Kolagen jest białkiem złożonym, czyli heteroproteiną. Nie oznacza to jednak, że do jego cząsteczki przyłączona jest typowa grupa prostetyczna, jak w niektórych innych heteroproteinach. W klasyfikacji chemicznej kolagen wyróżnia się przede wszystkim specyficzną budową przestrzenną oraz modyfikacjami potranslacyjnymi, które są niezbędne do uzyskania jego właściwości.
Białko proste a białko złożone
Białka proste po hydrolizie dają wyłącznie aminokwasy. Białka złożone zawierają natomiast także niebiałkowy składnik, określany jako grupa prostetyczna. Taki podział dotyczy przede wszystkim składu chemicznego, a nie samego kształtu cząsteczki.
W przypadku kolagenu sprawa wymaga doprecyzowania. Jego łańcuchy są zbudowane z aminokwasów, ale po ich utworzeniu zachodzą ważne modyfikacje enzymatyczne. Powstają między innymi hydroksyprolina i hydroksylizyna, a trzy łańcuchy polipeptydowe skręcają się w charakterystyczną potrójną helisę. To właśnie ta organizacja nadaje kolagenowi dużą wytrzymałość mechaniczną.
Co decyduje o złożonej budowie kolagenu?
Cząsteczka kolagenu ma powtarzalny motyw Gly-X-Y. W co trzeciej pozycji znajduje się glicyna, najmniejszy aminokwas, który może zmieścić się we wnętrzu potrójnej helisy. Glicyna stanowi około jednej trzeciej reszt aminokwasowych kolagenu. Pozycje X i Y często zajmują prolina oraz hydroksyprolina.
Najważniejsze cechy budowy kolagenu to:
- Motyw Gly-X-Y – powtarzalna sekwencja charakterystyczna dla łańcuchów kolagenowych.
- Hydroksyprolina i hydroksylizyna – zmodyfikowane aminokwasy obecne w dojrzałym kolagenie.
- Potrójna helisa – przestrzenna struktura utworzona przez trzy łańcuchy polipeptydowe.
- Modyfikacje potranslacyjne – reakcje zachodzące po syntezie łańcucha, między innymi hydroksylacja proliny.
Hydroksylacja proliny zachodzi z udziałem enzymu hydroksylazy prolilowej i wymaga witaminy C. Bez odpowiedniej hydroksylacji potrójna helisa byłaby mniej stabilna i nie utrzymywałaby prawidłowej struktury w temperaturze ciała. Hydroksyprolina jest też używana jako marker obecności kolagenu w próbkach biologicznych.
Tak zorganizowane cząsteczki łączą się w fibryle i włókna, które budują między innymi skórę, kości, ścięgna oraz chrząstki. Dlatego kolagen zalicza się do białek włóknistych i złożonych strukturalnie.
Odpowiedź brzmi więc: kolagen to białko złożone. O jego wyjątkowości decydują potrójna helisa, nietypowy skład aminokwasowy oraz konieczność modyfikacji enzymatycznych, szczególnie hydroksylacji proliny.
