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Colágeno tipo I, alfa 1

El colágeno tipo I alfa 1 , también conocido como colágeno alfa-1 tipo I , es una proteína que en los humanos está codificada por el gen COL1A1 . COL1A1 codifica el componente p...

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El colágeno tipo I alfa 1 , también conocido como colágeno alfa-1 tipo I , es una proteína que en los humanos está codificada por el gen COL1A1 . COL1A1 codifica el componente principal del colágeno tipo I , el colágeno fibrilar que se encuentra en la mayoría de los tejidos conectivos , incluido el cartílago .

Función

El colágeno es una proteína que fortalece y sostiene muchos tejidos del cuerpo, incluyendo cartílago , hueso , tendón , piel y la parte blanca del ojo ( esclerótica ). El gen COL1A1 produce un componente del colágeno tipo I , llamado cadena pro-alfa1(I). Esta cadena se combina con otra cadena pro-alfa1(I) y también con una cadena pro-alfa2(I) (producida por el gen COL1A2 ) para formar una molécula de procolágeno tipo I. Estas moléculas de procolágeno, de triple hebra y con forma de cuerda, deben ser procesadas por enzimas fuera de la célula. Una vez procesadas, estas moléculas se organizan en fibrillas largas y delgadas que se entrecruzan entre sí en los espacios que rodean las células. Estos entrecruzamientos dan como resultado la formación de fibras de colágeno tipo I maduras y muy resistentes. La función del colágeno incluye rigidez y elasticidad.

Gene

El gen COL1A1 se encuentra en el brazo largo (q) del cromosoma 17 entre las posiciones 21.3 y 22.1, a partir del par de bases50 183 289 a pares de bases50 201 632 .

Importancia clínica

Las mutaciones en el gen COL1A1 están asociadas con las siguientes afecciones:

  • Síndrome de Ehlers-Danlos, tipo vascular : En casos raros, mutaciones específicas de sustitución heterocigota de arginina por cisteína en COL1A1 que también se asocian con fragilidad vascular y simulan el síndrome de Ehlers-Danlos vascular (COL3A1-vEDS).
  • Síndrome de Ehlers-Danlos, tipo artrocalasia : Es causado por mutaciones en el gen COL1A1 . Estas mutaciones provocan que la célula omita una parte de la cadena pro-alfa1(I), la cual contiene un segmento que une moléculas. Cuando falta esta parte de la proteína, la estructura del colágeno tipo I se ve comprometida. Los tejidos ricos en colágeno tipo I, como la piel, los huesos y los tendones, se ven afectados por este cambio. El síndrome de Ehlers-Danlos tipo IV se atribuye principalmente a anomalías en las fibras reticulares (colágeno tipo III).
  • Síndrome de Ehlers-Danlos, tipo clásico : En casos raros, se ha demostrado que una mutación en el gen COL1A1 causa el tipo clásico del síndrome de Ehlers-Danlos. Esta mutación sustituye el aminoácido cisteína por el aminoácido arginina en la posición 134 de la proteína producida por el gen. (La mutación también se puede escribir como Arg134Cys). La proteína alterada interactúa de forma anómala con otras proteínas que forman colágeno, interrumpiendo la estructura de las fibrillas de colágeno tipo I y atrapando el colágeno en la célula. Los investigadores creen que estos cambios en el colágeno causan los signos y síntomas del trastorno. El síndrome de Ehlers-Danlos tipo IV se atribuye principalmente a anomalías en las fibras reticulares (colágeno tipo III). Sin la hidroxilación de la lisina, por la enzima lisil hidroxilasa, no se puede formar la estructura final del colágeno.
  • Osteogénesis imperfecta tipo I : La osteogénesis imperfecta es el trastorno más común causado por mutaciones en este gen. Las mutaciones que inactivan una de las dos copias del gen COL1A1 causan la osteogénesis imperfecta tipo I. La copia mutada del gen no produce cadenas de colágeno pro-alfa1(I). Debido a que solo una copia del gen dirige a la célula a producir cadenas pro-alfa1(I), las células de las personas con este trastorno producen solo la mitad de la cantidad normal de colágeno tipo I, lo que resulta en fragilidad ósea y otros síntomas.
  • Osteogénesis imperfecta tipo II : Diversas mutaciones en el gen COL1A1 pueden causar osteogénesis imperfecta tipo II. Estas mutaciones abarcan desde la ausencia de fragmentos del gen COL1A1 hasta sustituciones de aminoácidos, en las que la glicina se reemplaza por otro aminoácido en la cadena proteica. En ocasiones, se altera un extremo del gen (el extremo C-terminal), lo que interfiere con la unión de las cadenas proteicas. Todos estos cambios impiden la producción normal de colágeno tipo I maduro, lo que da lugar a esta grave afección: la osteogénesis imperfecta tipo II.
  • Osteogénesis imperfecta tipo III : Las mutaciones en el gen COL1A1 pueden dar lugar a la producción de una proteína con segmentos faltantes, lo que la hace inutilizable para la producción de colágeno. Otras mutaciones provocan la sustitución del aminoácido glicina por otro aminoácido en la cadena pro-alfa1(I), lo que inhibe la interacción esencial entre las cadenas proteicas. La producción de colágeno tipo I se ve inhibida por la incapacidad de las cadenas de procolágeno alteradas para asociarse y formar la estructura de triple cadena, similar a una cuerda, del colágeno maduro. Estas alteraciones afectan negativamente a los tejidos ricos en colágeno tipo I, como la piel, los huesos, los dientes y los tendones, lo que da lugar a los signos y síntomas de la osteogénesis imperfecta tipo III.
  • Osteogénesis imperfecta tipo IV : Diversos tipos de mutaciones en el gen COL1A1 causan osteogénesis imperfecta tipo IV. Estas mutaciones pueden implicar la ausencia de fragmentos del gen COL1A1 o cambios en los pares de bases (los componentes básicos del ADN). Estas alteraciones genéticas dan como resultado una proteína con segmentos faltantes o con sustituciones de aminoácidos; específicamente, el aminoácido glicina es reemplazado por otro. Todos estos cambios interfieren con la formación de la molécula madura de colágeno de triple cadena e impiden la producción de colágeno tipo I maduro, lo que da lugar a la osteogénesis imperfecta tipo IV.
  • Osteoporosis : La osteoporosis es una afección que debilita progresivamente los huesos y los hace propensos a fracturarse. Una variación particular ( polimorfismo ) en el gen COL1A1 parece aumentar el riesgo de desarrollar osteoporosis . Se ha demostrado que una variación específica en el sitio de unión de Sp1 está asociada con un mayor riesgo de baja masa ósea y fractura vertebral , debido a los cambios que produce la proteína COL1A1 a partir de una copia del gen. Diversos estudios han demostrado que las mujeres con esta variación genética particular en el sitio Sp1 tienen mayor probabilidad de presentar signos de osteoporosis que las mujeres sin dicha variación.
  • Predisposición a las hernias . [ 5 ]
  • Predisposición a la enfermedad degenerativa del disco y a la hernia discal . [ 6 ]

Referencias

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  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000001506 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ↑ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ↑ "Referencia de PubMed sobre el ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE . UU .
  5. ↑ Sezer S, Şimşek N, Celik HT, Erden G, Ozturk G, Düzgün AP, et al. (agosto de 2014). "Asociación del polimorfismo del gen alfa 1 del colágeno tipo I con la hernia inguinal - PubMed". Hernia . 18 (4): 507– 512. doi : 10.1007/s10029-013-1147-y . PMID 23925543 . S2CID 22999363 .   
  6. ↑ Kawaguchi Y (2018). "Bases genéticas de la enfermedad degenerativa del disco en la columna lumbar" . Spine Surgery and Related Research . 2 (2): 98– 112. doi : 10.22603/ssrr.2017-0007 . PMC 6698496. PMID 31440655 .  

Lecturas adicionales

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  • Bou-Gharios G, Ponticos M, Rajkumar V, Abraham D (junio de 2004). " Matriz extracelular en redes vasculares" . Proliferación celular . 37 (3): 207–220 . doi : 10.1111/j.1365-2184.2004.00306.x . PMC 6496925. PMID 15144498 .  
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