Коллагены: биосинтез: общая характеристика
Полипептидные цепи коллагенов синтезируются на мембрано-связанных рибосомах и поступают в просвет эндоплазматического ретикулума в форме предшественников большего размера (про-альфа- цепи), имеющих дополнительные аминокислотные остатки ( пропептиды ) на N- и C-концах, а также короткий N-концевой сигнальный пептид , необходимый для поступления образующегося полипептида внутрь эндоплазматического ретикулума. Далее некоторые остатки пролина и лизина гидроксилируются, а некоторые остатки гидроксилизина гликолизируются. Гидроксильные группы данных аминокислот, полагают, образуют межспиральные водородные связи, способствующие образованию трехцепочечной молекулы проколлагена .
Недостаток аскорбиновой кислоты нарушает гидроксилирование пролина , в результате чего дефектные про-альфа-цепи не могут образовать стабильную тройную суперспираль и подвергаются внутриклеточной деградации, вследствие чего наблюдаются симптомы цинги (хрупкость кровеносных сосудов, расшатывание зубов). После секреции фибриллярные проколлагены превращаются во внеклеточном пространстве в молекулы коллагенов за счет удаления пропептидов. Первоначально фибриллообразующие коллагены синтезируются в качестве молекул-предшественников большего размера, известных как проколлагены .
Процесс внутриклеточного формирования проколлагена включает следующие этапы ( Рис. 2кол ):
отщепление сигнальных пептидов, гидроксилирование остатков пролина (в Y-положении) и лизина с образованием 4- гидроксипролина и гидроксилизина соответственно;
гидроксилирование расположенных в нескольких X-положениях остатков пролина до 3- гидроксипролина, присоединение галактозы (или как галактозы, так и глюкозы) к некоторым остаткам гидроксилизина, присоединение богатого маннозой олигосахарида к одному или обоим пропептидам, соединение С- концевых пропептидов посредством процесса, направляемого структурой данных доменов, а также формирование как внутренних, так и внешних дисульфидных связей.
После соединения C-пропептидов и формирования каждой цепи, содержащей около 100 остатков 4-гидроксипролина, в C- концевой области образуется "ядро" тройной спирали, после чего конформация тройной спирали распространяется по направлению к N-концу по принципу, напоминающему движение молнии [ Hulmes ea 1992 , Kielty ea 1993 , Kivirikko ea 1995 , Kivirikko ea 1993 , Prockop ea 1984 ].
После секреции проколлагена из фибробластов N-пропептиды отщепляются N-протеиназой коллагена , а C-пропептиды - особой C-протеиназой проколлагена .
Затем происходит самосборка коллагена в фибриллы. В заключительной стадии лизилоксидаза превращает некоторые остатки лизина и гидроксипролина в альдегидные производные, образующие серию сложных соединений.
Сборка и процессинг многих нефибриллярных коллагенов включают те же стадии, с некоторыми, однако, существенными отличиями. Многие коллагены содержат N- или C-концевые неколлагеновые домены, не подлежащие отделению, и, следовательно, не называемые пропептидами.
Некоторые коллагены претерпевают N-гликозилирование . Коллагены трех типов (IX, XII и XIV) модифицируются посредством присоединения боковых цепей гликозаминогликана, а коллагены двух "дополнительных" типов (XV и XVIII) обладают потенциальными участками для присоединения подобных цепей. Тройные спирали некоторых коллагенов, не содержащих больших C- концевых глобулярных доменов (напр., коллагены XII-го типа) могут сворачиваться по механизму, не включающему образование ядра в области C- конца.
