Синтез коллагена Синтез коллагена сложный

Синтез коллагена

Синтез коллагена — сложный ферментативный многостадийный процесс, который должен быть обеспечен достаточным количеством витаминов и минеральных элементов. Происходит при нормальной экспрессии генов, отвечающих за его синтез. Начинается в клетке, а завершается в межклеточном матриксе. Важный момент в синтезе — реакции гидроксилирования, которые открывают путь дальнейшим модификациям, необходимым для созревания коллагена. Катализируют реакции гидроксилирования специфические ферменты.

Синтез коллагена и образование волокон осуществляется в несколько этапов: 1. Сборка а-цепей на рибосомах эндоплазматической сети фибробластов. 2. Образование протоколлагена. 3. Гидроксилирование и образование проколлагена. 4. Гликосилирование и образование тропоколлагена. 5. Секреция тропоколлагена из клетки. 6. Полимеризация в фибриллы. 7. Образование коллагенового волокна.

После возникновения каждая а-цепь начинает вытягиваться и объединяться с двумя другими цепями. При этом между цепями образуются водородные связи — водород прикрепляется к аминогруппе или гидроксильной группе, образуя связь с соседним кислородом ближайшей карбоксильной группы. Водородные связи являются слабыми, поэтому в дальнейшем молекула коллагена укрепляется более прочными связями. Одновременно в а-цепях происходят реакции гидроксилирования пролина и лизина, катализируемые соответствующими гидроксилазами (с участием аскорбиновой кислоты, Fe , молекулярного кислорода и акетоглютарата). За счет образования водородных связей гидроксипролин участвует в стабилизации коллагеновой спирали. Через гидроксильную группу гидроксилизина к коллагену присоединяется полисахарид, а в дальнейшем гидроксилизин принимает участие в образовании поперечной исчерченности. Присоединение полисахарида (гликосилирование) происходит с участием фермента галактозилтрансферазы и ионов марганца, в результате чего образуется галактозогидроксилизиновая связь.

После этого фермент гликозилтрансфераза катализирует образование 1, 2 -гликозид-ной связи глюкозы с галактозой, образуя диса-харид. В итоге образуется глюкозил-галактозил-гидроксилизин. Функциональное значение реакций гликосилирования не совсем ясно, но предполагается, что они необходимы для транспорта мономерного коллагена через клеточную мембрану. Окончательной реакцией синтеза коллагена является превращение протоколлагена в коллаген (тропоколлаген). Молекулы тропоколлагена, вышедшие из фибробластов в межклеточное вещество, агрегируются в волокна, причем располагаются по отношению друг к другу в соседних фибриллах зигзагообразно. Сумма светлого и темного дисков составляет 50 нм. Одновременно образуются ковалентные (дегидроксилизинонорлейциновые) связи между цепями соседних молекул, представляющие собой наиболее прочный тип поперечных связей в коллагене и важный фактор стабилизации коллагенового волокна.

Как уже упоминалось неоднократно, синтез коллагена и образование коллагеновых волокон сопровождаются образованием поперечных химических связей как внутри одной молекулы (интрамолекулярные связи), так и между соседними молекулами (интермолекулярные связи). От количества и характера этих связей зависит прочность коллагеновых волокон. На первом этапе образования тропоколлагена образующие его ацепи держатся вместе только водородными связями, которые образуются также и между соседними молекулами тропоколлагена и участвуют в поддержании стабильности коллагеновой фибриллы. Однако поскольку водородные связи являются слабыми связями, они легко разрываются даже при легких воздействиях, поэтому такой коллаген является непрочным и называется растворимым. Постепенно его растворимость уменьшается в связи с образованием прочных ковалентных поперечных связей.

. Растворимость коллагена значительно снижается, когда ковалентные связи образуются между а-цепями соседних молекул тропоколлагена. . Чаще всего эти интермолекулярные связи об разуются между аминогруппой остатка лизина одной молекулы и карбоксильной группой гидроксилина соседней молекулы — гидроксили-зинонорлейциновые связи. В том случае, если связи образованы двумя лизиновыми остатками, они называются лизинонорлейциновыми. Наконец, связи, образованные двумя гидрок-силизиновыми остатками, носят название ди-гидроксилинонорлейциновые связи и являются самыми прочными. Растворимость коллагена значительно снижается, когда ковалентные связи образуются между а-цепями соседних молекул тропоколлагена. Чаще всего эти интермолекулярные связи об разуются между аминогруппой остатка лизина одной молекулы и карбоксильной группой гидроксилина соседней молекулы — гидроксили-зинонорлейциновые связи.

В том случае, если связи образованы двумя лизиновыми остатками, они называются лизинонорлейциновыми. Наконец, связи, образованные двумя гидрок-силизиновыми остатками, носят название ди-гидроксилинонорлейциновые связи и являются самыми прочными Окончательное формирование коллагеновых волокон завершается образованием комплексов с другими компонентами межклеточного вещества соединительной ткани — фибронектином, матриксными белками, обладающими высокой способностью к комплексообразованию.