Коллагены, образующие сетеподобные структуры

К этому классу относят коллагены IV, VIII, X типов. Особенности строения и функционирования таких белков можно рассмотреть на примере наиболее изученных к настоящему времени коллагенов IV и VIII типов.

Рис. 15-5. Внутри- и межмолекулярные поперечные связи в коллагене.

Коллаген IV типа является ключевым структурным компонентом базальных мембран, которые

Рис. 15-6. Структура коллагеновых фибрилл II типа и ассоциированного с ним коллагена IX типа.

Рис. 15-7. Модель структуры коллагена IX типа. КОЛ₁ - КОЛ₃ -коллагеновые домены; НК₁ - НК₄ - неколлагеновые структуры.

представляют собой особую форму межклеточного матрикса. Его секретируют различные типы клеток: эпителиальные, эндотелиальные, мышечные, нервные, жировые. Особенностью коллагена IV типа является то, что повторяющиеся спирализованные участки с последовательностью (Гли-х-у)_n часто прерываются короткими неспиральными сегментами. Это, вероятно, увеличивает гибкость коллагена IV типа и способствует образованию на его основе сетчатых структур (рис. 15-8).

Рис. 15-8. Организация коллагена IV типа. А. Тройная спираль мономера коллагена: 7S- N-конец; НК₁ - С-конец. Б. Полимеризация коллагена IV типа: 1 - мономер; 2 - димеры, образованные соединением мономеров в области НК₁-доменов; 3-тетрамеры, образованные соединением мономеров в области 7S-сегментов в параллельном и антипараллельном направлениях; 4 - образование сетчатой структуры из олигомерных форм коллагена IV типа.

Молекулы этого коллагена не могут ассоциироваться латерально с образованием фибрилл, так как N- и С-концевые пропептиды у него не отщепляются. Но именно эти фрагменты участвуют в образовании олигомерных форм коллагена, так как они имеют ряд потенциальных мест связывания (остатки цистеина и лизина). Дисульфидные мостики и поперечные лизиновые связи стабилизируют образующиеся олигомеры. Кроме этого, возможны латеральные взаимодействия спирализованных участков разных молекул с образованием суперспиралей. В базальной мембране из этих компонентов формируется сетчатая структура с гексагональными ячейками размером 170 нм. Коллагены VIII и X типов относят к так называемым короткоцепочечным коллагенам. Каждая их молекула состоит из короткого коллагенового домена, который составляет -1/2 длины интерстициальных коллагенов, и неколлагеновых фрагментов на N- и С-концах. Коллаген VIII типа - главный компонент десцеметовых мембран эндотелия роговицы. Молекулы этого коллагена собираются антипараллельно с образованием тетрамеров, из которых образуются гексагональные решётки, обеспечивающие прозрачность роговицы (рис. 15-9). Кроме роговицы, коллаген VIII типа присутствует во многих других тканях, но ещё одна его преимущественная локализация - кровеносные сосуды, в которых он в основном находится в матриксе под эндотелиальными клетками. Образует ли этот коллаген и здесь гексагональные решётки, неизвестно. Возможно, что в сосудах коллаген VIII типа образует сетевидные структуры, подобные тем, которые формирует коллаген IV типа в базальных мембранах.