Cấu trúc phân tử collagen

Ngày đăng: 13:09 04/10/2023 - Lượt xem: 231

Cấu trúc chuỗi xoắn ba của collagen

Polypeptide có có ba sợi riêng biệt. Chúng được gọi là chuỗi alpha và mỗi chuỗi này đều được xoắn theo chiều xoắn thuận tay trái. Chuỗi xoắn alpha này có cấu trúc hoàn toàn khác với chuỗi xoắn theo chiều thuận tay phải.

Bên cạnh đó, khi ba chuỗi xoắn tay trái được xoắn lại với nhau để thành cuộn xoắn thuận tay phải, nó sẽ hình thành nên chuỗi xoắn ba, hay còn gọi là chuỗi “siêu xoắn”. Cấu trúc xoắn bậc bốn hình thành cuối cùng sẽ được ổn định bởi nhiều liên kết hydro khác.

Vi sợi

Trong collagen loại I, và có thể là trong tất cả các collagen dạng sợi khác, mỗi chuỗi xoắn ba sẽ tạo thành một siêu siêu cuộn theo chiều thuận tay phải, được gọi là vi sợi collagen.

Sau đó, mỗi vi sợi được sắp xếp đan xen hoặc xen kẽ với các vi sợi lân cận. Điều này sẽ giúp củng cố cấu trúc của các phân tử riêng lẻ.

Sự sắp xếp của các axit amin trong collagen

Collagen chứa các axit amin cụ thể như Glycine, Proline, Hydroxyproline và Arginine. Các axit amin nêu bên được sắp xếp đều trong mỗi ba chuỗi của các tập hợp collagen này. Chuỗi này thường sắp xếp tuân theo các mẫu như Gly-Pro-X hoặc Gly-X-Hyp, ở đây X có thể là bất kì gốc axit amin nào khác. Trong đó, proline hoặc hydroxyproline sẽ chiếm khoảng ⅙ trong tổng số chuỗi. 

Glycine chiếm ⅓ chuỗi, nghĩa là khoảng phân nửa của chuỗi collagen không phải là glycine, proline hoặc hydroxyproline. Ngoài ra, sự phân bố đều đặn với hàm lượng glycine cao chỉ được tìm thấy ở một số protein dạng sợi khác, chẳng hạn như sợi tơ tằm. 

Trong tơ tằm có khoảng 75-80% là -Gly-Ala-Gly-Ala- với 10% serine. Bao gồm cả elastin rất giàu glycine, proline và alanine (Ala), có mạch nhánh là những nhóm methys nhỏ, trơ trọi. Hàm lượng glycine cao không được tìm thấy trong nhóm protein hình cầu, trừ những phân tử rất ngắn trong chuỗi của chúng. Vì glycine là axit amin nhỏ nhất không có có mạch nhánh, nên chúng đóng vai trò độc nhất trong cấu trúc protein dạng sợi.

Collagen không chứa các nhóm nhánh có phản ứng hóa học. Chúng không giống với enzym và protein chuyển hóa. Collagen sẽ xác định kiểu hình của tế bào, độ kết dính của tế bào, điều hòa mô, các tầng mô và những vùng không giàu proline của nó. Là những bộ phận có vai trò điều hòa/liên kết các tế bào hoặc ma trận.

Các chuỗi xoắn theo chiều thuận tay trái được hình thành bởi hàm lượng cao các proline và hydroxyproline, kèm theo đó là sự hạn chế về mặt hình học của các nhóm carboxyl và amino (thứ cấp) với lượng glycine dồi dào. Các chuỗi xoắn theo chiều thuận tay trái được hình thành mà không có bất kì liên kết hydro nội chuỗi nào.

Các liên kết chéo trong collagen

Độ bền của collagen phụ thuộc vào sự hình thành các liên kết cộng hóa trị giữa các phân tử protein riêng lẻ. Các sợi chứa collagen ở động vật có xương sống bậc cao (loại I, II, III, V và XI) được liên kết chéo thông qua một cơ chế. Cơ chế này dựa trên phản ứng của aldehydes, được tạo ra bằng enzyme từ mạch nhánh của lysine (hoặc hydroxylysine) từ lysyl oxidase.

Một số loại collagen khác (ví dụ như collagen loại IX của sụn) cũng được liên kết chéo bằng cơ chế lysyl oxidase.

Nguồn tham khảo: https://www.news-medical.net/health/Collagen-Molecular-Structure.aspx