Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
коллагены других типов образованы тремя одинаковыми и характерными для данного типа полипептидными цепями. Каждая из полипеп-тидных цепей коллагена образована примерно 1000 аминокислотных Остатков. Для коллагена характерна интенсивная посттрансляционная модификация, глубина которой зависит от органа или ткани и изме-^ няется с возрастом животного.
В первичной структуре полипептидных цепей, образующих фибриллы коллагенов I—IV, четко выражен повторяющийся на протяжении всей цепи структурный мотив: Gly—Хаа—Yaa (где Хаа и Yaa — различные аминокислоты), причем часто встречается структура Gly—Pro—Hyp. Этому соответствует высокое содержание глицина и пролина, а также оксипролина (Йур). 4
Оксипролин, встречающийся только в коллагене и эластине, образуется как результат котрансляционной модификации пролина, которая происходит еще до завершения синтеза полипептидной цепи. Пролин, включенный в пептидную цепь, гидроксилируется содержащим двухвалентное железо ферментом пролилшдроксилазой. ,
Фермент катализирует реакцию кислорода с пролином, при которой происходит гидроксилирование 4-го атома пролина, второй же атом молекулы кислорода реагирует с кето глу тар атом, превращая его в сукцинйт и СОг- Двухвалентное состояние железа сохраняется В этих условиях благодаря' восстановительному действию аскорбиновой кислоты:
Кегоглутаровая кислота Янтарная кислота
тидных цепей: al и отличающейся первичной структурой цепи а2;
Н00С-С0“СН2СН2С00Н
¦ Н00С-СН2СН2С00Н + С02
ОН
СН2-----СН2_
¦ СН— СН2
I I
'СН2 сн-со-
\/
N
N
о=с
о=с
Оксипролин
303
t
I
Гидроксилированию по С-4 подвергаются только те остатки проли-на, которые предшествуют остаткам глицина в последовательности Рго~€1у~Хаа—Yaa. Аналогичным образом (котрансляцйонно) лизин-гидроксилаэа гидроксилирует по 6-углеродным атомам остатки лизина, предшествующие глицину. Гидроксильные группы оксилизина
-СО
ОН
I
I
сн—(СН2) 2—си—сн2—мн2
I
—NH
служат точкой гликозилирования. К ним последовательно присоединя-, ются галактоза и глюкоза. Отмеченные модификации происходят в
фибробластах и открывают собой целую последовательность дальнейших превращений коллагена. Не претерпевший более глубоких модификаций "незрелый" коллаген называется тропоколлагеиом и может быть выделен из кожи молодых животных.
Тропоколлаген имеет форму стержня длиной 3000 А и диаметром 15 А и представляет собой три идущие в одном направлении поли-пептидные цепи, скрученные в спирали (рис. 14.1). Каждая, из них аналогична спирали хорошо изученного модельного полипептида-^ поли-Ь-пролина. Последняя отличается от а-спирали уже тем, что в ней невозможна стабилизация водородными связями вдоль спирали, поскольку отсутствуют донорные группы NH. Вследствие этого конформация поли-L-пролина диктуется практически только пространственными ограничениями со стороны пирролидиновых колец остатков пролина. На один оборот спирали приходится точно три аминокислотных остатка. Далее три параллельно направленные спирали типа поли-L-пролина в коллагене закручиваются в пучок, образуя суперспираль.
Три спирали связаны между собой поперечными водородными связями. Роль глицина, обязательно занимающего каждое третье положение в пептидной цепи, состоит в том,
Рис. 14.1. Тройная спираль коллагена
Точками 'отмечены NH-группы остатков глицина, занимающих каждое третье положени
304
что он позволяет трем цепям коллагена сблизиться, так как не создает стерических помех в центре спирали, не имея боковой группы. Объемистые пирролидиновые кольца про-лина и оксипролина направлены наружу (рис. 14.2).
< Стабильность тройной спирали определяется кооператив- ^ ными взаимодействиями, ее денатурация — переход в желатину — обычно происходит скачком в небольшом температурном интервале, середину Рис. 14.2. Взаимодействие полипептидных которого принято называть цепей коллагена за счет образования водо-
температурой плавления кол- Р‘’»|ЫХ свяэей ««W «^ткаии глицина г _ж (обозначены литерой G)
лагена. Интересно, что темпе-
ратура плавления коррелирует «я этого сближение цепей обес-
тмчивавтся регулярно расположенными, остат-с содержанием суммы остатков кали глицина, не имеющими боковых цепей лролина и оксипролина и как- ; ..\.й ...
то связана с температурой тела животного, превышая ее на несколько градусов. n'(.5!V . • 5'Л 5 Ifc '
Суша остатков про- Температура шив- Температура теда
лшц.опжфшшш, ленняколлагева, °С . животного, *С
V ' ’•«*. у\.' v • I
Кожа теленка 232 39 37
> акулы - 191 29 24-28
> трески ‘ 155 . 16 10-14
Такая “подогнанность" температуры плавления к температуре тела, видимо, обусловлена необходимостью обеспечить эластичность коллагеновых йолокой. ГидроксилИрование пролина повышает стабильность и температуру - плавления коллагена, поэтому нарушение гидроксили-рования, например при цинге за счет цедостатка витамина С, приводит к поражению кожи, сосудов, выпадению зубов и т.п.