Vorlesungsnotizen: Kollagen

Einführung in Kollagen

• Kollagen ist ein faseriges Protein.
• Befindet sich in Haut, Haarzellen, Bindegewebe, Knochen, Sehnen und Nägeln.
• Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix.
• Häufigstes Protein im Tierreich.
• Wird von Fibroblasten und Epithelzellen ausgeschieden.

Struktur von Kollagen

• Große Familie von Proteinen mit mindestens 30 Subtypen.
• Zwei breite Subtypen:
  • Fibrilläres Kollagen: Umfasst Typ 1, 2, 3, 5, 9.
  • Nicht-fibrilläres Kollagen: Vielfältig, umfasst fibrill-assoziiertes, kurzkettiges, basementmembranassoziiertes, Multiplexin, Mikrofibrillen bildendes Kollagen.
• Gängige Kollagentypen:
  • Typ 1: Haut, Sehnen, Blutgefäße, Knochen.
  • Typ 2: Knorpel.
  • Typ 3: Bindegewebe.
  • Typ 4: Basallamina.
  • Typ 5: Haare, Plazentaoberflächen.

Strukturelle Merkmale

• Zusammengesetzt aus einer Triple-Helix: zwei Alpha-1-Ketten und eine Alpha-2-Kette.
• Motiv: Glycin, Prolin und X (jede Aminosäure außer Glycin, Prolin, Hydroxyprolin).
• Linkshändige Helix mit 3,3 Aminosäureresten pro Windung.
• Drei Helices bilden eine rechtshändige, dreisträngige Helix.

Synthese und Sekretion

• 44 Gene kodieren für Kollagen beim Menschen.
• Prozess umfasst Translation, Modifikation und Sekretion:
  • Translation an der Oberfläche des endoplasmatischen Retikulums.
  • Pre-Propeptid bewegt sich ins ER; N-terminale Signalsequenz wird entfernt.
  • Hydroxylierung und Glycosylierung.
  • Bildung der dreihändigen Helix (Pro-Kollagen).
  • Endgültige Modifikationen im Golgi; Sekretion in die extrazelluläre Matrix.
  • Enden werden durch Proteasen gespalten; Quervernetzung durch Lysyl-Oxidase.

Hierarchische Struktur

• Kollagenfasern enthalten Fibrillen, die aus Mikrofibrillen bestehen, die aus der Kollagenhelix bestehen.

Aminosäurezusammensetzung

• Vorwiegend Glycin und Prolin.
• Modifizierte Aminosäuren: Hydroxyprolin, Hydroxylysin.
• Architektur der Kollagen-Helix ist ein Triplet-Repeat: Glycin-X-Y.

Rolle von Vitamin C

• Erforderlich für kollagenmodifizierende Enzyme.
• Mangel führt zu SKORBUT: lockere Kollagenstruktur, blutendes Zahnfleisch.

Zusammenfassung

• Diskussion über Struktur, Klassifikation, Synthese, Sekretion und Rolle in Krankheiten.
• Hervorgehoben wurde die Bedeutung von Vitamin C für die Stabilität von Kollagen.

Fazit

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