Colágeno tipo I, alfa 1

Proteína de mamíferos encontrada en humanos

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 el cartílago , el hueso , el tendón , la 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 cadena, 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 entrelazan entre sí en los espacios alrededor de las células. Los enlaces cruzados dan como resultado la formación de fibras de colágeno tipo I maduras muy fuertes. La función del colágeno incluye la rigidez y la elasticidad.

Gene

El gen COL1A1 se encuentra en el brazo largo (q) del cromosoma 17 entre las posiciones 21.3 y 22.1, del par de bases 50 183 289 al par 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 heterocigóticas específicas de sustitución de arginina a cisteína en COL1A1 que también están asociadas con fragilidad vascular e imitan a COL3A1-vEDS
• Síndrome de Ehlers-Danlos, tipo artrocalasia : es causado por mutaciones en el gen COL1A1 . Las mutaciones en el gen COL1A1 que causan este trastorno le indican a la célula que omita una parte de la cadena pro-alfa1(I) que contiene un segmento que se utiliza para unir una molécula a otra. Cuando falta esta parte de la proteína, se compromete la estructura del colágeno tipo I. 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 en la proteína producida por el gen. (La mutación también puede escribirse como Arg134Cys). La proteína alterada interactúa de manera anormal con otras proteínas que forman colágeno, alterando 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 tipo IV de Ehlers-Danlos 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 osteogénesis imperfecta tipo I. La copia mutada del gen no produce ninguna cadena de colágeno pro-alfa1(I). Debido a que solo una copia del gen ordena a la célula que produzca 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 provoca fragilidad ósea y otros síntomas.
• Osteogénesis imperfecta, tipo II : Existen muchos tipos diferentes de mutaciones en el gen COL1A1 que pueden causar osteogénesis imperfecta tipo II. Estas mutaciones van desde la falta de fragmentos del gen COL1A1 hasta sustituciones de aminoácidos, en las que el aminoácido glicina se reemplaza por otro aminoácido en la cadena de proteína. A veces, se altera un extremo del gen (llamado C-terminal), lo que interfiere con la asociación de las cadenas de proteína. Todos estos cambios impiden la producción normal de colágeno tipo I maduro, lo que da lugar a esta afección grave, la osteogénesis imperfecta tipo II.
• Osteogénesis imperfecta, tipo III : Las mutaciones en el gen COL1A1 pueden provocar la producción de una proteína a la que le faltan segmentos, lo que la hace inutilizable para la producción de colágeno. Otras mutaciones hacen que el aminoácido glicina sea reemplazado por un aminoácido diferente en la cadena pro-alfa1(I), lo que inhibe la interacción esencial entre las cadenas de proteínas. La producción de colágeno de tipo I se ve inhibida por la incapacidad de las hebras de procolágeno alteradas de asociarse y formar la estructura de triple hebra, similar a una cuerda, del colágeno maduro. Estas alteraciones afectan negativamente a los tejidos que son ricos en colágeno de tipo I, como la piel, los huesos, los dientes y los tendones, lo que provoca los signos y síntomas de la osteogénesis imperfecta de tipo III.
• Osteogénesis imperfecta, tipo IV : Varios tipos diferentes de mutaciones en el gen COL1A1 causan osteogénesis imperfecta tipo IV. Estas mutaciones pueden implicar la falta de fragmentos del gen COL1A1 o cambios en los pares de bases (los componentes básicos del ADN). Estas alteraciones genéticas dan lugar a una proteína a la que le faltan segmentos o tiene sustituciones de aminoácidos; específicamente, el aminoácido glicina se reemplaza por otro aminoácido. Todos estos cambios interfieren en la formación de la molécula de colágeno tricrónico maduro e impiden la producción de colágeno tipo I maduro, lo que da lugar a la osteogénesis imperfecta tipo IV.
• Osteoporosis : La osteoporosis es una enfermedad que hace que los huesos se vuelvan cada vez más frágiles y 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 Sp1 está asociada con un mayor riesgo de baja masa ósea y fractura vertebral , debido a los cambios que la proteína COL1A1 produce a partir de una copia del gen. Varios estudios han demostrado que las mujeres con esta variación genética particular en el sitio Sp1 tienen más probabilidades de presentar signos de osteoporosis que las mujeres sin la 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. GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000001506 – Ensembl , mayo de 2017
3. "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
4. "Referencia de PubMed sobre 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, Çoşkun F, Demircan K (2014). "Asociación del polimorfismo del gen alfa 1 del colágeno tipo I con la hernia inguinal - PubMed". Hernia: The Journal of Hernias and Abdominal Wall Surgery . 18 (4): 507–12. doi :10.1007/s10029-013-1147-y. PMID  23925543. S2CID  22999363.
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Lectura adicional

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Enlaces externos

• Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre osteogénesis imperfecta
• Herencia mendeliana en línea en el hombre (OMIM): 120150
• EntrezGene 1277
• Tarjeta genética COL1A1
• Base de datos de mutaciones del colágeno humano tipo I y tipo III
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P02452 (Cadena de colágeno alfa-1(I)) en PDBe-KB .