БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 1

ЧАСТЬ I. КОНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА

ГЛАВА 9. БЕЛКИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ: КОЛЛАГЕН, ЭЛАСТИН И ПРОТЕОГЛИКАНЫ

Заключение

Коллаген представляет собой группу родственных белков, обладающих очень высокой прочностью. Коллаген является основной волокнистой структурой кожи, костей, сухожилий, хряща, кровеносных сосудов и зубов. Известны четыре типа коллагена, различающиеся распределением в тканях. Основной структурной единицей коллагена является тропоколлаген, состоящий из трех цепей, каждая из которых включает 1000 аминокислотных остатков. Коллаген необычайно богат глицином и пролином. Кроме того, в коллагене содержатся гидрок- сипролин и гидроксилизин, редко встречающиеся в других белках. Последовательность аминокислот в коллагене характеризуется той особенностью, что почти каждый третий остаток в ней-глицин. Тропоколлаген представляет собой тройной спирально скрученный тяж длиной 3000 А и диаметром 15 А. Спираль каждой из цепей тропоколлагена по структуре не похожа на α-спираль. Между NН-группами глицина в одной цепи тропоколлагена и СО-группами в двух других цепях образуются водородные связи. Кроме того, стабильность коллагеновой спирали зависит от замыкающего эффекта остатков пролина и гидроксипролина, а также от водородных связей, образуемых гидроксильными группами гидроксилролина. Внутренняя часть тройной спирали занимает крайне ограниченное пространство, что обусловливает включение глицина как наименьшей по размеру аминокислоты в каждое третье положение в последовательность аминокислотных остатков в тропоколлагене.

В биосинтезе коллагена важную роль играет протеолитическая активация. Три цепи тропоколлагена типа I синтезируются в виде предшественников большего молекулярного веса-про-!!!а1 (I) и про-а2. В этих проколлагеновых цепях некоторые остатки пролин а превращаются в остатки гидроксипролина под действием пролилгидрокси- лазы. Активность этого фермента проявляется при наличии O₂, Fе²⁺ и α-оксоглутарата: в качестве восстанавливающего агента необходима также аскорбиновая кислота. Синтезированный в отсутствие аскорбиновой кислоты коллаген непрочен, так как он недостаточно гидроксилирован; такая ситуация характерна для цинги. Под действием другого фермента происходит гидроксилирование лизина. Далее к остаткам гидроксилизина цепей-предшественни- ков присоединяются сахара. Процессы ги- дроксилирования и гликозилирования протекают в фибробластах, после этого проколлагены секретируются во внеклеточную

среду. Здесь амино- и карбоксиконцевые области проколлагеновых цепей отщепляются проколлаген-пептидазами, образуя тропоколлаген, который спонтанно ассоциируется в фибриллы. Основой структуры коллагеновых волокон являются параллельные ряды молекул тропоколлагена, расположенные так, что один ряд сдвинут по отношению к другому на 1/4 длины молекулы. Последний этап созревания коллагенового волокна-формирование поперечных связей, придающих дополнительную прочность. Примером могут служить альдольные поперечные связи, возникающие при конденсации альдегидов, образованных путем окисления боковых цепей ряда остатков лизина.

Эластин - это нерастворимый, похожий на резину белок эластических волокон соединительной ткани. Он способен к обратимому растяжению в длину в несколько раз. Такие виды соединительной ткани, как связки и дуга аорты, особенно богаты эластином. Как и в коллагене, в эластине содержится много пролина и глицина; в отличие от коллагена в эластине нет гидроксилизина и мало гидроксипролина. Аминокислотный состав эластина характеризуется выраженным преобладанием неполярных аминокислот. Последовательность аминокислот в эластине имеет определенную периодичность. Так, часто повторяется последовательность Рго-Glу-Vаl-Glу-Vаl. Эластин синтезируется в виде растворимого предшественника, который далее переходит в нерастворимую форму в результате образования различного рода поперечных сшивок. Одна из таких сшивок представляет собой десмозин-производное четырех остатков лизина. Как и в коллагене, формирование поперечных сшивок в эластине происходит с образованием альдегидов в качестве промежуточных соединений.

Второй основной макромолекулярный компонент соединительной ткани -протеогликаны, состоит из полисахаридного и белкового компонентов. Полисахаридные цепи, называемые гликозаминогликанами, построены из повторяющихся дисахаридных единиц, несущих большой отрицательный заряд. Протеогликаны составляют основное вещество соединительной ткани и определяют ее вязкоэластические свойства.