Colagénio

O colagénio é uma proteína animal da matriz extracelular fibrosa e insolúvel em água (hidrófoba) e um dos principais componentes dos tecidos conjuntivos, encontrada em tendões, ligamentos, cartilagem, dentes (dentina), ossos, vasos sanguíneos e na pele.

O colagénio é uma proteína fibrosa encontrada na matriz extracelular

O colagénio [do grego. Kolla = cola e Gennan =gerar] significa “gerador de cola” porque o colagénio foi inicialmente utilizado como um adesivo. O colagénio é uma proteína que forma longas fibrilhas, tornando-se um elemento importante da matriz extracelular, isto é, do conteúdo que preenche o espaço entre as células. A molécula de colagénio é composta por uma sequência de aminoácidos, onde predomina dois aminoácidos: a prolina e a glicina, ambos não essenciais. Além destes, o colagénio tem uma proporção de aminoácidos com grupos hidroxilos possibilita a formação de uma rede estável de proteínas, surgindo uma matriz de colagénio. O colagénio é constituído por três cadeias polipeptídicas designadas cadeias alfa que formam uma hélice tripla.

Existem diversos tipos de colagénio

O colagénio é uma das proteínas mais abundantes no reino animal e constitui até 25% do teor de proteínas do corpo humano e animal. Existem pelo menos 16 tipos de colagénio, mas a maioria (80 a 90 %) do colagénio do corpo humano é constituído pelo colagénio do tipo I, II e III. Estes três tipos de colagénio formam fibrilhas de estrutura semelhante. Seguem-se alguns exemplos das proteínas mais importantes de colagénio:

a) Tipo I: encontrado nos ossos, tendões, ligamentos, dentina, pele, etc. É o tipo mais prevalecente no corpo humano;

b) Tipo II: encontrado principalmente na cartilagem e humor vítreo;

c) Tipo III: encontrado predominantemente na pele, músculos e vasos sanguíneos;

d) Tipo IV: ao contrário dos anteriores, forma malha bidimensional e é encontrado nas lâminas basais.

A unidade básica estrutural do colágeno é uma hélice tripla

Por ser o mais abundante, o colagénio fibroso do tipo I foi o primeiro a ser caracterizado. A sua unidade estrutural fundamental é uma proteína longa (300 nm) e fina (1,5 nm de diâmetro) que consiste em três subunidades enroladas entre si:

a) duas cadeias α1

b) e uma cadeia α2

Cada cadeia contém precisamente 1050 aminoácidos enroladas entre si na característica tripla hélice. Todos os colagénios contêm segmentos de três cadeias helicoidais de estrutura semelhante. As propriedades únicas de cada tipo de colagénio são devidas principalmente aos segmentos que interrompem a hélice tripla e que se rearranjam em outros tipos de estruturas tridimensionais.

A estrutura de hélice tripla do colagénio resulta de uma abundância invulgar de três aminoácidos: a glicina, a prolina e a hidroxiprolina. Estes aminoácidos constituem um motivo repetido característico:

  • Gly-X-Y, onde X e Y representam frequentemente resíduos de prolina e hidroxiprolina, mas também podem ser resíduos de outros aminoácidos; Gly = glicina.

Síntese

O colagénio é produzido principalmente por células designadas por fibroblastos. Adicionalmente, inúmeras células epiteliais também produzem certos tipos de colagénios.

A síntese do colagénio inicia-se no Retículo endoplasmático rugoso (RER), prossegue no complexo de Golgi e termina no exterior da célula.

Nos ribossomas do RER forma-se o pré-procolagénio composto pela sequência de aminoácidos resultante da tradução do mRNA do colagénio, seguida da clivagem da sequência sinal.

No RER também ocorre a hidroxilação em que  grupos hidroxilos (OH) vão ser acrescentados a resíduos de prolina e lisina. Processo que requer a vitamina C.

Adicionalmente, no RER inicia-se a glicosilação do colagénio em que resíduos de galactose são acrescentados aos resíduos de hidroxiprolina e oligossacáridos longos a certos resíduos de asparagina.

A seguir ocorre o estabelecimento de pontes de hidrogénio e  ligações dissulfeto entre 3 cadeias alfa de colagénio  e o seu alinhamento, formando uma unidade helicoidal tripla, designada por procolagénio.

O procolagénio é transferido para o complexo de Golgi onde sofre modificações adicionais e é seguidamente transportado numa vesícula que se funde com a membrana plasmática e liberta o procolagénio para o extrerior da célula, a matriz extracelular.

No exterior da célula forma-se o tropocolagénio que resulta da clivagem das extremidades do procolagénio. Moléculas de tropocolagénio associam-se lateralmente e estabelecem-se ligações cruzadas, formando uma fibrilha de colagénio de 50 nm de diâmetro. A agregação de fibrilhas de colagénio forma finalmente as fibras de colagénio.

A hidroxilação do colagénio requer vitamina C

 As hidroxiprolinas, cruciais para a estabilidade do colagénio, são geradas por modificação dos resíduos de prolina já depois das cadeias de colagénio estarem formadas. A reacção necessita da presença da vitamina C. A carência de vitamina  C  leva ao desenvolvimento de uma doença chamada escorbuto em que as gengivas sangram. O escorbuto resulta da falta de colagénio no processo de reposição das fibras afectadas pelo desgaste diário normal.

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References:

  • Canty, E.G., Kadler, K.E. (2002). Collagen fibril biosynthesis in tendon: a review and recent insights. Comparative Biochemistry and Physiology, Part A, 133: 979–985.
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