Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию
In vitro вивчено ступiнь гiдроксилювання пролiну i гiдратацiю в колагенi типу I, який синтезується в шкiрi при її розтягненнi. Виявлене зниження величини обох структурних компонентiв свiдчить про те, що деформацiя клiтини може впливати на структурнi характеристики бiлка, що синтезується в першу черг...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8532 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию / Т.В. Жукова, Е.Э. Перский, Т.В. Больбух, М.А. Семенов // Доп. НАН України. — 2009. — № 5. — С. 191-194. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859672426098458624 |
|---|---|
| author | Жукова, Т.В. Перский, Е.Э. Больбух, Т.В. Семенов, М.А. |
| author_facet | Жукова, Т.В. Перский, Е.Э. Больбух, Т.В. Семенов, М.А. |
| citation_txt | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию / Т.В. Жукова, Е.Э. Перский, Т.В. Больбух, М.А. Семенов // Доп. НАН України. — 2009. — № 5. — С. 191-194. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | In vitro вивчено ступiнь гiдроксилювання пролiну i гiдратацiю в колагенi типу I, який синтезується в шкiрi при її розтягненнi. Виявлене зниження величини обох структурних компонентiв свiдчить про те, що деформацiя клiтини може впливати на структурнi характеристики бiлка, що синтезується в першу чергу за рахунок змiни рiвня його процесингу.
We studied in vitro the influence of a mechanical load in skin on the degree of hydroxylation of proline and hydration of hydroxyproline of the type I collagen synthesized on its tension. It is shown that a mechanical load in skin decreases the values of both structure components of collagen. This proves that a cell deformation may influence the protein structure by a change of the processing level.
|
| first_indexed | 2025-11-30T14:35:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 577.322
© 2009
Т.В. Жукова, Е.Э. Перский, Т.В. Больбух, М. А. Семенов
Влияние деформации кожи на гидроксилирование
пролина в синтезируемом коллагене типа I и его
гидратацию
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины С.О. Костериным)
In vitro вивчено ступiнь гiдроксилювання пролiну i гiдратацiю в колагенi типу I, який
синтезується в шкiрi при її розтягненнi. Виявлене зниження величини обох структур-
них компонентiв свiдчить про те, що деформацiя клiтини може впливати на стру-
ктурнi характеристики бiлка, що синтезується в першу чергу за рахунок змiни рiвня
його процесингу.
Известно, что деформация клеток соединительной ткани приводит к индукции ими синтеза
биополимеров соединительнотканного матрикса [1–3]. В то же время сведения о возможном
влиянии деформации на процессинг, а следовательно, и структуру синтезирующихся био-
полимеров, в частности белков, в настоящее время отсутствуют.
Нами в условиях in vitro изучено влияние деформации соединительнотканных клеток,
происходящей при растяжении кожи, на степень гидроксилирования пролина (Pro) в син-
тезируемом коллагене типа I и его гидратацию.
Материалы и методы исследования. Исследования проведены на очищенной от
шерсти и подкожно-жирового слоя коже спины белых крыс-самцов массой 200–230 г. Све-
жесинтезированный коллаген типа I экстрагировали 1 М NaCl из кожи, которую инкуби-
ровали в среде Рингера-Кребса, в присутствии 3Н-Pro (“Amersham”) c радиоактивностью
0,4 МБк/мл в течение 6 ч при 37 ◦С в отсутствие напряжения и под действием статического
напряжения 0,18 МН/м2 и относительном растяжении 12 % [1]. О степени гидроксилирова-
ния Pro в коллагене судили по отношению величин радиоактивностей [3Н-Hуpro/(3Н-Pro+
+ 3Н-Hуpro)] · 100%, которые измеряли на счетчике Beckman LC 7800. Погрешность опре-
деления составляла ±5%.
Уровень сорбции воды коллагеном определяли по изотермам гидратации пленок, кото-
рые готовили из полученных растворов коллагена. Изотермы гидратации получали мето-
дом пьезогравиметрического микровзвешивания [4] в диапазоне относительной влажности
0–95 % при 20 ◦С. Результаты выражали в моль H2O/моль Gly-Pro-Hуpro. Погрешность
определения составляла ±0,1 моль Н2О/моль коллагена.
Степень гидроксилирования Pro и связывания воды с ОН-группами Hуpro контролиро-
вали также с помощью Раман-спектроскопии. Для отнесения конкретных полос рассеяния
к этим группам проводили сравнение спектров Pro и Hуpro в области 3403–3416 см−1. О ги-
дратации чистого Hуpro и Hуpro в составе коллагена судили по низкочастотному сдвигу
валентных колебаний его ОН-групп.
Спектры рассеяния растворов коллагена (концентрация 0,1–0,23%) и кристаллических
Pro и Hуpro получали на Раман-спектрографе DILOR Z-16. Источником света был аргоно-
вый лазер Innova-70 c λ = 488 нм. Для предотвращения разрушения образцов использовали
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №5 191
Рис. 1. Раман-спектры кристаллических сухого Pro (1 ), сухого Hуpro (2 ) и увлажненного Hуpro (3 )
малую мощность лазера — до 30 мВт. Погрешность записи спектров по частоте составляла
±2 см−1.
Для подсчета интегральных интенсивностей полос рассеяния контуры соответствующих
полос в Раман-спектрах коллагена разлагали на отдельные компоненты, форма которых
описывалась линейной комбинацией функций Гаусса FG и Лоренца FL [5]. Однозначность
разложений достигалась использованием числа компонент, наблюдаемых в эксперименталь-
ных спектрах. Кривые, представленные на рисунках, являются типичными для серии по-
вторных измерений (не менее 8–9 образцов в каждой серии).
Полученные данные обрабатывали статистически с использованием программы Origin
Pro 8.0.
Результаты исследования и их обсуждение. Для интерпретации в области ко-
лебаний ОН-групп Раман-спектров коллагена, синтезируемого в коже в отсутствие и при
наличии напряжения, вначале были получены спектры кристаллических Pro и Hуpro (со-
держание Н2О 6,3%), а также увлажненного Hуpro, в котором содержание Н2О доведе-
но до 17,1% (рис. 1). Как видно из рис. 1, полоса рассеяния 3415 см−1, характерная для
Рro, в случае Hуpro испытывает низкочастотный сдвиг с появлением частоты колебания
3408 см−1. При увлажнении Hуpro происходит дальнейшее смещение этой полосы в низ-
кочастотную область и возникает новая частота рассеяния 3403 см−1. Поскольку Hуpro
отличается от Рro лишь наличием ОН-группы в последнем, а эта группа является важным
центром связывания структурной воды [6], частоты 3408 и 3403 см−1 возникают, очевидно,
в результате рассеяния негидратированными и гидратированными гидроксильными груп-
пами соответственно в пирролидиновом кольце Hуpro.
Раман-спектры коллагена типа I, синтезированного в коже в отсутствие напряжения
и при напряжении 0,18 МН/м2, приведены на рис. 2. Как видно, в спектрах присутству-
ют все полосы рассеяния, характерные для Pro, Hуpro и увлажненного Hуpro (3415, 3408,
3403 см−1 соответственно). Небольшой сдвиг этих полос в низкочастотную область (до 3412,
192 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №5
Рис. 2. Раман-спектры и их разложения для коллагена типа I, синтезированного в коже в отсутствие на-
пряжения (а) и при напряжении 0,18 МН/м2 (б )
Рис. 3. Изотермы гидратации коллагена типа I, синтезированного в коже в отсутствие напряжения (1 ) и
при напряжении 0,18 МН/м2 (2 ) (M ±m; n = 8)
3405, 3398–3399 см−1) по сравнению со свободными иминокислотами определяется тем, что
в трехцепочечных молекулах коллагена они связаны пептидными и межцепочечными свя-
зями, а также с молекулами воды.
Для относительной оценки удельного содержания гидратированных ОН-групп в Hуpro
коллагена, синтезирующегося в коже при напряжениях 0 и 0,18 МН/м2, были рассчита-
ны отношения интегральных интенсивностей полос [I3398 см
−1/I(3398+3407+3412) см
−1)] · 100%
и [I3399 см
−1/I(3399+3405+3416) см
−1)] · 100%. Результаты расчетов, полученные на основании
разложения этих полос на отдельные компоненты (см. рис. 2), а также данные измерений
степени гидроксилирования Pro радиоизотопным методом приведены в табл. 1.
Таблица 1. Степень гидроксилирования Pro и относительная интенсивность полосы рассеяния гидратиро-
ванной ОН-группы Hуpro в коллагене, синтезируемом в коже в отсутствие напряжения и при напряжении
0, 18 МН/м2 (M ±m; n = 8)
Показатель
Напряжение, МН/м2
0 0,18
Степень гидроксилирования Pro, % 54,1± 2,2 45,7 ± 1,7
Относительная интегральная интенсивность
полосы поглощения ОН-группы Hуpro, % 42,7± 9,8 15,3 ± 5,6
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №5 193
Как известно, изменение интенсивности колебательных спектров ОН-групп в коллаге-
не пропорционально количеству сорбированной воды [7]. Данные табл. 1 свидетельствуют
о том, что механическое напряжение в ткани приводит к снижению как степени гидрокси-
лирования Pro, так и гидратации ОН-групп Hуpro в синтезируемом коллагене. Этот эффект
вносит вклад в общее снижение гидратации в коллагене, который синтезировался в коже
под действием напряжения (рис. 3).
Таким образом, деформация клеток, возникающая при растяжении кожи, приводит
к рассогласованию процессов собственно синтеза полипептидных цепей и одной из стадий
их посттрансляционной модификации — гидроксилирования Pro и, как результат, к изме-
нению гидратации молекул коллагена.
1. Гарбузенко О.Б., Емец Е.Б., Перский Е.Э. Влияние деформации на обмен белков и механические
свойства аорты и кожи крыс in vitro // Вестн. пробл. биологии и медицины. – 1997. – № 25. – С. 13–18.
2. Jin M., Frank E.H., Quinn T.M. et al. Tissue Shear Deformation Stimulates Proteoglycan and Protein
Biosynthesis in Bovine Cartilage Explants // Arch. Biochem. and Biophys. – 2001. – 395, No 1. – P. 41–48.
3. Hyun J., Chen J., Setton L., Chilkoti A. Patterning cells in highly deformable microstructures: Effect of
plastic deformation of substrate on cellular phenotype and gene expression // Biomaterials. – 2006. – 27,
No 8. – P. 1444–1451.
4. Больбух Т.В., Семенов М.А., Малеев В.Я., Сечкин В.В. Использование метода кварцевого резона-
тора для получения изотерм гидратации полинуклеотидов. – Харьков, 1983. – 20 с. – (Препр. / АН
УССР. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова; № 228).
5. Eraser R.D.B., Suzuki E. Resolution of overlapping bands: functions for simulating band shapes // Anal.
Chem. – 1969. – 1. – P. 37–39.
6. Berisio R., Vitagliano L., Mazzarella L., Zagari A. Crystal structure of a collagen-like polypeptide with
repeating sequence Pro-Hyp-Gly at 1, 4A resolution: implications for collagen hydration // Biopolymers. –
2000/2001. – 56, No 1. – P. 8–13.
7. Leikin S., ParsegianV. A., Yang W.-H., Walrafen G. E. Raman spectral evidence for hydration forces
between collagen triple helices // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1997. – 9. – P. 205–210.
Поступило в редакцию 09.10.2008Харьковский национальный университет
им. В.Н. Каразина
Институт радиофизики и электроники
им. А.Я. Усикова НАН Украины, Харьков
T.V. Zhukova, Y. E. Persky, T.V. Bolbuch, M. A. Semenov
The influence of a skin deformation on type I synthesized collagen
hydroxylation of praline and its hydration.
We studied in vitro the influence of a mechanical load in skin on the degree of hydroxylation of
proline and hydration of hydroxyproline of the type I collagen synthesized on its tension. It is shown
that a mechanical load in skin decreases the values of both structure components of collagen. This
proves that a cell deformation may influence the protein structure by a change of the processing
level.
194 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8532 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T14:35:50Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Жукова, Т.В. Перский, Е.Э. Больбух, Т.В. Семенов, М.А. 2010-06-08T09:47:12Z 2010-06-08T09:47:12Z 2009 Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию / Т.В. Жукова, Е.Э. Перский, Т.В. Больбух, М.А. Семенов // Доп. НАН України. — 2009. — № 5. — С. 191-194. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8532 577.322 In vitro вивчено ступiнь гiдроксилювання пролiну i гiдратацiю в колагенi типу I, який синтезується в шкiрi при її розтягненнi. Виявлене зниження величини обох структурних компонентiв свiдчить про те, що деформацiя клiтини може впливати на структурнi характеристики бiлка, що синтезується в першу чергу за рахунок змiни рiвня його процесингу. We studied in vitro the influence of a mechanical load in skin on the degree of hydroxylation of proline and hydration of hydroxyproline of the type I collagen synthesized on its tension. It is shown that a mechanical load in skin decreases the values of both structure components of collagen. This proves that a cell deformation may influence the protein structure by a change of the processing level. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию The influence of a skin deformation on type I synthesized collagen hydroxylation of praline and its hydration Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию Жукова, Т.В. Перский, Е.Э. Больбух, Т.В. Семенов, М.А. Біологія |
| title | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию |
| title_alt | The influence of a skin deformation on type I synthesized collagen hydroxylation of praline and its hydration |
| title_full | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию |
| title_fullStr | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию |
| title_full_unstemmed | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию |
| title_short | Влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа І и его гидратацию |
| title_sort | влияние деформации кожи на гидроксилирование пролина в синтезируемом коллагене типа і и его гидратацию |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8532 |
| work_keys_str_mv | AT žukovatv vliâniedeformaciikožinagidroksilirovanieprolinavsinteziruemomkollagenetipaíiegogidrataciû AT perskiieé vliâniedeformaciikožinagidroksilirovanieprolinavsinteziruemomkollagenetipaíiegogidrataciû AT bolʹbuhtv vliâniedeformaciikožinagidroksilirovanieprolinavsinteziruemomkollagenetipaíiegogidrataciû AT semenovma vliâniedeformaciikožinagidroksilirovanieprolinavsinteziruemomkollagenetipaíiegogidrataciû AT žukovatv theinfluenceofaskindeformationontypeisynthesizedcollagenhydroxylationofpralineanditshydration AT perskiieé theinfluenceofaskindeformationontypeisynthesizedcollagenhydroxylationofpralineanditshydration AT bolʹbuhtv theinfluenceofaskindeformationontypeisynthesizedcollagenhydroxylationofpralineanditshydration AT semenovma theinfluenceofaskindeformationontypeisynthesizedcollagenhydroxylationofpralineanditshydration |