ii. Biosíntesis de colágena

Se denomina colágeno a una familia de proteínas muy abundante en el organismo de los animales. En los vertebrados hay más de 40 genes que sintetizan unas cadenas de aminoácidos denominadas cadenas α, las cuales se asocian de tres en tres para formar hasta 28 tipos de moléculas de colágeno diferentes. Las moléculas de colágeno pueden representar del 25 al 30 % de todas las proteínas corporales. Tradicionalmente se ha usado el colágeno para fabricar pegamentos y colas, de ahí su nombre. Su principal misión en los tejidos es formar un armazón que hace de sostén a los tejidos y que resiste las fuerzas de tensión mecánica. Actúa como las barras de acero que refuerzan el hormigón en las obras. La organización de las moléculas de colágeno en estructuras macromoleculares tridimensionales es variada. Pueden formar fibras paralelas para resistir tensiones unidireccionales, como ocurre en tendones y ligamentos, o fibras orientadas en forma de malla para soportar tensiones que pueden venir de todas las direcciones, como ocurre en el hueso, en el cartílago y en el tejido conectivo. Las células se "agarran" a las moléculas de colágeno mediante diversas proteínas de adhesión como las integrinas, inmunoglobulinas, anexinas, etc.

Las moléculas de colágeno se caracterizan por:

a) Una composición poco frecuente de aminoácidos. En las moléculas de colágeno abunda el aminoácido glicina, que es muy común, y otros menos comunes como la prolina e hidroxiprolina. La glicina se repite cada 3 aminoácidos (...-Gly - x - y - Gly - x - y -...), donde x e y suelen ser prolina e hidroxiprolina, respectivamente. Esta secuencia repetida de glicina es la que permite la disposición en hélice levógira de las cadenas α, debido al pequeño tamaño de este aminoácido.

b) Pueden organizarse formando fibras, mallas o especializarse en formar uniones entre moléculas. Todo ello depende de la composición química de sus subunidades α y de los tipos de subunidades que lo formen.

Forman fibras. Son los más abundantes de todas las formas de colágeno y están formadas por repeticiones de moléculas de colágeno, tres cadenas α arrolladas en forma de triple hélice dextrógira que forman las unidades repetidas. El colágeno se sintetiza en el interior celular en forma procolágeno, formado por 3 subunidades α inmaduras, que es exocitado al exterior celular. Tras la liberación sufre un tratamiento enzimático que elimina una secuencias terminales de cada cadena α, transformando el procolágeno en colágeno. Tras ello las moléculas de colágeno se ensamblan automáticamente para formar las fibrillas de colágeno, que a su vez se unen para formar las fibras de colágeno. De los colágenos que forman fibras los más frecuentes son el tipo I, que abunda en huesos, cartílago y piel, y que representa el 90 % de todo el colágeno del organismo. Otros tipos abundantes son el II, presente en el cartílago hialino, y el III, que abunda en la piel y en los vasos sanguíneos

Forman mallas. Estos tipos de colágeno suelen formar láminas de entramados moleculares. Se encuentran rodeando los órganos o formando la base de los epitelios. Entre éstos se encuentra el colágeno tipo IV que abunda en la lámina basal, localizada entre el epitelio y el tejido conectivo.

Establecen conexiones. Forman puentes de unión entre moléculas de la matriz extracelular y el colágeno fibrilar o el colágeno que forma mallas. Por ejemplo, el colágeno tipo IX forma uniones entre los glucosaminoglucanos y las fibras de colágeno tipo II (Heino, 2007).

Las moléculas de procolágena se mueven desde el lumen del RE a la región de Golgi y allí son empaquetados en vesículas secretoras para ser descargadas mediante la exocitosis en la matriz extracelular. Las enzimas proteolíticas llamadas procolágenas peptidasas, también son secretadas por la célula; catalizan la eliminación de los péptidos de extensión de la procolágena, la que se convierte de esta forma en moléculas de colágena fuera de la célula. Los tipos I, II y III de colágena de la matriz extracelular se polimerizan para formar fibrillas de colágena y estas se pueden agregar en fibras. La colágena tipo IV y posiblemente la tipo V retienen los péptidos de extensión después de la secreción, lo que puede ser importante para que estas colágenas permanezcan sin polimerizarse en la lámina basal (Avers, 1991).

Fig. 8. Esquema de la síntesis de las fibras de colágeno.

Bibliografía:

1. Heino J. The collagen family members as cell adhesion proteins. Bioessays. 2007. 29:1001-1010.
2. Avers, C.  J. Biología Celular. 1991. Grupo editorial Iberoamericana. 2da. Edición. México. pp. 166-171.