Коллаген: строение и роль в организме¶

Коллаген — фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных и человека. На его долю приходится от 25 до 35 % общего содержания белка в организме млекопитающих. Коллаген обеспечивает механическую прочность, эластичность и структурную целостность кожи, сухожилий, связок, хрящей, костей, стенок сосудов и роговицы глаза.

¶Строение

Молекула коллагена (тропоколлаген) имеет характерную трёхспиральную структуру. Она образована тремя полипептидными цепями (α-цепями), закрученными в правую спираль. Каждая цепь содержит около 1000 аминокислотных остатков и отличается повторяющимся мотивом Gly–X–Y, где X чаще всего пролин, а Y — гидроксипролин.

Ключевые особенности строения:

• Глицин — каждая третья аминокислота; благодаря минимальному размеру он размещается внутри спирали.
• Пролин и гидроксипролин — придают жёсткость и стабилизируют витки.
• Гидроксилирование пролина и лизина требует витамина C; его недостаток нарушает синтез коллагена и ведёт к цинге.
• Поперечные сшивки между молекулами (на основе лизина) обеспечивают прочность фибрилл.

Молекулы объединяются в фибриллы, затем в волокна. Различают несколько типов коллагена: I тип преобладает в коже, костях и сухожилиях; II — в хряще; III — в стенках сосудов и коже; IV — в базальных мембранах.

¶Синтез

Синтез коллагена включает внутриклеточные и внеклеточные этапы. В фибробластах (и других клетках) образуются α-цепи, которые гидроксилируются и гликозилируются, формируя проколлаген. Секретированный наружу проколлаген отщепляет концевые пептиды и превращается в тропоколлаген, который самособирается в фибриллы. Окончательное укрепление происходит за счёт поперечных сшивок.

¶Роль в организме

Функции коллагена многообразны:

Коллаген также участвует в заживлении ран, миграции клеток и поддержании формы органов.

¶Возрастные изменения

С возрастом синтез коллагена снижается, а поперечные сшивки накапливаются, что ведёт к снижению эластичности кожи, появлению морщин, хрупкости костей и тугоподвижности суставов. Эти процессы лежат в основе старения соединительной ткани.

¶Применение

Коллаген используют в медицине (шовный материал, гемостатические губки, имплантаты, дермальные наполнители), косметологии (кремы, сыворотки) и пищевой промышленности (желатин — денатурированный коллаген). В составе биодобавок и продуктов питания он применяется как источник белка, хотя его усвоение и влияние на кожу остаются предметом исследований.

¶Интересные факты

• Коллаген составляет около 6 % массы тела человека.
• При нагревании коллаген денатурирует и превращается в желатин.
• Существует более 28 типов коллагена, различающихся по строению и локализации.