Фибриллогенез

Фибриллогенез – это развитие тонких фибрилл, обычно присутствующих в коллагеновых волокнах соединительной ткани . Оно происходит от новолатинского фибриллы (что означает фибриллы или относящийся к фибриллам) и греческого генезиса (создавать, процесс, посредством которого что-то создается).

Сборка коллагеновых фибрилл, фибриллогенез, по-видимому, представляет собой процесс самосборки, хотя существует много предположений о специфике механизма, посредством которого организм производит коллагеновые фибриллы. ^{[ 1 ]} В организме коллагеновые фибриллы состоят из нескольких типов коллагена, а также макромолекул. Коллаген типа I является наиболее распространенной структурной макромолекулой в организме позвоночных, а также представляет собой наиболее распространенный коллаген, обнаруженный в различных коллагеновых фибриллах. ^{[ 2 ]} Существуют огромные различия в типах коллагеновых фибрилл, существующих в организме. Например, фибриллы внутри сухожилия различаются по ширине и объединяются в агрегаты, образующие пучки фибрилл, которые сопротивляются силам растяжения в одном измерении. Аналогичным образом, фибриллы, образующие полупрозрачный стромальный матрикс роговицы, образуют ортогональные листы и выдерживают силу растяжения в двух измерениях. Предполагается, что эти две структурно разные коллагеновые фибриллы образованы из одних и тех же молекул, при этом коллаген типа I является основным коллагеном, обнаруженным в обеих структурах. ^{[ 2 ]}

Синтез

Нет конкретных доказательств или согласия относительно точных механизмов фибриллогенеза, однако многочисленные гипотезы, основанные на первичных исследованиях, выдвинули различные механизмы, которые следует учитывать. Коллагеновый фибриллогенез происходит в плазматической мембране во время эмбрионального развития. Коллаген в организме имеет температуру денатурации 32-40 градусов Цельсия, физиологическая температура также попадает в этот диапазон и поэтому представляет собой серьезную проблему. ^{[ 3 ]} Неизвестно, как коллаген выживает в тканях, чтобы дать возможность образованию коллагеновых фибрилл. Предполагаемое решение проблемы денатурации состоит в том, что вновь образовавшийся коллаген сохраняется в вакуолях. Вакуоли хранения также содержат молекулярные агрегаты, которые обеспечивают необходимую термическую стабильность, позволяющую происходить фибриллогенезу внутри организма. ^{[ 3 ]} В организме фибриллярные коллагены имеют более 50 известных партнеров по связыванию. ^{[ 1 ]} Клетка учитывает разнообразие партнеров по связыванию за счет локализации процесса фибриллогенеза на плазматической мембране, чтобы поддерживать контроль над тем, какие молекулы связываются друг с другом, и в дальнейшем обеспечивать как разнообразие фибрилл, так и сборку определенных фибрилл коллагена в разных тканях. ^{[ 1 ]} Кадер, Хилл и Канти-Ларид опубликовали вероятный механизм образования коллагеновых фибрилл. Фибронектин, гликопротеин, который связывается с рецепторными белками, известными как интегрины, внутри цитоскелета, является ключевым игроком в предполагаемом методе фибриллогенеза. Взаимодействие между фибронектином и рецептором интегрина вызывает конформационные изменения фибронектина. Дополнительные рецепторы связываются с фибронектином, вызывая коллаген типа I, проколлаген I и коллаген V. Эти молекулы взаимодействуют с фибронектином, способствуя образованию фибрилл на поверхности клетки. ^{[ 1 ]}

Регулирование

На основании исследований на мышах и изучения синдрома Элерса-Данлоса (СЭД), который характеризуется гипермобильностью суставов и высоким уровнем дряблости кожи, исследователи обнаружили, что уровни экспрессии тенасцина X коррелируют с количеством присутствующих коллагеновых фибрилл. У людей тенасцин X связан с EDS. В ходе своих исследований исследователи опровергли первоначальную гипотезу о том, что тенасцин X вмешивается в фибриллогенез коллагена, и предположили, что он действует скорее как регулятор фибриллогенеза коллагена. Данные свидетельствуют о том, что тенасцин является регулятором расстояния между коллагеновыми фибриллами. Испытания in vitro свидетельствуют о том, что тенасцин X ускоряет образование коллагеновых фибрилл за счет аддитивного механизма в присутствии коллагена VI. ^{[ 1 ]} В лабораторных исследованиях было показано, что помимо тенасцина X множество белков, гликоконъюгатов и небольших молекул влияют не только на скорость фибриллогенеза коллагена, но также на структуру фибрилл коллагена, а также на их размер.

Тесты на мутность

Фибриллогенез можно анализировать с помощью тестов на мутность. ^{[ 4 ]} Мутность — это способ измерения мутности, мутности или туманности образца, а также его можно использовать для проверки светорассеивающих свойств указанного образца. Тест на мутность фибриллогенеза начинается с образца тройных спиралей коллагена , который будет иметь низкий уровень мутности. После завершения фибриллогенеза тройные спирали образуют фибриллы . Образец фибрилл будет иметь более высокий уровень мутности по сравнению с образцом тройных спиралей . Поскольку происходит фибриллогенез, со временем происходит изменение светорассеивающих свойств образца, которое можно измерить с помощью спектрофотометра . Длина волны, обычно используемая для измерения фибриллогенеза с помощью спектрофотометра, находится в диапазоне от 310 до 313 нм. на мутность Тесты коллагена типа I, , выполненные на тройных спиралях отобразят сигмоидальную кривую . при нанесении на график ^{[ 4 ]} Сигмоидальная кривая разделена на три фазы; фаза задержки, фаза роста и фаза плато. ^{[ 5 ]}

Клиническое значение

Лучшее понимание механизмов фибриллогенеза коллагена, а также понимание регуляторов этого процесса позволит лучше понять заболевания, влияющие на образование и сборку коллагеновых фибрилл, такие как синдромы Элерса-Данлоса (СЭД). В более широком смысле понимание процессов, лежащих в основе фибриллогенеза, позволит добиться больших успехов в области регенеративной медицины. Более глубокое понимание приведет к потенциальному будущему, в котором органы и ткани, поврежденные в результате травмы, могут быть регенерированы с использованием коллагенового фибриллогенеза.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кадер, Карл (2008). «Коллагеновый фибриллогенез: фибронектин, интегрины и второстепенные коллагены как организаторы и нуклеаторы» . Современное мнение в области клеточной биологии . 20 (5–24): 495–501. дои : 10.1016/j.ceb.2008.06.008 . ПМК 2577133 . ПМИД 18640274 .
^ Jump up to: ^а ^б Хансен, Уве; Питер Брукнер (июль 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность коллагенового фибриллогенеза» . Журнал биологической химии . 278 (39): 37352–37359. дои : 10.1074/jbc.M304325200 . ПМИД 12869566 .
^ Jump up to: ^а ^б Трельстад, Роберт; Кимико Хаяси; Джером Гросс (19 июля 1976 г.). «Коллагеновый фибриллогенез: промежуточные агрегаты и супрафибриллярный порядок» . Труды Национальной академии наук . 73 (11): 4027–4031. Бибкод : 1976PNAS...73.4027T . дои : 10.1073/pnas.73.11.4027 . ПМК 431312 . ПМИД 1069288 .
^ Jump up to: ^а ^б Хансен, Уве; Брукнер, Питер (26 сентября 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность фибриллогенеза коллагена. ФИБРИЛЛЫ КОЛЛАГЕНОВ I И XI СОДЕРЖАТ ГЕТЕРОТИПИЧНОЕ СПЛАВИРОВАННОЕ ЯДРО И КОЛЛАГЕНОВУЮ Оболочку» . Журнал биологической химии . 278 (39): 37352–37359. дои : 10.1074/jbc.M304325200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12869566 .
^ Кадлер, Карл Э.; Холмс, Дэвид Ф.; Троттер, Джон А.; Чепмен, Джон А. (15 мая 1996 г.). «Формирование коллагеновых фибрилл» . Биохимический журнал . 316 (1): 1–11. дои : 10.1042/bj3160001 . ISSN 0264-6021 . ПМЦ 1217307 . ПМИД 8645190 .

[pmid18640274-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кадер, Карл (2008). «Коллагеновый фибриллогенез: фибронектин, интегрины и второстепенные коллагены как организаторы и нуклеаторы» . Современное мнение в области клеточной биологии . 20 (5–24): 495–501. дои : 10.1016/j.ceb.2008.06.008 . ПМК 2577133 . ПМИД 18640274 .

[pmid12869566-2] Jump up to: ^а ^б Хансен, Уве; Питер Брукнер (июль 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность коллагенового фибриллогенеза» . Журнал биологической химии . 278 (39): 37352–37359. дои : 10.1074/jbc.M304325200 . ПМИД 12869566 .

[pmid1069288-3] Jump up to: ^а ^б Трельстад, Роберт; Кимико Хаяси; Джером Гросс (19 июля 1976 г.). «Коллагеновый фибриллогенез: промежуточные агрегаты и супрафибриллярный порядок» . Труды Национальной академии наук . 73 (11): 4027–4031. Бибкод : 1976PNAS...73.4027T . дои : 10.1073/pnas.73.11.4027 . ПМК 431312 . ПМИД 1069288 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б Хансен, Уве; Брукнер, Питер (26 сентября 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность фибриллогенеза коллагена. ФИБРИЛЛЫ КОЛЛАГЕНОВ I И XI СОДЕРЖАТ ГЕТЕРОТИПИЧНОЕ СПЛАВИРОВАННОЕ ЯДРО И КОЛЛАГЕНОВУЮ Оболочку» . Журнал биологической химии . 278 (39): 37352–37359. дои : 10.1074/jbc.M304325200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12869566 .

[5] Кадлер, Карл Э.; Холмс, Дэвид Ф.; Троттер, Джон А.; Чепмен, Джон А. (15 мая 1996 г.). «Формирование коллагеновых фибрилл» . Биохимический журнал . 316 (1): 1–11. дои : 10.1042/bj3160001 . ISSN 0264-6021 . ПМЦ 1217307 . ПМИД 8645190 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]