modulo8 14 collag.ppt [modalit compatibilit ]) · struttura 1a: regione ripetitive...
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αααα-chetoglutaratosuccinato
O2+ +
COO-
O
O
CO2+ +
4-prolil
idrossilasi
prolina4-idrossiprolina
(Hyp)
Il collagene – una proteina strutturale
• Il collagene è un componente principale di tessuti quali la pelle, i capelli, i tendini, le ossa, il cartilagine, i vasi sanguigni, i denti ecc.
• Forma fibre insolubili di tipo diverso composte da tre catene polipeptidiche, che si assemblano in tre stadi:
Prodotto genico ����PROCOLLAGENE →→→→ TROPOCOLLAGENE →→→→ COLLAGENE
• STRUTTURA 1a: Le singole catene di procollagene sono caratterizzate da un elevato
contenuto di glicina e prolina disposti in sequenze ripetitive:
---Gly-Pro-Xaa-Gly-Xaa-Pro-Gly-Pro-Xaa-Gly-Xaa-Yaa-Gly-Lys-Yaa-Gly-Xaa-Pro-Gly---* * *
G P X G X P
• diversi residui di prolina sono modificati (*) dalla 4-prolil-idrossilasi (e lisina da un’altra • idrossilasi
idrossilazione di residui Pro e Lys nel collagene
-
• Una reazione analoga catalizzata dalla e 5-lisil-idrossilasi converte alcuni residui dilisina in 5-idrossilisina (Hyl). L’ossidrile in Hyl è un punto d’innesto di molecole dizucchero, inserite con reazioni catalizzate da specifiche glicosil trasferasi.
Hyl
Prodotto genicoidrossilazione
assemblaggio
glicosidazione
PROCOLLAGENE
fold
ing
+ ++++ ++
• L’ascorbato (vitamina C) mantiene lo ione ferro nel sito catalitico della idrossilasi informa Fe++. In sua assenza le catene di collagene non sono sufficientementeidrossilate, con conseguenze molto gravi sulla resistenza di alcuni tessuti (es. i vasisanguigni deboli dello scorbuto)
Struttura del collagene
Struttura 2a: Le catene di procollagene assumono una conformazione
elicoidale definita “poliprolina di tipo II” (estesa, non stabilizzata da legami-H).
Ci sono almeno 9 diversi tipi di collagene:
Tipo I (2 catene α α α α + 1 catena ββββ) nelle ossa, tendini, pelle;
Tipi II e III (3 catene identiche) rispettivamente nella cartilagine e nei vasi sanguigni
Struttura 3a & 4a : Tre catene si avvolgono attorno ad un’asse comune per
formare una TRIPLA ELICA
Questa struttura è stabilizzata da Legami-H (Xaa-COO….HN-Gly) intermolecolari
� Nel procollagene, il segmento centrale ricco in Gly e Pro (ca 1000 residui), è affiancato da domini N-
e C-terminali con altre composizioni (propeptidi).
� Quello N-terminale è ricco in Cys e qui si formano ponti S-S intercatena che fissano le tre catene e
permettono la formazione della tripla elica (effetto cerniera).
Biogenesi del collagene
N CPro/Gly-rich s
s
s s
tripla elica
propeptidi
procollagene
tropocollageneprocollagene peptidasi
� Il tropocollagene viene secreto ed i domini
fiancheggianti rimossi da un enzima (peptidasi)
extracellulare
Legami interfibra
Legami intrafibra
collagene maturo
� Il filamenti di tropocollagene
si assemblano in una fibbra di
collagene maturo
Prodotto genico ����PROCOLLAGENE →→→→ TROPOCOLLAGENE →→→→ COLLAGENE
processing assembly
PTM
(hydroxylation)
PTM
(glycosilation)
secretion
Folding
PTM stop
Biogenesi: formazione di legami covalenti del collagene
La struttura 3a/4a del collagene è stabilizzata da legami covalenti inter- e intracatena:
Biochimica
deaminazione
Legami intraibra
allisina
NB: Lys > Hyl � allisina
Lys
Legami interfibra
Hyl/Hyl/Hylo
Hyl/Hyl/Lysidrossipiridinio
Biogenesi: fibrillogenesi e remodeling del gollagene
Fibrillogenesi : Il procollagene si forma in cellule specializzate, mentre il suo
processing e l’assemblaggio della fibra di collagene avviene all’esterno della cellula.
fibroblasti / condroblasti / osteoblastitess.conn. cartilagine ossa
sintesi↓↓↓↓
idrossilazioneglicosidazione
↓↓↓↓formazione tripla
elica↓↓↓↓
procollagene
idrolisi dei terminalitropocollagene
assemblaggio
fibra di collagene
crosslinks
fibra matura
secrezione
procollagene
tess.conn. cartilagine ossa
mineraliz_zazione
riassorbimentoremodelling
os
teo
cla
sti
Biochimica
OO OO
OO OO
-
- -
O - P - O - P - OO - P - O - P - O-
OO OO
OO OO
-
- -
O - P -O - P -C - P - O- P - O-
OH
RR
PIROFOSFATO
BISFOSFONATO
O - P - O - P - O - P - O - RIBOSIO - ADENINAO - P - O - P - O - P - O - RIBOSIO - ADENINA
O O OO
OO OO OO
-
- - -
ATP
Farmaci contro l’osteoporosiBiochimica
Biochimica
ALTRE PROTEINE STRUTTURALI
αααα-CHERATINE:
proteine presenti in capelli, pelle, unghie, corna, ecc.
STRUTTURA 1a capping domain----------rod domain------------capping domain variabile -(a-b-c-d-e-f-g)n- variabile
STRUTTURA 2a
STRUTTURA 3a /4aSpirale superavvolta didue αααα-eliche
protofilamento (coppia di spiralisuperavvolte)
filamento (quattro protofibrille attorcigliate a spirale)
Biochimica
ALTRE PROTEINE STRUTTURALI
FIBROINE e ß-CHERATINE:
proteine presenti in fibre come la seta
e ragnatele
STRUTTURA 1a: regione ripetitive -(Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-)n-
intercalate a regioni non organizzate.
STRUTTURA 2a: ββββ - foglietti antiparalleli (6 - filamenti adiacenti) che corrispondo alle sequenze ripetute circondati da sequenze non ordinate ed a αααα-elica.
ELASTINA – PROTEINA STRUTTURALE
• Associata al collagene nel tessuto connettivo, predominante in fibre di natura elastica (es. vasi sanguigni, legamenti), poca in tessuti quali la pelle, tendini ecc.
Struttura 1a: unità ripetute di -(Pro-Gly-Val-Gly-Val)- con tratti tipo -Lys-(Ala)2,3-Lys-
Struttura 2a: elica non canonica (probabilmente formata da ß-ripiegamenti ripetuti)
Struttura 3a: fibre formate da catene di elastina connesse da legami trasversali
lisil ossidasi
Lys Lys-CHO + Lys --Cα-(CH3)4-N-(CH2)4-C α--
Cu+
piridossalfosfato lisilnorleucina
(CH )2
Cα
N
CH2CH2
Cα
(CH )2
C
+
3
(CH ) 2 2 Cα
3
α
desmosina
Biochimica