85. Этапы синтеза и созревания коллагена. Роль ферментов и витамина с в этом процессе. Катаболизм коллагена

I. Внутриклеточный: трансляция и посттрансляционная модицикация полипептидных цепей.

II. Внеклеточный: происходят модификации белка, завершается образованием коллагеновых волокон.

Внутриклеточный этап включает:

1. Синтез предшественника коллагена на ЭПС (препроколлаген); препроколлаген содержит гидрофобный сигнальный пептид, который ориентирует синтез коллагена в полость ЭПС;

2. После отщепления сигнального пептида образуется проколлаген, содержащий N- и C-концевые пропептиды. Которые содержат ЦИС, который образуется внутрицепочечные S-S связи в коллагене.

3. Гидроксилирование Пролина и Лизина

4. Гликозилирование гидроксилизина

5. Формирование тройной спирали

Модификации: гидроксилирование ПРО и ЛИЗ  необходимо для стабилизации тройной спирали коллагена; происходит под влиянием пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы: После гидроксилирования и гликозилирования каждая про-α-цепь соединяется водородными связями с двумя другими про-α-цепями, образуя тройную спираль проколлагена. Эти процессы происходят ещё в просвете ЭР и начинаются после образования межцепочечных дисульфидных мостиков в области С-концевых пропептидов. Из ЭР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство.

Г идроксилирование Про

Гидроксилирование Лиз:

Гликозилирование гидроксилизина:

Внеклеточный этап:

1. От молекулы проколлагена отщепляются N- и С-концевые пептиды, при этом образуется тропоколлаген;

2. Идет ковалентное сшивание молекулы тропоколлагена по тринципу «конец в конец» с образованием нерастворимого коллагена, при этом образуютя ступенчато расположенные параллельные ряды молекулы тропоколлагена, которые сдвину ты на ¼ относительно друг-друга. Такое расположение максимально увеличивает сопротивление к нагрузкам. Образуются фибриллы коллагена.

3. Образованные фибриллы укрепляются внутри- и межцепочечными ковалентными сшивками, за счет: реакций окислительного дезаминирования ЛИЗ и гидроксилизина с образованием альдегидной группы (фермент лизилоксидаза - флавометаллопротеин); между двумя радикалами ЛИЗ возникает альдольная связь.

У коллагенов некоторых типов (IV, VIII, X) концевые пропептиды не отщепляются. Это связано с тем, что такие коллагены образуют не фибриллы, а сетеподобные структуры, в формировании которых важную роль играют концевые N- и С-пептиды.

Роль ферментов и витамина с.

Реакции гидроксилирования катализируют оксигеназы, связанные с мембранами микросом. Пролиловые и лизиловые остатки в Y-положении пептида (Гли-х-у)n подвергаются действию, соответственно, пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы. Пролил-3-гидроксилаза действует на некоторые остатки пролина в Х-положениях. Необходимыми компонентами этой реакции являются оскетоглутарат, О2 и витамин С (аскорбиновая кислота). Донором атома кислорода, который присоединяется к С-4 пролина, является молекула О2, второй атом О2 включается в сукцинат, который образуется при декарбоксилировании α-кетоглутарата, а из карбоксильной группы а-кетоглутарата образуется СО2. Гидроксилазы пролина и лизина содержат в активном центре атом железа Fe2+. Для сохранения атома железа в ферроформе необходим восстанавливающий агент. Роль этого агента выполняет кофермент гидроксилаз - аскорбиновая кислота, которая легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту. Обратное превращение происходит в ферментативном процессе за счёт восстановленного глутатиона.