Синтез и созревание (процессинг) коллагена

Е.В. Лукашева

Материалы к лекциям

По биохимии соединительной ткани

Учебно-методическое пособие

Москва

 2009
 

 

Е.В. Лукашева

Материалы к лекциям по биохимии соединительной ткани. - М., Учебно-методическое пособие. – М., 2009

 

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, клинических ординаторов, интернов и аспирантов медицинского факультета, обучающихся по специальности «Стоматология». Задача пособия - помочь студентам овладеть весьма сложным материалом курса «Биохимия полости рта».

При подготовке пособия в основу положена глава из учебника: Березов Т.Т., Коровкин Б.Н. Биологическая химия. – М: изд-во «Медицина», 2007. Автор выражает благодарность академику РАМН Т.Т.Березову и профессору Н.Н.Чернову за ценные замечания.

  Большое внимание в учебно-методическом пособии уделено химическому составу веществ, формирующих межклеточный матрикс, а также протекающим в соединительной ткани биохимическим процессам, в частности, процессам синтеза белков и их постсинтетической модификации. Освоение материала пособия целесообразно после изучения студентами основ биохимии.

Пособие включает краткий теоретический курс, а также вопросы для текущего контроля усвоенных знаний, которые помогут оттенить наиболее важные моменты изучаемой темы. В конце пособия приводится список дополнительной литературы, которая необходима для более глубокого изучения заинтересовавших читателей вопросов.

Содержание

 

	Введение
1.	Коллагены   1.1. Синтез и созревание (процессинг) коллагена 1.2. Уровни структурной организации коллагена 1.3. Регуляция метаболизма коллагена и ее  нарушения	4   6 17 18
2.	Неколлагеновые белки   2.1. Эластин 2.2. Фибронектин 2.3. Интегрины 2.4. Ламинины 2.5. Нидоген	21   21 22 23 23 24
3.	Протеогликаны   3.1. Строение протеогликанов 3.2. Синтез и распад протеогликанов и их регуляция	24   24 29
4.	Органический матрикс минерализованных тканей 4.1. Коллаген I типа 4.2. Протеогликаны 4.3. Остеонектин 4.4. gla-Белки 4.5. Остеопонтин 4.6. Костный сиалопротеин 4.7. Фосфофорин 4.8. Белки эмали	31 33 33 33 34 35 35 36 36
5.	Вопросы, требующие однозначного ответа	37

Введение

 

Соединительная ткань широко распространена в организме человека. К соединительной ткани относят, в основном, ткани костей, зубов (дентин, цемент), сухожилий, рыхлую соединительную ткань, подкожную клетчатку. Соединительная ткань является основной в челюстно-лицевой области. Несмотря на существенные морфологические различия, все виды соединительной ткани имеют общие, характерные для них особенности.

1. В соединительной ткани межклеточное вещество (межклеточный матрикс) занимает больше места, чем сами клетки.

2. Межклеточное вещество соединительной ткани имеет сложный химический состав и содержит большое количество белков и протеогликанов, в образовании которых участвуют клетки соединительной ткани.

3. Для межклеточного матрикса соединительной ткани характерна высокая степень структурной организации полимерных молекул, которая приводит к образованию межклеточного матрикса, включающего волокнистые (фибриллярные) коллагеновые и эластиновые структуры.

Коллагены

Наиболее широко в соединительной ткани представлены белки, относящиеся к семейству коллагенов. Коллагены составляют 25-33% от общего количества белков организма взрослого человека, или 6% от общей массы тела. Они обеспечивают внеклеточный каркас у всех многоклеточных организмов и присутствуют практически в любой ткани животного происхождения. В настоящее время известны около 20 типов коллагена, различающихся как по первичной структуре и пространственной организации, так и по биологической роли.

Уникальные свойства коллагенов обусловлены особенностями их молекулярного строения, а также способностью их участия в формировании сложных надмолекулярных пространственных структур.

 

Различают два основных типа цепей коллагена: α₁  и α₂, а также четыре разновидности цепи α₁: α₁ (I), α₁ (II), α₁ (III), α₁ (IV). Молекулы большинства типов коллагенов представляют три полипептидные цепи, закрученные в тройную спираль. В табл. 1 представлены данные о составе коллагенов различных тканей.

 

Табл. 1. Наиболее распространенные типы коллагенов

 

Тип	Формула	Распределение  в тканях	Характерные особенности
I	[α1 (I)]2 α2	Кожа, сухожилия, кости, дентин,фасции	1% - гидроксилизина 33% - глицина 13% - пролина мало гликозилирован широкие фибриллы
II	[α1 (II)]3	Хрящи	⋗1% гидроксилизина сильно гликозилирован фибриллы тоньше, чем у коллагена I типа
III	[α1 (III)]3	Кожа, матка, кровеносные сосуды, десна	много гидроксипролина мало гидрокси-лизина мало гликозилирован содержит S-S-связи на С-конце
IV	[α1 (IV)]2α2(IV)	Базальные мембраны	очень много гидроксилизина, много гидроксипролина мало аланина почти полностью гликозилирован

 

 

Наиболее распространенный коллаген первого типа состоит их двух цепей типа α₁ (I) и одной α₂ цепи.

Синтез и созревание (процессинг) коллагена

Коллаген синтезируется внутри различных клеток соединительной ткани (фибробластов, хондробластов, остеобластов, одонтобластов и др.) на прикрепленных к мембранам эндоплазматического ретикулума (ЭПР) рибосомах в виде препроколлагена, содержащего на N-конце сигнальную последовательность, состоящую приблизительно из 100 аминокислотных остатков.

 

 

 

 

После синтеза полипептидной цепи следует многоэтапный процесс созревания коллагена, так называемый процессинг, происходящий как внутри, так и вне клеток.