Kollagen I
Synonyme: Collagen I, Kollagen 1, Kollagen Typ I, Typ-I-Kollagen, Collagen 1
Definition
Kollagen I gehört zur Proteinfamilie der Kollagene, die wichtiger Bestandteil der Extrazellulärmatrix sind und von verschiedenen Zellen synthetisiert und sezerniert werden können.
Vorkommen und Funktion
Struktur
Kollagen I ist ein fibrilläres Kollagen, das heißt ein zur Bildung von Fibrillen fähiges Kollagen: Kollagenmoleküle, die jeweils aus drei Peptidketten bestehen (Tripelhelix), lagern sich im Extrazellulärraum parallel aneinander und werden durch kovalente Bindungen quervernetzt. Dadurch sind sie sehr zugfest.
Kollagen I bildet meist recht dicke Fibrillen, die dann die typische Querstreifung aufweisen.
Einteilung
Kollagen I kommt in zwei Typen vor:
- Alpha-1-Typ-I-Kollagen (COL1A1): Wird auf Chromosom 17 am Genlokus 50.18-50.2 kodiert
- Alpha-2-Typ-I-Kollagen (COL1A2): Wird auf Chromosom 7 am Genlokus 94.39-94.43 kodiert
Synthese
Die Kollagensynthese verläuft sowohl intra- als auch extrazellulär.
- Intrazellulärer Abschnitt: Nach der Translation am rauen endoplasmatischen Retikulum (RER) erfolgt zunächst die Hydroxylierung von Prolin und Lysin zu Hydroxyprolin und Hydroxylysin. Hierbei gewährleistet Vitamin C die korrekte Hydroxylierung. Im Anschluss erfolgt die Glykosylierung mittels Glykosyltransferasen. Der letzte Schritt der intrazellulären Synthese besteht aus der Ausbildung der Tripelhelix durch Wasserstoffbrückenbindungen und Disulfidbrücken.
- Extrazellulärer Abschnitt: Nach der Exozytose erfolgt zunächst die Abspaltung von N- und C-terminalen Propeptiden (P1NP und P1CP), wobei Tropocollagen entsteht. Die Tropocollagene lagern sich nun über die Ausbildung von Schiff'schen Basen zu Kollagenfibrillen zusammen.
Pathologie
Zu den erblich bedingten Störungen der Kollagen-I-Synthese gehören die Glasknochenkrankheit (Osteogenesis imperfecta) und Formen des Ehlers-Danlos-Syndroms, bei dem unter anderem die Haut und Gelenke überdehnbar sind.
Die Extrazellulärmatrix, die Tumore umgibt, besteht häufig vor allem aus Kollagen 1, was zu einer festeren Matrix führt. Beim Mammakarzinom konnte beobachtet werden, dass mit zunehmender Steifigkeit die regelhafte Anordnung der Zellen in Azini verloren ging. Andererseits wird die Antitumorwirkung des Wirkstoffs SSM (Specific Substance of Maruyama) auf die verstärkte Kollagensynthese und damit vermutlich die Abkapselung der Tumore zurückgeführt. Weitere Forschungsarbeit ist hier notwendig.