Es la proteína mas abundante de la mayoría de

los vertebrados.

Las fibras de colágeno forman la matriz de los

huesos; estas fibras constituyen la mayor parte

de los tendones y una red de fibras de colágeno

es un constituyente importante de la piel.

La unidad básica es la molécula de tropocolágeno(una hélice triple de tres cadenas polipeptídicas).

Las cadenas individuales son hélices a izquierdas, tres de estas cadenas se enrollan unas alrededor de las otras a derechas con enlaces de hidrogeno entre ellas.

Cada tercer residuo que debe encontrarse cerca del centro de la hélice triple, solo puede ser glicina. La glicina es el único aa con un grupo R lo suficientemente pequeño para el espacio disponible. Los grupos R mas grandes desestabilizarían la estructura de su triple hélice.

La formación de las hélices

individuales del tipo

colágeno también resultan

favorecidas por la presencia

de prolina o hidroxiprolina

en la molécula de

tropocolágeno. Un conjunto

en la secuencia que se repite

es la forma Gly-X-Y, donde

X suele ser prolina e Y,

prolina o hidroxiprolina.

La mayoría de los enlaces de hidrogeno entre las cadenas en la hélice triple se establecen entre protones amidas y oxígenos carbonilo, aunque los grupos -OH de la hidroxiprolina también parecen participar en la estabilización de la estructura.

Se produce la hidroxilación de los residuos de lisina en el colágeno y este desempeña una función distinta ya que sirven para formar lugares de unión para los polisacáridos.

La enzima que cataliza la hidroxilacion de la prolina necesita vitamina C, acido ascórbico.

Un síntoma de carencia grave de vitamina C, que se denomina escorbuto, consiste en el debilitamiento de las fibras de colágeno producido por el fallo de la hidroxilacion de la prolina y la lisina.

Las consecuencias son: lesiones de la piel y las encías y debilitamiento de los vasos sanguíneos.

Las moléculas individuales de tropocolágeno se empaquetan juntas formando una fibra de colágeno de una manera especifica. Cada molécula tiene una longitud de 300nm y se solapan con su vecina en aproximadamente 64nm produciendo el aspecto característico de bandas de fibras.

Parte de la dureza del colageno se debe al entrecruzamiento de las moleculas de

tropocolageno mediante una reaccion que utiliza las cadenas laterales de la lisina.

Algunas de estas se oxidan para dar lugar a derivados de aldehidos para reaccionar

con un residuo de lisina mediante una condensacion aldolica y deshidratacion para

dar lugar a un entrecruzamiento:

Este proceso sigue a lo largo de la vida y los entrecruzamientos que se

acumulan hacen que el colageno sea cada vez menos elastico y quebradizo.

Paso 1, empieza con la traduccion. Paso2, el polipeptido recien traducido se

hidroxila. Paso3, se unen los azucares (Gluc y Galact)

en reticulo endoplasmico. Paso4, tres moleculas de procolageno

enrollan sus regiones centrales formando la triple helice, mientras que las dos regiones terminales se pliegan formando estructuras proteicas globulares, el procolageno contiene alrededor de 1500 residuos de los cuales 500 estan en las regiones N-terminal y C-terminal

Paso5, las helices triples de procolageno se exportan al espacio extracelular:

Paso6, en este punto las regiones terminales se separan mediante proteasas especificas dejando solo la triple helice de tropocolageno.

Paso7, finalmente los entrecruzamientos por desaminacion de los residuos de lisina, unen las moleculas formando el colageno.

La degradación del colágeno en los tejidos se lleva a cabo por un numero de enzimas denominadas colagenasas (son métaloenzimas y su pH es optimo=neutro).

Las colagenasas actúan a la altura de ¾ contando a partir del N-terminal y cortan entre la glicina y leucina o entre glicina – isoleucina

Al sufrir el corte la fibrilla se disuelve y pasa a un estado de gelatina, en este estado la molécula es atacada por proteasas.

El colágeno en lugar de ser una proteína única, se

considera una familia de moléculas estrechamente

relacionadas pero genéticamente distintas,

describiéndose varios tipos de colágeno:

Colágeno tipo I:

•Abundantemente en: dermis, hueso, tendón y

córnea.

•Se presenta en fibrillas estriadas de 20 a 100 nm de

diámetro, agrupándose para formar fibras colágenas

mayores.

•Sus subunidades mayores están constituidas por

cadenas alfa de dos tipos, que difieren ligeramente

en su composición de aminoácidos y en su

secuencia. A una se designa como cadena alfa1 y a la

otro, cadena alfa2.

•Es sintetizado por fibroblastos, condroblastos y

osteoblastos.

•Función principal: resistencia al estiramiento.

Colágeno tipo II: Sobre todo en el cartílago, pero también en la córnea

embrionaria y en la notocorda, en el núcleo pulposo y en el humor vítreo del ojo.

En el cartílago, forma fibrillas finas de 10 a 20 nanómetros, pero en otros micro ambientes puede formar fibrillas más grandes, indistinguibles morfológicamente del colágeno tipo I.

Están constituidas por tres cadenas alfa2 de un único tipo.

Es sintetizado por el condroblasto. Su función principal es la resistencia a la presión intermitente.

Colágeno tipo III:

Abunda en el tejido conjuntivo laxo, en paredes de los

vasos sanguíneos, la dermis de la piel y el estroma de

varias glándulas.

Parece un constituyente importante de las fibras de 50

nanómetros que se han llamado tradicionalmente fibras

reticulares.

Está constituido por una clase única de cadena alfa3.

Es sintetizado por las células del músculo liso,

fibroblastos, glía.

Su función es la de sosten de los órganos expandibles.

Colágeno tipo IV: Es el colágeno que forma la lámina basal que

subyace a los epitelios. No se polimeriza en fibrillas, sino que forma

un fieltro de moléculas orientadas al azar, asociadas a proteoglicanos y con las proteínas estructurales laminina y fibronectina.

Sintetizado por las células epiteliales y endoteliales.

Su función principal es la de sostén y filtración.

Colágeno tipo V y VI: Presentes en la mayoría del tejido intersticial. Sirve de anclaje a las celulas en su entorno. Asociado con el tipo I.

Colágeno tipo VII: Se encuentra en la lámina basal.

Colágeno tipo VIII: Presente en algunas células endoteliales.

Colágeno tipo IX: Se encuentra en el cartílago articular maduro. Interactúa con el tipo II.

Colágeno tipo X: Presente en cartílago hipertrófico y mineralizado

Colágeno tipo XI: Se encuentra en el cartílago. Interactúa con los tipo II y IX

Colágeno tipo XII: Presente en tejidos sometidos a altas tensiones como los tendones y ligamentos. Interactúa con los tipos I y III

Síndrome de Ehlers-Danlos: Conjunto de por lo menos 10 desórdenes que son clinica, genética y bioquímicamente diferentes, pero que se manifiestan todos ellos por una debilidad estructural del tejido conjuntivo.

Se conocen al menos 4 enfermedades con este nombre

caracterizadas por fracturas múltiples y deformidades.

Un desorden del tejido conjuntivo que afecta sobre todo a los sistemas musculoesquéletico y cardiovascular y a los ojos. Los pacientes muestran una complexión asténica, con estatura alta, largos brazos y manos y dedos como los de una araña. La musculatura está pobremente desarrollada, con poca grasa subcutánea y una gran laxitud de las articulaciones y ligamentos. La enfermedad se debe a una mutación del gen FBN1 que codifica la fibrilina-1.

Una enfermedad muy rara, adquirida o congénita, en la que la

degeneración de las fibras elasticas de la piel hace que esta

quede suelta y pendulante. La enfermedad se debe a un defecto

de la lisil-oxidasa, una enzima dependiente de cobre que cataliza

las reacciones de entrecruzamiento de la elastina.

1. Importancia de que cada tercer aa de colágeno sea glicina. 2. A que aa se unen los carbohidratos del colágeno? 3. Como se explica que la hidroxiprolina e hidroxalisina que se encuentran en la

orina provienen de forma exclusiva de la degradación del colágeno? 4. Describa las siguientes etapas posribosomales en la síntesis del colágeno:

a. acoplamiento de las tres cadenas de aa.b. hidroxilacion (que vitamina se necesita)c. glicosilaciónd. empacamiento para la secrecióne. conversión de procolageno a tropocolágeno

5. Explique porque el procolageno no puede formar fibrillas y la importancia fisiológica de esto.

6. Describa en que consiste la maduración del colágeno. 7. Acción de las colagenasas. 8. Análisis de las mas pequeñas diferencias estructurales de repercusión fisiológica.