콜라겐, 타입 I, 알파 1
Collagen, type I, alpha 1
콜라겐은 알파-1 타입 I 콜라겐으로도 알려진 1 타입 알파 1은 인간에게 COL1A1 유전자에 의해 인코딩되는 단백질이다. COL1A1은 연골을 포함한 대부분의 결합조직에서 발견되는 섬유아 콜라겐인 I형 콜라겐의 주요 성분을 암호화한다.
함수
콜라겐은 연골, 뼈, 힘줄, 피부, 눈의 흰 부분(sclera) 등 체내의 많은 조직을 튼튼하게 하고 지탱해주는 단백질이다. COL1A1 유전자는 Pro-alpha1(I) 체인이라고 불리는 타입 I 콜라겐의 성분을 생성한다. 이 체인은 또 다른 프로알파1(I) 체인과 결합하고, 프로알파2(I) 체인(COL1A2 유전자가 생산)과도 결합해 I형 프로콜라겐 분자를 만든다. 이 3중 가닥의 로프 같은 프로콜라겐 분자는 세포 밖의 효소에 의해 처리되어야 한다. 일단 이 분자들이 처리되면, 그들은 세포주위의 공간에서 서로 교차하는 길고 얇은 섬유질로 그들 자신을 배열한다. 교차 연계는 매우 강한 성숙 타입 I 콜라겐 섬유를 형성한다. 콜라겐 함수는 강성과 탄성을 포함한다.
유전자
COL1A1 유전자는 염기쌍 50183289에서 염기쌍 5020163232까지 위치 21.3과 22.1 사이의 염색체 17의 긴 (q) 암에 위치한다.
임상적 유의성
COL1A1 유전자의 돌연변이는 다음 조건과 연관된다.
- 엘러스-댄로스 증후군, 혈관 유형: 드문 경우지만 COL1A1에서 혈관 파괴한도와도 관련이 있고 COL3A1-vEDS를 모방하는 특정 이질성 아르기닌과 시스테인 대체 돌연변이가 있다.
- Ehlers-Danlos 증후군, 관절염 유형: COL1A1 유전자의 돌연변이에 의해 발생한다. 이 장애를 일으키는 COL1A1 유전자의 돌연변이는 세포가 한 분자를 다른 분자에 부착하는 데 사용되는 세그먼트를 포함하는 프로 알파1(I) 체인의 일부를 제외하도록 지시한다. 단백질의 이 부분이 빠지면 제1형 콜라겐의 구조가 손상된다. 피부, 뼈, 힘줄 등 I형 콜라겐이 풍부한 조직은 이런 변화에 영향을 받는다. 엘러스-단로스 타입 4는 레티컬 섬유(콜라겐 타입 III)의 이상에 기인하는 것이 가장 많다.
- 에를러-댄로스 증후군, 고전적 유형: 드문 경우지만 COL1A1 유전자의 돌연변이가 에를러-댄로스 증후군의 고전적 유형을 유발하는 것으로 나타났다. 이 돌연변이는 유전자가 만든 단백질의 위치 134에서 아미노산 아르기닌에 아미노산 시스테인을 대체한다. (이 돌연변이는 아그134Cys로도 쓸 수 있다.) 변형된 단백질은 다른 콜라겐을 형성하는 단백질과 비정상적으로 상호작용하여 제1형 콜라겐 섬유질의 구조를 교란시키고 세포 안에 콜라겐을 가두어 버린다. 연구원들은 콜라겐의 이러한 변화가 이 질환의 징후와 증상을 유발한다고 믿는다. 엘러스-단로스 타입 4는 레티컬 섬유(콜라겐 타입 III)의 이상에 기인하는 것이 가장 많다. 리신의 히드록실화 없이는 리실 히드록실라아제 효소에 의해 최종 콜라겐 구조가 형성될 수 없다.
- Osteogenesis 불완전성, 타입 I: Osteogenesis 불완전성은 이 유전자의 돌연변이에 의해 야기되는 가장 흔한 질환이다. COL1A1 유전자의 두 사본 중 하나를 불활성화하는 돌연변이는 골형성 불완전성 1형을 유발한다. 유전자의 변형된 복사본은 어떠한 친알파1(I) 콜라겐 체인도 생성하지 않는다. 유전자의 한 부만이 세포에 프로알파1(I) 체인을 만들도록 지시하고 있기 때문에 이 장애를 가진 사람의 세포는 정상 Ⅰ유형 콜라겐 양의 절반만 만들어 뼈의 파괴한도와 다른 증상을 일으킨다.
- Osteogenesis 불완전성, 타입 II: COL1A1 유전자에 있는 많은 다른 종류의 돌연변이는 골유전성 불완전성 타입 II를 유발할 수 있다. 이러한 돌연변이는 COL1A1 유전자의 누락된 조각에서부터 아미노산 대체에 이르기까지 다양하며, 아미노산 글리신은 단백질 가닥의 다른 아미노산으로 대체된다. 때로는 유전자의 한쪽 끝(C-terminus라고 불림)이 변형되어 단백질 가닥의 연관을 방해하기도 한다. 이러한 모든 변화는 성인형 Ⅰ 콜라겐의 정상적인 생성을 방해하며, Ⅱ형 골생성 불완전성을 초래한다.
- Osteogenesis 불완전성, 타입 III: COL1A1 유전자의 돌연변이는 결손된 단백질이 생성되어 콜라겐 생성에 사용할 수 없게 될 수 있다. 다른 돌연변이는 아미노산 글리신을 프로알파1(I) 체인의 다른 아미노산으로 대체하게 하여 단백질 체인의 필수적인 상호작용을 억제한다. 제1형 콜라겐 생성은 변형된 프로콜라겐 가닥이 연관되어 성숙한 콜라겐의 3중 가닥 로프 같은 구조를 형성할 수 없기 때문에 억제된다. 이러한 변형은 피부, 뼈, 치아, 힘줄 등 제1형 콜라겐이 풍부한 조직에 부정적인 영향을 미쳐 제3형 골생성 불완전성의 징후와 증상으로 이어진다.
- Osteogenesis 불완전성, 타입 IV: COL1A1 유전자의 몇 가지 다른 형태의 돌연변이는 골형 불완전성 IV를 유발한다. 이러한 돌연변이는 COL1A1 유전자의 조각이 누락되거나 염기쌍의 변화(DNA의 구성 요소)를 수반할 수 있다. 이러한 유전자 변형은 단백질이 결측되거나 아미노산 대체물을 갖는 결과를 낳는다; 특히 아미노산 글리신은 다른 아미노산으로 대체된다. 이러한 모든 변화는 성숙한 트리플 스트레인 콜라겐 분자의 형성을 방해하고 성숙한 I형 콜라겐의 생성을 방해하여 제4형 골생성 불완전성을 초래한다.
- 골다공증: 골다공증은 뼈를 점점 더 부서지기 쉽고 골절되기 쉬운 질환이다. COL1A1 유전자의 특정한 변화(폴리모프리즘)는 골다공증 발병 위험을 증가시키는 것으로 나타난다. Sp1 결합 부위의 특정 변화는 유전자의 한 사본에서 생성된 COL1A1 단백질의 변화로 인해 낮은 골량과 척추 골절의 위험 증가와 관련이 있는 것으로 보인다. 여러 연구에서 sp1 현장에서 이러한 특별한 유전적 변이를 가진 여성들이 변이가 없는 여성들보다 골다공증의 징후가 더 있을 가능성이 높다는 것을 보여주었다.
- 헤르니아가 되는 경향이 있다.[5]
- 퇴행성 디스크 질환에 걸리기 쉬운 성향과 디스크 탈취.[6]
참조
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추가 읽기
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외부 링크
- Osteogenesis 불완전성에 대한 GeneReviews/NCBI/NIH/UW 항목
- 온라인 멘델리안 상속인(OMIM): 120150
- 엔트레스제네 1277
- COL1A1 진카드
- 인간 타입 I 및 타입 III 콜라겐 돌연변이의 데이터베이스
- PDBe-KB에서 UniProt: P02452(Collagen alpha-1(I) 체인)에 대해 PDB에서 사용할 수 있는 모든 구조 정보의 개요.
