Коллаген типа I является наиболее распространенным коллагеном в организме человека, составляя около 90% от общего количества коллагена в организме позвоночных. В связи с этим это также наиболее распространенный тип белка, обнаруженный у всех позвоночных. Тип I образует крупные эозинофильные волокна, известные как коллагеновые волокна , которые составляют большую часть плотной соединительной ткани в организме. [1]
Сам коллаген I создается комбинацией цепей проальфа1 и проальфа2, созданных генами COL1alpha1 и COL1alpha2 соответственно. Сам ген Col I принимает тройную спиральную конформацию из-за своей структуры Glycine -XY, где x и y представляют собой аминокислоты любого типа. Коллаген также можно найти в двух разных изоформах: в виде гомотримера или гетеротримера, оба из которых могут быть обнаружены в разные периоды развития. Гетеротримеры, в частности, играют важную роль в заживлении ран [2] и являются доминирующей изоформой, обнаруживаемой в организме. [2]
Коллаген типа I можно найти во множестве разных мест тела, в основном образуя матрицу соединительных тканей. Он присутствует в рубцовой ткани , а также в сухожилиях , связках , эндомизии миофибрилл , органической части кости , дерме , дентине и капсулах органов.
Процесс создания коллагена типа I начинается с производства и объединения двух отдельных субъединиц, называемых цепями про-альфа1(I) и про-альфа2(I). Эти про-альфа-цепи кодируются генами COL1A1 и COL1A2 соответственно и при объединении образуют проколлаген I типа. [3] Этот процесс транскрипции происходит внутри эндоплазматического ретикулума клетки и должен претерпеть посттрансляционные модификации, чтобы создать окончательный продукт коллагена I типа. [4] Проколлагеновый комплекс затем модифицируется различными ферментными протеиназами, которые расщепляют N- и C-концевые пропептиды, присутствующие по обе стороны молекулы. Этот процесс происходит за пределами клеточной мембраны, при постобработке молекулы сшиваются и образуют конечный продукт коллагена I типа.
Коллаген I типа имеет тройную спиральную форму , что обусловлено его аминокислотным составом. Его специфический домен соответствует порядку GXY, в котором слоты X и Y заняты любой аминокислотой, кроме глицина, однако эти слоты обычно заняты как гидроксипролином , так и пролином , а не в каком-то определенном порядке. [5] Эта специфическая конформация в конечном итоге будет повторяться и упаковываться в гексагональную структуру для формирования коллагеновых фибрилл.
Молекулярная масса коллагена I типа составляет 300 000 г/моль и собирается в одну из двух молекулярных групп более высокого порядка. Он образует большую твердую структуру, образованную строгими и негибкими взаимодействиями белков. [6] Эта большая мультибелковая структура удерживается вместе главным образом за счет водородных связей, и фибриллы в этой конформации фибрилл соответствуют типичному размеру диаметра от 25 до 400 нанометров . [5]
Известно, что мутации в генах, кодирующих коллаген 1 типа, вызывают множество различных состояний, в том числе:
Сердечный клапанный тип Синдром Элерса-Данлоса . Этот тип Элерса-Данлоса вызван мутациями в гене COL1alpha2, который отвечает за кодирование цепи про-альфа2 коллагена. [7]
Синдром Элерса-Данлоса сосудистого типа. Известно, что у некоторых пациентов с синдромом Элерса-Данлоса сосудистого типа, вызванным мутациями в COL3alpha1, также имеются мутации в гене COL1alpha1. Однако точные ассоциации остаются неизвестными. [8]
Тип атрохалазии Синдром Элерса-Данлоса: Этот тип Элерса-Данлоса вызван мутацией генов COL1alpha1 и COL1alpha2, которые отвечают за кодирование цепей проальфа1 и проальфа2 соответственно.
Несовершенный остеогенез (типы 1–4). Известно, что мутации в COL1alpha 1 и/или COL1alpha2 вызывают несколько различных типов несовершенного остеогенеза, при этом тяжесть указанных заболеваний зависит от типа и частоты возникающих мутаций. [9] Для получения дополнительной информации об эффекте COL1 при этом заболевании см. Коллаген, тип 1, альфа 1 .
Болезнь Каффи . Это состояние вызвано мутацией гена COL1alpha, которая заменяет аргинин цистеином в участке белка 836. Эта конкретная мутация приводит к тому, что фибриллы типа I сильно различаются по размеру и форме. [10]
См. Коллаген типа I, альфа 1 # Клиническое значение.
Маркеры, используемые для измерения потери костной массы, нелегко проверить. При деградации коллагена I типа высвобождаются метаболиты, которые можно использовать для мониторинга резорбции. [11]