Jump to content

Коллаген IV типа

(Перенаправлено с COL4 )

Коллаген IV (ColIV или Col4) — это тип коллагена, обнаруженный преимущественно в базальной пластинке . Домен C4 коллагена IV на С-конце не удаляется при посттрансляционном процессинге, и волокна соединяются друг с другом, а не параллельно. Кроме того, в коллагене IV отсутствует обычный глицин в каждом третьем остатке, необходимый для плотной коллагеновой спирали . Это делает общую компоновку более небрежной и изломной. Эти две особенности приводят к тому, что коллаген формируется в виде листа, напоминающего базальную пластинку. Коллаген IV является более распространенным, в отличие от старой терминологии «коллаген типа IV». [ нужна ссылка ] Коллаген IV существует во всех типах многоклеточных животных, для которых он послужил эволюционной ступенькой к многоклеточности . [ 1 ]

С ним связаны шесть человеческих генов: [ 2 ]

Коллаген типа IV — это тип коллагена, который отвечает за обеспечение устойчивости и сборки каркаса. Он также преимущественно обнаруживается во внеклеточных базальных мембранах. [ 3 ] Он способствует клеточной адгезии , миграции , выживанию , расширению и дифференцировке . [ 4 ]

Начнем с того, что этот тип коллагена синтезируется путем сборки определенного тримера, когда три домена NC1 инициируют молекулярные взаимодействия между тремя α-цепями. Затем тримеризация протомера происходит от карбокси-конца с образованием полностью собранного протомера . Следующим этапом сборки является димеризация коллагена IV. Два протомера коллагена IV связываются через карбокси-концевой тример NC1 с образованием гексамера NC1. Эти взаимодействия составляют основу каркаса коллагена IV типа. Каркас превращается в суперструктуру коллагена IV за счет «сквозных» и латеральных связей между протомерами коллагена IV. Затем образуется молекула коллагена. Наконец, молекулы коллагена IV типа связываются вместе, образуя сложную белковую сеть. [ 3 ]

Подводя итог, можно сказать, что процесс синтеза коллагена происходит преимущественно в клетках фибробластов, которые являются специализированными клетками, основной функцией которых является синтез коллагена. Синтез коллагена происходит как внутриклеточно, так и внеклеточно. [ 5 ] Однако, если рассматривать конкретно коллаген типа IV, то он в основном синтезируется внеклеточно.

Структура

[ редактировать ]

Домен C4 на С-конце не удаляется в посттрансляционном процессе, и в результате структуры волокон соединяются в формате «голова к голове», а не параллельно. [ 3 ] В нем также отсутствует глицин в каждом третьем аминокислотном остатке, который отвечает за плотную спираль коллагена, в результате он будет более гибким и изогнутым, чем другие типы коллагена. [ 3 ]

Чем коллаген типа IV отличается от коллагена типа I?

[ редактировать ]

Наиболее распространенным коллагеном является коллаген I типа, который составляет 90% всего коллагена. Он обнаруживается во всех слоях дермы в больших количествах, тогда как коллаген типа IV обнаруживается только в базальной мембране эпидермального соединения. [ 6 ] Несмотря на различия в общности, они оба сильно изменяются во время старения или прогрессирования рака. [ нужна ссылка ]

Клиническое значение

[ редактировать ]

В зависимости от генетических и негенетических факторов, включая изменения в экспрессии генов, вариации сплайсинга, посттрансляционные модификации и специфическую сборку определенных α-цепей, различные органы могут быть затронуты во время их развития и в течение взрослой жизни. [ 2 ]

Коллаген IV был в центре обширных исследований, начиная от биохимии и заканчивая патологией и генетическими нарушениями. Это единственный тип коллагена, который кодируется шестью разными генами. Шесть α-цепей коллагена IV могут распознавать друг друга с невероятной специфичностью и объединяться в уникальные гетеротримеры . После секреции во внеклеточную мембрану эти молекулы в дальнейшем будут взаимодействовать с образованием более высокомолекулярных организаций. Они, наряду с другими белками, будут формировать уникальные базальные мембраны тканеспецифичным образом. Благодаря взаимодействиям со специфическими клеточными рецепторами, такими как интегрины , сети коллагена IV базальной мембраны не только обеспечивают структурную поддержку клеткам и тканям, но также влияют на биологическую скорость во время и после развития. Новые открытия продолжают раскрывать информацию о генетических мутациях, биосинтезе, молекулярной сборке и формировании сети коллагена типа IV, и это улучшает понимание критической роли этого коллагена в здоровье и болезнях. [ 2 ]

Синдром Гудпасчера

[ редактировать ]

Субъединица альфа-3 (COL4A3) коллагена IV считается антигеном, участвующим в синдроме Гудпасчера , при котором иммунная система атакует базальные мембраны клубочков поскольку и альвеол, антигенный сайт на субъединице альфа-3 становится несеквестрированным из-за воздействия окружающей среды.

Синдром Гудпасчера проявляется нефритическим синдромом и кровохарканьем . Микроскопическая оценка биопсии почечной ткани выявляет линейные отложения иммуноглобулина G методом иммунофлуоресценции . Это классически у молодых взрослых мужчин.

Синдром Альпорта

[ редактировать ]

Мутации генов [COL4A5], кодирующих коллаген IV, приводят к синдрому Альпорта . Это приведет к истончению и расщеплению клубочковой базальной мембраны . Он проявляется в виде изолированной гематурии , нейросенсорной тугоухости и глазных нарушений и передается генетически, обычно Х-сцепленно , хотя встречаются и более редкие аутосомные формы.

Болезнь печени

[ редактировать ]

Фиброз и цирроз печени связаны с отложением коллагена IV в печени. Концентрации коллагена IV в сыворотке коррелируют с уровнями коллагена IV в печеночной ткани у пациентов с алкогольной болезнью печени и гепатитом С и снижаются после успешной терапии. [ 7 ] [ 8 ]

HANAC-синдром

[ редактировать ]

Мутации в 24 и 25 экзонах COL4A1 связаны с HANAC ( аутосомно-доминантной наследственной ангиопатией с нефропатией , аневризмами и мышечными судорогами ). [ 9 ] Также подтверждено, что мутации гена COL4A1 возникают у некоторых пациентов с порэнцефалией и шизэнцефалией . [ 10 ] [ 11 ]

Врожденная катаракта

[ редактировать ]

Было обнаружено, что у людей новая мутация гена COL4A1, кодирующего коллаген IV типа, связана с аутосомно-доминантной врожденной катарактой в китайской семье. Эта мутация не была обнаружена ни у незатронутых членов семьи, ни у 200 несвязанных контрольных групп. В этом исследовании анализ последовательности подтвердил, что аминокислотный остаток Gly782 является высококонсервативным. [ 12 ] Это сообщение о новой мутации в гене COL4A1 является первым сообщением о несиндромальной аутосомно-доминантной врожденной катаракте, которое подчеркивает важную роль коллагена типа IV в физиологических и оптических свойствах хрусталика. [ 12 ]

Сердечно-сосудистые заболевания

[ редактировать ]

Коллаген IV типа является основным компонентом базальных мембран в различных тканях (включая артерии). [ 13 ]

За последнее десятилетие исследования неоднократно обнаруживали, что однонуклеотидные полиморфизмы, расположенные в генах коллагена (COL) 4A1 и COL4A2, связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями , а локус 13q34, содержащий эти гены, является одним из 160 полногеномных локусов значимого риска сердечно-сосудистых заболеваний. ишемическая болезнь сердца. COL4A1 и COL4A2 кодируют α1- и α2-цепи коллагена IV типа. Это основной компонент базальных мембран в различных тканях, включая артерии. Имеются клинические сообщения о связи 13q34 с ишемической болезнью сердца , атеросклерозом и уплотнением артерий, полученные в результате экспериментальных исследований на сосудистых клетках и тканях. [ 13 ]

Кроме того, в области сердечно-сосудистой системы области COL4A1 и COL4A2 на хромосоме 13q34 являются высокореплицируемым локусом ишемической болезни сердца. В нормальной стенке артерий коллаген IV типа подавляет пролиферацию гладкомышечных клеток. Соответственно, было продемонстрировано, что экспрессия белка коллагена типа IV в гладкомышечных клетках сосудов человека регулируется как белком SMAD3, так и опосредованной TGFβ стимуляцией мРНК. [ 14 ] В целом был сделан вывод, что патогенез ишемической болезни сердца может регулироваться генами COL4A1 и COL4A2. [ 14 ]

Раковые клетки поджелудочной железы

[ редактировать ]

Этот тип коллагена может вызывать увеличение количества раковых клеток поджелудочной железы и способен ингибировать апоптоз через аутокринную петлю . [ 4 ]

Эта аутокринная петля обеспечивает важные сигналы выживания клеток рака поджелудочной железы. [ 4 ]

Коллаген типа IV экспрессируется вблизи раковых клеток in vivo , образуя на поверхности раковых клеток структуры, подобные базальной мембране, которые колокализуются с рецепторами интегрина . Взаимодействие между коллагеном IV типа, продуцируемым раковой клеткой, и интегринами на поверхности раковых клеток важно для непрерывного роста раковых клеток, поддержания миграционного фенотипа и предотвращения апоптоза. [ 4 ]

Цинга – это дефицит водорастворимого витамина С или аскорбиновой кислоты. В развивающихся странах оно встречается редко и чаще всего наблюдается у младенцев, пожилых людей и алкоголиков, у всех которых может быть недостаточное питание и недоедание. [ 5 ]

У пациентов могут отмечаться общая усталость, слабость, плохое заживление ран, анемия и заболевания десен. Клинически один из первых признаков цинги возникает на коже и проявляется перифолликулярными кровоизлияниями, при которых фолликулы кожи закупориваются кератином . Эти области выглядят как синяки вокруг волосяных фолликулов. Также могут быть хрупкие волоски, уложенные в виде штопора. [ 5 ]

Недостаток аскорбиновой кислоты приводит к гиперметилированию эпигенетической ДНК и ингибирует транскрипцию различных типов коллагена, обнаруженного в коже, кровеносных сосудах и тканях. [ 15 ]

Коллаген-гибридизирующие пептиды

[ редактировать ]

Коллаген , основной структурный компонент почти всех тканей млекопитающих, подвергается обширному протеолитическому ремоделированию на этапах развития и при различных опасных для жизни заболеваниях, таких как рак, инфаркт миокарда и фиброз. Хотя деградированный коллаген может быть важным маркером повреждения тканей, его трудно обнаружить и нацелить с помощью обычных инструментов. В результате пептид, гибридизующий коллаген, специфически гибридизуется с деградировавшими, развернутыми цепями коллагена и может использоваться для визуализации деградированного коллагена и информирования об активности ремоделирования тканей в различных тканях. [ 16 ]

Помеченный 5-карбоксифлуоресцеином и биотином, гибридизирующий коллаген пептид может обеспечить прямую локализацию и количественную оценку деградации коллагена в изолированных тканях при патологических состояниях, начиная от остеоартрита и инфаркта миокарда до гломерулонефрита и легочного фиброза , а также в нормальных тканях во время программ развития, связанных с с эмбриональным костеобразованием и старением кожи. [ 16 ]

Общая корреляция между уровнем ремоделирования коллагена и количеством денатурированного коллагена в ткани показывает, что пептидные зонды, гибридизирующие коллаген, можно использовать для разных видов и типов коллагена (включая коллаген типа IV), предоставляя универсальный инструмент не только для изучения патологии и развития. биологические исследования, а также диагностика заболеваний с помощью гистологии. [ 16 ]

Сообщалось также об аутосомно-рецессивной энцефалопатии, связанной с мутациями в этом гене. [ 17 ]

Повышенное клубочковое и мезангиальное отложение коллагена IV наблюдается при диабетической нефропатии , а повышение его уровня в моче связано со степенью поражения почек. [ 18 ]

См. также

[ редактировать ]
  • Спонгин , вариант этого типа коллагена, обнаруженный у некоторых животных.
  1. ^ Буте Н., Экспозито Дж. Я., Бури-Эсно Н., Васелет Дж., Норо Н., Миядзаки К. и др. (1996). «Коллаген типа IV в губках, недостающее звено в повсеместном распространении базальной мембраны». Биология клетки . 88 (1–2): 37–44. дои : 10.1016/S0248-4900(97)86829-3 . ПМИД   9175266 . S2CID   32293092 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с Хошнуди Дж., Педченко В., Хадсон Б.Г. (май 2008 г.). «Коллаген млекопитающих IV» . Микроскопические исследования и техника . 71 (5): 357–370. дои : 10.1002/jemt.20564 . ПМЦ   4788096 . ПМИД   18219669 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Абреу-Велес А.М., Ховард М.С. (январь 2012 г.). «Коллаген IV в нормальной коже и при патологических процессах» . Североамериканский журнал медицинских наук . 4 (1): 1–8. дои : 10.4103/1947-2714.92892 . ПМЦ   3289483 . ПМИД   22393540 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д Олунд Д., Франклин О., Лундберг Э., Лундин С., Сунд М. (март 2013 г.). «Коллаген типа IV стимулирует пролиферацию, миграцию раковых клеток поджелудочной железы и ингибирует апоптоз посредством аутокринной петли» . БМК Рак . 13 : 154. дои : 10.1186/1471-2407-13-154 . ПМК   3618250 . ПМИД   23530721 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с Ву М., Кронин К., Крейн Дж.С. (сентябрь 2022 г.). «Биохимия, синтез коллагена» . StatPearls [Интернет] . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing. ПМИД   29939531 .
  6. ^ Нгуен Т.Т., Гобинет С., Феру Дж., Паско С.Б., Манфаит М., Пиот О. (октябрь 2012 г.). «Характеристика коллагенов типов I и IV с помощью рамановской микроспектроскопии: идентификация спектральных маркеров дермо-эпидермального соединения» . Спектроскопия . 27 (5–6): 421–427. дои : 10.1155/2012/686183 .
  7. ^ Цуцуми М., Такасэ С., Урасима С., Уэсима Ю., Кавахара Х., Такада А. (декабрь 1996 г.). «Сывороточные маркеры фиброза печени при алкогольной болезни печени: какой маркер лучший: проколлаген III типа, коллаген IV типа, ламинин, тканевой ингибитор металлопротеиназы или пролилгидроксилазы?». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 20 (9): 1512–1517. дои : 10.1111/j.1530-0277.1996.tb01692.x . ПМИД   8986196 .
  8. ^ Ябу К., Кийосава К., Мори Х., Мацумото А., Ёсидзава К., Танака Э., Фурута С. (май 1994 г.). «Сывороточный коллаген IV типа для оценки фиброза и резистентности к терапии интерфероном при хроническом гепатите С». Скандинавский журнал гастроэнтерологии . 29 (5): 474–479. дои : 10.3109/00365529409096841 . ПМИД   7518613 .
  9. ^ Плезье Э., Грибуваль О., Аламович С., Мужено Б., Прост С., Верпон М.С. и др. (декабрь 2007 г.). «Мутации COL4A1 и наследственная ангиопатия, нефропатия, аневризмы и мышечные судороги» . Медицинский журнал Новой Англии . 357 (26): 2687–2695. doi : 10.1056/NEJMoa071906 . ПМИД   18160688 .
  10. ^ Йонеда Ю., Хагиноя К., Като М., Осака Х., Ёкочи К., Араи Х. и др. (январь 2013 г.). «Фенотипический спектр мутаций COL4A1: от порэнцефалии до шизэнцефалии». Анналы неврологии . 73 (1): 48–57. дои : 10.1002/ana.23736 . ПМИД   23225343 . S2CID   3218598 .
  11. ^ Смигель Р., Кабала М., Якубиак А., Кодера Х., Сасиадек М.Дж., Мацумото Н. и др. (апрель 2016 г.). «Новая мутация COL4A1 у младенца с тяжелым дисморфическим синдромом с шизэнцефалией, перивентрикулярными кальцификациями и катарактой, напоминающей врожденную инфекцию». Исследование врожденных дефектов. Часть A. Клиническая и молекулярная тератология . 106 (4): 304–307. дои : 10.1002/bdra.23488 . ПМИД   26879631 .
  12. ^ Перейти обратно: а б Ся XY, Ли Н, Цао X, Ву QY, Ли ТФ, Чжан С и др. (август 2014 г.). «Новая мутация гена COL4A1 приводит к аутосомно-доминантной несиндромальной врожденной катаракте в китайской семье» . BMC Медицинская генетика . 15:97 . дои : 10.1186/s12881-014-0097-2 . ПМК   4236509 . ПМИД   25124159 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Стеффенсен Л.Б., Расмуссен Л.М. (сентябрь 2018 г.). «Роль коллагена IV типа в сердечно-сосудистых заболеваниях?» . Американский журнал физиологии. Физиология сердца и кровообращения . 315 (3): H610–H625. дои : 10.1152/ajpheart.00070.2018 . ПМИД   29677463 . S2CID   5018123 .
  14. ^ Перейти обратно: а б Тернер А.В., Никпай М., Сильва А., Лау П., Мартинюк А., Линсеман Т.А. и др. (октябрь 2015 г.). «Функциональное взаимодействие между локусами риска COL4A1/COL4A2 и SMAD3 ишемической болезни сердца». Атеросклероз . 242 (2): 543–552. doi : 10.1016/j.atherosclerosis.2015.08.008 . ПМИД   26310581 .
  15. ^ Максфилд Л., Крейн Дж.С. (октябрь 2022 г.). «Дефицит витамина С». . StatPearls [Интернет] . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing. ПМИД   29630239 .
  16. ^ Перейти обратно: а б с Хван Дж., Хуан Ю., Беруэлл Т.Дж., Петерсон Н.К., Коннор Дж., Вайс С.Дж. и др. (октябрь 2017 г.). «Визуализация ремоделирования тканей in situ с помощью пептидов, гибридизующих коллаген» . АСУ Нано . 11 (10): 9825–9835. дои : 10.1021/acsnano.7b03150 . ПМЦ   5656977 . ПМИД   28877431 .
  17. ^ Ярамис А., Лохмюллер Х., Тёпф А., Сонмезлер Э., Йилмаз Э., Хиз С. и др. (февраль 2020 г.). « Аутосомно-рецессивная энцефалопатия, связанная с COL4A1 , у 2 турецких детей» . Неврология. Генетика . 6 (1): e392. дои : 10.1212/NXG.0000000000000392 . ПМК   6975172 . ПМИД   32042920 .
  18. ^ Оконоги Х., Нисимура М., Уцуномия Ю., Хамагути К., Цучида Х., Миура Ю. и др. (май 2001 г.). «Экскреция коллагена IV типа с мочой отражает морфологические изменения почек и экспрессию коллагена IV типа у пациентов с сахарным диабетом 2 типа». Клиническая нефрология . 55 (5): 357–364. ПМИД   11393380 . ИНИСТ   985198 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1aeea9cba3b8ba24318bbeb120971707__1723253040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/1a/07/1aeea9cba3b8ba24318bbeb120971707.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Type IV collagen - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)