Биохимия старения

Эти исследования показывают, что на возрастные структурные изменения, или старение, коллагена оказывают влияние гормоны, и, следовательно, эти изменения являются вторичными причинами старения. В разные периоды жизни уровень гормонов меняется, а это может приводить к изменению физических свойств коллагена.

Резюме

Коллаген — это структурный белок, содержащийся в тканях животных в больших количествах и легко экстрагируемый. Поэтому ряд исследователей изучали его свойства в зависимости от возраста. Структура коллагена представляет собой фибриллы, состоящие из мономеров. Каждый мономер — это тройная спираль из трех полипептидных цепей. Существует два типа цепей — α1 и α2, поэтому коллагену присущ молекулярный полиморфизм. Имеется четыре варианта цепей типа α1. Цепь каждого типа кодируется специфическим геном. В тканях обнаружен коллаген четырех основных типов, которые определяются тем, из каких a-цепей сформированы тройные спирали: коллагены типа I, II, III и IV, имеющие строение соответственно [α1(I)]₂α2, [α1(II)]₃, [α1(III)]₃ и [α1(IV)]₃. В разных тканях синтезируются разные цепи коллагена в разных соотношениях, причем эти соотношения меняются по мере развития животного.

В полисоме синтезируются про-α-цепи. Пролиновые и лизиновые остатки гидроксилируются соответствующими гидроксилазами в ходе и после окончания образования цепи. Гликозилтрансферазы гликозилируют оксилизиновые остатки в клетке. Связыванию друг с другом трех α-цепей способствуют S — S-связи, которые образуются цистеиновыми остатками, имеющимися в COOH-концевом участке. Это связывание происходит в шероховатом эндоплазм этическом ретикулуме; в результате образуется тройная спираль мономера проколлагена, которая затем выделяется в межклеточный матрикс. Две разные проколлагенпептидазы удаляют пропептидные фрагменты с NH₂-и COOH-концов проколлагена. Лизиновые остатки окислительно дезаминируются при участии лизилоксидазы. В результате появляется аллизин, который образует поперечные сшивки, взаимодействуя с лизиновым или аллизиновым остатками α-цепи того же или соседнего мономера. Таким образом возникают фибриллы коллагена. Содержание ферментов, ответственных за эти модификации, на протяжении жизни животного меняется. Изменение содержания ферментов может быть причиной возрастных структурных изменений коллагена. Итак, по-видимому, связанные с возрастом структурные изменения коллагена обусловлены изменениями активности ферментов, необходимых для его структурной модификации, и, следовательно, являются вторичными причинами старения.

Литература

_{1. Anttinen H., Myllyla R., Kivirikko K. I. Biochem. J., 175, 737–742 (1978).}

_{2. Anttinen H., Oikarinen A., Kivirikko K. I. Clin. Chim. Acta, 76, 95-101 (1977).}

_{3. Bailey A. J., Robins S. P. In: Frontiers of Matrix Biology, Vol. I, p. 130 (L. Robert and B. Robert, Eds.), S. Karger, Basel (1973).}

_{4. Bailey A. J., Robins S. P. Science Prog., 63, 419–444 (1976),}

_{5. Bailey A. J., Robins S. P., Balian G. Nature, 251, 105–109 (1974).}

_{6. Barnes M. J., Constable B. J., Morton L. F., Kodicek E. Biochem. J., 125, 925–928 (1971).}

_{7. Barnes M. J., Constable B. L, Morton L. F., Royce P. M. Biochem. J., 139, 461–468 (1974).}

_{8. Bates C. H., Bailey A. J., Prynne С J., Levene C. I. Biochim. Biophys. Acta, 278, 372–390 (1972).}

_{9. Bjorksten J. In: Protein Crosslinking, Nutritional and Medical Consequences (M. Friedman, Ed.), 579–602, Plenum Press, New York (1977).}

_{10. Bornstein P. Ann. Rev. Biochem., 43, 567–603 (1974).}

_{11. Bornstein P. Mech. Age. Dev., 5, 305–314 (1976).}

_{12. Clark C. C., Kefalides N. A. Proc. nat. Acad. Sci. USA, 73, 34–38 (1976).}

_{13. Davidson J. M., McEneany L. S. G., Bornstein P. Biochemistry, 14, 5188–5194 (1976).}

_{14. Davidson J. M., McEneany L. S. G., Bornstein P. Europ. J. Biochem., 81, 349–355 (1977).}

_{15. Davidson P. F. J. biol. Chem., 253, 5635–5641 (1978).}

_{16. Delbridge L., Everitt A. V. Gerontologia, 18, 169–175 (1972).}

_{17. Deyl Z., Rosmus J., Adam M. In: Hypothalamus, Pituitary and Aging (A. V. Everitt and J. A. Burgess, Eds.), 171–192, Charles C. Thomas, Springfield (1976).}

_{18. Diaz L., deLeon L., Stern R. Biochem. Biophys. Res. Commun, 77, 11–19 (1977).}

_{19. Epstein E. H. J. biol. Chem., 249, 3225–3231 (1974).}

_{20. Everitt A. V., Delbridge L. Expl. Gerontol., 7, 45–51 (1972).}

_{21. Everitt A. V., Delbridge L. In: Hypothalamus, Pituitary and Ageing (A. V. Everitt and J. A. Burgess, Eds.), 193–208, Charles С Thomas, Springfield (1976).}

_{22. Everitt A. V., Olsen G. G., Burrows G. R. J. Gerontol., 23, 333-^336 (1968).}

_{23. Eyre D. R., Muir H. Biochim. Biophys. Acta, 492, 29–42 (1977).}

_{24. Fessler J. H., Fessler L. I. Ann. Rev. Biochem., 47, 129–162 (1978).}

_{25. Fessler L. I., Morris N. P., Fessler J. H. Proc. nat. Acad. Sci., USA, 72, 4905–4909 (1975).}

_{26. Frischauf A. M., Lehrach H., Rosner C., Boedtker H. Biochemistry, 17, 3243–3248 (1978).}

_{27. Gallop P. M., Blumenfeld O. O., Seifter S. Ann. Rev. Biochem., 41, 617–672 (1972).}

_{28. Gallop P. M., Paz M. Physiol. Rev., 55, 418–487 (1975).}

_{29. Gross J. In: The Harvey Lectures, 1972–1973, pp. 351–432, Academic Press, New York and London (1972–1973).}

_{30. Gross J. In: Biochemistry of Collagen (G. N. Ramachandran and A. H. Reddi, Eds.), 275–317, Plenum Press, New York (1976).}

_{31. Gross J., Harper E., Harris E. D., McCroskery P. A., Highberger J. H., Corbett C., Kang A. H. Biochem. Biophys. Res. Commun., 61, 605–612 (1974).}

_{32. Hall D. A. Ageing of Connective Tissue, Academic Press, London and New York (1976).}

_{33. Hamlin C. R., Kohn R. R. Expl. Gerontol., 7, 377–379 (1972).}

_{34. Haralson M. A., Sonneborn J. H., Mitchell W. M. J. biol. Chem., 253, 5536–5542 (1978).}

_{35. Harwood R., Grant M. E., Jackson D. S. Biochem. Soc. Trans., 3, 916–917 (1975).}

_{36. Heikkinen E., Kulonen E. Experientia, 20, 310 (1964).}

_{37. Hofmann H., Fietzek P. P., Kühn K. J. molec. Biol., 125, 137–165 (1978).}

_{38. Howarth D., Everitt A. V. Gerontologia, 20, 27–32 (1974).}

_{39. Kanungo M. S., Patnaik B. K. Biochem. J., 90, 637–640 (1964).}

_{40. Kivirikko K. I., Prockop D. J. Arch. Biochem. Biophys., 118, 611–618 (1967).}

_{41. Lapiere C. M., Lanaers A., Kohn L. Proc. nat. Acad. Sci., USA, 68, 3054–3058 (1971).}

_{42. Lapiere C. M., Nusgens B. In: Biochemistry of Collagen (G. N. Ramachandran and A. H. Reddi, Eds.), 377–447, Plenum Press, New York (1976).}

_{43. Leushner J., Pasternak J. Devi. Biol., 47, 68–80 (1975).}

_{44. Mackert C. L., Möller F. Proc. nat. Acad. Sci., USA, 45, 753–762 (1959).}

_{45. Mayne R., Vail M. S., Miller E. J. Proc. nat. Acad. Sci., USA, 72, 4511 — 4515 (1975).}

_{46. McClain P. E. In: Protein Cross-linking, Nutritional and Medical Consequences (M. Friedman, Ed.), 603–618, Plenum Press, New York (1977).}

_{47. Miller A. In: Biochemistry of Collagen (G. N. Ramachandran and A. H. Reddi, Eds.), 85-136, Plenum Press, New York (1976).}

_{48. Miller R. L. Arch. Biochem. Biophys., 147, 339–342 (1971).}

_{49. Morgan P. H., Jacobs H. G., Segrest J. P., Cunningham L. W. J. biol. Chem., 245, 5042–5048 (1970).}

_{50. Moriguchi T., Fujumoto D. J. Biochem., 84, 933–935 (1978).}

_{51. Morris N. P., Fessler L. I., Weinstock A., Fessler J. H. J. biol. Chem., 250, 5719–5726 (1975).}

_{52. Myllyla R., Savolainen E. R. K., Kivirikko K. I. Biochem. Biophys. Res. Commun., 83, 441–448 (1978).}

_{53. Nimmi M., Deshmukh K. Science, 181, 751–752 (1973).}

_{54. Nist C., Vandermark K., Hay E. D., Olsen B. R., Bornstein P., Ross R., Dehm P. J. Cell. Biol., 65, 75–87 (1975).}

_{55. Oikarinen A. Biochem. J., 164, 533–539 (1977).}

_{56. Patnaik S. K., Kanungo M. S. Ind. J. Biochem. Biophys., 13, 117–124 (1976).}

_{57. Piez K. A. In: Biochemistry of Collagen (G. N. Ramachandran and A. H. Reddi, Eds.), 1-44, Plenum Press, New York (1976).}

_{58. Piez K. A., Trus B. L. J. molec. Biol., 122, 419–432 (1978).}