COL·LÀGEN

El col·làgen és una proteïna estructural que forma part del teixit conectiu, ossos, pell... subjectant les cèl·lules. Participa a la subjecció. Hi ha molts tipus de col·làngen (fins a 10).

Tipus I: pell i os.

Tipus II: os i cartílag.

Tipus III: sistema cardiovascular.

Als vertebrats és la proteïna més estructural. Són proteïnes molt insolubles. Tenen una estructura secundària molt característica (triple hèlix). Totes les molècules estan formades per tres cadenes. El tipus I és format per 2 cadenes a-1 del col·làgen tipus I i 1 cadena de a-2.

Tenen una composició molt característica. Tenen un contingut de glicina molt elevat (fins a un 30%).

També són molt freqüents els residus de prolina i d´hidròxid de prolina. La hidroxiprolina és un aminoàcid que és modificat després de traduir-se (modificacions posttraduccionals). Aquest aminoàcid no és purificat genèticament. Al col·làgen també hi ha hidroxiglicina.

Al col·làgen també hi ha una seqüència molt característica que té el triplet format per glycina-prolina-hidroxiprolina. Aquestes tres cadenes tenen aquestes peculiaritats i s´associen formant una triple hèlix molt compacta. Les tres cadenes estan molt enrotllades l´una sobre l´altra, de manera molt íntima.

La glycina s´adapta perfectament bé a l´estructura de triple hèlix compacta perquè és un aminoàcid molt petit que omple els petits forats. La prolina i hidroxiprolina són iminoàcids, el Nitrògen de l´enllaç peptídic està dins d´un cicle i té un enllaç determinat. Al col·làgen hi és totalment al revés, l´angle que adopten la prolina i la hidroxiprolina a aquest tipus d´estructura.

Aquesta triple hèlix té les tres cadenes unides mitjançant ponts d´hidrògen. Les triples hèlix s´ajunten formant fibres de col·làgen que fan estructures molt fortes mitjançant enllaços covalents.

El col·làgen és molt peculiar. Al col·làgen I tot és triple hèlix. El col·làgen també és un bon model per explicar com es sintetitza el col·làgen. És una proteïna extracelular.

PROCÉS DE SÍNTESI I SECRECCIÓ

Com qualsevol proteïna, el col·làgen està codificat al DNA. Aquest gen és transcrit a RNAm, que surt fora del nucli i és traduït pels ribosomes del reticle endoplasmàtic rugós, com qualsevol proteïna de secrecció. Després passa a l´aparell de Golgi i després, mitjançant vacúols de secrecció, és secretat al medi extracelular. Al reticle endoplasmàtic es formen els residus d´hidroxiprolinai hidroxiglycina. Aquestes reaccions de catalització són enzimàtiques. Són posttraduccionals. Els enzims que ho fan són residents del reticle endoplasmàtic. Aquests enzims són la prolilhidroxilasa i la glicilhidroxilasa. La reacció és molt similar. L´oxidació de la prolina és:

Un àtom formarà el grup hidroxil de la molècula. La reacció també utilitza altre molècula que també s´oxida i elimina els possibles errors d´oxidació. Aquesta molècula és a-cetoglutamat (5C). Un oxígen va a la prolina i l´altre al CO₂.

A l´aparell de Golgi s´associen les tres cadenes del col·làgen formant una triple hèlix. Les cadenes que es sintetitzen són més llargues, de manera que la triple hèlix que es forma és la part central i després hi ha unes cues que no formen la triple hèlix. Les tres cadenes terminals estan unides per ponts disulfurs. Aquesta és la molècula de pro-col·làgen. Aquesta és una associació espontània.

Es suposa que a l´aparell de Golgi, al trobar-se i associar-se, es formen els ponts disulfurs que la mantenen junta i després es forma la triple hèlix espontàniament. Les molècules de pro-col·làgen que s´associen a l´aparell de Golgi, després són secretades fora de la cèl·lula. Fora de la cèl·lula hi ha els enzims extracelulars que es diuen pro-col·làgenspeptidases,q hidrolitzen enllaços peptídics que trenquen les cues peptídiques. Hi ha N-pro-col·làgenpeptidasa (que hidrolitza l´extrem amino terminal) i C-pro-col·làgenpeptidasa (que hidrolitza l´extrem carboxílic terminal).

Aquesta és la molècula de col·làgen madur, que es diu tropocol·làgen. Aquestes molècules de tropocol·làgen s´associen unes amb altres espontàniament, col·locant-se de manera paral·lela i separada. Formen la microfibrilla de col·làgen.

Això ens permet explicar-nos perquè el tropocol·làgen es sintetitza com a procol·làgen. Si no existeixen les cues, les molècules de tropocol·làgen s´associarien dins la cèl·lula i moriria. La funció de les cues és evitar que s´associïn entre les molècules mateixes.

Les microfibrilles són molècules molt grans i deixen uns forats perquè a la formació de l´os, primer es forma la part orgànica i després es mineralitza perquè els cristalls de fosfat de calci es col·loquen sobre aquests forats.

Aquesta associació és espontània, però 1 cop s´ha format, aquesta estructura es fixa mitjançant enllaços covalents. Aquests enllaços covalents que es formen típicament dins la molècula de tropocol·làgen són enllaços intracatenaris. També es formen entre molècules diferents de tropocol·làgen.

Aquests enllaços entre les molècules de tropocol·làgen es formen entre els extrems carboxil terminals d´una molècula de tropocol·làgen i l´extrem amino terminal de la molècula que hi ha al costat. Formen una estructura molt fixa.

Aquests enllaços covalents són formats també per enzims (lisiloxidasa). Els enllaços es formen entre residus de lisina. Tota l´estructura s´associa de manera espontània ( el producte final és termodinàmicament estable) perquè es formen ponts d´hidrògen al principi i després es formen enllaços covalents. Una microfibrilla de col·làgen d´1 mm de diàmetre aguanta 10 Kgrs.

A tots els col·làgens varia la proporció dels enllaços (depén de cada tipus depenent dels requeriments del teixit).

Les microfibrilles encara s´associen més formant les fibres de col·làgen.

Hi ha moltes malalties associades a problemes de col·làgen. El col·làgen serveix com a model per explicar malalties d´orígen genètic i ambiental que afecten al metabolisme del col·làgen.

Hi ha moltes malformacions genètiques degudes a mutacions. La més freqüent (osteogènesi imperfecta) canvia un aminoàcid de glycina per altre que implica que si és molt voluminós, la triple hèlix no es produeixi bé. Les més severes són molt greus. Tots tenen problemes esquelètics associats.

Va bé per ilustrar altres tipus de malalties:

· L´escorbut és una malaltia nutricional. És degut al dèficit de vitamina C (aminoàcid ascòrbic) que és una vitamina no sintetitzada per l´home i primats superiors i, per això, l´han d´ingerir. L´àcid ascòrbic és un reductor molt potent i sobre el metabolisme del col·làgen actúa sobre les hidroxilases (de prolina i glycina) i els manté actius perquè tenen ferro, però també ha de trobar-se reduït. Si el ferro s´oxida a ferro 3, l´enzim s´inactiva. L´àcid ascòrbic manté al ferro en estat reduït i manté les hidroxilases actives. Sense vitamina C no hi ha hidroxilació i el col·làgen que es forma és anòmal i no té una estructura normal.

· La dermatoparaxis és una malaltia que és deguda a mutacions als gens que codifiquen per les pro-col·làgenpeptidases (les que converteixen el pro-col·làgen en tropocol·làgen). No permet que es formin les fibres i fa que el col·làgen sigui molt fràgil. Sobretot es dóna a boví, dóna problemes de consistència i a la pell.

· El latinisme també es dóna en remugants. Es deu a una intoxicació per una planta (Lathyrus odoratus: pèssol d´olor). Aquesta planta conté la b-aminopropionitril
(NH₂CH₂ - CH₂ - C = N ) que és un inhibidor de la lisiloxidasa. Els animals que pasturen on hi ha aquesta herba pateixen aquesta enfermetat.

· El dèficit de coure és hereditari. Sobretot afecta al porc. Afecta al col·làgen perquè el coure és necessari per activar la lisiloxidasa.

DEGRADACIÓ DEL COL·LÀGEN

La degradació del col·làgen es duu a terme mitjançant les col·lagenases. Hi ha varies i cada una té una especificitat, basicitat... diferent.

Durant la metamorfosi de les granotes, el procés de degradació de cua es fa mitjançant col·lagenases.

Les col·lagenases també són molt importants a la remodelació de l´úter després del part. És un procés molt controlat. Les col·lagenases juguen 1 paper molt important a l´escampació del càncer. Les cèl·lules cancerígenes han de trencar la membrana tumoral (feta de col·làgen) mitjançant les col·lagenases i s´escapen.

Les col·lagenases de microorganismes són importants sobretot a la cangrena (formada pel bacteri Clostridium hystoliticum), que trenca els teixits perquè té col·lagenasa.

Actualizado el Viernes, 12 Julio, 2002 19:23

Inicio.

VETERINARIOS@OLE.COM