《生物化學與分子生物學》 2.細胞外膠原纖維成熟階段

分泌到細胞外的溶膠原由內(nèi)切酶作用，水解N—末端和C—末端的附加肽鏈，形成原膠原蛋白，原膠原分子可在中性pH條件下，借分子間各部分不同電荷的相互吸引而自動聚合成膠原纖維，此種聚合不穩(wěn)定，經(jīng)共價交聯(lián)成網(wǎng)使之進一步固定。

膠原纖維的共價交聯(lián)由賴氨酸氧化酶(lysyloxidase)催化，此酶含Cu++，是參與交聯(lián)反應(yīng)過程的唯一酶，能將賴氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿┵嚢彼?allysine)ε－醛賴氨酸與另一α－肽鏈的ε賴氨酸醛醛縮合生成ε－醛賴氨酸醛酸（Allysinealdol)，再與組氨酸反應(yīng)生成醇醛組氨酸(aldol histidine)，后者再與5－羥賴氨酸進行醛胺縮合形成希夫堿結(jié)構(gòu)(圖13－9)可使4條α－肽鏈間共價交聯(lián)。

通過共價交聯(lián)，膠原微纖維的張力加強，韌性增大，溶解度降低，最終形成不溶性的膠原纖維。

圖13－9　膠原纖維的交聯(lián)過程

膠原蛋白分子共價交聯(lián)對膠原正常功能有重要意義。例如人或動物進食山藜豆所致的山藜豆中毒(lathyrivsm)表現(xiàn)為嚴重的骨、關(guān)節(jié)及大血管壁的異常，其發(fā)病即因為山藜豆毒素β—氨基丙晴(β—mino propionitrile)

與賴氨酸氧化酶活性位點共價結(jié)合而使之失活，從而導致膠原纖維變脆弱。

膠原蛋白與許多人類疾病相關(guān)。如骨形成不全(osteogenesis imperfecta)或稱脆骨病(brittle bonediesease)，即是由于膠原蛋白生物合成或轉(zhuǎn)錄后的修飾作用障礙所致?，F(xiàn)已清楚是由于I型膠原突變所致，據(jù)突變發(fā)生的位置及性質(zhì)不同，發(fā)病的嚴重性亦不同。此外，有些膠原性疾病涉及多種膠原合成紊亂或合成過程中酶(如賴氨酸羥化酶，賴氨酸氧化酶)活性的異常。如EhlersDanlos綜合癥即有10種以上不同膠原的缺陷，其癥狀主要為關(guān)節(jié)過度伸張，皮膚彈性增高、脆弱，血管脆弱及外傷后皮下粘蛋白或皮下脂肪小結(jié)形成等，又被稱為“印第安橡皮人”(Indiarubber man)。