Модификация коллагена

Наличие поперечных химических связей в белках сообщает им специфические свойства, такие, как нерастворимость, меньшая способность к набуханию под действием полярных растворителей и повышенная прочность в мокром состоянии. В небольших молекулах таких биологически активных белков, как инсулин и рибонуклеаза, поперечные дисульфидные мостики оказываются необходимыми для проявления этими белками биологической активности. При этом дисульфидные поперечные связи не участвуют непосредственно в биохимических процессах, а функции их заключаются в сохранении в неизменном состоянии такой конформации молекул белка, которая необходима для проявления биологической активности. Модификация дисульфидных поперечных связей шерсти, а также введение в нее новых поперечных связей часто придают новые интересные свойства этому белку. Такими свойствами могут быть повышение прочности на разрыв, уменьшение способности к свой-лачиванию, увеличение устойчивости к агрессивным химическим реагентам (щелочи, кислоты, окислители или восстановители), повышение устойчивости к моли и износостойкости, а также повышение прочности окрашивания. Было показано, что дубление коллагена, необходимое для превращения сырья в технический продукт, также является процессом образования поперечных связей. Поскольку коллаген не содержит цистеина или цистина, в сшивании, протекающем при дублении, участвуют, по-видимому, другие группы, возможно аминные и гидроксильные. В настоящем разделе будут рассмотрены в первую очередь поперечные химические связи упоминавшихся выше классов белков. Шерсть — типичный кератин, являющийся одним из наиболее детально изученных в этом плане белков, дает интересные и наглядные примеры образования, расщепления и поведения как дисульфидных, так и вводимых искусственно поперечных химических связей другого типа. [c.395]

В некоторых случаях полипептидная цепь после завершения синтеза подвергается незначительной химической модификации, в результате чего в ней появляются некодируемые аминокислоты (не относящиеся к 20 обычным аминокислотам). Например, при синтезе белка коллагена на рибосомах образуется его предшественник - проколлаген, содержащий в большом количестве аминокислоты лизин и пролин. Эти аминокислоты, находящиеся в составе полипептидной цепи, подвергаются в ходе модификации окислению и превращаются соответственно в оксилизин и оксипролин, что приводит к переходу проколлагена в коллаген. [c.72]

В заключение надо сказать, что большие различия между натуральным коллагеном и кератином проявляются как в форме-изотерм абсорбции, так и в природе центров, фиксирующих воду. Влияние химической модификации приводит к результатам,, которые можно объяснить в терминах предложенной авторами модели. [c.253]

Таким образом, по данным температурных исследований ЛМП, в нативном коллагене при различных температурах реализуются две структурные модификации, различающиеся основными ЯМР-характеристи-ками — величиной ЛМП и, следовательно, строением гидратной оболочки. Кроме того, в низкотемпературном коллагене (при —40°) обнаруживается обычный процесс вымерзания диффузии, а в высокотемпера- [c.118]

Таким образом, нативный коллаген при фазовом переходе ведет себя подобно льду — объем его упорядоченной низкотемпературной р-модификации больше, чем объем разупорядоченной а-модификации. Грубые оценки, проведенные исходя из объема- образца и диаметра капилляра, показывают, что величина скачка объема невелика — всего около 0,5% объема образца (примерно в 2 раза меньше скачка объема при замерзании воды). Причину различия можно усматривать в том, что фактически, в коллагене настоящая [c.122]

Таким образом, молекулярный механизм воздействия на коллаген сходен для всех трех рассмотренных реагентов. Кроме того, при кратковременном воздействии слабых концентраций реагентов происходит дробление блоков структуры на более мелкие, как при термообработке и при естественном процессе старения. Более длительная обработка приводит к столь существенной модификации структуры, что не только изменяется величина усредненных локальных магнитных полей на протонах воды, по даже исчезает характерный для коллагена фазовый переход. Последнее свидетельствует о том, что структура образца становится сильно неоднородной и при длительной обработке — полностью неупорядоченной. [c.135]

Вместе с тем широко представлена посттрансляционная модификация белков по аминокислотным радикалам. К их числу относятся гидрокси-лирование радикала пролина при переходе проколлагена в коллаген ацети-лирование N-концевой аминокислоты в белковой молекуле, как, например, [c.300]

Синдром Элерса-Данло — группа наследственных системных заболеваний соединительной ткани, вызванных дефектами коллагена (мутации генов коллагеновых полипептидов, недостаточность ферментов модификации коллагенов, например лизин гидроксилазы). Различают минимально 11 генетических разновидностей. Клинически гиперэластичность и ранимость кожи, разболтанность суставов, травматизация сосудов кожи и крупных артерий. Синонимы гиперэластическая кожа, эластическая кожа, десмогенез несовершенный, дерматорексис. [c.425]

В таблице представлены не все аминокислоты, встречающиеся в белках. В ией нет гидроксипролина и гидроксилизи-на, содержащихся в коллагене фосфосерина-компонента всех фосфопротеидов иодпроизводных тирозина, содержащихся в тиреоглобулине цистина, к-рый часто встречается в белках, и нек-рых др. аминокислот. Все они-производные др. аминокислот, к-рые кодируются мРНК. Они образуются в результате модификации белков, происходящей после трансляции. [c.518]

В процессе созревания коллаген претерпевает другие ковалентные модификации. Последние включают образование новых ковалентных сшивок, делающих молекулу коллагена нерастворимой. Эти модификации, по-видимому, ограничиваются телопептидными [c.573]

Коллаген — внеклеточный белок, но он синтезируется в виде внутриклеточной молекулы-предшественника, которая перед образованием фибрилл зрелого коллагена подвергается посттрансляционной модификации. Подобно всем секретируе-мым белкам, предшественник коллагена претерпевает процессинг в ходе прохождения через эндоплазматический ретикулум и комплекс Г ольджи до появления во внеклеточном пространстве. Наиболее ранним предшественником коллагена является препро-коллаген, который содержит на N-конце лидерную, или сигнальную, последовательность примерно из 100 аминокислот. Препроколлаген образуется на рибосомах, прикрепленных к эндоплазматическому ре- [c.347]

Напомним, что коллаген-внеклеточный белок, но он синтезируется в виде внутриклеточной молекулы-предшественника, которая перед образованием фибрилл зрелого коллагена подвергается посттрансляционной модификации. Предшественник коллагена (сначала препроколлаген, а затем проколлаген) претерпевает процессинг в ходе прохождения через эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи до появления во внеклеточном пространстве. Внеклеточные амино- и карбоксипротеаза проколла- [c.663]

Считая, что из каждых 10 молекул воды, приходящихся на один аминокислотный остаток, вероятно, пе менее двух связаны непосредственно с этим остатком, ясно, что расчетное значение AQ в коллагене за счет поверхностной энергии будет примерно па 20% меньше, чем у льда, т. е. составит уже 44 кал. Если в а-модификации молекулы воды разупорядочены по двум системам точек (узлам и междоузлийм), то энтропия такой разупорядоченной кристаллической системы будет существенно ниже, чем энтропия жидкости (жидкой воды) и скачок AS — — i , а вместе с ним и теплота а р-перехода будут меньше, чем AQ и AS при замерзании воды. [c.124]

Разнообразие функциональных групп, имеющихся в молекулах белков, с одной стороны, и большое число ненасыщенных соединений, с другой стороны, приводят к тому, что присоединение ненасыщенных соединений является одним из наиболее важных типов реакций, в которые вступают белки. К ненасыщенным соединениям, реагирующим с белками, относятся олефиновые соединения, кетены, изоцианаты, изотиоциа-наты, альдегиды, кетоны, недокись углерода и сероуглерод. Реакции белков с такими молекулами широко используются для химической модификации белков, преследующей медицинские и биологические цели, в работах по определению строения белков, в том числе для определения содержания концевых групп и последовательности аминокислот, а также для модификации технических белков, таких, как шерсть, коллаген, казеин, желатина и шелк. [c.361]

Гидроксилирование остатков лизина играет решающую роль во второй посттрансляционной модификации проколлагена. Подобно большинству секретируемых белков, молекулы проколлагена гликозилируются в клетках, перед тем как путем экзоцитоза перейти во внеклеточное пространство. Однако гликозилирование проколлагена необычно в том отношении, что присоединяются короткие (всего два сахарных остатка) олигосахариды, не содержащие сиаловой кислоты, и что они ковалентно связываются с гидроксильной группой гидроксилизина (рис. 12-43). В коллагенах разного типа доля углеводной части весьма различна (табл. 12-2), и ее функция неясна. Дальше [c.224]

Культуры кардиомиоцитов поддерживают в обычных для культивирования клеток средах Игла, часто в модификации Дульбекко (DMEM) или Игла (ЕМЕМ), а также в более богатых средах F-10 и F-12 с добавлением 10 % эмбриональной сыворотки коров. Вместо эмбриональной можно использовать отдельные партии сыворотки крови лошади [5] и, по нашим наблюдениям, предварительно отсе-лектированные серии сыворотки крупного рогатого скота. Выживание клеток и эффективность посева значительно увеличиваются в минимальной среде Игла, кондиционированной клетками роговицы кролика и содержащей наряду с сывороткой дополнительные аминокислоты, витамины и следовые количества неорганических микроэлементов [14]. Показана возможность культивирования клеток миокарда в бессывороточных средах фиксированного химического состава [40, 41]. Прикрепление миоцитов к стеклу ускоряется на поверхностях, покрытых коллагеном, причем наиболее предпочтителен коллаген типа IV, а также другие белки, улучшающие распластывание,— ламинин и в меньшей степени фибронектин [14, 15]. [c.296]

После выведения проколлагена из клеток во внеклеточной среде происходят дальнейшие этапы модификации коллагена. Концевые пропептиды на N- и С-концах молекулы последовательно отщепляются двумя различными эндопептидазами, которые называются амино- и карбокси-проколлаген-пептидазами. Таким образом проколлаген преобразуется в коллаген, т. е. в молекулы, способные к полимеризации. Однако небольшие концевые неспиральные пептиды (телопептиды) остаются и в зрелом коллагене, играя роль в межмолекулярном связывании. Обнаружено также, что пропептиды после отщепления воздействуют на клетку, тормозя синтез коллагена, т. е. участвуют в [c.93]

Такое единство обеспечивается тем, что все перечисленные структурные компоненты продуцируются клеточной популяцией (фибробластами или гладкими мышцами). Те же клетки секретируют ферменты, благодаря которым происходит дальнейшая внеклеточная модификация структурных белков (отщепление концевых пептидов коллагена, развитие поперечных связей в коллагене и эластине и др.). Мало того, эти же клетки продуцируют ферменты, катаболизирующие эти белки и углеводы коллагеназу, эластазу, протеиназы и гиалуронидазы, т. е. несут обе противоположные по отношению к матриксу обменные функции (см. разделы 2.2.7 и 2.3.3). [c.289]

При недостаточном поступлении витамина С с пищей у человека, обезьян и морских свинок развивается специфическое заболевание—умнго. Болезнь выражается в повышении проницаемости и хрупкости кровеносных сосулов, вследствие чего возникают спонтанные кровоизлияния и характерные изменения костей и зубов зубы быстро разрушаются, расшатываются и выпадают. В основе этих явлений лежат нарушения синтеза склеивающего межклеточного белка— коллагена вследствие ослабления его посттрансляционной модификации (см. гл. VII), выражающейся в торможении окисления радикалов пролина и лизина в радикалы ок-сипролина и оксилизина соответственно. В результате синтезируется нефибриллярный коллаген. Это и вызывает патологические изменения сосудистых стенок и опорных тканей. Биосинтез аскорбиновой кислоты не происходит также у некоторых птиц (семейство воробьиных) и у ряда видов летучих мышей. [c.171]

Наиболее распространенным белком этой группы является коллаген IV типа, основной структурный белок базальных мембран. В геноме человека имеется шесть локусов, кодирующих шесть различающихся пептидных цепей, из которых строят ся трехцепочечные молекулы коллагена IV. Пептидные цепи коллагена IV не подвергаются протеолитической модификации после секреции и сохраняют концевые глобулярные домены. Чаще всего коллаген IV содержит цепи а (IV) и a2(IV) в составе гетеротримеров [al(IV)]2a2(rV). Взаимодействуя глобулярными С-концевыми доменами, молекулы образуют димеры, а при взаимодействии N-концевыми доменами — тетрамеры (рис. 18.7). Далее к этим взаимодействиям конец в конец добавляются латеральные взаимодействия трехцепочечных спиральных доменов, в том числе с образованием суперспиралей. В результате получается сетевидная трехмерная структура с гексагональными ячейками рамером 170 нм. [c.437]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология