Біосинтез колагену. Обмін міді (сu)

Колаген, основний позаклітинний компонент сполучної тканини, є фібрилярний секреторний білок. Він входить до складу всіх тканин організму, забезпечуючи їм структурну міцність. Молекули колагену мають характерну структуру у вигляді довгої жорсткої потрійної спіралі. Три поліпептидні ланцюги (&alpha - ланцюги) Білка скручені один з одним в правостороннім суперспіраль, що утворить стержневідной структуру. У загальній масі білків у ссавців колаген складає близько 30%, і міститься в шкірі, кістках скелета і стромі внутрішніх органів в зразковому співвідношенні 4: 5: 1. У тканинах колаген знаходиться в основному у вигляді волокон, утворюючи нитки, фібрили, сітки і зв`язки. Для колагену, а також еластину, характерні міцність на розрив і гнучкість.

По складу колагену властивий ряд особливостей:

1) Формування потрійної спіралі обумовлено великою кількістю пролінових і гліціновие залишків. Третина всіх залишків &alpha - ланцюги - Гліцин. Ця амінокислота - єдина, яка може формувати центральну ділянку спіралі;

2) Виявлено близько 25 різних білків a-ланцюгів, причому кожен кодується окремим геном. У різних тканинах експресуються різні комбінації цих генів;

3) На сьогоднішній день виявлено близько 15 типів коллагенов. Найбільш поширені колаген I типу - фібрилярні, скорочення в канатовідную спіраль. У табл. 1 наведені основні характеристики різних типів колагену по Д.М. Фаллер і Д. Шилдс (2004);

4) Багатство коллагенов залишками гидроксипролина і гідроксилізин, які утворюються при посттрансляционном гидроксилировании пролина і лізину відповідними гідроксилази, завдяки легкості освіти переважно між залишками лізину дисульфідних містків забезпечує міцність колагенових волокон.

Таблиця 1. Основні характеристики різних типів колагену

Встановлено, що синтез і стабілізація волокнистого компонента сполучної тканини, а саме, полімеризація колагенових і еластичних волокон, відбувається в кілька стадій. на внутрішньоклітинних стадіях, що проходять спочатку на рибосомах шорсткого ЕПР (Шер), синтезуються &alpha - ланцюги пропептида, які потім надходять в порожнину ЕР. Тут за допомогою вітаміну З і Fе-містять проколаген-гідроксилази залишки проліну і лізину гідроксилюється, а гідроксилізин додатково глікозіліруется вуглеводними залишками глюкози і галактози. Рівень гликозилирования залежить від типу тканини, де утворюється колаген. За цистерн гладкого ЕР і апарату Гольджі про-&alpha - ланцюг переміщається до плазматичної мембрани. На останніх стадіях гликозилирования &alpha - ланцюги з`єднуються дисульфідними містками по 3 в єдиний комплекс, який згортається в потрійну спіраль проколлагена. Він секретується з клітини апаратом Гольджі в везикулах шляхом екзоцитозу.

на позаклітинних стадіях проколаген перетворюється в тропоколагену, волокна якого за допомогою Сі- і піридоксаль-яке містить ферменту лізілоксідази поперечно зшиваються в мікрофібрили, а потім в полімерні фібрили колагену. Освіта внутрішньо- і міжмолекулярних поперечних зв`язків відбувається завдяки окислювальному дезамінування &epsilon - аминогрупп лізину і оксипроліну (Грінстейна, 2004) (рис. 1).

Мал. 1. синтез колагену

При окислювальному дезаминировании аминогрупп лізінових залишків р-пептидних ланцюгів колагену утворюються поперечні зв`язки типу шіффово підстав і альдольної конденсатів. Крім лізілоксідази, в цьому процесі бере участь Fe-що містить фермент пролілгідроксілаза. Недостатність в організмі міді або піридоксалю (вітаміну В₆) Призводить до зниження активності лізілоксідази і, отже, до уповільнення полімеризації при формуванні волокнистого компонента сполучної тканини мономерів колагену і еластину. Те ж відбувається при нестачі в організмі заліза. Саме такі наслідки спостерігаються при ангио-, остео і дерматолатірізме, тобто при захворюваннях, викликаних надходженням в організм аріламінов, наприклад, латірогенов (&beta - амінопропіонітріл, &beta - аміноа- цетонітріл і інші компоненти запашного горошку Lathyrus odoratus та інших рослин цього роду, зокрема, чини - L. sativa).

Видалення іонів металів з молекул ферментів за допомогою хелатообразующіх лігандів призводить до уповільнення процесу окисного дезамінування зазначених аминогрупп і до пошкодження волокнистої компонента сполучної тканини, тобто до порушення нормального фібрілло- генезу. Інгібування зазначених ферментів лікарськими препаратами пояснюється утворенням хелатних комплексів, де іон Сu в лізілоксідази і Fe в пролілгідроксілазе є центральним атомом, а молекули аріламінов - лігандами. При тривалому застосуванні різних ліків може розвиватися вовчакоподібний синдром (подиміти, 1981).

Слід зазначити, що ступінь комплексоутворення лігандів (препаратів) з центральними атомами ферментів залежить від концентрації (дози) лігандів, особливостей їх фармакокінетики, фізіологічного стану організму.

Медична біонеорганіка. Г.К. баранчиків