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

2 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

69748. Оператор безумовного переходу 24 KB
  Розглянутий умовний оператор if-then-else вибирає один з двох можливих напрямів виконання програми залежно від виконання умови. Інакше його називають оператором умовного переходу. В програмі може виникнути потреба перейти до ви конання деякого відрізка програми незалежно від жодної умови.
69749. Модуль Dos 21 KB
  Dos дозволяє обмінюватися інформацією з операційною системою. Системний час переривання стани параметрів оточення процедури обробки процесів робота з дисковим простором всім цим займається модуль Dos. Модуль Dos і WinDos Модулі Dos і WinDos реалізують численні процедури і функції...
69750. Параметри-змінні 25 KB
  Для того, щоб результат обчислень у тілі процедури зручно було використати в програмі, треба не фіксувати змінну, якій присвоюється одержане значення, а зробити її також параметром. Позначимо цю змінну, наприклад, res і введемо її в список формальних параметрів процедури.
69751. Принцип локалізації 38 KB
  Метод покрокової деталізації та апарат процедур якраз і дають змогу вести таку паралельну розробку програм. Створені часткові алгоритми подають у вигляді досить автономних частин програми - описів процедур, які потім достатньо вставити в розділ опису процедур і функцій програми.
69752. Параметри-процедури і параметри-функції 28.5 KB
  Як формальні параметри в мові Паскаль, крім параметрів-значень і параметрів-змінних, використовують також імена процедур і функцій. Параметри-процедури в списку формальних параметрів в авторській версії Паскаль зазначають після службового слова procedure.
69753. Перетворення типів 28.5 KB
  Однак Турбо Паскаль допускає в певних межах такі перетворення які треба задавати в явному вигляді. Є три способи задавати перетворення типів: неявні перетворення використання стандартних функцій і явні перетворення.
69754. Вставляння заданого елемента 27.5 KB
  Заданий елемент у рядок вставлятимемо за вказівкою на ланку, після якої він повинен бути. Нехай початковий динамічний рядок має вигляд, показаний на рис. 11.3. Після В треба вставити D. Цей випадок схематично зображено на рис...
69755. Шукання елемента списку 22.5 KB
  Алгоритм шукання елемента в списку аналогічний до шукання в динамічному рядку. Тому для списку теж складемо логічну функцію, побічним ефектом якої є інформація про першу за порядком ланку, яка містить шуканий елемент.
69756. Поняття про графи і дерева 39 KB
  Графом називають скінченну множину точок - вершин графа, для деяких пар якої налагоджені зв’язки - ребра графа. Розглянемо використання графів для зображення динамічних структур. Нехай є деяка структура, що складається з записів, пов’язаних між собою системою вказівок...