Коллаген
Самый распространенный структурный белок у животных

Молекула тропоколлагена: три левозакрученных проколлагена (красный, зеленый, синий) соединяются, образуя правозакрученный тройной спиральный тропоколлаген.

Коллаген ( / ˈ k ɒ l ə dʒ ə n / ) является основным структурным белком во внеклеточном матриксе различных соединительных тканей организма . Как основной компонент соединительной ткани, он является наиболее распространенным белком у млекопитающих. [1] 25–35 % содержания белка в организме млекопитающих составляет коллаген. Аминокислоты связаны вместе, образуя тройную спираль удлиненных фибрилл [2], известную как коллагеновая спираль . Коллагеновая спираль в основном встречается в соединительной ткани, такой как хрящ , кости , сухожилия , связки и кожа . Витамин С жизненно важен для синтеза коллагена, в то время как витамин Е улучшает его выработку.

Визуализация экспрессии коллагена у иберийского ребристого тритона с помощью HCR- FISH

В зависимости от степени минерализации коллагеновые ткани могут быть жесткими (кость) или податливыми (сухожилия) или иметь градиент от жесткого до податливого (хрящ). Коллаген также в изобилии содержится в роговице , кровеносных сосудах , кишечнике , межпозвоночных дисках и дентине зубов. [3] В мышечной ткани он служит основным компонентом эндомизия . Коллаген составляет от 1% до 2% мышечной ткани и составляет 6% веса скелетных мышц . [4] Фибробласт является наиболее распространенной клеткой , создающей коллаген в организме. Желатин , который используется в пищевой промышленности и промышленности, представляет собой коллаген, который был необратимо гидролизован с использованием тепла, основных растворов или слабых кислот. [5]

Этимология

Коллаген

Название коллаген происходит от греческого κόλλα ( kólla ), что означает « клей », и суффикса -γέν, -gen , обозначающего «производство». [6] [7]

Типы людей

Более 90% коллагена в организме человека — это коллаген I типа . [8] Однако по состоянию на 2011 год было идентифицировано, описано и разделено на несколько групп 28 типов человеческого коллагена в зависимости от структуры, которую они образуют. [9] Все типы содержат по крайней мере одну тройную спираль . [9] Количество типов показывает разнообразную функциональность коллагена. [10]

  • Фибриллярный (тип I, II, III, V, XI)
  • Нефибриллярный
    • FACIT (фибриллярные коллагены с прерывистыми тройными спиралями) (тип IX, XII, XIV, XIX, XXI)
    • Короткая цепь (Тип VIII, X)
    • Базальная мембрана (тип IV)
    • Мультиплексин (множественные домены тройной спирали с прерываниями) (тип XV, XVIII)
    • MACIT (мембранно-ассоциированные коллагены с прерывистыми тройными спиралями) (тип XIII, XVII)
    • Формирование микрофибрилл (тип VI)
    • Якорные фибриллы (тип VII)

Пять наиболее распространенных типов: [11]

В биологии человека

Сердечный

Коллагеновый сердечный скелет , включающий четыре кольца сердечных клапанов , гистологически, эластично и уникально связан с сердечной мышцей. Сердечный скелет также включает разделительные перегородки камер сердца — межжелудочковую перегородку и атриовентрикулярную перегородку . Вклад коллагена в измерение сердечной деятельности вкратце представляет собой непрерывную крутящую силу, противостоящую механике жидкости кровяного давления, испускаемого сердцем. Коллагеновая структура, которая разделяет верхние камеры сердца от нижних камер, представляет собой непроницаемую мембрану, которая исключает как кровь, так и электрические импульсы с помощью типичных физиологических средств. При поддержке коллагена мерцательная аритмия никогда не ухудшается до мерцательной аритмии желудочков . Коллаген наслаивается с различной плотностью с гладкой мышечной массой. Масса, распределение, возраст и плотность коллагена — все это способствует податливости, необходимой для перемещения крови вперед и назад. Отдельные створки сердечных клапанов складываются в форму специализированным коллагеном под переменным давлением . Постепенное отложение кальция в коллагене происходит как естественная функция старения. Кальцифицированные точки в коллагеновых матрицах показывают контраст в движущемся отображении крови и мышц, позволяя методам технологии визуализации сердца достигать соотношений, по существу устанавливающих кровь на входе ( сердечный приток ) и кровь на выходе ( сердечный выброс ). Патология коллагеновой основы сердца понимается в категории заболеваний соединительной ткани . [ требуется цитата ]

Костные трансплантаты

Поскольку скелет формирует структуру тела, жизненно важно, чтобы он сохранял свою прочность даже после переломов и травм. Коллаген используется при костной пластике, поскольку он имеет тройную спиральную структуру, что делает его очень прочной молекулой. Он идеально подходит для использования в костях, поскольку не нарушает структурную целостность скелета. Тройная спиральная структура коллагена предотвращает его разрушение ферментами, обеспечивает адгезию клеток и важна для правильной сборки внеклеточного матрикса. [12]

Регенерация тканей

Коллагеновые каркасы используются при регенерации тканей, будь то губки, [13] тонкие листы, [14] гели, [15] или волокна. [16] Коллаген обладает благоприятными свойствами для регенерации тканей, такими как структура пор, проницаемость, гидрофильность и стабильность in vivo. Коллагеновые каркасы также поддерживают отложение клеток, таких как остеобласты и фибробласты , и после вставки способствуют нормальному протеканию роста. [17]

Реконструктивно-хирургическое применение

Коллагены широко используются в создании искусственных заменителей кожи, используемых при лечении тяжелых ожогов и ран. [18] [19] Эти коллагены могут быть получены из бычьих, лошадиных, свиных или даже человеческих источников; и иногда используются в сочетании с силиконами , гликозаминогликанами , фибробластами, факторами роста и другими веществами. [20]

Заживление ран

Коллаген является одним из основных природных ресурсов организма и компонентом кожной ткани, который может принести пользу на всех этапах заживления ран . [21] Когда коллаген становится доступным для ложа раны, может произойти закрытие. Таким образом, можно избежать ухудшения состояния раны, иногда сопровождаемого такими процедурами, как ампутация.

Коллаген является натуральным продуктом и, таким образом, используется в качестве натуральной повязки для ран и обладает свойствами, которых нет у искусственных повязок для ран. Он устойчив к бактериям, что имеет жизненно важное значение в повязке для ран. Он помогает сохранять рану стерильной из-за своей естественной способности бороться с инфекцией. Когда коллаген используется в качестве повязки для ожогов, здоровая грануляционная ткань может очень быстро сформироваться над ожогом, помогая ему быстро заживать. [18]

На протяжении четырех фаз заживления ран коллаген выполняет следующие функции:

  • Направляющая функция: Коллагеновые волокна служат для направления фибробластов. Фибробласты мигрируют вдоль соединительнотканной матрицы.
  • Хемотаксические свойства: большая площадь поверхности коллагеновых волокон может привлекать фиброгенные клетки, которые способствуют заживлению.
  • Зародышеобразование : коллаген в присутствии определенных нейтральных солевых молекул может действовать как зародышеобразователь, вызывая образование фибриллярных структур.
  • Кровоостанавливающие свойства: тромбоциты крови взаимодействуют с коллагеном, образуя гемостатическую пробку.

Фундаментальные исследования

Коллаген используется в лабораторных исследованиях для культивирования клеток , изучения поведения клеток и клеточного взаимодействия с внеклеточной средой . [22] Коллаген также широко используется в качестве биочернил для 3D-биопечати и биоизготовления 3D-моделей тканей.

Биология

Коллагеновый белок состоит из тройной спирали, которая обычно состоит из двух идентичных цепей (α1) и дополнительной цепи, которая немного отличается по своему химическому составу (α2). [23] Аминокислотный состав коллагена нетипичен для белков, особенно в отношении его высокого содержания гидроксипролина . Наиболее распространенными мотивами в аминокислотной последовательности коллагена являются глицин - пролин -X и глицин-X-гидроксипролин, где X - любая аминокислота, отличная от глицина, пролина или гидроксипролина. Приведен средний аминокислотный состав для кожи рыб и млекопитающих. [24]

АминокислотаРаспространенность в коже млекопитающих
( остатки /1000)		Распространенность в рыбьей коже
(остатки/1000)
Глицин329339
Пролин126108
Аланин109114
Гидроксипролин9567
Глутаминовая кислота7476
Аргинин4952
Аспарагиновая кислота4747
Серин3646
Лизин2926
Лейцин2423
Валин2221
Треонин1926
Фенилаланин1314
Изолейцин1111
Гидроксилизин68
Метионин613
Гистидин57
Тирозин33
Цистеин11
триптофан00

Синтез

Сначала собирается трехмерная нитевидная структура с аминокислотами глицином и пролином в качестве основных компонентов. Это еще не коллаген, но его предшественник: проколлаген. Затем проколлаген модифицируется путем добавления гидроксильных групп к аминокислотам пролину и лизину . Этот шаг важен для последующего гликозилирования и образования тройной спиральной структуры коллагена. Поскольку ферменты гидроксилазы, выполняющие эти реакции, требуют витамина С в качестве кофактора , длительный дефицит этого витамина приводит к нарушению синтеза коллагена и цинге . [25] Эти реакции гидроксилирования катализируются двумя различными ферментами: пролил-4-гидроксилазой [26] и лизил-гидроксилазой . Реакция потребляет одну молекулу аскорбата на гидроксилирование. [27] Синтез коллагена происходит внутри и снаружи клетки. Здесь обсуждается образование коллагена, которое приводит к фибриллярному коллагену (наиболее распространенная форма). Сетчатый коллаген, который часто участвует в формировании систем фильтрации, является еще одной распространенной формой коллагена. Все типы коллагенов представляют собой тройные спирали, а различия заключаются в составе их альфа-пептидов, созданных на этапе 2.

  1. Транскрипция мРНК : Около 44 генов связаны с образованием коллагена, каждый из которых кодирует определенную последовательность мРНК и обычно имеет префикс « COL ». Начало синтеза коллагена начинается с включения генов, связанных с образованием определенного альфа-пептида (обычно альфа 1, 2 или 3).
  2. Образование пре-пропептида : как только конечная мРНК выходит из ядра клетки и попадает в цитоплазму, она связывается с рибосомальными субъединицами и происходит процесс трансляции. Ранняя/первая часть нового пептида известна как сигнальная последовательность. Сигнальная последовательность на N -конце пептида распознается частицей распознавания сигнала на эндоплазматическом ретикулуме , которая будет отвечать за направление пре-пропептида в эндоплазматический ретикулум. Поэтому, как только синтез нового пептида завершен, он напрямую попадает в эндоплазматический ретикулум для посттрансляционной обработки. Теперь он известен как препроколлаген.
  3. Пре-пропептид в про-коллаген : происходят три модификации пре-пропептида, приводящие к образованию альфа-пептида:
    1. Сигнальный пептид на N-конце удаляется, и молекула теперь известна как пропептид (а не проколлаген).
    2. Гидроксилирование лизинов и пролинов на пропептиде ферментами «пролилгидроксилаза» и «лизилгидроксилаза» (для получения гидроксипролина и гидроксилизина) происходит для содействия сшивке альфа-пептидов. Этот ферментативный этап требует витамина С в качестве кофактора. При цинге отсутствие гидроксилирования пролинов и лизинов приводит к более рыхлой тройной спирали (образованной тремя альфа-пептидами).
    3. Гликозилирование происходит путем добавления мономеров глюкозы или галактозы к гидроксильным группам, которые были размещены на лизинах, но не на пролинах.
    4. После того, как эти модификации произошли, три гидроксилированных и гликозилированных пропептида скручиваются в тройную спираль, образуя проколлаген. Проколлаген все еще имеет раскрученные концы, которые позже будут обрезаны. На этом этапе проколлаген упаковывается в транспортную везикулу, предназначенную для аппарата Гольджи.
  4. Модификация аппарата Гольджи : В аппарате Гольджи проколлаген проходит одну последнюю посттрансляционную модификацию перед тем, как секретируется из клетки. На этом этапе добавляются олигосахариды (а не моносахариды, как на этапе 3), а затем проколлаген упаковывается в секреторную везикулу, предназначенную для внеклеточного пространства.
  5. Образование тропоколлагена : Оказавшись вне клетки, связанные с мембраной ферменты, известные как коллагеновые пептидазы, удаляют «свободные концы» молекулы проколлагена. То, что остается, известно как тропоколлаген. Дефекты на этом этапе вызывают одну из многочисленных коллагенопатий, известных как синдром Элерса-Данлоса . Этот этап отсутствует при синтезе коллагена типа III, типа фибриллярного коллагена.
  6. Формирование коллагеновой фибриллы : лизилоксидаза , внеклеточный медь-зависимый фермент, производит последний шаг в пути синтеза коллагена. Этот фермент действует на лизины и гидроксилизины, производя альдегидные группы, которые в конечном итоге подвергаются ковалентному связыванию между молекулами тропоколлагена. Этот полимер тропоколлагена известен как коллагеновая фибрилла.
Действие лизилоксидазы

Аминокислоты

Коллаген имеет необычный состав и последовательность аминокислот:

  • Глицин встречается почти в каждом третьем остатке .
  • Пролин составляет около 17% коллагена.
  • Коллаген содержит две необычные производные аминокислоты, которые не вставляются напрямую во время трансляции . Эти аминокислоты находятся в определенных местах относительно глицина и модифицируются посттрансляционно различными ферментами, оба из которых требуют витамина С в качестве кофактора.

Кортизол стимулирует распад коллагена (кожи) на аминокислоты. [28]

Образование коллагена I

Большинство коллагенов образуются схожим образом, но для типа I характерен следующий процесс:

  1. Внутри клетки
    1. Два типа альфа-цепей – альфа-1 и альфа-2, образуются во время трансляции на рибосомах вдоль шероховатого эндоплазматического ретикулума (ШЭР). Эти пептидные цепи, известные как препроколлаген, имеют регистрационные пептиды на каждом конце и сигнальный пептид . [29]
    2. Полипептидные цепи высвобождаются в просвет ШЭР.
    3. Сигнальные пептиды расщепляются внутри RER, и цепи теперь известны как про-альфа-цепи.
    4. Гидроксилирование аминокислот лизина и пролина происходит внутри просвета. Этот процесс зависит от аскорбиновой кислоты (витамина С) и потребляет ее в качестве кофактора .
    5. Происходит гликозилирование определенных остатков гидроксилизина.
    6. Тройная альфа-спиральная структура образуется внутри эндоплазматического ретикулума из двух цепей альфа-1 и одной цепи альфа-2.
    7. Проколлаген транспортируется в аппарат Гольджи , где он упаковывается и секретируется во внеклеточное пространство путем экзоцитоза .
  2. Вне клетки
    1. Регистрационные пептиды расщепляются и тропоколлаген образуется под действием проколлагенпептидазы .
    2. Несколько молекул тропоколлагена образуют коллагеновые фибриллы посредством ковалентной сшивки ( альдольная реакция ) лизилоксидазой , которая связывает остатки гидроксилизина и лизина. Несколько коллагеновых фибрилл образуют коллагеновые волокна.
    3. Коллаген может быть прикреплен к клеточным мембранам с помощью нескольких типов белков, включая фибронектин , ламинин , фибулин и интегрин .

Молекулярная структура

Одна молекула коллагена, тропоколлаген, используется для создания более крупных коллагеновых агрегатов, таких как фибриллы. Она имеет длину около 300  нм и диаметр 1,5 нм и состоит из трех полипептидных нитей (называемых альфа-пептидами, см. шаг 2), каждая из которых имеет конформацию левосторонней спирали — ее не следует путать с правосторонней альфа-спиралью . Эти три левосторонние спирали скручены вместе в правостороннюю тройную спираль или «суперспираль», кооперативную четвертичную структуру, стабилизированную множеством водородных связей . В коллагене I типа и, возможно, во всех фибриллярных коллагенах, если не во всех коллагенах, каждая тройная спираль ассоциируется в правостороннюю супер-суперспираль, называемую микрофибриллой коллагена. Каждая микрофибрилла переплетена с соседними микрофибриллами до такой степени, что можно предположить, что они по отдельности нестабильны, хотя внутри коллагеновых фибрилл они настолько хорошо упорядочены, что являются кристаллическими.

Три полипептида скручиваются, образуя тропоколлаген. Затем многие тропоколлагены связываются вместе, образуя фибриллу, и многие из них затем образуют волокно.

Отличительной особенностью коллагена является регулярное расположение аминокислот в каждой из трех цепей этих коллагеновых субъединиц. Последовательность часто следует схеме Gly - Pro -X или Gly-X- Hyp , где X может быть любым из различных других аминокислотных остатков. [24] Пролин или гидроксипролин составляют около 1/6 от общей последовательности. Поскольку глицин составляет 1/3 последовательности, это означает, что примерно половина последовательности коллагена не является глицином, пролином или гидроксипролином, факт, который часто упускается из-за отвлечения внимания на необычный характер GX 1 X 2 альфа-пептидов коллагена. Высокое содержание глицина в коллагене важно для стабилизации коллагеновой спирали, поскольку это обеспечивает очень тесную ассоциацию коллагеновых волокон внутри молекулы, облегчая водородные связи и образование межмолекулярных поперечных связей. [24] Этот вид регулярного повторения и высокого содержания глицина обнаружен только в нескольких других фибриллярных белках, таких как фиброин шелка .

Коллаген — это не только структурный белок. Благодаря своей ключевой роли в определении фенотипа клеток, клеточной адгезии, регуляции тканей и инфраструктуры, многие участки его небогатых пролином областей выполняют функции ассоциации/регуляции клеток или матрикса. Относительно высокое содержание колец пролина и гидроксипролина с их геометрически ограниченными карбоксильными и (вторичными) аминогруппами , а также обилие глицина обуславливает тенденцию отдельных полипептидных цепей спонтанно образовывать левозакрученные спирали без образования внутрицепочечных водородных связей.

Поскольку глицин является самой маленькой аминокислотой без боковой цепи, он играет уникальную роль в волокнистых структурных белках. В коллагене Gly требуется в каждой третьей позиции, поскольку сборка тройной спирали помещает этот остаток во внутреннюю часть (ось) спирали, где нет места для более крупной боковой группы, чем один атом водорода глицина . По той же причине кольца Pro и Hyp должны быть направлены наружу. Эти две аминокислоты помогают стабилизировать тройную спираль — Hyp даже больше, чем Pro; более низкая их концентрация требуется таким животным, как рыбы, температура тела которых ниже, чем у большинства теплокровных животных. Более низкое содержание пролина и гидроксипролина характерно для холодноводных, но не для тепловодных рыб; последние, как правило, имеют схожее содержание пролина и гидроксипролина с млекопитающими. [24] Более низкое содержание пролина и гидроксипролина у холодноводных рыб и других пойкилотермных животных приводит к тому, что их коллаген имеет более низкую термическую стабильность, чем коллаген млекопитающих. [24] Эта более низкая термическая стабильность означает, что желатин, полученный из рыбного коллагена, не подходит для многих пищевых и промышленных целей.

Субъединицы тропоколлагена спонтанно самоорганизуются , с регулярно смещенными концами, в еще более крупные массивы во внеклеточном пространстве тканей. [30] [31] Дополнительная сборка фибрилл направляется фибробластами, которые откладывают полностью сформированные фибриллы из фибрипозиторов. В фибриллярных коллагенах молекулы смещены относительно соседних молекул примерно на 67  нм (единица, которая называется «D» и изменяется в зависимости от состояния гидратации агрегата). В каждом повторении D-периода микрофибриллы есть часть, содержащая пять молекул в поперечном сечении, называемая «перекрытием», и часть, содержащая только четыре молекулы, называемая «зазором». [32] Эти области перекрытия и зазора сохраняются, когда микрофибриллы собираются в фибриллы, и, таким образом, их можно увидеть с помощью электронной микроскопии. Тройные спиральные тропоколлагены в микрофибриллах расположены в квазигексагональной упаковке. [32] [33]

D-период коллагеновых фибрилл приводит к появлению видимых полос длиной 67 нм при наблюдении с помощью электронной микроскопии.

Существует некоторое ковалентное сшивание внутри тройных спиралей и переменное количество ковалентного сшивания между спиралями тропоколлагена, образующими хорошо организованные агрегаты (такие как фибриллы). [34] Более крупные фибриллярные пучки образуются с помощью нескольких различных классов белков (включая различные типы коллагена), гликопротеинов и протеогликанов для формирования различных типов зрелых тканей из альтернативных комбинаций тех же ключевых игроков. [31] Нерастворимость коллагена была препятствием для изучения мономерного коллагена, пока не было обнаружено, что тропоколлаген из молодых животных может быть извлечен, поскольку он еще не полностью сшит . Однако достижения в области методов микроскопии (т. е. электронной микроскопии (ЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ)) и рентгеновской дифракции позволили исследователям получать все более подробные изображения структуры коллагена in situ . [35] Эти более поздние достижения особенно важны для лучшего понимания того, как структура коллагена влияет на межклеточную и межклеточную коммуникацию, а также как ткани формируются в процессе роста и восстановления и изменяются в процессе развития и заболевания. [36] [37] Например, с помощью наноиндентирования на основе АСМ было показано, что отдельная коллагеновая фибрилла представляет собой гетерогенный материал вдоль своего осевого направления со значительно различающимися механическими свойствами в областях зазоров и перекрытия, что коррелирует с ее различной молекулярной организацией в этих двух областях. [38]

Коллагеновые фибриллы/агрегаты расположены в разных комбинациях и концентрациях в различных тканях, обеспечивая различные свойства тканей. В кости все тройные спирали коллагена лежат в параллельном, ступенчатом массиве. 40-нм зазоры между концами субъединиц тропоколлагена (приблизительно равные области зазора), вероятно, служат центрами нуклеации для отложения длинных, твердых, мелких кристаллов минерального компонента, которым является гидроксилапатит (приблизительно) Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6 . [39] Коллаген типа I придает кости прочность на разрыв .

Сопутствующие расстройства

Заболевания, связанные с коллагеном, чаще всего возникают из-за генетических дефектов или дефицита питательных веществ, которые влияют на биосинтез, сборку, посттрансляционную модификацию, секрецию или другие процессы, участвующие в нормальном производстве коллагена.

Генетические дефекты генов коллагена
ТипПримечанияГен(ы)Расстройства
яЭто самый распространенный коллаген человеческого тела. Он присутствует в рубцовой ткани, конечном продукте, когда ткань заживает путем восстановления. Он находится в сухожилиях , коже, стенках артерий, роговице, эндомизии , окружающем мышечные волокна, фиброзном хряще и органической части костей и зубов.КОЛ1А1 , КОЛ1А2Несовершенный остеогенез , синдром Элерса-Данлоса , инфантильный кортикальный гиперстоз , также известный как болезнь Каффи
IIГиалиновый хрящ , составляет 50% всех белков хряща. Стекловидное тело глаза.КОЛ2А1Коллагенопатия II и XI типов
IIIЭто коллаген грануляционной ткани , который быстро вырабатывается молодыми фибробластами до синтеза более жесткого коллагена типа I. Ретикулярное волокно . Также встречается в стенках артерий, коже, кишечнике и матке.КОЛ3А1Синдром Элерса-Данлоса , контрактура Дюпюитрена
IVБазальная пластинка ; хрусталик глаза . Также служит частью системы фильтрации в капиллярах и клубочках нефрона в почке .КОЛ4А1 , КОЛ4А2 , КОЛ4А3 , КОЛ4А4 , КОЛ4А5 , КОЛ4А6Синдром Альпорта , Синдром Гудпасчера
ВБольшая часть интерстициальной ткани, ассоциированной с типом I, связана с плацентойКОЛ5А1 , КОЛ5А2 , КОЛ5А3Синдром Элерса-Данлоса (классический)
VIБольшая часть интерстициальной ткани, ассоциированной с типом IКОЛ6А1 , КОЛ6А2 , КОЛ6А3 , КОЛ6А5Миопатия Ульриха , миопатия Бетлема , атопический дерматит [40]
VIIОбразует закрепляющие фибриллы в дермоэпидермальных соединенияхCOL7A1Буллезно-дистрофический эпидермолиз
8-йНекоторые эндотелиальные клеткиКОЛ8А1 , КОЛ8А2Задняя полиморфная дистрофия роговицы 2
IXКоллаген FACIT , хрящ, ассоциированный с фибриллами типа II и XIКОЛ9А1 , КОЛ9А2 , КОЛ9А3ЭДМ2 и ЭДМ3
ХГипертрофированный и минерализующийся хрящКОЛ10А1метафизарная дисплазия Шмида
XIХрящКОЛ11А1 , КОЛ11А2Коллагенопатия II и XI типов
XIIКоллаген FACIT взаимодействует с типом I, содержащим фибриллы, декорин и гликозаминогликаныКОЛ12А1–
XIIIТрансмембранный коллаген взаимодействует с интегрином a1b1, фибронектином и компонентами базальных мембран, такими как нидоген и перлекан .КОЛ13А1–
XIVКоллаген FACIT , также известный как ундулинКОЛ14А1–
XV–КОЛ15А1–
XVIКоллаген FACITКОЛ16А1–
XVIIТрансмембранный коллаген, также известный как BP180, белок массой 180 кДаКОЛ17А1Буллезный пемфигоид и некоторые формы узлового буллезного эпидермолиза
XVIIIИсточник эндостатинаКОЛ18А1–
XIXКоллаген FACITКОЛ19А1–
ХХ–COL20A1–
XXIКоллаген FACITКОЛ21А1–
XXIIКоллаген FACITКОЛ22А1–
XXIIIколлаген MACITCOL23A1–
XXIV–COL24A1–
XXV–COL25A1–
XXVI–EMID2–
XXVII–COL27A1–
XXVIII–COL28A1–

Помимо вышеперечисленных нарушений, при склеродермии наблюдается избыточное отложение коллагена .

Заболевания

Тысяча мутаций была выявлена ​​в 12 из более чем 20 типов коллагена. Эти мутации могут привести к различным заболеваниям на тканевом уровне. [41]

Несовершенный остеогенез – вызван мутацией коллагена типа 1 , доминантное аутосомное заболевание, приводит к слабым костям и нерегулярной соединительной ткани, некоторые случаи могут быть легкими, а другие могут быть летальными. В легких случаях наблюдается пониженный уровень коллагена типа 1, в то время как в тяжелых случаях наблюдаются структурные дефекты коллагена. [42]

Хондродисплазия – заболевание скелета, которое, как полагают, вызвано мутацией коллагена 2 типа . Для подтверждения этого мнения проводятся дальнейшие исследования. [43]

Синдром Элерса-Данлоса – известно тринадцать различных типов этого расстройства, которые приводят к деформациям соединительной ткани. [44] Некоторые из более редких типов могут быть летальными, приводя к разрыву артерий. Каждый синдром вызван различной мутацией. Например, сосудистый тип (vEDS) этого расстройства вызван мутацией в коллагене типа 3. [45 ]

Синдром Альпорта — может передаваться генетически, обычно как сцепленное с Х-хромосомой доминантное заболевание, но также как аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное заболевание; у людей с этим заболеванием возникают проблемы с почками и глазами, потеря слуха также может развиться в детском или подростковом возрасте. [46]

Синдром Кноблоха – вызван мутацией в гене COL18A1 , который кодирует выработку коллагена XVIII. У пациентов наблюдается выпячивание мозговой ткани и дегенерация сетчатки; человек, у которого есть родственники с этим расстройством, имеет повышенный риск развития этого заболевания, поскольку существует наследственная связь. [41]

Добыча животных

Когда коллаген не синтезируется, его можно собирать из кожи животных. Это привело к вырубке лесов, как это произошло в Парагвае, где крупные производители коллагена закупают большие объемы шкур крупного рогатого скота из регионов, которые были вырублены для выпаса скота. [47]

Характеристики

Коллаген — один из длинных волокнистых структурных белков , функции которого существенно отличаются от функций глобулярных белков , таких как ферменты . Прочные пучки коллагена, называемые коллагеновыми волокнами, являются основным компонентом внеклеточного матрикса , который поддерживает большинство тканей и придает клеткам структуру снаружи, но коллаген также находится внутри некоторых клеток. Коллаген обладает большой прочностью на разрыв и является основным компонентом фасций , хрящей , связок , сухожилий , костей и кожи. [48] [49] Наряду с эластином и мягким кератином он отвечает за прочность и эластичность кожи, а его деградация приводит к появлению морщин , сопровождающих старение . [50] Он укрепляет кровеносные сосуды и играет роль в развитии тканей . Он присутствует в роговице и хрусталике глаза в кристаллической форме. Это может быть один из самых распространенных белков в ископаемой летописи, учитывая, что он, по-видимому, часто окаменевает, даже в костях мезозоя и палеозоя . [ 51]

Механические свойства

Коллаген — сложный иерархический материал, механические свойства которого значительно различаются в зависимости от масштаба.

В молекулярном масштабе атомистическое и крупнозернистое моделирование , а также многочисленные экспериментальные методы привели к нескольким оценкам модуля Юнга коллагена на молекулярном уровне. Только выше определенной скорости деформации существует сильная связь между модулем упругости и скоростью деформации, возможно, из-за большого количества атомов в молекуле коллагена. [52] Длина молекулы также важна, так как более длинные молекулы имеют более низкую прочность на разрыв, чем более короткие, из-за того, что короткие молекулы имеют большую долю разрываемых и перестраиваемых водородных связей. [53]

В фибриллярном масштабе коллаген имеет более низкий модуль по сравнению с молекулярным масштабом и варьируется в зависимости от геометрии, масштаба наблюдения, состояния деформации и уровня гидратации. [52] При увеличении плотности сшивок от нуля до 3 на молекулу максимальное напряжение, которое может выдерживать фибрилла, увеличивается с 0,5 ГПа до 6 ГПа. [54]

Были проведены ограниченные испытания прочности коллагеновых волокон на разрыв, но в целом было показано, что они имеют более низкий модуль Юнга по сравнению с фибриллами. [55]

При изучении механических свойств коллагена сухожилие часто выбирают в качестве идеального материала, поскольку оно близко к чистой и выровненной структуре коллагена. Однако на макроуровне, в масштабе ткани, огромное количество структур, в которые могут быть организованы коллагеновые волокна и фибриллы, приводит к сильно изменчивым свойствам. Например, сухожилие имеет в основном параллельные волокна, тогда как кожа состоит из сети волнистых волокон, что приводит к гораздо более высокой прочности и более низкой пластичности сухожилия по сравнению с кожей. Приведены механические свойства коллагена на нескольких иерархических уровнях.

Модуль Юнга коллагена на нескольких иерархических уровнях
Иерархический уровеньМодуль Юнга
Молекулярный (через атомистическое моделирование)2,4-7 ГПа [56] [57]
Фибрилла0,2-0,8 ГПа [58]
Волокно (измерено в поперечно-сшитом сухожилии крысиного хвоста)1,10 ГПа [59]
Волокно (измерено в несшитом сухожилии крысиного хвоста)50-250 МПа [59]

Известно, что коллаген является вязкоупругим твердым телом. Когда коллагеновое волокно моделируется как две последовательные модели Кельвина-Фойгта, каждая из которых состоит из пружины и демпфера, расположенных параллельно, деформация волокна может быть смоделирована в соответствии со следующим уравнением:

d ϵ D d ϵ T = α + ( β − α ) e x p [ − γ ϵ T ϵ T ˙ ] {\displaystyle {\frac {d\epsilon _{D}}{d\epsilon _{T}}}=\alpha +(\beta -\alpha )exp[-\gamma {\frac {\epsilon _{T}}{\dot {\epsilon _{T}}}}]}

где α, β и γ — определенные свойства материалов, ε D — фибриллярная деформация, а ε T — общая деформация. [60]

Использует

Салями и коллагеновая оболочка (внизу), в которой она продавалась

Коллаген имеет широкий спектр применения, от пищевого до медицинского. [61] В медицинской промышленности он используется в косметической хирургии и ожоговой хирургии . В пищевом секторе одним из примеров использования является оболочка для колбас .

Если коллаген подвергается достаточной денатурации , например, при нагревании, три нити тропоколлагена частично или полностью разделяются на глобулярные домены, содержащие вторичную структуру, отличную от обычного коллагенового полипролина II (PPII) случайных спиралей . Этот процесс описывает образование желатина , который используется во многих продуктах питания, включая ароматизированные желатиновые десерты . Помимо продуктов питания, желатин используется в фармацевтической, косметической и фотографической промышленности. Он также используется в качестве пищевой добавки и рекламируется как потенциальное средство против процесса старения. [62] [63] [64]

От греческого слова kolla , означающего клей , слово коллаген означает « производитель клея » и относится к раннему процессу кипячения кожи и сухожилий лошадей и других животных для получения клея. Коллагеновый клей использовался египтянами около 4000 лет назад, а коренные американцы использовали его в луках около 1500 лет назад. Было обнаружено, что самым старым клеем в мире, которому, согласно радиоуглеродному анализу , более 8000 лет, является коллаген — он использовался в качестве защитной подкладки на веревочных корзинах и вышитых тканях , для скрепления посуды и в перекрещивающихся украшениях на человеческих черепах . [65] Коллаген обычно превращается в желатин, но сохранился из-за сухих условий. Животные клеи являются термопластичными , снова размягчающимися при повторном нагревании, поэтому их до сих пор используют при изготовлении музыкальных инструментов, таких как прекрасные скрипки и гитары, которые, возможно, придется снова открывать для ремонта — применение, несовместимое с жесткими синтетическими пластиковыми клеями, которые являются постоянными. Сухожилия и шкуры животных, включая кожу, использовались для изготовления полезных предметов на протяжении тысячелетий.

Желатин - резорцин - формальдегидный клей (с заменой формальдегида на менее токсичные пентандиал и этандиал ) использовался для восстановления экспериментальных разрезов на легких кроликов . [66]

Косметика

Бычий коллаген широко используется в дермальных наполнителях для эстетической коррекции морщин и старения кожи. [67] Коллагеновые кремы также широко продаются, хотя коллаген не может проникнуть в кожу, поскольку его волокна слишком велики. [68] Коллаген является жизненно важным белком в коже , волосах , ногтях и других тканях. Его выработка уменьшается с возрастом и такими факторами, как повреждение солнцем и курение . Коллагеновые добавки, полученные из таких источников, как рыба и крупный рогатый скот , продаются для улучшения кожи, волос и ногтей. Исследования показывают некоторые преимущества для кожи, но эти добавки часто содержат другие полезные ингредиенты, поэтому неясно, эффективен ли один коллаген. Существует минимальное количество доказательств, подтверждающих преимущества коллагена для волос и ногтей. В целом, эффективность пероральных коллагеновых добавок не доказана, и рекомендуется сосредоточиться на здоровом образе жизни и проверенных методах ухода за кожей, таких как защита от солнца . [69]

История

Молекулярная и упаковочная структуры коллагена ускользали от ученых на протяжении десятилетий исследований. Первые доказательства того, что он обладает регулярной структурой на молекулярном уровне, были представлены в середине 1930-х годов. [70] [71] Затем исследования сосредоточились на конформации мономера коллагена , создав несколько конкурирующих моделей, хотя и правильно рассматривающих конформацию каждой отдельной пептидной цепи. Тройная спиральная модель «Мадраса», предложенная Г. Н. Рамачандраном в 1955 году, предоставила точную модель четвертичной структуры коллагена. [72] [73] [74] [75] [76] Эта модель была поддержана дальнейшими исследованиями с более высоким разрешением в конце 20-го века. [77] [78] [79] [80]

Структура упаковки коллагена не была определена в той же степени за пределами фибриллярных типов коллагена, хотя давно известно, что она является гексагональной. [33] [81] [82] Как и в случае с его мономерной структурой, несколько противоречивых моделей предполагают, что упаковка молекул коллагена является «пластинчатой» или микрофибриллярной . [83] [84] Микрофибриллярная структура коллагеновых фибрилл в сухожилиях, роговице и хрящах была отображена непосредственно с помощью электронной микроскопии в конце 20-го века и начале 21-го века. [85] [86] [87] Микрофибриллярная структура сухожилия крысиного хвоста была смоделирована как наиболее близкая к наблюдаемой структуре, хотя она чрезмерно упростила топологическую прогрессию соседних молекул коллагена и, таким образом, не предсказала правильную конформацию прерывистого D-периодического пентамерного расположения, называемого микрофибриллой . [32] [88] [89]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Di Lullo GA, Sweeney SM, Korkko J, Ala-Kokko L, San Antonio JD (февраль 2002 г.). «Картирование участков связывания лигандов и мутаций, связанных с заболеваниями, на самом распространенном белке человека, коллагене I типа». Журнал биологической химии . 277 (6): 4223–4231. doi : 10.1074/jbc.M110709200 . PMID  11704682.
  2. ^ «Кожа, выращенная с использованием биотехнологий, вот-вот появится на подиуме». The Economist . 26 августа 2017 г. Архивировано из оригинала 1 сентября 2017 г. Получено 2 сентября 2017 г.
  3. ^ Краткая энциклопедия «Британика» 2007 г.
  4. ^ Сикорский ZE (2001). Химические и функциональные свойства пищевых белков . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 242. ISBN 978-1-56676-960-0.
  5. ^ Bogue RH (1923). «Условия, влияющие на гидролиз коллагена в желатин». Промышленная и инженерная химия . 15 (11): 1154–59. doi :10.1021/ie50167a018.
  6. ^ Оксфордский словарь английского языка, 2-е издание, 2005 г.
  7. ^ Müller WE (февраль 2003 г.). «Происхождение сложности метазоа: пористые как интегрированные животные». Интегративная и сравнительная биология . 43 (1): 3–10. CiteSeerX 10.1.1.333.3174 . doi :10.1093/icb/43.1.3. PMID  21680404. S2CID  17232196. 
  8. ^ Обзор учебника хирургии Sabiston, 7-е издание. Глава 5 заживление ран, вопрос 14
  9. ^ ab Ricard-Blum S (январь 2011 г.). «Семейство коллагена». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 3 (1): a004978. doi :10.1101/cshperspect.a004978. PMC 3003457. PMID 21421911  . 
  10. ^ Franzke CW, Bruckner P, Bruckner-Tuderman L (февраль 2005 г.). «Коллагеновые трансмембранные белки: последние сведения о биологии и патологии». Журнал биологической химии . 280 (6): 4005–4008. doi : 10.1074/jbc.R400034200 . PMID  15561712.
  11. ^ Ashokkumar M, Ajayan PM (3 апреля 2021 г.). «Перспективы материаловедения многофункциональных материалов, полученных из коллагена». International Materials Reviews . 66 (3): 160–87. Bibcode : 2021IMRv...66..160A. doi : 10.1080/09506608.2020.1750807. ISSN  0950-6608. S2CID  216270520.
  12. ^ Cunniffe G, O'Brien F (2011). «Коллагеновые каркасы для ортопедической регенеративной медицины». Журнал Minerals, Metals & Materials Society . 63 (4): 66–73. Bibcode : 2011JOM....63d..66C. doi : 10.1007/s11837-011-0061-y. S2CID  136755815.
  13. ^ Geiger M, Li RH, Friess W (ноябрь 2003 г.). «Коллагеновые губки для регенерации костей с rhBMP-2». Advanced Drug Delivery Reviews . 55 (12): 1613–1629. doi :10.1016/j.addr.2003.08.010. PMID  14623404.
  14. ^ Bunyaratavej P, Wang HL (февраль 2001 г.). «Коллагеновые мембраны: обзор». Журнал пародонтологии . 72 (2): 215–229. doi :10.1902/jop.2001.72.2.215. hdl : 2027.42/141506 . PMID  11288796.
  15. ^ Друри Дж. Л., Муни Дж. Д. (ноябрь 2003 г.). «Гидрогели для тканевой инженерии: переменные конструкции каркасов и их применение». Биоматериалы . 24 (24): 4337–4351. doi :10.1016/S0142-9612(03)00340-5. PMID  12922147.
  16. ^ Tonndorf R, Aibibu D, Cherif C (январь 2020 г.). «Прядение коллагеновых мультифиламентов». Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications . 106 : 110105. doi : 10.1016/j.msec.2019.110105. PMID  31753356. S2CID  202227968.
  17. ^ Oliveira SM, Ringshia RA, Legeros RZ, Clark E, Yost MJ, Terracio L, et al. (Август 2010). «Улучшенный коллагеновый каркас для регенерации скелета». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть A. 94 ( 2): 371–379. doi :10.1002/jbm.a.32694. PMC 2891373. PMID  20186736 . 
  18. ^ ab Singh O, Gupta SS, Soni M, Moses S, Shukla S, Mathur RK (январь 2011 г.). «Коллагеновая повязка против обычных повязок при ожогах и хронических ранах: ретроспективное исследование». Журнал кожной и эстетической хирургии . 4 (1): 12–16. doi : 10.4103/0974-2077.79180 . PMC 3081477. PMID  21572675 . 
  19. ^ Gould LJ (январь 2016 г.). «Местные биоматериалы на основе коллагена для лечения хронических ран: обоснование и клиническое применение». Advances in Wound Care . 5 (1): 19–31. doi :10.1089/wound.2014.0595. PMC 4717516. PMID 26858912  . 
  20. ^ "Коллаген и экстракт шиповника в пакетике". Alaina Pharma . Архивировано из оригинала 4 июля 2016 года . Получено 31 мая 2021 года .
  21. ^ Birbrair A, Zhang T, Files DC, Mannava S, Smith T, Wang ZM и др. (Ноябрь 2014 г.). «Перициты типа 1 накапливаются после повреждения ткани и производят коллаген в зависимости от органа». Stem Cell Research & Therapy . 5 (6): 122. doi : 10.1186/scrt512 . PMC 4445991 . PMID  25376879. 
  22. ^ Blow N (2009). «Клеточная культура: создание лучшей матрицы». Nature Methods . 6 (8): 619–22. doi : 10.1038/nmeth0809-619 . S2CID  33438539.
  23. ^ Бродский Б, Персиков АВ (1 января 2005 г.). «Молекулярная структура тройной спирали коллагена». Advances in Protein Chemistry . 70 : 301–339. doi :10.1016/S0065-3233(05)70009-7. ISBN 978-0120342709. PMID  15837519. S2CID  20879450.
  24. ^ abcde Szpak P (2011). «Химия и ультраструктура рыбьих костей: значение для тафономии и анализа стабильных изотопов». Журнал археологической науки . 38 (12): 3358–72. Bibcode : 2011JArSc..38.3358S. doi : 10.1016/j.jas.2011.07.022.
  25. ^ Петеркофски Б. (декабрь 1991 г.). «Потребность в аскорбате для гидроксилирования и секреции проколлагена: связь с ингибированием синтеза коллагена при цинге». Американский журнал клинического питания . 54 (6 Suppl): 1135S–1140S. doi : 10.1093/ajcn/54.6.1135s . PMID  1720597.
  26. ^ Gorres KL, Raines RT (апрель 2010 г.). «Пролил 4-гидроксилаза». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (2): 106–124. doi :10.3109/10409231003627991. PMC 2841224. PMID  20199358 . 
  27. ^ Myllylä R, Majamaa K, Günzler V, Hanauske-Abel HM, Kivirikko KI (май 1984). «Аскорбат потребляется стехиометрически в несвязанных реакциях, катализируемых пролил-4-гидроксилазой и лизилгидроксилазой». Журнал биологической химии . 259 (9): 5403–5405. doi : 10.1016/S0021-9258(18)91023-9 . PMID  6325436.
  28. ^ Houck JC, Sharma VK, Patel YM, Gladner JA (октябрь 1968 г.). «Индукция коллагенолитической и протеолитической активности противовоспалительными препаратами в коже и фибробластах». Биохимическая фармакология . 17 (10): 2081–2090. doi :10.1016/0006-2952(68)90182-2. PMID  4301453.
  29. ^ "препроколлаген". Бесплатный словарь .
  30. ^ Hulmes DJ (2002). «Строительство молекул коллагена, фибрилл и супрафибриллярных структур». Журнал структурной биологии . 137 (1–2): 2–10. doi :10.1006/jsbi.2002.4450. PMID  12064927.
  31. ^ ab Hulmes DJ (1992). «Суперсемейство коллагена — разнообразные структуры и сборки». Очерки по биохимии . 27 : 49–67. PMID  1425603.
  32. ^ abc Orgel JP, Irving TC, Miller A, Wess TJ (июнь 2006 г.). «Микрофибриллярная структура коллагена типа I in situ». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (24): 9001–9005. Bibcode : 2006PNAS..103.9001O. doi : 10.1073/pnas.0502718103 . PMC 1473175. PMID  16751282 . 
  33. ^ ab Hulmes DJ, Miller A (1979). «Квазигексагональная молекулярная упаковка в коллагеновых фибриллах». Nature . 282 (5741): 878–880. Bibcode :1979Natur.282..878H. doi :10.1038/282878a0. PMID  514368. S2CID  4332269.
  34. ^ Perumal S, Antipova O, Orgel JP (февраль 2008 г.). «Архитектура коллагеновых фибриллярных структур, организация доменов и тройная спиральная конформация управляют их протеолизом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (8): 2824–2829. Bibcode : 2008PNAS..105.2824P. doi : 10.1073/pnas.0710588105 . PMC 2268544. PMID  18287018 . 
  35. ^ Buchanan JK, Zhang Y, Holmes G, Covington AD, Prabakar S (2019). «Роль методов рентгеновского рассеяния в понимании структуры коллагена в коже» (PDF) . ChemistrySelect . 4 (48): 14091–102. doi :10.1002/slct.201902908. ISSN  2365-6549. S2CID  212830367. Архивировано (PDF) из оригинала 27 января 2022 г.
  36. ^ Sweeney SM, Orgel JP, Fertala A, McAuliffe JD, Turner KR, Di Lullo GA и др. (Июль 2008 г.). «Кандидатные домены взаимодействия клеток и матрикса на коллагеновой фибрилле, преобладающем белке позвоночных». Журнал биологической химии . 283 (30): 21187–21197. doi : 10.1074/jbc.M709319200 . PMC 2475701. PMID  18487200 . 
  37. ^ Twardowski T, Fertala A, Orgel JP, San Antonio JD (2007). «Коллаген I типа и миметики коллагена как суперполимеры, способствующие ангиогенезу». Current Pharmaceutical Design . 13 (35): 3608–3621. doi :10.2174/138161207782794176. PMID  18220798.
  38. ^ Minary-Jolandan M, Yu MF (сентябрь 2009 г.). «Наномеханическая гетерогенность в областях зазора и перекрытия коллагеновых фибрилл I типа с последствиями для гетерогенности костей». Biomacromolecules . 10 (9): 2565–2570. doi :10.1021/bm900519v. PMID  19694448.
  39. ^ Росс, М. Х. и Паулина, В. (2011) Гистология , 6-е изд., Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, стр. 218.
  40. ^ Söderhäll C, Marenholz I, Kerscher T, Rüschendorf F, Esparza-Gordillo J, Worm M и др. (сентябрь 2007 г.). «Варианты нового гена эпидермального коллагена (COL29A1) связаны с атопическим дерматитом». PLOS Biology . 5 (9): e242. doi : 10.1371/journal.pbio.0050242 . PMC 1971127 . PMID  17850181. 
  41. ^ ab Mahajan VB, Olney AH, Garrett P, Chary A, Dragan E, Lerner G, et al. (Ноябрь 2010 г.). «Мутация коллагена XVIII при синдроме Кноблоха с острым лимфобластным лейкозом». Американский журнал медицинской генетики. Часть A. 152A ( 11): 2875–2879. doi :10.1002/ajmg.a.33621. PMC 2965270. PMID  20799329 . 
  42. ^ Gajko-Galicka A (2002). «Мутации в генах коллагена I типа, приводящие к несовершенному остеогенезу у людей» (PDF) . Acta Biochimica Polonica . 49 (2): 433–441. doi : 10.18388/abp.2002_3802 . PMID  12362985. Архивировано (PDF) из оригинала 7 июня 2013 г.
  43. ^ Horton WA, Campbell D, Machado MA, Chou J (декабрь 1989 г.). «Скрининг коллагена II типа при хондродисплазиях человека». American Journal of Medical Genetics . 34 (4): 579–583. doi :10.1002/ajmg.1320340425. PMID  2624272.
  44. ^ Malfait F, Francomano C, Byers P, Belmont J, Berglund B, Black J, et al. (март 2017 г.). «Международная классификация синдромов Элерса-Данлоса 2017 г.». Американский журнал медицинской генетики. Часть C, Семинары по медицинской генетике . 175 (1): 8–26. doi : 10.1002/ajmg.c.31552 . PMID  28306229. S2CID  4440499.
  45. ^ Хамель BC, Палс Г., Энгельс CH, ван ден Аккер Э., Бурс Г.Х., ван Донген П.В. и др. (июнь 1998 г.). «Синдром Элерса-Данлоса и нарушения коллагена III типа: переменный клинический спектр». Клиническая генетика . 53 (6): 440–446. doi :10.1111/j.1399-0004.1998.tb02592.x. PMID  9712532. S2CID  39089732.
  46. ^ Kashtan CE (1993). «Синдром Альпорта и нефропатия тонкой базальной мембраны». В Pagon RA, Bird TD, Dolan CR, Stephens K, Adam MP (ред.). GeneReviews . Том. Нефропатии, связанные с коллагеном IV. Сиэтл, Вашингтон: Университет Вашингтона, Сиэтл. PMID  20301386.
  47. ↑ Александр I (9 октября 2024 г.). «Коллагеновые и мясные гиганты подпитывают вырубку лесов и нарушения прав в Парагвае: отчет». Mongabay Environmental News . Получено 9 октября 2024 г.
  48. ^ Fratzl P (2008). Коллаген: Структура и механика . Нью-Йорк: Springer. ISBN 978-0-387-73905-2.
  49. ^ Buehler MJ (август 2006 г.). «Природа создает прочный коллаген: объяснение наноструктуры коллагеновых фибрилл». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (33): 12285–12290. Bibcode : 2006PNAS..10312285B. doi : 10.1073/pnas.0603216103 . PMC 1567872. PMID  16895989 . 
  50. ^ Дермальные наполнители | Стареющая кожа Архивировано 13 мая 2011 г. на Wayback Machine . Pharmaxchange.info. Получено 21 апреля 2013 г.
  51. ^ Зильберберг Л., Лорен М. (2011). «Анализ органического матрикса ископаемых костей методом просвечивающей электронной микроскопии». Comptes Rendus Palevol . 11 (5–6): 357–66. doi :10.1016/j.crpv.2011.04.004.
  52. ^ ab Gautieri A, Vesentini S, Redaelli A, Buehler MJ (февраль 2011 г.). «Иерархическая структура и наномеханика коллагеновых микрофибрилл от атомистического масштаба вверх». Nano Letters . 11 (2): 757–766. Bibcode :2011NanoL..11..757G. doi :10.1021/nl103943u. hdl :1721.1/77587. PMID  21207932.
  53. ^ Pradhan SM, Katti DR, Katti KS (2011). «Исследование механического отклика полноразмерных и коротких молекул коллагена методом управляемой молекулярной динамики». Журнал наномеханики и микромеханики . 1 (3): 104–110. doi :10.1061/(ASCE)NM.2153-5477.0000035. ISSN  2153-5434.
  54. ^ Buehler MJ (январь 2008 г.). «Наномеханика коллагеновых фибрилл при различной плотности поперечных связей: атомистические и континуальные исследования». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 1 (1): 59–67. doi :10.1016/j.jmbbm.2007.04.001. PMID  19627772.
  55. ^ Gentleman E, Lay AN, Dickerson DA, Nauman EA, Livesay GA, Dee KC (сентябрь 2003 г.). «Механическая характеристика коллагеновых волокон и каркасов для тканевой инженерии». Biomaterials . 24 (21): 3805–3813. doi :10.1016/s0142-9612(03)00206-0. PMID  12818553.
  56. ^ Vesentini S, Fitié CF, Montevecchi FM, Redaelli A (июнь 2005 г.). «Молекулярная оценка эластичных свойств коллагеноподобных гомотримерных последовательностей». Биомеханика и моделирование в механобиологии . 3 (4): 224–234. doi :10.1007/s10237-004-0064-5. PMID  15824897.
  57. ^ Buehler MJ (август 2006 г.). «Атомистическое и континуальное моделирование механических свойств коллагена: эластичность, разрушение и самосборка». Журнал исследований материалов . 21 (8): 1947–1961. Bibcode : 2006JMatR..21.1947B. doi : 10.1557/jmr.2006.0236. ISSN  2044-5326.
  58. ^ ван дер Райт Дж.А., ван дер Верф КО, Беннинк М.Л., Дейкстра П.Дж., Фейен Дж. (сентябрь 2006 г.). «Микромеханическое тестирование отдельных коллагеновых фибрилл». Макромолекулярная биология . 6 (9): 697–702. дои : 10.1002/mabi.200600063. ПМИД  16967482.
  59. ^ ab Gentleman E, Lay AN, Dickerson DA, Nauman EA, Livesay GA, Dee KC (сентябрь 2003 г.). «Механическая характеристика коллагеновых волокон и каркасов для тканевой инженерии». Biomaterials . 24 (21): 3805–3813. doi :10.1016/S0142-9612(03)00206-0. PMID  12818553.
  60. ^ Puxkandl R, Zizak I, Paris O, Keckes J, Tesch W, Bernstorff S, et al. (февраль 2002 г.). Bailey AJ, Macmillan J, Shrewry PR, Tatham AS (ред.). «Вязкоупругие свойства коллагена: исследования синхротронного излучения и структурная модель». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Серия B, Биологические науки . 357 (1418): 191–197. doi :10.1098/rstb.2001.1033. PMC 1692933. PMID  11911776 . 
  61. ^ «4 способа улучшить ваше здоровье с головы до ног с помощью коллагена». Penn Medicine . Филадельфия, Пенсильвания: Система здравоохранения Пенсильванского университета . 4 ноября 2018 г. Архивировано из оригинала 19 сентября 2020 г. Получено 3 апреля 2023 г.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  62. ^ Аль-Атиф Х (февраль 2022 г.). «Коллагеновые добавки для борьбы со старением и морщинами: смена парадигмы в области дерматологии и косметики». Dermatology Practical & Conceptual . 12 (1): e2022018. doi :10.5826/dpc.1201a18. PMC 8824545. PMID  35223163 . 
  63. ^ Лоутон Г. (1 апреля 2023 г.). «Радикально новая теория о том, что морщины на самом деле вызывают старение». New Scientist .
  64. ^ Campos LD, Santos Junior Vd, Pimentel JD, Carregã GL, Cazarin CB (2023). «Добавки коллагена при кожных и ортопедических заболеваниях: обзор литературы». Heliyon . 9 (4): e14961. Bibcode :2023Heliy...914961C. doi : 10.1016/j.heliyon.2023.e14961 . ISSN  2405-8440. PMC 10102402 . PMID  37064452. 
  65. ^ Walker AA (21 мая 1998 г.). "Oldest Glue Discovered". Археология . Архивировано из оригинала 17 декабря 2005 г.
  66. ^ Ennker IC, Ennker J, Schoon D, Schoon HA, Rimpler M, Hetzer R (июнь 1994 г.). «Коллагеновый клей без формальдегида в экспериментальном склеивании легких». Анналы торакальной хирургии . 57 (6): 1622–1627. doi : 10.1016/0003-4975(94)90136-8 . PMID  8010812.
  67. ^ Wasley A, Mendonça E, Zuker F (6 марта 2023 г.). «Глобальное помешательство на коллагене связано с вырубкой лесов в Бразилии». The Guardian . ISSN  0261-3077 . Получено 6 марта 2023 г.
  68. ^ "Коллаген". Harvard TH Chan School of Public Health: The Nutrition Source . 26 мая 2021 г. Получено 6 марта 2023 г.
  69. ^ «Рассматриваете ли вы коллагеновые напитки и добавки?». Блог Harvard Health . Издательство Harvard Health. 12 апреля 2023 г. Получено 19 июля 2024 г.
  70. ^ Wyckoff RW, Corey RB, Biscoe J (август 1935 г.). «Рентгеновские отражения длинных промежутков от сухожилий». Science . 82 (2121): 175–176. Bibcode :1935Sci....82..175W. doi :10.1126/science.82.2121.175. PMID  17810172.
  71. ^ Кларк Г., Паркер Э., Шаад Дж., Уоррен У.Дж. (1935). «Новые измерения ранее неизвестных больших межплоскостных расстояний в природных материалах». J. Am. Chem. Soc. 57 (8): 1509. doi :10.1021/ja01311a504.
  72. ^ Ramachandran GN, Kartha G (сентябрь 1955). «Структура коллагена». Nature . 176 (4482): 593–595. Bibcode :1955Natur.176..593R. doi :10.1038/176593a0. PMID  13265783. S2CID  33745131.
  73. ^ Ramachandran GN, Kartha G (август 1954). «Структура коллагена». Nature . 174 (4423): 269–270. Bibcode :1954Natur.174..269R. doi :10.1038/174269c0. PMID  13185286. S2CID  4284147.
  74. ^ Баласубраманян, Д. (октябрь 2001 г.). «GNR – A Tribute». Resonance . 6 (10): 2–4. doi :10.1007/BF02836961. S2CID  122261106. Архивировано из оригинала 10 января 2014 г.
  75. ^ Leonidas DD, Chavali GB, Jardine AM, Li S, Shapiro R, Acharya KR (август 2001 г.). «Связывание ионов фосфата и пирофосфата в активном центре человеческого ангиогенина, выявленное с помощью рентгеновской кристаллографии». Protein Science . 10 (8): 1669–1676. doi :10.1110/ps.13601. PMC 2374093 . PMID  11468363. 
  76. ^ Subramanian E (июнь 2001 г.). "GN Ramachandran". Nature Structural Biology . 8 (6): 489–491. doi : 10.1038/88544 . PMID  11373614. S2CID  7231304.
  77. ^ Fraser RD, MacRae TP, Suzuki E (апрель 1979). «Конформация цепи в молекуле коллагена». Журнал молекулярной биологии . 129 (3): 463–481. doi :10.1016/0022-2836(79)90507-2. PMID  458854.
  78. ^ Окуяма К, Окуяма К, Арнотт С, Такаянаги М, Какудо М (октябрь 1981 г.). «Кристаллическая и молекулярная структура коллагеноподобного полипептида (Pro-Pro-Gly)10». Журнал молекулярной биологии . 152 (2): 427–443. doi :10.1016/0022-2836(81)90252-7. PMID  7328660.
  79. ^ Traub W, Yonath A, Segal DM (март 1969). «О молекулярной структуре коллагена». Nature . 221 (5184): 914–917. Bibcode :1969Natur.221..914T. doi :10.1038/221914a0. PMID  5765503. S2CID  4145093.
  80. ^ Bella J, Eaton M, Brodsky B, Berman HM (октябрь 1994 г.). «Кристаллическая и молекулярная структура коллагеноподобного пептида при разрешении 1,9 А». Science . 266 (5182): 75–81. Bibcode :1994Sci...266...75B. doi :10.1126/science.7695699. PMID  7695699.
  81. ^ Jésior JC, Miller A, Berthet-Colominas C (май 1980). «Кристаллическая трехмерная упаковка является общей характеристикой фибрилл коллагена I типа». FEBS Letters . 113 (2): 238–240. Bibcode : 1980FEBSL.113..238J. doi : 10.1016/0014-5793(80)80600-4 . PMID  7389896. S2CID  40958154.
  82. ^ Fraser RD, MacRae TP (1981). «Элементарная ячейка и молекулярная связь в коллагене сухожилий». Международный журнал биологических макромолекул . 3 (3): 193–200. doi :10.1016/0141-8130(81)90063-5.
  83. ^ Fraser RD, MacRae TP, Miller A (январь 1987). «Молекулярная упаковка в фибриллах коллагена I типа». Журнал молекулярной биологии . 193 (1): 115–125. doi :10.1016/0022-2836(87)90631-0. PMID  3586015.
  84. ^ Wess TJ, Hammersley AP, Wess L, Miller A (январь 1998). «Молекулярная упаковка коллагена типа I в сухожилиях». Журнал молекулярной биологии . 275 (2): 255–267. doi :10.1006/jmbi.1997.1449. PMID  9466908.
  85. ^ Raspanti M, Ottani V, Ruggeri A (октябрь 1990 г.). «Субфибриллярная архитектура и функциональные свойства коллагена: сравнительное исследование на сухожилиях крыс». Журнал анатомии . 172 : 157–164. PMC 1257211. PMID  2272900 . 
  86. ^ Holmes DF, Gilpin CJ, Baldock C, Ziese U, Koster AJ, Kadler KE (июнь 2001 г.). «Структура фибрилл коллагена роговицы в трех измерениях: структурные аспекты сборки фибрилл, механических свойств и организации тканей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (13): 7307–7312. Bibcode : 2001PNAS...98.7307H. doi : 10.1073/pnas.111150598 . PMC 34664. PMID  11390960 . 
  87. ^ Holmes DF, Kadler KE (ноябрь 2006 г.). «10+4 микрофибриллярная структура тонких хрящевых фибрилл». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (46): 17249–17254. Bibcode : 2006PNAS..10317249H. doi : 10.1073 /pnas.0608417103 . PMC 1859918. PMID  17088555. 
  88. ^ Окуяма К, Бехингер ХП, Мизуно К, Будко С, Энгель Дж, Беризио Р и др. (сентябрь 2009 г.). "Re: Микрофибриллярная структура коллагена типа I in situ". Acta Crystallographica. Раздел D, Биологическая кристаллография . 65 (Pt 9): 1009–10. Bibcode : 2009AcCrD..65.1007O. doi : 10.1107/S0907444909023051 . PMID  19690380.
  89. ^ Orgel J (2009). «О структуре упаковки коллагена: ответ на комментарий Окуямы и др. о микрофибриллярной структуре коллагена типа I in situ». Acta Crystallographica Section D. D65 ( 9): 1009. Bibcode : 2009AcCrD..65.1009O. doi : 10.1107/S0907444909028741 .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Коллаген .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Collagen&oldid=1251036394"