|
קולגן, מהו ואיפה הוא נמצא
הוא חלבון מבני המצוי בכמות גדולה בגוף ומהווה יותר מאשר 1/3 מסך כל החלבונים בגוף וכ6% ממסת הגוף. לשם בנייתו של הקולגן הגוף זקוק לכמות מספקת של ויטמין c . קולגן משמש במערכת בניית הגוף ,הוא אחראי על התאחדות עצמות שנשברו, לריפוי פצעים ולצמיחת כלי דם חדשים. הוא מהווה את המרכיב העיקרי של הסיבים ברקמות חיבור, גידים, עור, עצמות, כלי דם, מעיים וסחוס באחוזים שונים.הקלוגן אינו גמיש אולם בעל חוזק מתיחה רב. בגידים שדורשים חוזק מכני נמצא כמות גדולה של קולגן ומעט אלסטין. לעומת זאת בעור נמצא כמות קטנה של קולגן וכמות גדולה של אלסטין.
ישנם 26 סוגים שונים של קולגן. הסוגים השונים של הקולגן מאופיינים ע"י שוני ומורכבות ניכרת במבנה שלהם, נוכחות דומיינים לא-סליליים ובתפקודם.לדוגמא: מבנה קולגן שנמצא בריאות שונה ממבנה קולגן הנמצא בעצמות.לעומת זאת, סוג הקולגן הקיים בריאות זהה לסוג הקולגן הקיים בכבד. אנחנו נתמקד במבנה סוג אחד של קולגן, הידוע בשם
לפי ה PDB Protein Data Bank
מבנה הקולגן
מבנה ראשוני של הקולגן
קולגן מורכב בעיקר משתי חומצות אמיניות פרולין וגליצין והוא מאופיין עי רצף חוזר של (Gly-X-Y)n. בדרך כללX הוא פרולין, ו Yבדרך כלל 5- הידרוקסיפרולין( רצף זה חוזר על עצמו יותר מ300 פעם
של השיירים - Gly-Pro-Hyp. רואים בתמונה את הגליצין באדום, הפרולין בירוק ווהידרוקסיפרולין בצהוב.
מבנה שניוני של הקולגן
לקולגן יש מבנה שניוני אורך סיבוב אחד 10 אנגרוסרטום יש 3.3
. רואים בתמונה את הגליצין באדום, הפרולין בירוק והידרוקסיפרולין בצהוב. כל שרשרת מבין השלושה, היא שמאלית, בעת ששלושת השרשרות ביחד הן סליל ימני. בשונה מסליל רגיל שבו יש 3.6 שיירים בכל סיבוב , ואורך סיבוב אחד הוא 5.4 אנגסטרום, בקולגן יש דווקא פחות שיירים בכל סיבוב , ואורך הסיבוב גדול יותר מסליל רגיל. הדבר נובע מהימצאות הפרולין שמגביל את יכולת הפיתול של השרשרת, דבר שגורם לשרשרת להיות יותר מתוחה, או במלים מדוייקות יותר : פחות "מסולסלת" .זאת הסיבה לעצם היותו של הקולגן : לא גמיש ובעל חוזק מתיחה רב. (זה הקשר בין המבנה לתפקיד)
מבנה רביעוני של הקולגן
קולגן עשוי להיות מורכב משרשרת אחת, שתי שרשראות, שלוש, ארבע או חמש שרשראות שהן מקבילות מלופפות אחת סביב השנייה ליצור היליקס ימני. אנחנו נדגיש את השרשראת כשכל שרשרשת מופיעה בצבע אחר .
.
שרשרות האלפא בקולגן מתכנסות סביב ציר מרכזי בדרך כזו שכל שיירי הגליצין ממוקמים במרכז ההילקס הבנוי משלושת השרשרות.לעומת זאת, קבוצות הצד של שאר חומצות האמינו פונות כלפי חוץ.ארגון זה מאפשר אריזה צפופה לאורך הציר המרכזי של המולקולה. נוכחות ההידרוקסיפרולין חיונית למען היווצרות אינטראקציות בין השרשרות, ותורמת ליציבות מבנה ההילקס. ניתן לראות בתמונה המצורפת מטה, את קשרי המימן הנוצרים בין השרשרות: בין מימן חשוף מאלקטרונים בגליצין (מימן שקשור לחנקן) בשרשרת אחת, וזוג אלקטרונים לא קושר של החמצן בקרבוניל בפרולין בשרשרת שנייה N-H(Gly)...O=C(Pro) .
 תיאור קישרי המימן בין שלושת השרשרות שמרכיבות את הקולגן ,
גרף רמצ'נדראן
מצורף פה גרף רמצ'נדראן של החלבון אשר מראה זוג הזויות הדהדרליות Phi, Psi. כל נקודה בגרף מייצגת מצב מסוים של זויות דהדרליות בקולגן
ניתן לראות שקיימים שני סוגים של מבנים שניוניים לקולגן : משטחי ביתא וסלילי אלפא. ניתן לראות שמשטחי ביתא יש להם זוויות "מותרות" רבות יותר מאשר לסלילי אלפא. הדבר נובע מהימצאות הפרולין בתדירות גבוהה במבנה הקולגן, דבר שמגביל את אפשרויות הסיבוב של השרשרות .
מצורפת תמונה של גרף רמצ'נדראן המתארת את כלל חומצות האמינו כפי שהן בצמוד לפרולין ברצף הראשוני של חלבונים שונים. ניתן לראות את הדמיון בין שני הגרפים המתוארים : נוכחות של פרולין מקטינה את מרחב הקונפורמציות של
חומצות אמיניות שנמצאות לידה בשרשרת.
 נתונים 4 גרפים של רמצ'נדראן שמתארים את הקונפורמציות האפשריות לחומצות אמינו באופן כללי בחלבונים שונים, לגליצין, לפרולין, לחומצות אמינו לפני פרולין ברצף הראשוני בחלבונים שונים ,
קולגן וקוסמטיקה
קולגן הוא מרכיב עיקרי בחלק מקרמי הלחות. קןלגן הוא קרם "אנטי אייג'ינג" המטשטש קמטים וממצק את העור. קולגן אינו יכול לחדור לעור מבחוץ.מזריקים אותו לעור כדי למלא קמטים, לעצב שפתיים ועוד. אבל מריחת קולגן בקרם לא יכולה לגרום לחדירתו לתוך העור, כיוון שהוא מולקולת ענק שפשוט אינה חודרת לעור. משתמשים בקולגן בקרם לחות כיוון שהוא גורם לחות טוב עם יכולת טובה להחזיק מים. הדבר נובע מיכולתו של החלבון הבנוי מחומצות אמינו ליצור קשרי מימן עם מולקולת המים.
ניתן לקרוא מאמאר בנושא
http://www.rnatural.co.il/articles/dry_skin.html
|
