3條α 肽鏈交互纏繞形成了繩索狀超螺旋結(jié)構(gòu)，每一條膠原鏈都是左手螺旋構(gòu)型，3條左手螺旋鏈相互纏繞成右手螺旋結(jié)構(gòu)��形成膠原蛋白獨特三重螺旋結(jié)構(gòu)，使其分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。膠原蛋白中含有大量甘氨酸，約占總氨基酸27%，也有報道說占13%。膠原α -鏈N-端氨基酸是焦谷氨酸，它是谷氨酰胺脫去一分子氨而閉環(huán)產(chǎn)生毗咯烷酮羧酸��它在一般蛋白質(zhì)中較少見。 膠原蛋白中脯氨酸和羥脯氨酸含量也特別高，是膠原蛋白質(zhì)特有氨基酸，二者均占14%左右。而色氨酸、酪氨酸以及蛋氨酸等必需氨基酸含量低，因此，膠原蛋白屬于不完全蛋白質(zhì)。

小鼠I型膠原(COL1)elisa試劑盒

   膠原蛋白主要由成纖細胞或與其來源相類似細胞如成骨細胞、 成軟骨細胞 合成�� 生物體內(nèi)膠原合成一般包括一系列過程��首先在胞內(nèi)合成膠原蛋白分子形成前膠原��進而在胞外進一步聚合成膠原纖維和膠原束。

1 I型膠原蛋白結(jié)構(gòu)

  膠原蛋白是一個龐大家族，種類繁多，結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜。從分子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)，再到組織分布和功能等、具有顯著多樣性。盡管如此，膠原蛋白基本組成卻是大同小異��在氨基酸序列上都含有(Gly—X—Y)n重復(fù)序列�� 這些重復(fù)序列是構(gòu)成三聚體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)��其中X通常為Pro Y通常為Hy-Pm或Hy-Lys。

I型膠原螺旋和非螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)還含有賴氨酸和羥賴氨酸��與羥脯氨酸形成類似��羥賴氨酸是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)通過賴氨酰羥化酶作用��由賴氨酸羥基化作用而形成。賴氨酸和羥賴氨酸殘基共價交聯(lián)��有利于膠原分子三股螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定��同時羥賴氨酸形成有利于糖組分吸附��可以發(fā)生半乳糖化或葡萄糖半乳糖化��通過羥賴氨酸殘基位點發(fā)生O-糖基化。 

幾種常見類型膠原在體內(nèi)分布如表1所示 α 多肽鏈中每3個氨基酸序 膠原類型 組織分布 I 型 皮膚、骨、角膜、肌腱、腫瘤 Ⅱ型 軟骨、玻璃體 Ⅲ型 皮膚、子宮壁、血管壁 Ⅳ型 基底膜、胎盤 V 型 皮膚、胎盤、羊膜 Ⅵ型 子宮壁、皮膚、角膜 Ⅶ 型 羊膜、皮膚 Ⅶ 型 內(nèi)皮細胞 Ⅸ型 軟骨 x 型 軟骨 Ⅺ 型 軟骨、脊椎盤 Ⅻ 型 皮膚、腱 xⅢ型 內(nèi)皮細胞 列組成中就有一個重復(fù)甘氨酸��因為甘氨酸有*小側(cè)鏈基團，這樣序列結(jié)構(gòu)使α 鏈間距離縮短、 空間*小�� 鏈與鏈間緊靠在一起形成螺旋結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。大約有35%重復(fù)結(jié)構(gòu)單元Gly-X-Y中X和Y殘基分別為脯氨酸和羥脯氨酸。 羥脯氨酸是由脯氨酸被脯氨酰羥化酶羥基化作用后演變而來�� 其羥基對于氫鍵形成以及三股螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定都是必需。 羥脯氨酸在膠原氨基酸組成中含有大約10%量��其含量可用于定量測定膠原。
 

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1.2 高級結(jié)構(gòu)

三股螺旋分子有序聚集使膠原纖維具有一定強度和韌性。 (α)氨基酸序列結(jié)構(gòu) (b)1 條 α 鏈左手螺旋結(jié)構(gòu)和 3 條 α 鏈形成右手三股螺旋結(jié)構(gòu) (c)原纖維聚集結(jié)構(gòu) 圖 1 I 型膠原化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖 2 膠原蛋白應(yīng)用 2.1 生物醫(yī)學(xué)材料與臨床應(yīng)用 由膠原制成手術(shù)縫合線既有與天然絲一樣高強度��又有可吸收性��在使用時既有優(yōu)良血小板凝聚性能��止血效果好��又有較好平滑性和彈性縫合結(jié)頭不易松散��操作過程中不易損傷機體組織。膠原于不同細胞之間存在很強親和力��與在傷口愈合過程中起到關(guān)鍵作用生長因子間也有著特殊親和力��在血液凝固后��還可以通過刺激組織再生與修復(fù)來防止再次發(fā)生出血��所以膠原可以作為凝血材料。 同時用合成材料或膠原蛋白在血漿代用品、 人造皮膚、人工血管、 骨修復(fù)和人工骨和固定化酶載體等方面研究和應(yīng)用方面都十分廣泛。

膠原與大多數(shù)合成聚合物相比具有獨特生理和生物特性��這主要來源于膠原分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。I型膠原每一條α 鏈形成左手螺旋��每個螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)大小約0.87nm��3條α 鏈又相互纏繞形成右手螺旋結(jié)構(gòu)��每個螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)大小約8.6nm��三股螺旋形成膠原分子平均分子量約300kDα��長度300nm��直徑1.5nm。三股螺旋分子間以一定間距、呈縱向?qū)ΨQ交錯排列形成原纖維。 分子間交錯距離為67nm��縱向相鄰分子間距為40nm�；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。膠原原纖維再聚集形成纖維��然后再形成更大纖維束。

早在1987年�疭chnieke等就將人I型原膠原蛋白[Proα1(I)]基因?qū)�入到Proα1(I)缺陷鼠Mov-13細胞系中[此細胞系正常表達Proα2(I)]�� 獲得了具有正常功能人鼠雜合I型膠原蛋白。 Toman等則在釀酒酵母中同時表達了4種基因�� 即Proα(I)、 Proα2 (I)和P4H酶2種亞基基因�� 獲得了穩(wěn)定表達重組人I型原膠原蛋白異源三聚體。1999年��有報道將完整膠原蛋白Proα1(I)與Proα2(I)基因轉(zhuǎn)入小鼠��并在小鼠乳腺中表達。Toman等也獲得了轉(zhuǎn)Proα1(I)原膠原基因小鼠��乳腺中表達原膠原量已達到8 mg�眒L��且所獲得原膠原蛋白能夠形成同源三聚體高級 結(jié)構(gòu)��但不足是Pro與Lys殘基羥基化程度不夠。同源三聚體I型膠原蛋白與成纖維原I型膠原蛋白異源三聚體有相似Tm 值��且長度相似�� 在正常組織中有I型原膠原蛋白同源三聚體存在現(xiàn)象。 John等在小鼠乳腺中表達了Proa2(I)與P4Hd與B亞基基因�� 在乳腺中獲得原膠原產(chǎn)量達到50-200txg�眒L��原膠原上脯氨酸殘基羥基化程度與生物體正常原膠原一致�� 并能形成同源三聚體結(jié)構(gòu)��還有熱穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu)域。但是Toman和John等在小鼠乳腺中獲得都是成熟膠原前體形式－－-原膠原。以這樣形式在乳腺中表達分泌蛋白是優(yōu)是劣還不能一概而論��就是對于膠原這樣結(jié)構(gòu)蛋白而言也很難加以評判。因為成熟膠原蛋白溶解度要比原膠原低幾個數(shù)量級�� 所以在乳腺中分泌不會對宿主本身造成麻煩��但問題是以前體形式分泌��要想成品化��還要通過N端、C端蛋白酶消化以去掉前肽。 

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