вещество

коллаген

Самый распространённый белок в организме, встречающийся в коже, костях и сухожилиях, тип волокна в ткани.
2 статьи

Описание

Коллаген — это семейство белков, а не одна молекула, и в совокупности его представители составляют около трети всей массы белков в человеческом организме — больше, чем любой другой белок. Это основной структурный материал кожи, костей, сухожилий, хрящей и стенок кровеносных сосудов. Все коллагены объединяет форма, напоминающая канат: три белковые цепи, обвитые друг вокруг друга в длинную тройную спираль, которая затем собирается с соседними в волокна, обладающие огромной прочностью на разрыв. Именно эта прочность позволяет сухожилию передавать усилие мышцы кости, не растягиваясь, и придаёт коже устойчивость к разрывам. Кость представляет собой композит, в котором жёсткие минеральные кристаллы откладываются внутри коллагенового каркаса, так что белок обеспечивает вязкость, не дающую минералу быть хрупким.

История

Слово «коллаген» происходит от греческого слова «клей», что отражает его давнее использование как источника животного клея. Его тройная спиральная структура была установлена в 1950-х годах: модель предложили Г. Н. Рамачандран, а также Александр Рич и Фрэнсис Крик, и она была подтверждена исследованиями дифракции на волокнах.

Как это работает

Каждая коллагеновая цепь — это длинная повторяющаяся последовательность, в которой аминокислоты глицин, пролин и гидроксипролин появляются в регулярном порядке. Глицин — самая маленькая аминокислота, и он занимает каждую третью позицию вдоль внутренней части тройной спирали, где хватает места только для атома водорода. Цепи удерживаются вместе водородными связями и дополнительно стабилизируются химическими сшивками между ними. Клетки, называемые фибробластами и их родственниками, выделяют цепи в виде предшественника — проколлагена, который после выхода из клетки обрезается с обоих концов, чтобы молекулы могли самопроизвольно упаковываться в волокна. Витамин C необходим для одного из этапов модификации, поэтому его недостаток вызывает цингу: новый коллаген не может правильно образовываться, и существующая ткань ослабевает.

Где применяется

Коллаген и его производное желатин используются в раневых повязках, косметических филлерах и каркасах для тканевой инженерии, а пептиды на основе коллагена изучаются как маркеры костного обмена и фиброза.

Любопытный факт

Грамм за граммом коллагеновые волокна типа I в сухожилии имеют прочность на разрыв, сравнимую с прочностью стальной проволоки того же поперечного сечения.

Статьи по теме · 3

COFITAGE: портрет стареющего мозга в пяти измерениях
В 2023 году в Бельгии 101 человек в возрасте от 50 до 69 лет провёл несколько дней в лаборатории, где его мозг сканировали, записывали сон и просили решать задачи на память и внимание. Так родился набор данных COFITAGE, в котором каждый участник описан с пяти сторон: молекулярной, структурной, физиологической, генетической и когнитивной.
Мышца стареет с краёв: что закрывается в хроматине
Представьте пульт управления мышцей, с которого с возрастом снимают кнопки. Сначала пропадают кнопки, отвечающие за отклик на гормоны, затем те, что запускают восстановление после нагрузки. Исследователи изучили ядра клеток из биопсий латеральной широкой мышцы бедра у 287 доноров от 20 до 79 лет и увидели, как именно исчезают эти кнопки на уровне упаковки ДНК.
Молекулярная механика коллагена: как растягивается сухожилие
Коллаген — это структурные белки, из которых сплетены наши сухожилия, кожа и кости. Каждая молекула коллагена — пучок из трёх полипептидных цепей, скрученных в тройную спираль, как три нити в канате. До сих пор никто не наблюдал напрямую, что происходит с этими нитями, когда мы тянем за канат.