroksilizinë. Këto grupe aminoacide përsëriten shumë herë në zinxhir. Një molekulë proteine përmban rreth 1000 mbetje aminoacide. Çdo zinxhir formon një spirale të përdredhur. Janë identifikuar më shumë se 20 lloje të alanzigëve, të cilët ndryshojnë në sekuencën e aminoacideve. Lartësia e një kthese të spirales përbëhet nga më pak se 3 mbetje aminoacide, në vend të 3.6 për kthesë, si në shumicën e proteinave. Paketimi i ngushtë i spirales është për shkak të pranisë së glicinës. Prolina nuk formon lidhje hidrogjeni, kështu që heliksi i zinxhirit peptid të kolagjenit stabilizohet nga zmbrapsja sterike e unazave të pirolidinës në mbetjet e prolinës. Falë prolinës, në zinxhirin polipeptid shfaqen kthesa, të cilat stabilizojnë strukturën e spirales. Distanca midis aminoacideve përgjatë boshtit të spirales rritet, ajo bëhet më e shpalosur se α-spiralja e proteinave globulare.
Molekulat e kolagjenit përbëhen nga tre polipeptide α-lancs, duke formuar një spirale të trefishtë të tropokolagjenit me të djathtën. Kolagjeni mund të përmbajë tre zinxhirë identikë ose të ndryshëm. Të tre spiralet janë të përdredhura rreth njëra-tjetrës, duke formuar një tufë të dendur34).
Struktura terciare e kolagjenit mbahet nga lidhjet hidrogjenore që lindin midis grupeve amino dhe karboksil të zinxhirëve të ndryshëm peptidikë (C = O HN) dhe lidhjeve hidrogjenore brenda secilit polipeptid (Fig. 35).
Të tre zinxhirët në molekulën e kolagjenit janë të vendosura paralelisht - nga njëra anë ka Nkinets, nga ana tjetër - Skinets, të gjitha radikalet e aminoacideve hidrofobike janë të vendosura nga jashtë.
Prolina dhe hidroksiprolina kufizojnë rrotullimin e zinxhirit polipeptid dhe rrisin qëndrueshmërinë e spirales së trefishtë. Glicina, e cila ka një atom hidrogjeni në vend të një radikali, ndodhet gjithmonë në kryqëzimin e zinxhirëve, gjë që i lejon ata të përshtaten fort së bashku.
Për nga natyra e tij, kolagjeni është një glikoproteinë që përmban mbetje monosakaride (galaktosil) dhe disakaride (galaktosglukozil) të lidhura me oksilizinën. Për shkak të grumbullimit të molekulave të tropokolagjenit në drejtimet gjatësore dhe tërthore, formohet struktura kuaternare e kolagjenit - mikrofibrile, nga të cilat formohen fibrile më të trasha, dhe prej tyre fibra dhe tufa fibrash. Molekulat e kolagjenit formohen në fibrile nga lidhjet kovalente të formuara nga mbetjet e oksilizinës.
Aktualisht, janë përshkruar 28 lloje të kolagjenit, të cilët ndryshojnë nga njëri-tjetri në strukturën parësore, shkallën e modifikimit - hidroksilimin ose glikozilimin, funksionet dhe lokalizimin në trup. Kolagjenët ndahen në disa klasa në varësi të rolit të tyre në inde: fibril-formues, fibrile të lidhura, sitë-formues, mikrofibrile, të ankoruara me fibrile, domene transmembranore dhe të tjera. Rreth 95% e kolagjenit në trupin e njeriut përfaqësohet nga tipi III, të cilët formojnë fibrile të forta dhe janë përbërësit kryesorë strukturorë të tendinave, kërcit, enëve të gjakut dhe të tjerëve, si dhe marrin pjesë në formimin e stromës së organeve parenkimale. Një ose një lloj tjetër kolagjeni mund të mbizotërojë në një ind. Disa lloje të kolagjenit gjenden në organe individuale (Tabela 7.)
Përbërja e kolagjenit në organe individuale mund të ndryshojë gjatë ontogjenezës ose për shkak të sëmundjes.
Ekzistojnë dy lloje të zinxhirëve të kolagjenit, zinxhirët α1 dhe α2, dhe katër lloje të zinxhirit α1: α1 (I), α1 (II), α1 (III) dhe α1 (IV). Për të përcaktuar strukturën e secilit lloj kolagjeni, përdoren shënimet e mëposhtme: lloji i kolagjenit shkruhet me numra romakë në kllapa, alantët caktohen me numra arabë. Për shembull, kolagjenët e llojeve II dhe III formohen nga αlanzigama identike, formulat e tyre janë respektivisht [α1 (II)] 3 dhe [α1 (III)] 3; Kolagjenët e tipit I dhe IV janë heterotrimerë, të formuar nga dy lloje të ndryshme të αlanzigëve, formulat e tyre janë përkatësisht [α1 (I)] 2α2 (I) dhe [α1 (IV)] 2α2 (IV). Indeksi jashtë kllapës tregon numrin e αlancëve identikë. Kolagjeni më i zakonshëm i tipit I.
Sinteza e kolagjenit
Sinteza e kolagjenit ndodh në qeliza, kryesisht në fibroblastet e indit lidhor, nga ku sekretohet në hapësirën jashtëqelizore.
Ekzistojnë faza ndërqelizore dhe jashtëqelizore të biosintezës së kolagjenit, që përmbajnë fazat e mëposhtme:
- transmetimi;
- Modifikimi pas përkthimit të zinxhirëve peptidikë:
- hidroksilimi i prolinës dhe lizinës;
- proteoliza e pjesshme - ndarja e peptidit të sinjalit
- glikozilimi i hidroksilizinës;
— formimi i lidhjeve SS në propeptidin përfundimtar;
- formimi i një spirale të trefishtë;
- transferimi transmembranor;
- modifikime jashtëqelizore - ndarje e propeptidit N dhe Scintsev;
- formimi i fibrileve të kolagjenit:
- deaminimi oksidativ i mbetjeve të lizinës dhe oksilizinës;
— formimi i lidhjeve të kryqëzuara ndërmjet molekulave të kolagjenit;
- formimi i fibrave të kolagjenit.
1. Sinteza e preprokolagjenit. Sinteza e prekursorëve të polipeptideve - prolancinave të kolagjenit - ndodh në poliribozomet që lidhen me membranat e rrjetës endoplazmatike (ER). Në Nkinci të pararendësit të kolagjenit ekziston një peptid "sinjal" hidrofobik prej 100 aminoacide. Është projektuar për të drejtuar zinxhirët peptidikë të sintetizuar në zgavrën e ER. Kolagjeni proαlanzyg përmban propeptid shtesë N dhe Skintsevi, të përbërë përkatësisht nga 100 dhe 250 aminoacide.
Përbërja e propeptid C përfshin mbetje të cisteinës, të cilat formojnë lidhje të brendshme dhe të ndërmjetme SS. Propeptidet terminale nuk marrin pjesë në formimin e spirales së trefishtë, por formojnë domene globulare. Mungesa e peptideve N dhe Skints në strukturën e proαlanzyug prish formimin e saktë të spirales së trefishtë.
Modifikimet pas përkthimit të kolagjenit
A. Hidroksilimi i mbetjeve të prolinës dhe lizinës
ndodh njëkohësisht me sintezën e kolagjenit dhe vazhdon gjatë gjithë përkthimit deri në ndarjen e zinxhirit polipeptid nga ribozomet
ne37). Reaksioni katalizohet nga oksigjenazat mikrosomale - prolil4hidroksilaza dhe lizil5hidroksilaza, respektivisht. Reaksioni përfshin: oksigjen molekular, α-ketoglutarat dhe acid askorbik.
Një atom oksigjeni përdoret për hidroksilimin e mbetjeve të prolinës dhe lizinës, i dyti "përfshihet" në grupin karboksil të sukcinatit, i cili është për shkak të dekarboksilimit të αketoglutaratit. Kofaktori i prolil4hidroksilazës dhe lizil5hidroksilazës është Fe++. Acidi askorbik, i cili ka veti reduktuese, ruan atomet e hekurit në një gjendje dyvalente (feroform) dhe në këtë mënyrë ruan aktivitetin e enzimës. Forma e oksiduar e vitaminës C - acidi dehidroaskorbik - reduktohet përsëri nga glutationi:
Pas formimit të spirales së trefishtë, hidroksilimi i mbetjeve të prolinës dhe lizinës ndalon. Hidroksilimi i mbetjeve të prolinës është i rëndësishëm për formimin e mëvonshëm të një spirale të trefishtë të qëndrueshme të kolagjenit për shkak të lidhjeve hidrogjenore të formuara për shkak të grupit OH të hidroksiprolinës. Mbetjet e lizinës të hidroksiluara dhe jo të hidroksiluara përfshihen në formimin e lidhjeve kovalente midis molekulave të kolagjenit gjatë formimit të fibrileve të kolagjenit.
B. Glikozilimi i hidroksilizinës. Zinxhiri i prokolagjenit, me ndihmën e peptidit të sinjalit N-kin, depërton përmes membranës në zgavrën e ER. Pas kryerjes së funksionit të tij, peptidi i sinjalit shkëputet. Në zgavrën e ER, mbetjet e hidroksilizinës në prolanet e kolagjenit glikozilohen me pjesëmarrjen e glikoziltransferazave specifike.
Galaktoza dhe disakaridi galaktosilglukozë formojnë lidhje kovalente glikozidike me grupet SO të mbetjeve të hidroksilizinës38).
Numri i mbetjeve të karbohidrateve në molekulë varet nga lloji i indit; roli i tyre nuk është përcaktuar. Ata mund të jenë përgjegjës për vetitë mekanike të kolagjenit. Glikozilimi i proalanzigëve të kolagjenit përfundon pas formimit të heliksit të trefishtë.
Sinteza dhe sekretimi i prokolagjenit. Pas modifikimit, çdo proαlanjug lidhet me hidrogjen me dy proαlanzyug të tjerë, duke formuar një spirale të trefishtë prokolagjeni. Propeptidet përfundimtare luajnë një rol të rëndësishëm në orientimin e saktë të zinxhirëve. Helikalizimi i filamenteve të prokolagjenit fillon pas formimit të urave disulfide ndërzinxhirëore midis zinxhirëve propeptid Skintsevima për shkak të grupit SH të cisteinës. Ky proces fillon në lumenin e ER, nga ku molekulat e prokolagjenit lëvizin në aparatin Golgi, përfshihen në granula sekretore dhe lëshohen në hapësirën ndërqelizore.
Sinteza e tropokolagjenit (kolagjenit të tretshëm). Në hapësirën ndërqelizore, nën veprimin e amino dhe karboksipeptidazave specifike, propeptidet përfundimtare shkëputen nga prokolagjeni (kolagjenët e tipit I, II dhe III), duke rezultuar në formimin e tropokolagjenit - një njësi strukturore e fibrileve të kolagjenit36). Në kolagjenët që nuk marrin pjesë në formimin e fibrileve (IV, VIII, X), propeptidi përfundimtar NUK shkëputet. Kolagjeni të tillë formojnë një strukturë të ngjashme me rrjetin, në formimin e së cilës N dhe Speptidet përfundimtare luajnë një rol të rëndësishëm.
5. Formimi i fibrileve të kolagjenit ndodh në mënyrë spontane, nëpërmjet vetë-montimit. Rreshtat e molekulave të tropokolagjenit në fibrile janë të rregulluara paralelisht dhe të zhvendosura me ¼ në lidhje me njëra-tjetrën. Në një rresht, molekulat vendosen nga skaji në skaj, por skajet nuk janë të lidhura, midis tyre ka boshllëqe 35-40 nm.
Kjo strukturë fibrile është e brishtë (“kolagjen i papjekur”), forca e saj jepet nga lidhjet e brendshme dhe të ndërmjetme kovalente të formuara midis mbetjeve të lizinës ose hidroksilizinës me pjesëmarrjen e flavoproteinave që përmbajnë Cu - lizil oksidaza. Deaminimi oksidativ i εamino grupeve ndodh në mbetjet e lizinës dhe hidroksilizinës me formimin e grupeve aldehide (alizina dhe hidroksializina). Këto grupe marrin pjesë në formimin e lidhjeve kovalente midis tyre dhe mbetjeve të tjera të lizinës dhe hidroksilizinës të molekulave fqinje të tropokolagjenit.
Lidhjet e shumta të formuara stabilizojnë strukturën e fibrilit dhe formohet kolagjeni i patretshëm. Numri i lidhjeve të kryqëzuara në një molekulë proteine rritet me moshën, gjë që ngadalëson katabolizmin e saj. Disa lloje të kolagjenit nuk formojnë fibrile.
6. Formimi i fibrave të kolagjenit ndodh nga grumbullimi i fibrileve36). Ata kanë forcë të lartë mekanike dhe formojnë një rrjetë tredimensionale, e cila është e mbushur me substanca të tjera të matricës ndërqelizore.
Katabolizmi i kolagjenit ndodh ngadalë. Enzimat proteolitike në inde dhe në traktin gastrointestinal NUK e zbërthejnë atë. Shkatërrimi i kolagjenit shkaktohet nga speciet reaktive të oksigjenit dhe kolagjenazat specifike të indeve). Enzima sintetizohet nga qelizat e indit lidhor dhe ka specifikë të lartë). Kolagjenaza "pret" spiralen e trefishtë të kolagjenit (3 zinxhirë njëherësh) në një distancë prej ¼ nga Skints, midis mbetjeve të glicinës dhe leucinës (izoleucine).
Fragmentet e formuara janë të tretshme në ujë; në temperaturën e trupit ato denatyrohen spontanisht dhe bëhen të arritshme për veprimin e proteazave qelizore (katepsinave).
Rregullimi i metabolizmit të kolagjenit ndodh përmes disa mekanizmave:
Reagime negative. Kolagjeni dhe Npropeptidet pengojnë përkthimin e kolagjenit.
Veprimi i aktivizuesve dhe frenuesve:
acidi askorbik stimulon sintezën e kolagjenit dhe proteoglikaneve, proliferimin e fibroblasteve;
vitaminat PP, B6, jonet Cu + + kontribuojnë në "maturimin" e kolagjenit (formimi i lidhjeve tërthore kovalente të brendshme dhe ndërzinxhirë);
plazmina, kalikreina, katepsina B, jonet Zn - aktivizues të kolagjenazës, d.m.th. nxisin hidrolizën e kolagjenit.
Rregullimi hormonal:
- pengojnë sintezën e kolagjenit në nivelin e përkthimit (zvogëlojnë sasinë e mARN-së që kodon strukturën e prokolagjenit);
- frenojnë modifikimin post-translativ të prokolagenit (hidroksilimi i mbetjeve të prolinës dhe lizinës) duke reduktuar aktivitetin e prolil lizil hidroksilazës).
Hormonet seksuale:
- aktivizon sintezën e kolagjenit. Receptorët për hormonet seksuale ndodhen në stromën e organeve gjenitale, fibroblastet e organeve dhe indeve të tjera;
- Estrogjenet nxisin sintezën e kolagjenit në lëkurë.
Sinteza e kolagjenit rritet gjatë shërimit të plagëve, cirrozës së mëlçisë, aterosklerozës, distrofive muskulare, si rezultat i së cilës në vendin e plagës krijohet një mbresë e indit lidhës, hepatocitet e vdekur, qelizat e murit vaskular, miocitet zëvendësohen nga indi lidhor në të cilin fibrilet e kolagjenit janë të rastësishme. e vendosur.
Shkalla e qarkullimit të kolagjenit ngadalësohet me moshën. Tek të rinjtë është më intensiv se tek të moshuarit. Numri i lidhjeve të kryqëzuara në kolagjenin e njerëzve të moshuar është dukshëm më i lartë, gjë që redukton disponueshmërinë e tij për veprimin e kolagjenazës.
Çrregullimet e metabolizmit të kolagjenit (kolagjenoza) ndodhin për shkak të:
Mutacionet e gjeneve që çojnë në ndryshime në strukturën vendase të spirales së trefishtë ose formim jo të duhur të fibrileve të kolagjenit;
Dëmtimi i modifikimeve të proteinave pas përkthimit për shkak të uljes së aktivitetit të enzimës:
Hidroksilimi (prolina, lizin hidroksilaza);
Glikozilimi (glikoziltransferazat);
Peptidaza (Nprokolagjenike dhe Sprokolagjenike);
"maturimi" i kolagjenit (lysyl oxidase);
Mungesa e vitaminave C, B6, bakrit;
Sëmundjet infektive dhe alergjike.
Manifestimet karakteristike të kolagjenozës janë dëmtimi i kockave, kyçeve, ligamenteve, kërcit, lëkurës, enëve të gjakut dhe zhvillimi i miopatisë. Sinteza e dëmtuar e kolagjenit është shkaku i sëmundjeve të tilla si sindroma Ehlers-Danlos, sëmundja Marfan, osteogenesis imperfecta, reumatizma, artriti reumatoid, lupus eritematoz sistemik, skleroderma sistemike etj.
Etiketa: ,Helen Berman, Vileainur Ramachandran punuan në strukturën e monomerit të kolagjenit.
Disa modele kontradiktore (pavarësisht strukturës së njohur të secilit zinxhir peptid individual) i dhanë rrugë krijimit të një modeli me spirale treshe që shpjegon strukturën kuaternare të molekulës së kolagjenit.
Vetitë
Kolagjeni ekziston në disa forma. Struktura bazë e të gjitha llojeve të kolagjenit është e ngjashme. Fijet e kolagjenit formohen nga grumbullimi i mikrofibrileve; ato janë rozë kur njollosen me hematoksilin dhe eozinë dhe blu ose jeshile me njolla të ndryshme trikrome; kur ngopen me argjend, ato kthehen në kafe-verdhë.
Struktura fibrilare
Tropokolageni (njësitë strukturore të kolagjenit) bashkohen spontanisht, duke u bashkuar me njëri-tjetrin në skajet e zhvendosura në një distancë të caktuar, duke formuar struktura më të mëdha në substancën ndërqelizore. Në kolagjenët fibrilar, molekulat zhvendosen në lidhje me njëra-tjetrën me afërsisht 67 nm (një njësi që përcaktohet me shkronjën "D" dhe ndryshon në varësi të gjendjes së hidratimit të substancës). Në përgjithësi, çdo periudhë D përmban katër të tëra dhe një pjesë të një molekule të pestë të kolagjenit. Vlera e 300 nm pjesëtuar me 67 nm (300:67) nuk jep një numër të plotë dhe gjatësia e molekulës së kolagjenit ndahet në segmente D që nuk janë konstante në madhësi. Për rrjedhojë, në kontekstin e çdo përsëritjeje të periudhës D. i mikrofibrilit ekziston një pjesë e përbërë nga pesë molekula të quajtura "mbivendosje" dhe pjesa e përbërë nga katër molekula është "hendesë". Tropokolagjenët janë gjithashtu të rregulluar në një strukturë gjashtëkëndore ose pseudo-gjashtëkëndore (në seksion kryq), në secilën zonë të "mbivendosjes" dhe "hendekut".
Brenda tropokolagjenëve, ekziston një lidhje kovalente midis zinxhirëve, si dhe një sasi e ndryshueshme e këtyre lidhjeve midis vetë helikave të tropokolagjenit, duke formuar struktura të mirëorganizuara (për shembull, fibrilet). Tufa më të trasha fibrilesh formohen nga disa klasa të tjera proteinash, duke përfshirë lloje të tjera kolagjenesh, glikoproteinash, proteoglikanesh, të përdorura për të formuar lloje të ndryshme të indeve nga kombinime të ndryshme të të njëjtave proteina bazë. Pazgjidhshmëria e kolagjenit ishte një pengesë për studimin e monomerit të kolagjenit derisa u zbulua se ishte e mundur të nxirrej tropokolagjen nga një kafshë e re, sepse nuk kishte krijuar ende lidhje të forta me nën-njësi të tjera fibrile. Megjithatë, përmirësimet në mikroskopët dhe makinat me rreze X e kanë bërë kërkimin më të lehtë dhe imazhe gjithnjë e më të detajuara të strukturës së molekulës së kolagjenit janë bërë të disponueshme. Këto zbulime të vona janë shumë të rëndësishme për të kuptuar më mirë se si struktura e kolagjenit ndikon në lidhjet midis qelizave dhe substancës ndërqelizore, si ndryshojnë indet gjatë rritjes dhe rigjenerimit, si ndryshojnë ato gjatë zhvillimit embrional dhe patologjisë.
Fibrili i kolagjenit është një njësi strukturore gjysmë kristalore e kolagjenit. Fijet e kolagjenit janë tufa fibrilesh.
Përdorimi
Industria ushqimore
Nga pikëpamja ushqyese, kolagjeni dhe xhelatina janë proteina me cilësi të ulët, sepse ato nuk përmbajnë të gjitha aminoacidet thelbësore të nevojshme për njerëzit - ato janë proteina jo të plota. Prodhuesit e shtesave ushqimore me bazë kolagjeni pohojnë se produktet e tyre mund të përmirësojnë cilësinë e lëkurës dhe thonjve, si dhe shëndetin e kyçeve.
Hidrolizat relativisht të lira të kolagjenit, të ofruara shpesh në treg sot nën maskën e një burimi të aminoacideve të lira, nuk janë gjithmonë në gjendje të plotësojnë nevojat e njeriut për aminoacide të lira, pasi këto produkte nuk përmbajnë aminoacide të gatshme për përthithje, por janë vetëm ekstrakte pjesërisht të "tretura" të indeve të përbashkëta të gjitarëve, zogjve ose banorëve të detit. Për shembull, hidrolizat e kolagjenit janë pothuajse plotësisht të lira nga aminoacidi L-glutamine, i cili nuk është rezistent ndaj efekteve termike dhe ruajtjes afatgjatë të lëndëve të para; shumica e glutaminës shkatërrohet tashmë në fazat e para të ruajtjes dhe përpunimit të lëndëve të para. materialet; mbetjet e vogla të mbetura shpërbëhen pothuajse plotësisht gjatë nxjerrjes termike të indit të kërcit.
Burimet më cilësore të aminoacideve janë preparatet që përmbajnë të ashtuquajturat "aminoacide të lira". Meqenëse aminoacidet e lira janë praktikisht të gatshme për përthithje, trupi i personit marrës nuk ka nevojë të humbasë kohë, enzima tretëse dhe energji për tretjen e tyre. Ata janë në gjendje të hyjnë në gjak në kohën më të shkurtër të mundshme, dhe duke u dërguar prej tij në vendet që kanë nevojë për sintezë shtesë të kolagjenit, përfshihen menjëherë në formimin e tij.
Mjete kozmetike
- Formimi i një shtrese të përshkueshme nga ajri, ruajtëse lagështie në sipërfaqen e lëkurës, e cila ka veti plastifikuese (zbutëse), me vetitë e një komprese të lagësht;
- Zgjatja e veprimit të ekstrakteve, vajrave etj në përbërjet kozmetike;
- Duke i shtuar shkëlqim flokëve, duke krijuar një shtresë kolagjeni (mbrojtëse) në sipërfaqen e flokëve.
Kërkimi shkencor
Në vitin 2005, shkencëtarët ishin në gjendje të izolonin kolagjenin nga indet e buta të ruajtura të Tyrannosaurus rex dhe të përdornin përbërjen e tij kimike si dëshmi të mëtejshme të marrëdhënies midis dinosaurëve dhe zogjve modernë.
Kërkimi shkencor në mjekësi
Sinteza e kolagjenit është një proces kompleks enzimatik me shumë faza që duhet të sigurohet me një sasi të mjaftueshme të vitaminave dhe mineraleve. Sinteza ndodh në fibroblast dhe një numër fazash jashtë fibroblastit. Një pikë e rëndësishme në sintezë është reaksioni i hidroksilimit, i cili hap rrugën për modifikime të mëtejshme të nevojshme për maturimin e kolagjenit. Enzimat specifike katalizojnë reaksionet e hidroksilimit. Kështu, formimi i 4-hidroksiprolinës katalizohet nga prolin hidroksilaza, qendra aktive e së cilës përmban hekur. Enzima është aktive kur hekuri është në formën e tij dyvalente, i cili sigurohet nga acidi askorbik (vitamina C). Mungesa e acidit askorbik çrregullon procesin e hidroksilimit, i cili ndikon në fazat e mëtejshme të sintezës së kolagjenit - glikozilimin, ndarjen e peptideve N- dhe C-terminale, etj. Si rezultat, sintetizohet kolagjeni jonormal, i cili është më i lirshëm. Këto ndryshime janë në themel të zhvillimit të skorbutit.
Llojet e kolagjenit
Aktualisht, janë përshkruar 28 lloje të kolagjenit, të cilat janë të koduara nga më shumë se 40 gjene. Ato ndryshojnë nga njëri-tjetri në sekuencën e aminoacideve, si dhe në shkallën e modifikimit - intensitetin e hidroksilimit ose glikozilimit. E zakonshme për të gjithë kolagjenët është ekzistenca e 1 ose më shumë domeneve që përmbajnë një spirale të trefishtë dhe prania e tyre në matricën jashtëqelizore. Më shumë se 90% e të gjithë kolagjenit në organizmat më të lartë është kolagjeni i llojeve I, II, III dhe IV.
Përveç proteinave të kolagjenit, ka shumë proteina që përmbajnë një domen me një spirale të trefishtë kolagjeni në strukturën e tyre. E megjithatë, ato nuk pozicionohen si kolagjenë, por vetëm si "të ngjashëm me kolagjenin". Grupi i madh i proteinave të ngjashme me kolagjenin përfshin nënkomponentin e komplementit C1q, faktorin e ngjashëm me C1q, adiponektinën, kolestinat dhe fikolinat, strukturën terminale të acetilkolinestarazës, tre receptorë makrofagë, ektodisplazinë dhe EMILIN. Këto proteina, si kolagjenet, luajnë role strukturore dhe rregulluese.
Lloji i parë i kolagjenit, më arketipali, është një proteinë trimerike që bashkohet në spirale të trefishta pa thyerje, vetë-montohen në fibrile dhe ka forcën më të madhe mekanike. Ndërkohë, të gjithë kolagjenët e tjerë ndryshojnë prej tij në një ose më shumë aspekte. Disa kolagjene kanë thyerje në spiralen e trefishtë dhe jo domosdoshmërisht grumbullohen në fibrile.
| Lloji i kolagjenit | Gjenet | Molekulat | Organet | Sëmundjet e shoqëruara |
|---|---|---|---|---|
| I | COL1A1 COL1A2 | α1(I) 2 α2(I), α1(I) 3 | Kudo në inde të buta dhe të forta, lëkurë, kocka | Sindroma Ehlers-Danlos, osteogjeneza, reumatizma, sindroma Marfan, displazia |
| II | COL2A1 | α1(II) 3 + cm tipi XI | Kërc, trup qelqor, disqe ndërvertebrale | Kolagjenopatia e tipit II dhe XI, sindroma Stickler, akondrogjeneza |
| III | COL3A1 | α1(III) 3 | Indet e buta dhe organet e zbrazëta | Sindroma Ehlers-Danlos, displazia fibromuskulare, aneurizmi i aortës |
| IV | COL4A1 COL4A2 COL4A3 COL4A4 COL4A5 COL4A6 | α1(IV) 2 α2(IV), të tjerat të paqarta | Membranat e bazamentit | Sindroma Alport, sindroma Goodpasture |
| V | COL5A1 COL5A2 COL5A3 | α1(V) 2 α2(V), α1(V)α2(V)α3(V) + cm tipi XI | Indet e buta, placenta, enët, korioni | Sindroma Ehlers-Danlos |
| VI | COL6A1 COL6A2 COL6A3 COL6A4 COL6A5 COL6A6 | α1(VI)α2(VI)α3(VI) | Mikrofibrilet në indet e buta dhe kërc | Miopatia Ullrich, miopatia Bethlem, dermatiti atopik |
| VII | COL7A1 | α1(VII) 3 | Fibrilet e ngjitjes në ligamentin e lëkurës dhe epidermën | Epidermoliza bulloza |
| VIII | COL8A1 COL8A2 | α1(VIII)α2(VIII) | Kornea, endoteli | Distrofia e kornesë |
| IX | COL9A1 COL9A2 COL9A3 | α1(IX)α2(IX)α3(IX) | Kërc, qelqor | Sindroma Stickler, osteoartriti, displazia epifizare |
| X | COL10A1 | α1(X) 3 | Zona hipertrofike e zonës së rritjes | Displasia metafizare e Schmid |
| XI | COL11A1 COL11A2 | α1(XI)α2(XI)α1(II), α1(XI)α2(V)α1(II) | Kërc, trup qelqor | Kolagjenopatia e tipit II dhe XI, osteoporoza |
| XII | COL12A1 | α1(XII) 3 | Pëlhura të buta | Lëndimet e tendinit |
| XIII | COL13A1 | α1(XIII) 3 | Sipërfaqja e qelizave, qelizat epiteliale | |
| XIV | COL14A1 | α1(IV) 3 | Pëlhura të buta | |
| XV | COL15A1 | α1(XV) 3 | Qelizat endoteliale | karcinoma |
| XVI | COL16A1 | α1(XVI) 3 | Kudo | |
| XVII | COL17A1 | α1(XVII) 3 | Sipërfaqja e qelizave të epidermës | Epidermioliza bulloza, pemfigus |
| XVIII | COL18A1 | α1(XVIII) 3 | Qelizat endoteliale | |
| XIX | COL19A1 | α1(XIX) 3 | Kudo | Melanoma, karcinoma |
| XX | COL20A1 | α1(XX) 3 | I izoluar nga një embrion pule | |
| XXI | COL21A1 | α1(XXI) 3 | Enët e gjakut | |
| XXII | COL22A1 | α1(XXII) 3 | Vetëm në kryqëzimet muskul-tendon | |
| XXIII | COL23A1 | α1(XXIII) 3 | Qelizat tumorale | |
| XXIV | COL24A1 | α1(XXIV) 3 | Formimi i kockave | Osteokondroza |
| XXV | COL25A1 | α1 (XXV) 3 | Pllakat aterosklerotike | sëmundja e Alzheimerit |
| XXVI | COL26A1=EMID2 | α1(XXVI) 3 | Organet gjenitale | |
| XXVII | COL27A1 | α1(XXVII) 3 | Pëlhura të buta | |
| XXVIII | COL28A1 | α1(XXVIII) 3 | Sistemi nervor |
Aspektet mjekësore
Çrregullimet në sintezën e kolagjenit bazohen në sëmundje të tilla trashëgimore si dermatosporaksi tek kafshët, latirizmi (karakterizohet nga dobësia e kyçeve, dislokimet e zakonshme), sindroma Ehlers-Danlos (deri në 14 lloje manifestimesh), osteogjeneza imperfecta (sëmundja e njeriut të qelqit, rakitizmi kongjenital, dobësia kongjenitale). ), sëmundja Marfan.
Një manifestim karakteristik i këtyre sëmundjeve është dëmtimi i aparatit ligamentoz, kërcit, sistemit skeletor dhe prania e defekteve të valvulave të zemrës.
Sëmundjet e kolagjenit, duke përfshirë të ashtuquajturat kolagjenoza, lindin për shumë arsye. Kjo mund të jetë për shkak të një mutacioni në një gjen që shkakton një ndryshim në formën e molekulës së kolagjenit, ose një gabim në modifikimin pas përkthimit të kolagjenit. Gjithashtu, sëmundjet mund të shkaktohen nga një mangësi ose "mosfunksionim" i enzimave të përfshira në biosintezën e kolagjenit - mungesa e enzimeve hidroksiluese (prolin-, hidroksilaza lizine), glikoziltransferazat, peptidazat N-prokolagjen dhe C-prokolagen, ndërprerja e oksidazave të lizilit me nënndërprerje të kuozentazave. -lidhjet, mungesa e bakrit, vitaminat AT 6,. Në sëmundjet e fituara si skorbuti, rivendosja e ekuilibrit të enzimës në normalitet mund të çojë në një kurë të plotë.
Pothuajse çdo mutacion i gjenit çon në një humbje ose ndryshim në funksionet e kolagjenit, i cili, nga ana tjetër, ndikon në vetitë e indeve dhe organeve. Mutacionet e gjeneve në domenin e kolagjenit mund të çojnë në ndryshime në formën e spirales së trefishtë, nëpërmjet futjes/fshirjes së një aminoacidi ose zëvendësimit të Gly me një bazë të ndryshme. Mutacionet në domenet jo-kolagjene mund të çojnë në montim të gabuar të zinxhirëve α në strukturat supramolekulare (fibrile ose rrjete), gjë që gjithashtu çon në humbjen e funksionit. Zinxhirët a mutant janë në gjendje të formojnë një kompleks me tre spirale me zinxhirë a normalë. Në shumicën e rasteve, komplekse të tilla nuk janë të qëndrueshme dhe shkatërrohen shpejt, por një molekulë e tillë normalisht mund të kryejë rolin e saj nëse zonat funksionale të rëndësishme nuk preken. Shumica e sëmundjeve të shkaktuara nga mutacionet në gjenet e kolagjenit janë dominuese.
Shënime
Lidhjet
- Kolagjeni- artikull nga Enciklopedia e Madhe Sovjetike
|
||||||
|
Funksioni kryesor i kolagjenit është të sigurojë mbështetje strukturore për indet
Kolagjenët janë një familje me më shumë se 20 proteina të ndryshme të matricës jashtëqelizore. Këto proteina janë më të zakonshmet në mbretërinë e kafshëve
Të gjithë kolagjenët janë të organizuar në "nënnjësi kolagjeni" të trefishtë spirale, të cilat kanë një strukturë të mbimbështjellur dhe përbëhen nga tre polipeptide të veçanta.
Njësitë e kolagjenit largohen nga qelizat dhe më pas, në hapësirën jashtëqelizore, mblidhen në fibrile dhe fibra më të mëdha
Mutacionet në gjenet e kolagjenit shkaktojnë një sërë gjendjesh patologjike, duke filluar nga shfaqja e rrudhave deri te zhvillimi i kockave të brishta dhe sëmundje të tilla të rënda si formimi i flluskave të lëkurës.
Familja kolagjeneve përfshin më shumë se 20 proteina, të cilat janë ndër proteinat më të zakonshme në qelizat shtazore. Në organizmat shumëqelizorë, kolagjenët kanë ekzistuar për të paktën 500 milionë vjet. Pothuajse të gjitha qelizat shtazore sintetizojnë dhe sekretojnë të paktën një formë të kolagjenit.
Kolagjenet ofrojnë mbështetje strukturore për indet dhe ekzistojnë në forma të shumta të organizuara në struktura të ndryshme. Të gjitha proteinat e familjes së kolagjenit karakterizohen nga një veti e përbashkët: ato mblidhen në struktura të holla (rreth 1,5 nm në diametër) trefishe spirale të mbimbështjella, të përbëra nga tre nënnjësi të proteinave të kolagjenit që mbahen së bashku nga lidhje kovalente dhe jo kovalente.
Njësitë e kolagjenit grumbullohen në struktura spirale të trefishta, të cilat organizohen në fibrile ose rrjete,ku ato janë të ndërlidhura nga proteina të tjera të matricës jashtëqelizore, duke përfshirë kolagjenët e lidhur me fibrilet.
Strukturat me mbështjellje janë të tre llojeve - fibrilare, të shtresuara dhe të lidhura me fibrina:
NË kolagjenet fibrilare Spiralet e mbimbështjellura organizohen në fibrile ose "litarë" që i japin strukturës forcë përgjatë një boshti të vetëm (kjo strukturë i ngjan një kablloje të fortë çeliku të formuar nga tufa telash). Kur këto fibrile janë të vendosura në tufa paralele, si në tendinat, ato ofrojnë forcë të jashtëzakonshme strukturore që mund të përballojë forcat e ushtruara nga muskujt e lidhur me kockat.
Kolagjenet me shtresa janë një rrjet i përbërë nga struktura spirale të mbimbështjellura. Ata janë më pak rezistent ndaj forcave të muskujve, por janë shumë më të aftë t'i rezistojnë shtrirjes në disa drejtime. Një rrjet strukturash të tilla, për shembull, është karakteristikë e lëkurës.
Lloji i tretë i kolagjenit, të njohura si "ngatërresa fibrilare", formojnë struktura spirale të mbimbështjellura që lidhin fibrilet e kolagjenit së bashku.
Pavarësisht organizatave, kolagjenët formojnë strukturën kryesore të skelës së matricës jashtëqelizore. Proteinat e matricës jashtëqelizore si fibronektina dhe vitronektina lidhen me kolagjenët dhe janë të endura në strukturat e formuara nga korniza e kolagjenit. Një nga anëtarët e familjes së kolagjenit është një proteinë transmembranore që është e përfshirë në formimin e kontakteve ndërqelizore.
Ka përafërsisht 20 lloje të ndryshme të kolagjenit, shumica e të cilave mund të grupohen në katër klasa. Secila prej strukturave të trefishtë spirale është caktuar me një numër romak (I, II, III, etj.). Çdo nënnjësi kolagjeni caktohet një nënnjësi dhe llojit të saj i caktohet një numër (a1, a2, a3, etj.), i ndjekur nga një numër romak për të treguar llojin në të cilin gjendet. Për shembull, kolagjeni kryesor fibrilar i bishtit (dhe indeve të tjera) të minjve është tipi I dhe përbëhet nga dy kopje të nën-njësisë a1 (1) dhe një kopje e nën-njësisë a2 (I).
Figura më poshtë tregon struktura e fibrave të kolagjenit. Të tre nënnjësitë polipeptide janë mbështjellë rreth njëra-tjetrës në mënyrë paralele dhe formojnë një strukturë spirale të mbimbështjellur 300 nm të gjatë. Kolagjenët karakterizohen nga një sekuencë e përsëritur e aminoacideve që përmbajnë një element glicine-X-Y, ku X dhe Y mund të jenë çdo aminoacid, por zakonisht janë përkatësisht prolinë dhe hidroksiprolinë.
Kjo sekuencë ndihmon të paketuara fort tre nënnjësi dhe lehtëson formimin e një strukture superhelike. Nënnjësitë 300 nm të gjata mbahen së bashku nga lidhje kovalente që formohen midis rajonit terminal N të një nënnjësie dhe rajonit C-terminal të atij ngjitur. Strukturat spirale me mbimbështjellje janë rregulluar paralelisht, duke formuar boshllëqe të vogla midis njëra-tjetrës (64-67 nm). Këto boshllëqe ofrojnë pamjen karakteristike (striacionet) e fibrileve të dukshme në një mikroskop elektronik.
Proteinat e kolagjenit ndahen në katër grupe kryesore, të cilat ndryshojnë në formulën molekulare: natyra e formave të polimerit dhe shpërndarja në inde. Disa grupe përfshijnë disa lloje të kolagjenit.
Plotësisht strukturat e montuara të kolagjenit(fibrilare ose retikulare) kanë përmasa shumë më të mëdha se vetë qelizat; disa fibrile mund të arrijnë disa milimetra në gjatësi. Kështu, nën-njësitë e kolagjenit sintetizohen dhe sekretohen si struktura spirale të mbimbështjellura dhe hapat e fundit të montimit të tyre ndodhin jashtë qelizës. Siç tregohet në figurën më poshtë, sinteza e kolagjenit dhe përpunimi i mëtejshëm ndodh përgjatë rrugës sekretore. Gjatë sintezës, proteinat e kolagjenit dërgohen në retikulin endoplazmatik të grimcuar (ER) me pjesëmarrjen e grimcave të njohjes së sinjalit dhe aparatit të proteinave shoqëruese.
Njësitë e kolagjenit sintetizohen në formën e polipeptideve jashtëzakonisht të gjata, të cilat quhen prokolagjenë dhe përmbajnë propeptide, të cilat janë "bishta" të vendosura në skajet amino dhe karboksil.
Pas prokolagjenet hyjnë në lumenin e ER, pasi ato transportohen nga ER përmes aparatit Golgi dhe në vezikulat sekretore, ato pësojnë një sërë modifikimesh. Gjatë transportit të prokolagjenit përmes aparatit ER dhe Golgi, grupet hidroksil (-OH) i shtohen zinxhirëve anësor të prolinës dhe lizinës, të vendosura në pjesën e mesme të molekulave të prokolagjenit. Kjo prodhon hidroksiprolinën dhe hidroksilizinën.
Këto modifikime sigurojnë korrektësinë lidhje hidrogjenore, të cilat i mbajnë të tre nënnjësitë së bashku në një strukturë spirale të mbimbështjellur. Lidhjet disulfide formohen midis pjesëve amino- dhe karboksi-terminale të propeptideve, të cilat më pas sigurojnë rregullimin e saktë të tre nën-njësive të prokolagjenit për të formuar një strukturë të trefishtë spirale të mbimbështjellur. Spiralja më pas formohet spontanisht, në drejtim nga fundi C në fundin N.
Propeptidet ndërhyjnë në ndërveprim spirale të mbimbështjellura me njëri-tjetrin, duke parandaluar kështu polimerizimin e kolagjenit në. Pasi të ketë ndodhur sekretimi i helikave të trefishta të prokolagjenit, enzimat e quajtura proteaza prokolagjenike shkëputin propeptidet. Proteina e mbetur, e njohur si tropokolagjen, është pothuajse tërësisht e organizuar në një spirale të trefishtë dhe përfaqëson njësinë strukturore bazë të fibrilit të kolagjenit.
Fibrilet Ato montohen thjesht: vargjet anësore të lizinës në tropokolagjen modifikohen nga veprimi i enzimës lizil oksidazë, duke formuar alizina. Këto lizina të modifikuara formojnë lidhje tërthore kovalente që mundësojnë polimerizimin e tropokolagjenëve. Lizil oksidaza është një enzimë jashtëqelizore dhe kjo fazë e grumbullimit të fibrileve ndodh vetëm pasi prokolagjeni është larguar nga qeliza. Pasi të mblidhen, fibrilet mund të grumbullohen për të formuar tufa të mëdha ose fibra karakteristike të kolagjenit fibrilar.
Duke marrë parasysh rëndësinë kolagjenit në ofrimin e mbështetjes strukturore për indet, mund të imagjinohet se çfarë pasojash të rënda do të kishte në trup një ndërprerje e procesit të montimit të fibrileve. Mutacionet në gjenet që kodojnë sintezën e kolagjenit ose enzimave që modifikojnë prokolagjenin shkaktojnë zhvillimin e shumë sëmundjeve gjenetike që prekin pothuajse të gjitha indet. Për shembull, kolagjeni i tipit I është proteina kryesore strukturore e indit kockor. Mutacionet në gjenet e kolagjenit të këtij lloji shkaktojnë osteogjenezë jo të plotë, të ashtuquajturat. zhvillimi i "sëmundjes së kockave të brishta".
Mutacionet në gjenin e kolagjenit tipi IV çon në prishjen e montimit të laminës bazale në shumicën e indeve epiteliale dhe në zhvillimin e një sëmundjeje të lëkurës si epidermosis bullosa.
Qelizat lidhen me kolagjenin përmes receptorëve specifikë të quajtur integrinet. Këta receptorë u mundësojnë qelizave të lidhen në mënyrë të kthyeshme me kolagjenët ndërsa lëvizin nëpër matricën jashtëqelizore. Receptorët e integrinës aktivizojnë gjithashtu rrugë sinjalizuese të tilla që lidhja me kolagjenët (dhe proteinat e tjera të matricës jashtëqelizore) ndryshon aktivitetin e proceseve biokimike qelizore dhe kështu kontribuon në kontrollin e rritjes dhe diferencimit të qelizave.
TEMA: Biokimia e zgavrës me gojë. Biokimia e indit lidhor.
Rëndësia e temës.
Dentisti duhet të dijë përbërjen kimike të indit lidhor, funksionet e tij, pasi atij i përkasin të gjitha indet skeletore pa përjashtim (kockat, kërci, ligamentet dhe tendinat), dentina, trupi qelqor dhe muret e enëve të gjakut. Kolagjeni është proteina kryesore e indit lidhës, duke përbërë 30% të masës totale të proteinave në trup.
Pyetje për vetëkontroll.
Funksionet e indit lidhor.
Kolagjeni. Karakteristikat e përbërjes dhe strukturës së aminoacideve.
Fazat e biosintezës së kolagjenit. Zbërthimi i kolagjenit.
Struktura dhe funksionet e elastinës.
Klasifikimi, struktura dhe funksionet e glikozaminoglikaneve.
Proteoglikane të mëdha (agrekane) dhe të vogla (dekorinë, biglikan).
Proteinat jo kolagjenoze (ngjitëse) të matricës ndërqelizore: fibronektina dhe laminina. Roli i tyre në ndërveprimet ndërqelizore.
Abstrakt për temën e mësimit.
Të gjitha llojet e indit lidhës karakterizohen nga prania e tre komponentëve:
Qelizat (fibro- dhe histiocitet, qelizat e pigmentit, qelizat mast).
Substancë tokësore ndërqelizore. Konsistenca e saj si pelte është për shkak të përbërjes së saj. Substanca kryesore është një xhel shumë i hidratuar, i cili përbëhet nga 30% komponime me molekulare të lartë (glucosaminoglikane dhe proteina) dhe 70% ujë.
Struktura fibroze, fibrilare (fibrat e kolagjenit, elasticitetit dhe retikulinës).
Përbërja e indit lidhës përcaktohet nga vendndodhja dhe funksioni i tij. Për shembull, ligamentet përmbajnë shumë fibra dhe pak substancë të tokës, dhe trupi qelqor i syrit përbëhet praktikisht nga një substancë bluarëse.
1. Funksionet e indit lidhor
1. Duke u bashkuar. Ai lidh organet me njëri-tjetrin dhe përcakton kryesisht formën e jashtme të organeve dhe të gjithë organizmit.
2. Mbështetje. Indet e tendinave, fascisë, ligamenteve, kërcit, indit kockor janë të dendura dhe të forta dhe për këtë arsye "mbështesin" trupin (mekanocitet: kondroblastet, osteoblastet, odontoblastet).
3. Barriera (mbrojtëse). Shërben si një pengesë midis mjedisit të jashtëm dhe të brendshëm (dermis), midis gjakut dhe elementeve qelizore. Mbron trupin nga depërtimi i agjentëve infektivë (fagocitoza, biosinteza e antitrupave: mastocitet, makrofagët, leukocitet).
4. Depozitat. Substancat që lindin si rezultat i proceseve metabolike depozitohen në qeliza për një kohë të gjatë. Për shembull, indi nënlëkuror është i pasur me yndyrë; Pigmentet e melaninës dhe një produkt metabolik i hemoglobinës, hemosiderina, grumbullohen në histiocite.
5. Reparative. Shkatërrimi dhe vdekja e qelizave të mëlçisë, trurit ose miokardit, epidermës dhe dermës (plagë) shoqërohet me aktivizimin e përhapjes së fibroblasteve, migrimin e tyre në vendin e dëmtimit dhe sintezën aktive të kolagjenit, formimin e ri të komponimeve. ind, reaksion granulimi-fibroz. Kjo lehtësohet edhe nga induksioni i grumbullimit të trombociteve nga kolagjeni.
6. Trofike. Produktet e zbërthimit të komponentëve përdoren si material strukturor dhe energjik.
Po ngarkohet...
