81567

Особенности биосинтеза и созревания коллагена. Проявления недостаточности витамина С

Доклад

Биология и генетика

Синтез и созревание коллагена сложный многоэтапный процесс начинающийся в клетке а завершающийся в межклеточном матриксе. Синтез и созревание коллагена включают в себя целый ряд посттрансляционных изменений: гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина Hyp и гидроксилизина Hyl; гликозилирование гидроксилизина; частичный протеолиз отщепление сигнального пептида а также N и Сконцевых пропептидов; образование тройной спирали. Синтез полипептидных цепей коллагена.

Русский

2015-02-20

106.89 KB

1 чел.

Особенности биосинтеза и созревания коллагена. Проявления недостаточности витамина С.

Синтез и созревание коллагена - сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе. Синтез и созревание коллагена включают в себя целый ряд посттрансляционных изменений:

  1.  гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина (Hyp) и гидроксилизина (Hyl);
  2.  гликозилирование гидроксилизина;
  3.  частичный протеолиз - отщепление "сигнального" пептида, а также N- и С-конце-вых пропептидов;
  4.  образование тройной спирали.

Синтез полипептидных цепей коллагена.Полипептидные цепи коллагена синтезируются на полирибосомах, связанных с мембранами ЭР, в виде более длинных, чем зрелые цепи, предшественников - препро-α-цепей. У этих предшественников имеется гидрофобный "сигнальный" пептид на N-конце, содержащий около 100 аминокислот. Основная функция сигнального пептида - ориентация синтеза пептидных цепей в полость ЭР. После выполнения этой функции сигнальный пептид сразу же отщепляется. Синтезированная молекула проколлагена содержит дополнительные участки - N- и С-концевые пропептиды, имеющие около 100 и 250 аминокислот, соответственно. В состав пропептидов входят остатки цистеина, которые образуют внутри- и межцепочечные (только в С-пептидах) S-S-связи. Концевые пропептиды не образуют тройную спираль, а формируют глобулярные домены. Отсутствие N- и С-концевых пептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной спирали.

Посттрансляционные модификации коллагена

Гидрокслирование пролина и лизина. Роль витамина С. Гидроксилирование пролина и лизина начинается в период трансляции коллагеновой мРНК на рибосомах и продолжается на растущей полипептидной цепи вплоть до её отделения от рибосом. После образования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков прекращается. Реакции гидроксилирования катализируют ок-сигеназы, связанные с мембранами микросом. Пролиловые и лизиловые остатки в Y-положении пептида (Гли-х-у)n подвергаются действию, соответственно, пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы. Пролил-3-гидроксилаза действует на некоторые остатки пролина в Х-положениях. Необходимыми компонентами этой реакции являются оскетоглутарат, О2 и витамин С (аскорбиновая кислота). Донором атома кислорода, который присоединяется к С-4 пролина, является молекула О2, второй атом О2 включается в сукцинат, который образуется при декарбоксилировании α-кетоглутарата, а из карбоксильной группы а-кетоглутарата образуется СО2. Гидроксилазы пролина и лизина содержат в активном центре атом железа Fe2+. Для сохранения атома железа в ферроформе необходим восстанавливающий агент. Роль этого агента выполняет кофермент гидроксилаз - аскорбиновая кислота, которая легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту. Обратное превращение происходит в ферментативном процессе за счёт восстановленного глутатиона. Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации тройной спирали коллагена, ОН-группы гидроксипролина (Hyp) участвуют в образовании водородных связей. А гидроксилирование лизина очень важно для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл. При цинге - заболевании, вызванном недостатком витамина С, нарушается гидроксилирование остатков пролина и лизина. В результате этого образуются менее прочные и стабильные коллагеновые волокна, что приводит к большой хрупкости и ломкости кровеносных сосудов с развитием цинги. Клиническая картина цинги характеризуется возникновением множественных точечных кровоизлияний под кожу и слизистые оболочки, кровоточивостью дёсен, выпадением зубов, анемией.

Гликозилирование гидроксилизина. После завершения гидроксилирования при участии специфических гликозилтрансфераз в состав молекулы проколлагена вводятся углеводные группы. Чаще всего этими углеводами служат галактоза или дисахарид галактозилглюкоза. Они образуют ковалентную О-гликозидную связь с 5-ОН-группой гидроксилизина. Гликозилирование гидроксилизина происходит в коллагене, ещё не претерпевшем спирализации, и завершается после образования тройной спирали. Число углеводных единиц в молекуле коллагена зависит от вида ткани. Так, например, в коллагене сухожилий (тип I) это число равно 6, а в коллагене капсулы хрусталика (тип IV) - НО. Роль этих углеводных групп неясна; известно только, что при наследственном заболевании, причиной которого является дефицит лизилгидроксилазы (синдром Элерса - Данло-Русакова, тип VI), содержание гидроксилизина и углеводов в образующемся коллагене снижено; возможно, это является причиной ухудшения механических свойств кожи и связок у людей с этим заболеванием.

Образование проколлагена и его секреция в межклеточное пространство. После гидроксилирования и гликозилирования каждая про-α-цепь соединяется водородными связями с двумя другими про-α-цепями, образуя тройную спираль проколлагена. Эти процессы происходят ещё в просвете ЭР и начинаются после образования межцепочечных дисульфидных мостиков в области С-концевых пропептидов. Из ЭР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство.

Образование тропоколлагена. Болезни, связанные с нарушениями этого процесса. В межклеточном матриксе концевые пропептиды коллагенов I, II и III типов отщепляются специфическими проколлагенпептидазами, в результате чего образуются молекулы тропоколлагена, которые и являются структурной единицей коллагеновых фибрилл. При снижении активности этих ферментов (синдром Элерса - Данло - Русакова, тип VII) концевые пропептиды проколлагена не отщепляются, вследствие чего нарушается образование тропоколлагена и далее нарушается образование нормальных коллагеновых фибрилл. Нити коллагена видны под микроскопом в виде дезорганизованных пучков. Клинически это проявляется малым ростом, искривлением позвоночника, привычными вывихами суставов, высокой растяжимостью кожи. У коллагенов некоторых типов (IV, VIII, X) концевые пропептиды не отщепляются. Это связано с тем, что такие коллагены образуют не фибриллы, а сетеподобные структуры, в формировании которых важную роль играют концевые N- и С-пептиды.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23445. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ 12.61 MB
  Материковые воды . Современные представления о Мировом круговороте воды . Подземные воды . Внутренние воды и водные ресурсы России .
23446. Экономическая география 1.57 MB
  Экономикогеографическая характеристика территории страны района и т. Кроме того существует территориальное разделение труда закрепляющее отдельные отрасли производства за определенными территориями страны и районы мира. Территориальное разделение труда Условные обозначения: А Б В территория любой страны или района мира; предприятия разнородных производств отраслей возникшие на территории отдельных стран районов располагающих благоприятными условиями предпосылками для их развития. Формирование в рамках...
23447. Битва за небеса 1.56 MB
  После нее победители немцев Британия Франция и США устанавливают Версальскую систему равновесия. Германия снова повержена и победители – прежде всего наша Империя и США – в 1944 году на Ялтинской конференции проектируют Ялтинскую модель мира. С балансом сил двух мировых держав – СССР и США. Проклятая Североатлантическая сила ударит и по России едва только у нас сгниют от старости последние баллистические ракеты способные ударить по США.
23448. Геноцид русского народа 288.39 KB
  Ежегодно население России – её коренных народов – неуклонно сокращается и этот процесс вотвот станет необратимым. Каждый раз ставилась цель: довести долю машин и оборудования в экспорте России хотя бы до уровня 1985 года хотя бы до 40 . При этом промышленность России 2000х годов примерно в 13 раза энергопрожорливее индустрии СССР 1985 года. Ну где это всё Производительный малый бизнес в России раздавлен.
23449. Секретная служба в тылу немцев (1914 - 1918 гг.) 1.97 MB
  В 1913 году закончил колледж Гонвилла и Кейюса в Кембридже и собирался продолжить учебу чтобы стать горным инженером но с началом Первой мировой войны пошел добровольцем на фронт сначала служил в медицинской службе потом в полевой артиллерии где дослужился до капитана. Тем не менее они отмечали что в книгах содержится ряд неточностей и что автор порой слишком преувеличивал свои заслуги. Если мне не придётся больше быть в Голландии то я всё же буду помнить что дорога из Роттердама в Амстердам через Гаагу и Гарлем ровная а вокруг...
23450. История гитлерюгенда 404.5 KB
  История гитлерюгенда Введение ХХ век далеко не случайно считается эпохой тоталитаризма. У части западных историков сложилось восприятие гитлерюгенда как организации автономной от НСДАП и государственных органов Третьего Рейха. Поэтому несомненно что в большинстве своем члены гитлерюгенда свободны от вины за преступления совершенные нацистами. Но несмотря на всё это надо объективно рассматривать историческую роль гитлерюгенда так как он был организацией вполне интегрированной в политическую систему Третьего Рейха.
23451. Алфавитно-справочный перечень государей русских и замечательнейших особ их крови 4.98 MB
  АГАФИЯ великая княгиня Так некоторые известия именуют жену Всеволода II Ольговича великого князя киевского сообщая что она выдана за него в 1116 г. 189 и родила мужу сыновей –Святослава князя киевского и Ярослава князя черниговского –да еще дочь Звениславу за Болеславом IV герцогом польским. АГАФИЯ ВСЕВОЛОДОВНА великая княгиня жена по Татищеву вторая великого князя Юрия Георгия II Всеволодовича великого князя владимирского дочь Всеволода Святославича Чермного князя черниговского одно время великого князя киевского от...
23453. Древние майя. Загадки погибшей цивилизации 2.28 MB
  Древние майя. Кто создал эти колоссы Когда С какой целью Что вызвало к жизни блестящую цивилизацию майя в саном центре гиблых тропических джунглейАвтор книги на основе новейших данных о древнеамериканской истории рассматривает ряд таинственных событий далекого прошлого индейцев майя. Гуляева это древнейшие судьбы Мезоамерики важнейшего и глубоко своеобразного региона одного из первых очагов производящего хозяйства высокой и оригинальной цивилизации индейских народностей майя сапотеков нахуа. Гуляев назвал ее Древние...