الرئيسيةعريقبحث

كولاجين4، ألفا1

بروتين في الإنسان العاقل

☰ جدول المحتويات

كولاجين 4، ألفا 1 (بالانجليزية:Collagen, type IV, alpha 1)، ويرمز له بالرمز (COL4A1)، وهو بروتين في البشر يتم ترميزه من قبل جين COL4A1 على الكروموسوم 13.[1][2] ويتم التعبير عنه في كل مكان في العديد من الأنسجة وأنواع الخلايا.[3] ويعد COL4A1 وحدة فرعية من نوع الكولاجين الرابع، ويلعب دورا في توليد الأوعية.[4] وقد تم ربط الطفرات في الجين بأمراض الدماغ، والعضلات، والكلى، والعين، ونظام القلب والأوعية الدموية.[5][6][7][8] يحتوي الجين COL4A1 أيضا على واحد من 27 تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة، المرتبطة بزيادة خطر الإصابة بمرض الشريان التاجي.[9]

التركيب

جين

يقع الجين COL4A1 على الكروموسوم 13 في الرابطة 13q34، ويحتوي على 54 إكسون. كما ينتج هذا الجين 2 أيزوفورم عن طريق الوصل المتبادل.[10]

بروتين

ينتمي COL4A1 إلى الأسرة الرابعة للكولاجين، ويحتوي على 3 ثلاثة نطاقات بروتين: نطاق لنهاية أمينية قصيرة، نطاق 7S طويلة حلزونية ثلاثية في مركزها، ونطاق غير كولاجيني1 في النهاية الكربوكسيلية.[10][11] يحتوي النطاق الثلاثي الحلزوني على تكرارات متقطعة من G-X-Y ، والتي من المحتمل أن يرجع إليها مرونة النطاق.[10] يتكون النطاق الغير كولاجيني1 من اثنين من القلانس المثلوثية، يحتوي كل منها على جزئين ألفا1 وجزء ألفا2، والتي تشكل مروحة سداسية مُرتبة حول نفق محوري. يحدث التفاعل بين هاتين القلنسوتين عبر وُجيهة مسطحة، وتستقر بواسطة رابطة تساهمية بين سلاسل ألفا1 وألفا2 عبر هاتين القلنسوتين.[11]

وظيفة

يعتبر النوع الرابع الكولاجين هو العنصر الهيكلي الرئيسي للأغشية القاعدية، والذي يحتوي على اثنين أو ثلاثة من بروتينات COL4A1؛[5] وبالتالي فإن COL4A1 وفير، ويوجد في جميع أنواع الأغشية القاعدية.[6] يعتبر النطاق الغير كولاجيني1 من COL4A1 هو جزيء مضاد للانبعاث مهم للسيطرة على تشكيل الشعيرات الدموية الجديدة.[12] كما يربط النطاق الغير كولاجيني1 بين α1β1 إنتغرين ويمنع مسارات إشارات إنتغرين المحددة في الخلايا الظهارية للأوعية الدموية. كما ينظم التعبير للعامل المحرض لنقص التأكسج ألفا1 (HIF-1α)، وعامل النمو الوعائي البطاني (VEGF)، ويفترض من خلال تثبيط مسار مابك/إرك (MAPK/ERK pathway). هذه النتائج قد تفسر الوظيفة المانعة لحدوث الورم للنطاق الغير كولاجيني1.[13]

أهمية إكلينيكية

ترتبط الطفرات في COL4A1 إكسون 24 و 25 مع (اعتلال وعائي وراثي سائد، اعتلال الكلية، تمدد الأوعية الدموية، وشد عضلي).[14] كما تم تأكيد أن الطفرات في الجين COL4A1 تحدث في بعض المرضى الذين يعانون من تنخرب الدماغ، وانشقاق الدماغ.[15][16]

في البشر، تم العثور على طفرة جديدة في الترميز الجيني COL4A1 لنوع الكولاجين الرابع وارتباطها مع الساد الخلقي المهيمن في الأسرة الصينية. لم يتم العثور على هذا الطفرة في أفراد الأسرة الغير مصابين، أو في 200 الضوابط غير ذات الصلة. في هذه الدراسة، وأكد تحليل تسلسلي أن بقايا الحمض الأميني جلايكوجين782 محفوظة بكثرة.[7] يعتبر تقرير هذه الطفرة الجديدة في جين COL4A1 هو التقرير الأول للساد الخلقي المهيمن الغير متلازمي الذي يسلط الضوء على دور هام لنوع الكولاجين الرابع في الخصائص الفسيولوجية، والبصرية للعدسة.[7] بالإضافة إلى ذلك، في مجال القلب والأوعية الدموية، تعتبر مناطق COL4A1 و COL4A2 على الكروموسوم 13q34 مكان متماثل للغاية لمرض الشريان التاجي. في الجدار الطبيعي للشرايين، يعمل نوع الكولاجين الرابع لمنع انتشار الخلايا العضلية الملساء. وفقا لذلك، ثبت أن تعبير البروتين لنوع الكولاجين الرابع في خلايا العضلات الملساء الوعائية البشرية ينظمها كل من البروتين SMAD3 و TGFβ بواسطة التحفيز من الحمض النووي الريبوزي الرسول.[8] وإجمالا، تم استنتاج أن التسبب في مرض الشريان التاجي يمكن أن ينظمه جينات COL4A1 و COL4A2.[8]

علامة إكلينيكية

أثبتت دراسة نقاط الخطر الجينية متعددة المواقع استنادا إلى مزيج من 27 موقع، بما في ذلك جين COL4A1 أن الأفراد الذين تم تحديدهم في خطر متزايد للحوادث المتكررة لأمراض الشريان التاجي، فضلا عن تعزيز الفوائد السريرية من العلاج بالإستاتين. واستندت الدراسة إلى دراسة تعرض مجتمعية (دراسة مالمو للحمية والسرطان)، وأربع تجارب إضافية عشوائية ذات شواهد لفئتي الوقاية الأولية (جوبيتر وأسكوت)، وأفواج الوقاية الثانوية (كير أند بروف إيت-تيمي 22).[9]

مقالات ذات صلة

مصادر

  1. Soininen R, Haka-Risku T, Prockop DJ, Tryggvason K (December 1987). "Complete primary structure of the alpha 1-chain of human basement membrane (type IV) collagen". FEBS Letters. 225 (1–2): 188–94. doi:10.1016/0014-5793(87)81155-9. PMID 3691802.
  2. "Entrez Gene: COL4A1 collagen, type IV, alpha 1". مؤرشف من الأصل في 7 مارس 2010.
  3. "BioGPS - your Gene Portal System". biogps.org. مؤرشف من الأصل في 22 مايو 201911 أكتوبر 2016.
  4. Peng, Guicheng; Lin, Maohuan; Zhang, Kun; Chen, Jie; Wang, Yifang; Yang, Yu; Wang, Jingfeng; Huang, Hui (2013-06-19). "Hemoglobin A1c Can Identify More Cardiovascular and Metabolic Risk Profile in OGTT-Negative Chinese Population". International Journal of Medical Sciences. 10 (8): 1028–1034. doi:10.7150/ijms.5905. ISSN 1449-1907. PMC . PMID 23801890.
  5. Peng G, Lin M, Zhang K, Chen J, Wang Y, Yang Y, Wang J, Huang H (2013-06-19). "Hemoglobin A1c can identify more cardiovascular and metabolic risk profile in OGTT-negative Chinese population". International Journal of Medical Sciences. 10 (8): 1028–34. doi:10.7150/ijms.5905. PMC . PMID 23801890.
  6. Peissel B, Geng L, Kalluri R, Kashtan C, Rennke HG, Gallo GR, Yoshioka K, Sun MJ, Hudson BG, Neilson EG (October 1995). "Comparative distribution of the alpha 1(IV), alpha 5(IV), and alpha 6(IV) collagen chains in normal human adult and fetal tissues and in kidneys from X-linked Alport syndrome patients". The Journal of Clinical Investigation. 96 (4): 1948–57. doi:10.1172/JCI118241. PMC . PMID 7560087.
  7. Xia XY, Li N, Cao X, Wu QY, Li TF, Zhang C, Li WW, Cui YX, Li XJ, Xue CY (2014-01-01). "A novel COL4A1 gene mutation results in autosomal dominant non-syndromic congenital cataract in a Chinese family". BMC Medical Genetics. 15: 97. doi:10.1186/s12881-014-0097-2. PMC . PMID 25124159.
  8. Turner AW, Nikpay M, Silva A, Lau P, Martinuk A, Linseman TA, Soubeyrand S, McPherson R (October 2015). "Functional interaction between COL4A1/COL4A2 and SMAD3 risk loci for coronary artery disease". Atherosclerosis. 242 (2): 543–52. doi:10.1016/j.atherosclerosis.2015.08.008. PMID 26310581.
  9. Mega JL, Stitziel NO, Smith JG, Chasman DI, Caulfield MJ, Devlin JJ, Nordio F, Hyde CL, Cannon CP, Sacks FM, Poulter NR, Sever PS, Ridker PM, Braunwald E, Melander O, Kathiresan S, Sabatine MS (June 2015). "Genetic risk, coronary heart disease events, and the clinical benefit of statin therapy: an analysis of primary and secondary prevention trials". Lancet. 385 (9984): 2264–71. doi:10.1016/S0140-6736(14)61730-X. PMC . PMID 25748612.
  10. "COL4A1 - Collagen alpha-1(IV) chain precursor - Homo sapiens (Human) - COL4A1 gene & protein". www.uniprot.org. مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 201811 أكتوبر 2016.
  11. Than, Manuel E.; Henrich, Stefan; Huber, Robert; Ries, Albert; Mann, Karlheinz; Kühn, Klaus; Timpl, Rupert; Bourenkov, Gleb P.; Bartunik, Hans D. (2002-05-14). "The 1.9-A crystal structure of the noncollagenous (NC1) domain of human placenta collagen IV shows stabilization via a novel type of covalent Met-Lys cross-link". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (10): 6607–6612. doi:10.1073/pnas.062183499. ISSN 0027-8424. PMC . PMID 12011424.
  12. Maragoudakis ME, Missirlis E, Karakiulakis GD, Sarmonica M, Bastakis M, Tsopanoglou N (January 1993). "Basement membrane biosynthesis as a target for developing inhibitors of angiogenesis with anti-tumor properties". Kidney International. 43 (1): 147–50. doi:10.1038/ki.1993.24. PMID 7679456.
  13. Sudhakar A, Nyberg P, Keshamouni VG, Mannam AP, Li J, Sugimoto H, Cosgrove D, Kalluri R (October 2005). "Human alpha1 type IV collagen NC1 domain exhibits distinct antiangiogenic activity mediated by alpha1beta1 integrin". The Journal of Clinical Investigation. 115 (10): 2801–10. doi:10.1172/JCI24813. PMC . PMID 16151532.
  14. Plaisier E, Gribouval O, Alamowitch S, Mougenot B, Prost C, Verpont MC, Marro B, Desmettre T, Cohen SY, Roullet E, Dracon M, Fardeau M, Van Agtmael T, Kerjaschki D, Antignac C, Ronco P (December 2007). "COL4A1 mutations and hereditary angiopathy, nephropathy, aneurysms, and muscle cramps". The New England Journal of Medicine. 357 (26): 2687–95. doi:10.1056/NEJMoa071906. PMID 18160688.
  15. Yoneda Y, Haginoya K, Kato M, Osaka H, Yokochi K, Arai H, Kakita A, Yamamoto T, Otsuki Y, Shimizu S, Wada T, Koyama N, Mino Y, Kondo N, Takahashi S, Hirabayashi S, Takanashi J, Okumura A, Kumagai T, Hirai S, Nabetani M, Saitoh S, Hattori A, Yamasaki M, Kumakura A, Sugo Y, Nishiyama K, Miyatake S, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Matsumoto N, Saitsu H (January 2013). "Phenotypic spectrum of COL4A1 mutations: porencephaly to schizencephaly". Annals of Neurology. 73 (1): 48–57. doi:10.1002/ana.23736. PMID 23225343.
  16. Smigiel R, Cabala M, Jakubiak A, Kodera H, Sasiadek MJ, Matsumoto N, Sasiadek MM, Saitsu H (April 2016). "Novel COL4A1 mutation in an infant with severe dysmorphic syndrome with schizencephaly, periventricular calcifications, and cataract resembling congenital infection". Birth Defects Research. Part A, Clinical and Molecular Teratology (باللغة الإنجليزية). 106 (4): 304–7. doi:10.1002/bdra.23488. PMID 26879631.

قراءات أخرى

  • Tryggvason K, Soininen R, Hostikka SL, Ganguly A, Huotari M, Prockop DJ (1990). "Structure of the human type IV collagen genes". Annals of the New York Academy of Sciences. 580: 97–111. doi:10.1111/j.1749-6632.1990.tb17922.x. PMID 2186699.
  • Hinek A (July 1994). "Nature and the multiple functions of the 67-kD elastin-/laminin binding protein". Cell Adhesion and Communication. 2 (3): 185–93. doi:10.3109/15419069409004436. PMID 7827955.
  • Ständer M, Naumann U, Wick W, Weller M (May 1999). "Transforming growth factor-beta and p-21: multiple molecular targets of decorin-mediated suppression of neoplastic growth". Cell and Tissue Research. 296 (2): 221–7. doi:10.1007/s004410051283. PMID 10382266.
  • Kurpakus Wheater M, Kernacki KA, Hazlett LD (May 1999). "Corneal cell proteins and ocular surface pathology". Biotechnic & Histochemistry. 74 (3): 146–59. doi:10.3109/10520299909047967. PMID 10416788.
  • Ghebrehiwet B, Peerschke EI, Hong Y, Munoz P, Gorevic PD (June 1992). "Short amino acid sequences derived from C1q receptor (C1q-R) show homology with the alpha chains of fibronectin and vitronectin receptors and collagen type IV". Journal of Leukocyte Biology. 51 (6): 546–56. PMID 1377218.
  • Gupta S, Batchu RB, Datta K (October 1991). "Purification, partial characterization of rat kidney hyaluronic acid binding protein and its localization on the cell surface". European Journal of Cell Biology. 56 (1): 58–67. PMID 1724753.
  • Paralkar VM, Nandedkar AK, Pointer RH, Kleinman HK, Reddi AH (October 1990). "Interaction of osteogenin, a heparin binding bone morphogenetic protein, with type IV collagen". The Journal of Biological Chemistry. 265 (28): 17281–4. PMID 2211625.
  • Hernandez MR, Igoe F, Neufeld AH (August 1986). "Extracellular matrix of the human optic nerve head". American Journal of Ophthalmology. 102 (2): 139–48. doi:10.1016/0002-9394(86)90134-0. PMID 2426947.
  • Aumailley M, Wiedemann H, Mann K, Timpl R (September 1989). "Binding of nidogen and the laminin-nidogen complex to basement membrane collagen type IV". European Journal of Biochemistry / FEBS. 184 (1): 241–8. doi:10.1111/j.1432-1033.1989.tb15013.x. PMID 2506015.
  • Pihlajaniemi T, Tryggvason K, Myers JC, Kurkinen M, Lebo R, Cheung MC, Prockop DJ, Boyd CD (June 1985). "cDNA clones coding for the pro-alpha1(IV) chain of human type IV procollagen reveal an unusual homology of amino acid sequences in two halves of the carboxyl-terminal domain". The Journal of Biological Chemistry. 260 (12): 7681–7. PMID 2581969.
  • Brinker JM, Gudas LJ, Loidl HR, Wang SY, Rosenbloom J, Kefalides NA, Myers JC (June 1985). "Restricted homology between human alpha 1 type IV and other procollagen chains". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (11): 3649–53. doi:10.1073/pnas.82.11.3649. PMC . PMID 2582422.
  • Soininen R, Huotari M, Ganguly A, Prockop DJ, Tryggvason K (August 1989). "Structural organization of the gene for the alpha 1 chain of human type IV collagen". The Journal of Biological Chemistry. 264 (23): 13565–71. PMID 2701944.
  • Siebold B, Deutzmann R, Kühn K (October 1988). "The arrangement of intra- and intermolecular disulfide bonds in the carboxyterminal, non-collagenous aggregation and cross-linking domain of basement-membrane type IV collagen". European Journal of Biochemistry / FEBS. 176 (3): 617–24. doi:10.1111/j.1432-1033.1988.tb14321.x. PMID 2844531.
  • Pöschl E, Pollner R, Kühn K (September 1988). "The genes for the alpha 1(IV) and alpha 2(IV) chains of human basement membrane collagen type IV are arranged head-to-head and separated by a bidirectional promoter of unique structure". The EMBO Journal. 7 (9): 2687–95. PMC . PMID 2846280.
  • Bowcock AM, Hebert JM, Christiano AM, Wijsman E, Cavalli-Sforza LL, Boyd CD (1988). "The pro alpha 1 (IV) collagen gene is linked to the D13S3 locus at the distal end of human chromosome 13q". Cytogenetics and Cell Genetics. 45 (3–4): 234–6. doi:10.1159/000132460. PMID 2891465.
  • Solomon E, Hiorns LR, Spurr N, Kurkinen M, Barlow D, Hogan BL, Dalgleish R (May 1985). "Chromosomal assignments of the genes coding for human types II, III, and IV collagen: a dispersed gene family". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (10): 3330–4. doi:10.1073/pnas.82.10.3330. PMC . PMID 2987919.
  • Soininen R, Huotari M, Hostikka SL, Prockop DJ, Tryggvason K (November 1988). "The structural genes for alpha 1 and alpha 2 chains of human type IV collagen are divergently encoded on opposite DNA strands and have an overlapping promoter region". The Journal of Biological Chemistry. 263 (33): 17217–20. PMID 3182844.
  • Brazel D, Oberbäumer I, Dieringer H, Babel W, Glanville RW, Deutzmann R, Kühn K (November 1987). "Completion of the amino acid sequence of the alpha 1 chain of human basement membrane collagen (type IV) reveals 21 non-triplet interruptions located within the collagenous domain". European Journal of Biochemistry / FEBS. 168 (3): 529–36. doi:10.1111/j.1432-1033.1987.tb13450.x. PMID 3311751.

روابط خارجية

موسوعات ذات صلة :