¿Cómo se producen las fibras de colágeno?

¿Cómo se producen las fibras de colágeno?
¿Cómo se producen las fibras de colágeno?

Las fibrillas de colágeno están compuestas por más de un tipo de colágeno. Los distintos tipos de colágenos fibrilares se arman en fibrillas compuestas por más de un tipo de molécula de colágeno.

Varios tipos de células del tejido conjuntivo y del tejido epitelial sintetizan las moléculas de colágeno. Las moléculas de colágeno se sintetizan en su mayoría por las células del tejido conjuntivo. Las mismas comprenden los equivalentes de fibroblastos en diversos tejidos

Las moléculas de colágeno de la membrana basal son producidas por las células epiteliales.

La síntesis del colágeno es regulada por interacciones complejas que incluyen:

  • factores de crecimiento
  • hormonas
  • citosinas.

 

La formación de fibras de colágeno comprende fenómenos que ocurren dentro y fuera del fibroblasto. La producción de colágeno fibrilar (I, II, III, V, y XI) comprende una serie de fenómenos dentro del fibroblasto que llevan a la generación de procolágeno, el precursor de la molécula de colágeno. Estos acontecimientos suceden en orgánulos limitados por membrana dentro de la célula.

La producción de la fibrilla propiamente dicha ocurre fuera de la célula e involucra la actividad enzimática en la membrana plasmática para producir la molécula de colágeno, seguida por el armado de las moléculas en las fibrillas en la matriz extracelular, dirigidas por la célula.

 

Fenómenos intracelulares.

Los pasos de la biosíntesis de casi todos los colágenos fibrilares son semejantes. El mecanismo de síntesis para las moléculas de colágeno es similar a otros mecanismos de secreción constitutivos utilizados por la célula. Las características singulares de la biosíntesis del colágeno se expresan en los múltiples pasos del procesamiento postraducccional que son necesarios para preparar la molécula para el proceso de armado extracelular.

Las cadenas a de colágeno se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso en la forma de precursores largos que contienen propéptidos
globulares grandes en los extremos aminoterminal y carboxiloterminal, llamados procadenas α (moléculas de preprocolágeno). Los polipéptidos recién sintetizados se depositan simultáneamente en las cisternas del retículo endoplásmico rugoso, donde comienza el procesamiento intracelular. Dentro de las cisternas del RER, ocurren varias modificaciones postraduccionales de las moléculas de preprocolágeno:

  • Escisión del péptido señal aminoterminal.
  • Hidroxilación de residuos de prolina y lisina mientras los polipéptidos continúan en la conformación no helicoidal.

El ácido ascórbico (vitamina C) es un cofactor necesario para la adición de grupos hidroxilos a los residuos de prolina y lisina en las procadenas α por parte de las enzimas prolilhidroxilasas y lisilhidroxilasas. La hidroxilación de los residuos de prolina y lisina permite formar los vínculos de hidrógeno esenciales para la estructura final de la molécula de colágeno.

  • La adición de grupos sacáridos O-ligados a algunos residuos e hidroxilixina (glucosilación) y sacáridos N-ligados a las dos posiciones terminales.
  • La formación de la estructura globular en el extremo carboxiterminal, la cual se estabiliza por enlaces disulfuro que asegura la alineación correcta de las tres cadenas a durante la formación de la hélice triple.
  • La formación de una hélice triple (con inicio en el extremo carboxiterminal) por tres cadenas α, excepto en los extremos donde las cadenas polipeptídicas permanecen sin enrollarse.
  • La formación de enlaces de hidrógeno y disulfuro intracatenarios e intercatenarios, que influyen en la forma de la molécula.
  • Estabilización de la molécula helicoidal triple mediante la unión de la proteína chaperona hsp47, que impide a su vez la aglomeración prematura de los trímeros dentro de la célula. La molécula resultante es el procolágeno.
  • Las moléculas de procolágeno plegadas pasan al aparato de Golgi y comienzan a agruparse en pequeños conjuntos. Este agrupamiento se logra mediante asociaciones laterales entre los extremos no enrollados de las moléculas de procolágeno. Moléculas de procolágeno libres y acumuladas en aglomeraciones pequeñas se envasan en vesículas secretoras y se transportan hacia la superficie celular.

 

 

Fenómenos extracelulares

La formación de fibrillas de colágeno (fibrilogénesis) comprende acontecimientos extracelulares.

  • A medida que es secretado por la célula, el procolágeno es convertido en una molécula de colágeno maduro por la procolágeno peptidasa asociada con la membrana celular, que escinde los extremos no helicoidales del procolágeno.
  •  Las moléculas de colágeno aglomeradas, entonces, se alinean para formar las fibrillas de colágeno definitivas en un proceso conocido como fibrilogénesis. La célula controla la disposición ordenada de las fibrillas neoformadas al dirigir las vesículas secretoras a un sitio focalizado en la superficie para su descarga. A su vez, la célula crea sitios especializados de armado de colágeno llamados bahías. Estas invaginaciones de la superficie celular permiten que las moléculas se acumulen y se ensamblen.
  • Dentro de la bahía, las moléculas de colágeno se alinean en hilera y se autoensamblan de modo longitudinal cabeza con cola. También se aglomeran lateralmente, escalonadas en un cuarto de su longitud. A continuación, las moléculas de colágeno establecen enlaces cruzados entre sí por medio de uniones covalentes que se forman entre los grupos aldehído de lisina e hidroxilisina.
  • La biogénesis del colágeno genera la formación de polímeros muy bien organizados llamados fibrillas. Las fibrillas, a su vez, se asocian entre sí para formar fibras de colágeno mayores.

 

 

 

 

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