Коллаген типа I является наиболее распространенным коллагеном человеческого тела, составляя около 90% от общего коллагена тела позвоночных. В связи с этим, это также наиболее распространенный тип белка, обнаруженный у всех позвоночных. Тип I образует большие, эозинофильные волокна, известные как коллагеновые волокна , которые составляют большую часть плотной соединительной ткани в теле, похожей на веревку. [1]
Сам коллаген I создается путем объединения цепей proalpha1 и proalpha2, созданных генами COL1alpha1 и COL1alpha2 соответственно. Сам ген Col I принимает тройную спиральную конформацию из-за своей структуры Glycine -XY, где x и y — это любой тип аминокислоты. Коллаген также может быть обнаружен в двух различных изоформах, либо как гомотример, либо как гетеротример, оба из которых могут быть обнаружены в разные периоды развития. Гетеротримеры, в частности, играют важную роль в заживлении ран [2] и являются доминирующей изоформой, обнаруженной в организме [2] .
Коллаген типа I можно обнаружить в бесчисленном количестве различных мест в организме, 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 цепи про-альфа кодируются генами COL1A1 и COL1A2 соответственно и при объединении производят проколлаген типа I. [3] Этот транскрипционный процесс происходит в эндоплазматическом ретикулуме клетки и должен претерпеть посттрансляционные модификации для того, чтобы создать конечный продукт коллагена типа I. [4] Затем комплекс проколлагена модифицируется различными ферментными протеиназами, которые расщепляют N- и C-концевые пропептиды, которые присутствуют по обе стороны молекулы. Этот процесс происходит вне клеточной мембраны, на которой после обработки молекулы сшиваются и образуют конечный продукт коллагена типа I.
Коллаген типа I имеет тройную спиральную форму , которая обусловлена его аминокислотным составом. Его специфический домен следует 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-либо определенном порядке. [5] Эта специфическая конформация в конечном итоге будет повторяться и упаковываться в гексагональную структуру для формирования коллагеновых фибрилл.
Молекулярная масса коллагена типа I составляет 300 000 г/моль и собирается в одну из двух молекулярных сборок более высокого порядка. Он образует большую твердую структуру, образованную строгими и негибкими белковыми взаимодействиями. [6] Эта большая многобелковая структура в основном удерживается вместе водородными связями, а фибриллы соответствуют типичному размеру диаметра между 25 и 400 нанометрами в этой конформации фибрилл. [5]
Известно, что мутации в генах, кодирующих коллаген 1-го типа, вызывают множество различных состояний, включая:
Синдром Элерса-Данлоса клапанного типа : этот тип синдрома Элерса-Данлоса вызван мутациями в гене COL1alpha2, который отвечает за кодирование цепи коллагена pro-alpha2. [7]
Синдром Элерса-Данлоса сосудистого типа: Известно, что некоторые пациенты с синдромом Элерса-Данлоса сосудистого типа, вызванным мутациями в COL3alpha1, также имеют мутации в гене COL1alpha1. Однако точные ассоциации остаются неизвестными. [8]
Синдром Элерса-Данлоса типа атрохалазии: этот тип Элерса-Данлоса вызван мутацией генов COL1alpha1 и COL1alpha2, которые отвечают за кодирование цепей proalpha1 и proalpha2 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 связана с типом и частотой возникновения мутаций. [9] Для получения дополнительной информации о влиянии COL1 на это заболевание см. Коллаген, тип 1, альфа 1 .
Болезнь Каффи : это состояние вызвано мутацией в гене COL1alpha, которая заменяет аргинин на цистеин в участке белка 836. Эта конкретная мутация приводит к тому, что фибриллы типа I сильно различаются по размеру и форме. [10]
См. Коллаген, тип I, альфа 1#Клиническое значение
Маркеры, используемые для измерения потери костной массы, нелегко поддаются тестированию. Деградация коллагена типа I высвобождает метаболиты, которые можно использовать для мониторинга резорбции. [11]