I. Collagen의 종류
- 콜라겐은 인체에서 가장 많은 단백질
- Posttranslational modification 과정을 거침
- Extracellular matrix를 구성함
- Type 1 ~ 4 콜라겐이 인체에서 가장 많음
| 콜레젠 종류 | 구성 | 관련 |
| Type I | Bone, Skin, Tendon, Dentin, Fascia, Cornea, Late wound repair | Most Common 90% Type One = Bone, Tendone - Osteogenesis imperfecta Type I - Ehelrs- Danlos |
| Type II | Cartilage, Vitreous body, nucleus pulposus | Type Two : cartwolage |
| Type III | reticular fiber skin, blood vessel, uterus, fetal tissue, early wound repair |
- vascular Ehlers-Danlos - Keloid formation |
| Type IV | Basement membrane, lens (glomerulus, cochlea) |
- Alport syn. 신장 - Goodpasture syn. 신장 + 폐 - Epidermolysis bullosa 피부 |
II. Collagen 합성 과정
■ Synthesis and RER trasportation
- 콜라젠 단백의 염기서열은 (Gly - X - X') 세 개의 아미노산이 반복되는 형태이다. ▶ 콜라겐의 1/3 = Glycine
- X, X' 아미노산은 주로 Proline, Lysine이며, Glycine의 경우 작은 작용기라 콜라젠의 3차원 구조를 형성하는데 도움을 줌
- 콜라젠 mRNA의 N-hydrophobic signal sequence으로 인해 생성된 signal peptide가 있음
- signal peptide는 Preprocollagen을 RER로 들어오게 하고 RER로 들어온 후 Signal peptidase에 의해 signal peptide는 제거
■ Hydroxylation
- Preprocollagen의 proline 과 lysine에 hydroxyl 기를 붙이는 과정이다.
- Hydrolyation 과정에 Vitamin C는 필수적이고, 비타민 C 결핍시 생기는 괴혈병의 발생과 관련 있는 과정
- common type of Ehlers Danlos 증후군은 Lysine Hydroxylation 과정의 문제로 인해 발병한다.
■ Glycosylation
- Hydroxylysine 잔기에 당을 붙이고 Triple helix를 형성하는 과정(procollagen)
- Triple helix의 형성과정에 문제가 있는 질환은 Osteogenesis imperfecta
■ Exocytosis
- procollagen을 세포 외로 방출함
■ Proteolytic processing
- procollagen의 C termials, N teriminals를 제거함
- Tropocollagen의 형성
■ assembly and Cross-linkage
- Tropocollagen이 Collagen fiber를 형성함.
- lysine - hydroxylysine 사이 Cross linkage를 형성함
- Copper containing lysyl oxidase 의 작용 (Mankes disease)
III. Collagen 관련 질환
1) Scurvy(괴혈병)
■ 기전
- Vitamin C의 결핍
- 콜라젠 형성 시 Hydoxylation 과정의 문제
■ 증상
- 잇몸 부종, 멍듦, 자반증, 혈흉, 빈혈, 상처치료 지연, 골막하 출혈, 모낭주위 출혈
- 빈혈의 경우 Vitamin C 부족으로 인해 철의 산화 & 환원 과정의 이상으로 인해 발생함
2) Osteogenesis imperfecta(골형성 부전증)
■ 기전
- COL1A1, COL1A2 유전자 이상 (autosomal dominant)
- 콜라젠의 Triple helix 형성이상
■ 증상
- Multiple fracture : 작은 외력에도 골절 발생, 이후 골변형 소견
- Blue sclerae : 공막 콜라겐의 형성부전으로 인해 choroidal vein(맥락막 정맥)이 비춰 보이기 때문에 푸른 공막이 관찰 가능함
- 치아이상 : dentin 부족으로 인함, opalescent teeth
- 청력이상
3) Ehlers-Dnalos syndrome
■ 기전
- Classic type(피부및 관절 불안정성) : type V collagen defect _ COL5A1, COL5A2 유전자 이상
- Vascular type : type III collagen defect _ COL3A1
- 대부분 lysine hydroxylation 과정의 문제
■ 증상
- 관절의 과도한 가동성
- 늘어나는 피부, 쉽게 드는 멍
- berry aneurysms, aortic aneurysms, organ rupture
4) Menkes disease
■ 기전
- 구리 흡수 및 수송의 문제가 있는 X염색체 열성 유전자 질환
- 소장에서 구리를 흡수한 뒤 문맥으로 배출해 주는 Copper efflux protein의 장애로 인해 발생함
- ATP7A 단백의 이상 (ATP7B 단백의 이상은 간에서 구리배출에 문제가 생기는 Wilson disease)
- 구리 부족으로 인해 Lysyl oxidase의 기능 이상 → Collagen cross linking의 이상
■ 증상
- 잘 부서지고, 색이 없는 머리카락
(tyrosin → melanin으로 전환에 Tyrosinase 효소가 cofactor로 구리를 필요로 함)
- 특이한 얼굴모양, 신경발달 장애, 저 긴장증
- cerebral aneurysms, aortic aneurysms