Ekstrasellüler Matriks

BAĞ DOKU ve KOLLOJEN Tendon Kartilaj Kemiğin organik matriksi Kornea gibi destek dokuları oluştururlar.

Üç Major Biyomolekül İçerirler Yapısal Proteinler Kollojen Elastin Fibrillin Özelleşmiş Proteinler Fibronektin Laminin Proteoglikanlar

KOLLOJEN Bağ dokunun major bileşeni Memelilerdeki proteinlerin %25’i 28 farklı tip kollojen mevcut Bunların bir kısmı çok az miktarlarda olmasına karşın bulunduğu dokularda özellikli görevler üstlenirler.

Kollojen heliksi, normal alfa heliksten farklı olarak, kendine özgü bir heliks yapısı gösterir. Bu heliks sola dönüşümlüdür ve her üç amino asitte bir dönüş yapar.

Tekrarlayan tripeptid dizisi: (Gly-X-Y)n Gly-Pro-Y veya Gly-X-HyPro şeklindedir. Üç tane zincir bir araya gelerek birbirleri üzerine sağa dönüşümlü olarak sarılırlar.

Bir araya gelen üç alfa zincir (alfa heliks ile karıştırılmamalıdır) birbirleri üzerine sağa dönüşümlü olarak sarılmışlardır. Kollojen; %35 glisin %11 alanin %21 prolin ve hidroksiprolin’den oluşur.

Jelatin, kollojenden yapılmıştır ve besin değeri son derece düşüktür. Çünkü gerekli olan esansiyel amino asitlerden fakirdir. Gly ve Pro gerekli olan dönüşlerin sağlanmasında çok önemlidir. Eşit büyüklükteki çelik iplikten daha dirençlidir.

Kollojen çubuk şekilli bir moleküldür. MA = 300 000 3000 A uzunlukta ve 15A kalınlıktadır. Her bir alfa zinciri yaklaşık 1000 amino asit içerir. Kollojen molekülleri arasında oluşan çapraz bağlar ile kollojen fibrilleri oluşur.

Hidroksiprolin, peptid yapısında bulunan prolin’in posttranslasyonel modifikasyonu sonucu oluşur. Prolil hidroksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Kofaktör olarak askorbik asit ve alfa ketoglutarat’a ihtiyaç vardır.

Hidroksilizin de posttranslasyonel modifikasyon sonucu oluşur. Enzim lizil hidroksilazdır. Aynı kofaktörlere ihtiyaç duyar. Hidroksilizin çapraz bağların oluşumu için gereklidir. Bazı HL’ler kollojen’e özgü, galaktoz veya galaktozil glukoz rezidüleri ile O-glikozidik bağlar oluştururlar

Hem kollojenin alfa zincirleri arasında hem de kollojen fibrilleri arasında kovalent bağların oluşturduğu özel bir çapraz bağlanma meydana gelir. Bu bağlarda Lizin ve hidroksilizin görev alır. Yaşlanma ile birlikte çapraz bağlarda artış olur ve esnekliğini yitirir.

Çapraz bağların oluşumu lizil oksidaz enzimi tarafından sağlanır. Bakır’a bağımlı bir enzimdir ve lizin ve hidroksilizin rezidülerinin epsilon amino gruplarını oksidatif olarak deamine ederek reaktif aldehitler oluşturur. Bu reaktif aldehitler diğer demine lizin veya hidroksilizinlerle aldol kondensasyonu oluştururlar.

Kollojen Tipleri Tipik bir memelide kollojenin 30’dan fazla değişik varyantı değişik dokularda saptanmıştır. Her birinin yapısı ve fonksiyonu birbirinden farklıdır. Amino asit dizilimi ve üç boyutlu yapısı arasında çok güçlü bir ilişki vardır.

Tip I kollojen Deri, tendon, kemik, diş ve fasia’larda bol miktarda bulunur. Hidroksilizin içeriği daha azdır. Tip II kollojen Kartilaj da bol bulunur. Hidroksilizin içeriği çok fazladır. Tip I e göre daha ince fibriller oluşturur. Çok fazla glikozillenmiştir.

Tip III kollojen Fetal deri, kan damarları, uterus da bol bulunur. Hidroksiprolinden zengin, hidroksilizinden fakirdir. Glikozilasyon az Sisteinler arasında disülfit köprülerine rastlanır.

Tip IV kollojen Böbrek glomerülü, lens kapsülü Hidroksiprolin çok yüksek oranda bulunur. Tamamen glikozillenmiştir. Tip V kollojen Az miktarlarda yaygın olarak bulunur. Özellikle Tip I bulunan dokularda yer alır.

Kollojen Sentezi ve Posttranslasyonel Modifikasyonlar Kollojen ribozomlarda preprokollojen olarak sentezlenir. Endoplazmik retikulumda sinyal dizi enzimatik olarak koparılır. Prolin ve lizin’in hidroksilasyonu prokollojen molekülü üzerinde ER’da gerçekleşir. Prokollojende her iki uçta bulunan bölgeler bol miktarda sistein içerirler.

Amino terminal uçtaki sisteinler sadece zincir içi disülfit köprüleri oluştururken, karboksi terminal uçta hem zincir içi hem de zincirler arası disülfit köprüleri oluşur. Bu köprüler üç kollojen molekülünün bir araya gelip triple heliksin oluşmasını sağlar. Triple heliks oluştuktan sonra daha fazla hidroksilasyon veya glikozilasyon oluşmaz.

Hücreden sekresyonunu takiben, ekstrasellüler enzimler olan prokollojen aminoproteinaz ve prokollojen karboksiproteinaz her iki uçtan da kesme işlemi yaparlar. Propeptidler uzaklaştırıldıktan sonra, her bir zincirinde yaklaşık 1000 aminoasit bulunan triple heliks spontan olarak birleşerek kollojen fibrillerini oluştururlar. Zincirler arasında çapraz bağlar oluşur.

Hücre içinde; 1. Sinyal peptidin kırılması 2. Hidroksilasyon, glikozilasyon 3. Disülfit köprüleri 4. Triple heliks oluşumu Hücre dışında; 5. Amino ve karboksil uçların kırılması 6. Kollojen fibrillerin oluşumu 7. Oksidatif deaminasyon 8. Çapraz bağların oluşumu

Genetik Hastalıklar Çeşitli genetik mutasyonlar sonucunda zincirlerin bir araya gelmesinde, dayanıklılığında veya çapraz bağların oluşumunda bozukluklara bağlı çeşitli genetik hastalıklar ortaya çıkabilir.

Osteogenezis İmperfekta Kemik frajilitesinde bozukluk oluşur. Tip I kollojendeki mutasyonlara bağlı oluşur. Patolojik kırıklar meydana gelir. Sklera anormal incelir, mavimsi bir renkte görülür

Ehlers-Danlos Sendromu Hipermobil eklemlerle karakterizedir, deride anormallikler olur. Arter ve barsakta spontan rüptürler oluşabilir. Tip III de prokollojen yapımında bozukluk vardır. Tip IV de ise Lizil hidroksilaz eksikliği vardır Prokollojen N-proteinaz enzim defekti gösterilmiştir.

Menkes Sendromu Bakır metabolizmasında bozukluk vardır. Lizil oksidaz ve çapraz bağlanmalarda bakır eksikliğine bağlı ikincil bozukluklar ortaya çıkar.

ELASTİN Bağ doku proteinidir ve esneklikten sorumludur. Akciğerler, büyük damarlar ve bazı ligamentlerde bulunur. Daha az miktarlarda deri, kulak kartilajı Tek bir genetik tipi mevcuttur.

MA = 70 000 olan tropoelastin olarak sentezlenir. Bazı prolinler, prolin hidroksilaz ile hidroksillenir ancak hidroksilizin ve glikozile hidroksilizin gözlenmez. Pro- formunda sentezlenmez. Gly-X-Y paterni, triple heliks yapısı ve karbonhidrat bağlanmaları yoktur.

Tropoelastinin bazı lizin rezidüleri yine lizil oksidaz ile oksidatif deaminasyona uğrar. Ancak major çapraz bağlar desmosinler’dir. Üç tane deamine lizin bir modifiye olmamış lizin rezidü ile birleşmesi sonucu çapraz bağlanma oluşturur. Çapraz bağ oluştuktan sonra elastin oldukça insoluble bir hal alır.

Fibrillin Elastin ile beraber bulunur. Mikrofibrillerin yapısına girerek elastin birikimi için bir çatı oluşturur. Lens’i tutan zonular fiberlerin yapısına girer Periostium da bulunur.

Marfan Sendromu Gözleri etkiler İskelet Sistemini etkiler Ectopia lentis: lens dislokasyonu İskelet Sistemini etkiler Araknodaktili: uzun parmaklar, uzun boy Kardiyovasküler sistemi etkiler Damar (aort) duvarında zayıflama

Fibronektin Hücre adezyonu ve göçünde görev alan önemli bir glikoprotein İki identik subunitten oluşan büyük bir protein 50 ekzonlu büyük bir geni var Proteinin en az 7 farklı işlevi olan bölgeleri mevcut Fibronektin’in Arg-Gly-Asp dizisi içeren bir bölgesi reseptöre bağlanır. Reseptörler de integrin ailesindendir.

Laminin Renal glomerüldeki bazal laminanın yapısal proteinidir. Entaktin Kollagen tip IV Glomerüllerin süzme işleminde gerekli proteinlerdir.

Glikoprotein ve Proteoglikanlar Polipeptid zincirine oligosakkarit zinciri (glikan) bağlanmasına glikoprotein denir. Tekrarlayan disakkarit ünitelerinden oluşan (genellikle bir amino şeker - glukozamin, galaktozamin - ve bir üronik asit - glukuronik asit - ) polisakkaritlere glikozaminoglikanlar adı verilir. Daha önceleri bu maddelere mukopolisakkaritler denirdi.

Glikozaminoglikanlar, genellikle kovalent olarak proteinlere bağlı bulunurlar. Bu tür proteinlere proteoglikanlar denir. Bağ doku yapısında çeşitli glikozaminoglikanlar bulunur.

Hiyaluronik Asit D-glukuronik asit ve N-asetil glukozamin rezidülerinin birleşmesiyle oluşan dallanmamış bir glikozaminoglikandır. Yaklaşık 50 000 disakkarit ünitinin tekrarlanması ile oluşur. Oldukça vizköz bir yapı oluşturur ve eklem arası sıvı ve göz içi sıvı içinde jel gibi bir yapı oluşturarak lubrikasyonu sağlar.

Kondroitin Sülfat Kartilajın önemli bir komponentidir. Ser-O-glikozidik bağ ile proteine bağlanır. D-glukuronik asit ve N-asetil galaktozamin sülfat rezidülerinin birleşmesiyle oluşan dallanmamış bir glikozaminoglikandır. Her biri 40 disakkarit ünitinden oluşur. Bir çok kondroitin sülfat zinciri tek bir proteine bağlanmak suretiyle masif yapılar oluştururlar.

Keratan Sülfat Galaktoz ile N-asetil glukozamin sülfat rezidülerinin birleşmesiyle oluşan dallanmamış bir glikozaminoglikandır. Kornea yapısında bol miktarda bulunurlar.

Dermatan sülfat Heparan sülfat Glikozamionoglikanların parçalanması ve yıkılmaları için gerekli olan enzimlerin eksikliğinde mukopolisakkaridozlar adı verilen hastalık tabloları oluşur.