Японский коллаген - молекула месяца

КОЛЛАГЕН

Японский коллаген и гиалуроновая кислота

ГИАЛУРОН

Коллаген—Молекула месяца

Автор: Девид С.Гудсел

Источник: Информационный портал биологических макромолекулярных структур—Апрель 2000г.

Сайт: http://www.pdb.org/pdb/static.do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb4_1.html

Белок, который в вашем организме в изобилии.

Около четверти всех белков в вашем теле – это коллаген. Коллаген - это основной строительный белок, формирующий молекулярные цепи, которые усиливают сухожилия и многочисленные эластичные ткани которые поддерживают кожу и внутренние органы. Кости и зубы сделаны путем добавления минеральных кристаллов к коллагену. Коллаген обеспечивает структуру нашего тела, защищая и поддерживая мягкие ткани и соединяя их со скелетом. Но, не смотря на его решающую роль в теле, коллаген – это относительно простой белок.

Тройная спираль коллагена

Коллаген состоит из 3 цепочек, свернутые вместе в тугую тройную спираль. Иллюстрация, которая здесь представлена, показывает всего лишь маленький сегмент целой молекулы – каждая цепочка в длину состоит из более 1400 амино кислот и всего лишь около 20 показано на рисунке. Повторяющиеся последовательности трех амино кислот формируют эту крепкую структуру. Каждая третья амино кислота – это глицин, маленькая амино кислота, которая идеально располагается внутри спирали. Многие из оставшихся мест в цепочке заполнены двумя случайными амино кислотами: пролин и модивифированная версия пролина, гидроксипролин. Мы не будем ожидать, что обычно это пролин, потому что он формирует узел (петлю, перекручивание) в полипептидной цепочке, что сложно представить в типичных глобулярных белках. Но, как вы можете видеть на след. странице, именно это является правильной формой для этого строительного белка.

Витамин С

Гидроксипролин, который очень важен для стабильности коллагена, производится путем модифицирования нормальных пролиновых амино кислот после того, как колагеновая цепочка построена. Реакция требует витамин С для помощи в добавлении кислорода. К сожалению, мы не можем производить витамин С внутри нашего тела, и если мы не получаем его в достаточном количестве с нашим питанием, результат может быть погубным. Нехватка витамина С замедляет производство гидроксипролина и останавливает конструирование нового коллагена, что в итоге приводит к авитаминозу С, или цинге. Симптомы авитаминоза С (цинги) – потеря зубов и легкое появление синяков – вызваны недостатком коллагена для того чтобы восстановить изношенность, вызванную повседневной активностью.

Коллаген на полках магазина

Коллаген из домашних животных хорошо знакомый ингредиент на кухне. Как и большинство белков, когда коллаген нагревают, он теряет все свои структуры. Тройная спираль расплетается и цепочки разделяются. Затем, когда эта измененная масса запутанных цепочек остывает, она впитывает всю окружающую воду как губка, превращаясь в желатин.

Структура молекулы коллагена

Особая последовательность амино кислоты делает крепкую коллагеновую тройную спираль очень стабильной. Каждая третья амино кислота – это глицин, и а многие оставшиеся амино кислоты – пролин и гидроксипролин. Классическая тройная спираль показана на рис.

Обратите внимание на то, как глицин формирует крошечные изгибы запакованные внутри спирали, и на то, как пролин и гидроксипролин гладко (ровно) изгибает цепочку обратно вокруг спирали. В этой структуре, исследователи разместили аланиновую амино кислоту большего размера в месте, которое обычно занимает глицин, показывая что он заполняет соседние цепи.

Эта коллагеновая спираль содержит сегмент человеческого коллагена. Обратите внимание, что верхняя половина очень унифицирована, где последовательность – это идеальная смесь глицина и пролина. На верхушке, спираль менее обычная, потому что много разных амино кислот размещены между таким же по объему глицином.

Эти иллюстрации были созданы в RasMol.

Нити и столбики

Мы производим в нашем организме много разных видов коллагена, который формирует длинные нити и упругие ткани, которые используются для поддержки структур у взрослых животных и как тропинка для клеточного движения во время развития. Все содержат длинную растянутую тройную спираль, соединенную с разными типами окончаний.

Самый простой это всего навсего длинная тройная спираль, с тупоконечными окончаниями. Эти молекулы коллагена «типа I» соединяются одна за другой, подобно волокнам в нитке, чтобы сформировать прочные волоконца (фибриллы). Эти волоконца (фибриллы) пересекают пространство между практически каждой нашей клеткой. Эта иллюстрация изображает базовую мембрану, которая формирует крепкую поверхность, которая поддерживает кожу и многие органы.

Другой коллаген – «тип IV» - формирует структурную основу этой мембраны. Коллаген типа IV имеет глобулярную головку на одном конце и дополнительный хвостик на другом. Головки плотно связываются друг с другом, и тогда 4 коллагеновые молекулы соединяются друг с другом через хвостики, формируя Х-образный комплекс. Используя 2 этих типа взаимодействия, коллаген типа IV формирует широкую сеть, показанную здесь светло-голубым цветом. 2 другие молекулы – крестовидный ламинин (зелено-голубой) и длинный змеевидный протеогликан (зеленый) – заполняют пространства, формируя плотную ткань.