Синтез и формирование фибрилл коллагена

Весь процесс от начала образования полипептидных молекул на рибасомах до формирования миофибрилл протекает в два этапа. Первый происходит в фибробластах соединителной ткани называется внутриклеточным этапом. Синтез белка идет на рибосомах, связанных с мембраной ЭПР. Одновременно образуются многие молекулы пре-про-α-цепей коллагена.

А.1. На N-конце растущей пре-про-α-цепи присутствует гидрофобный сигнальный пептид, состоящий из 100 АМК, функция которого заключается в облегчении перемещения молекулы белка в просвет ЭПР. После отщепления сигнального пептида образуется про-α-цепь.

2. В полости ЭПР остатки пролина и лизина гидроксилируются с образованием гидроксилизина и гидроксипролина. Катализируют эти реакции железосодержащие ферменты пролингидроксилаза и лизингидроксилаза. Для поддержания восстановленной формы железа (Fe²⁺ необходимо присутствие восстановителя аскорбиновой кислоты (витамин С).

3. Следующая посттрансляционная модификация радикалов – гликозилирование остатков гидроксилизина - происходит одновременно с формированием трехспиральной структуры и прекращается по завершении спирализации. К ОН-группам радикалов гидроксилизина специфические гликозилтрансферазы могут присоединять остатки галактозы, галактазы и глюкозы и в С-концевых участках молекул остатки маннозы.

Правильную ориентацию цепей друг относительно друга обеспечивают N- и С- концевые фрагменты про-α-цепей, имеющие глобулярную структуру и содержащие остатки цистеина.

4.Образование внутрицепочечных дивсульфидных мостиков в N-концевом участке молекулы препятствует спирализаци фрагмента из 100 аминокислотных остатков. Внутри- и межцепочечные дисульфидные связи в С- концевом фрагменте из 250 АМК остатков обеспечивают правильную ориентацию про-α-цепей и в тоже время мешают спирализации этого участка. Они так же препятствуют образованию крупных коллагеновых фибрилл в клетках, что приводило бы к нарушению функций этих клеток и всей соединительной ткани.

Б. Структуры, состоящие из 3 про-α-цепей, включаются в секреторные гранулы и поступают во внеклеточное пространство. Первой модификацией внеклеточного этапа является частичный протеолиз N- и С-концевых неспирализованных фрагментов. Гидролиз пептидных связей сразу в 3 цепях катализируют специфические пептидазы. В результате образуется молекула тропоколлагена.

Тропоколлаген представляет палочкообразную молекулу. Три спирально навитые друг на друга полипептидные цепи имеют равную длину, в каждой из которых содержится около 1000 аминокислотных остатков.

Объединению тропоколлагена в миофибриллы – фибриллогенезу – предшествует еще одна модификация лизина в составе трехспиральной молекулы. Внеклеточный Сu ²⁺- содержащий фермент лизилоксидаза катализирует реакции дезаминирования лизина и гидроксилизина. Образуется аллизин (альдегид лизина) и гидроксиаллизин (альдегид гидроксилизина), обладающие высокой реакционной способностью (рис.4.).