Коллаген

Коллаген — фибриллярный белок, составляющий основу коллагеновых волокон соединительной ткани (кость, сухожилие, хрящ, связки и так далее) и обеспечивающий её прочность. Он широко распространён у позвоночных (у высших позвоночных составляет около трети от общего количества всех белков) и беспозвоночных, но не обнаружен у простейших, бактерий и растений.

Структура и состав:

Молекулы коллагена состоят из трёх полипептидных цепей, каждая из которых имеет молекулярную массу около 120 000 и содержит примерно 1000 аминокислотных остатков.
Эти цепи образуют спирализованную суперструктуру — тропоколлаген. Ковалентно связанные молекулы тропоколлагена формируют коллагеновые волокна.
Аминокислотный состав коллагена уникален: он характеризуется очень высоким содержанием глицина (около трети всех остатков) и наличием специфических аминокислот — оксипролина и оксилизина (вместе составляют около четверти всех остатков), которые практически отсутствуют в других белках.

Свойства:

Нерастворим в воде и органических растворителях.
Растворим в растворах щёлочи (до 10%).
При длительном нагревании в воде денатурирует и превращается в желатин.
Обладает высокой устойчивостью к действию большинства протеолитических ферментов. Расщепляется специфическим ферментом — коллагеназой, которая обнаружена, например, у некоторых анаэробных бактерий.

Биосинтез коллагена — сложный процесс, включающий образование предшественника (проколлагена), гидроксилирование пролина и лизина, сворачивание цепей в спираль и укорочение готовой молекулы перед или после её секреции из клетки. Нарушения в структуре или обмене коллагена приводят к группе заболеваний — коллагенозам.

Белки коллагенового типа обнаружены также в других тканях:

В коже млекопитающих — ретикулин.
В стекловидном теле глаза — витрозин.
В тканях костистых и хрящевых рыб, кораллов, губок (спонгин, горгонин, антипатин).

Современный контекст

Сегодня известно, что коллаген — это не один белок, а целое семейство структурно родственных белков. Классификация включает более 28 типов коллагена (обозначаемых римскими цифрами I–XXVIII), которые различаются по аминокислотной последовательности, структуре и функциям. Например, коллаген I типа — основной белок костей и сухожилий, II типа — хрящей, IV типа образует базальные мембраны. Изучение коллагенов и связанных с ними заболеваний (например, синдром Элерса — Данлоса, несовершенный остеогенез) активно продолжается на молекулярном и генетическом уровнях.