Elica sinistrorsa: 3 residui/giro
Gly 35%
Ala 11%
Pro/Hyp 21%
Idrossilazione dei residui di Pro e Lys = modificazioni post-traduzionali
Lezione della Prof.Franca Esposito
1. L’elica del collageno (estremamente diversa dall’α elica) si definisce “coiled coil” ed è caratterizzata da tre catene polipeptidiche separate (catene a) superavvolte le une sulle altre.
Il collageno nel suo complesso ha una andamento destrorso (le singole catene α sono sinistrorse).
Le fibre di collageno sono organizzazioni sovramolecolari di molecole di tropocollageno che si associano in maniera diversa tra di loro per generare diversi gradi di resistenza.
Molecola a forma di bastoncino con PM 300000 Da, con lunghezza 3000 angstrom, spessore 15 angstrom.
I 3 polipeptidi avvolti coiled-coil hanno lunghezza simile (circa 1000 aa) ma possono avere sequenze aa diverse.
Nelle Fibre le unità di collageno sono disposte in file parallele adiacenti.
Le unità di ciascuna fila sono separate da spazi fissi e disposte in modo sfalsato rispetto alle unità della fila adiacente → → tipiche striature trasversali al microscopio elettronico.
Le molecole di collageno sono unite da legami crociati che ne aumentano la forza.
La sintesi del collageno avviene in due fasi:
Polimeri di prolina sintetizzati in laboratorio spontaneamente tendono ad assumere una struttura secondaria regolare ad elica molto stretta (poliprolina II) con caratteristiche molto simili a ciascuna elica del Tropocollageno (1 Pro o HyPro ogni 3 residui aa).
La Prolina quindi è responsabile della struttura del collageno: in questo aa l’angolo Φ (phi) del C α presente nella catena laterale ciclica (anello pentaatomico) forza il legame C-N ad assumere un valore compatibile con l’elica di poliprolina.
Nell’elica di tipo II della poliprolina, il piano di ogni legame peptidico è perpendicolare all’asse dell’elica.
Gruppi carbonilici dei legami peptidici sono diretti verso le catene laterali vicine per formare legami a idrogeno intercatena (ricordare che l’α elica classica ha i legami peptidici paralleli all’asse dell’elica con legami a idrogeno intracatena).
Nelle I tappa di maturazione del collageno si ha idrossilazione delle proline e lisine ad opera degli enzimi prolil-4 idrossilasi e lisil idrossilasi.
L’enzima prolil-4 idrossilasi è un tetramero con subunità α2β2.
Ciascuna subunità contiene un atomo di Fe2+.
L’alfa-chetoglutarato subisce decarbossilazione ossidativa.
La reazione non richiede di acido ascorbico, esso è necessario per mantenere il ferro allo stato ridotto.
La reazione dell’enzima lisil idrossilasi è essenzialmente simile.
Il collageno è una proteina molto abbondante (1/3 di tutte le proteine dell’organismo).
Codificato da 30 geni su 12 cromosomi.
Esistono numerosissimi tipi di collagene propriamente detto e diverse proteine che hanno struttura polipeptidica largamente assimilabile al collagene.
Ne esistono 20 diversi tipi con diverse associazioni delle singole catene α.
Strutture aminoacidiche e funzioni differenti.
Tendine di Achille: caratterizzato da forte tensione e resistenza dovute alla composizione per circa il 32% di collagene.
Epidermide: il collageno permette di mantenere la qualità della struttura della cute, previene la disidratazione, mantiene l’elasticità e la tonicità. Esso garantisce una protezione “meccanica” dell’organismo da parte della pelle.
Tessuto osseo: il collageno svolge la funzione di rinforzare il tessuto osseo dell’apparato scheletrico – la riduzione della produzione di collagene fa incominciare il processo di diminuzione della massa ossea, ovvero l’osteoporosi.
Gli anziani presentano rigidità poiché aumentano i legamenti crociati delle fibre di collageno connettivali.
La vitamina C (acido ascorbico) presente nella frutta (agrumi) e verdura è essenziale per la formazione del collagene.
Aiuta a mantenere l’integrità delle sostanze di origine mesenchimale (tessuto connettivo, tessuto osteoide e dentina).
È essenziale per la guarigione delle ferite e facilita la guarigione delle ustioni.
Potente agente riducente che nell’organismo viene ora ossidato e ora ridotto, funzionando come un sistema di ossidoriduzione cellulare.
Si forma nella conversione di glucosio ad ascorbato e si inattiva con la conservazione di frutta e verdura o con liofilizzazione.
In assenza di vitamina C le cellule non possono ossidrilare la prolina nelle posizioni Y, ne deriva un’instabilità del collageno che porta allo: scorbuto.
Degenerazione generalizzata del tessuto connettivo, in fase avanzata anche emorragie gengivali (fragilità vasi sanguigni), perdita dei denti, mancata cicatrizzazione delle ferite e degenerazione ossea.
Causato da mancanza di Vitamina C (Ac. Ascorbico).
Descritto per la prima volta nel 1200 (VII crociata), l’esercito indebolito dallo scorbuto perse con gli egiziani.
L’introduzione nella dieta di arance, limoni, … , frutta.
Collagenasi
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