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Strukturproteine

Das Faserprotein Collagen

Definition
Collagen (von griech. kolla "Leim") ist die Hauptproteinkomponente des Bindegewebes und kann bis zu einem Viertel des Gesamtproteins im Säugergewebe ausmachen. Collagen ist ein extrazelluläres Protein, das aus unlöslichen Fasern mit großer Zugfestigkeit aufgebaut ist.

Collagen-Fasern finden sich z.B. in den Bändern der Gelenke, in Knorpel und Sehnen oder als wichtiger Strukturbestandteil der Haut. Je nach Gewebe kommen unterschiedliche Collagentypen vor. Von den 19 bekannten Collagentypen sind aber nur vier häufig vertreten. Die Collagen-Fibrillen in den verschiedenen Geweben sind der Funktion dieser Gewebe angepasst. So sind Sehnen (die die Muskeln an Knochen verankern), Haut oder Gefäßwände (die eine reißfeste Außenschicht besitzen) und Knorpel oder Knochen (lasttragend) jeweils etwas anders aufgebaut.

Die Collagen-Helix

Collagen ist, wie auch das Faserprotein Keratin, helical aufgebaut. Während das Keratin aus zwei rechtsgängigen α-Helix besteht, ist Collagen aus drei linksgängigen Helices mit je drei Aminosäuren pro Windung aufgebaut. Die hohe Zugfestigkeit wird dadurch erreicht, dass sich die drei Helices zu einem Strang Tropocollagen umeinander winden, wobei die Windung dieser Superhelix entgegengesetzt der Windung der Einzelhelices verläuft; die Superhelix ist also rechtsgängig. Aufgrund dieser festen Wicklung sind Collagen-Fasern kaum dehnbar, halten aber enormer Zugbelastung von bis zum 10.000fachen ihres Eigengewichtes aus - also etwa so viel wie ein Stahlkabel des gleichen Querschnitts. Festigkeit wird auch durch kovalente Quervernetzungen zwischen den Helices einer Superhelix oder auch zwischen benachbarten Superhelices erreicht. Mit zunehmendem Alter häufen sich diese Quervernetzungen im Molekül, was bei alten Menschen zu einer erhöhten Brüchigkeit des Bindegewebes führt.

Eine detaillierte Untersuchung des Collagens war lange Zeit nicht möglich, da das Protein nicht in löslicher Form isoliert werden konnte. Dies gelang erst, als man dazu überging, Collagen aus sehr jungen Tieren zu isolieren. Bei jungen Tieren ist das Collagen noch nicht so stark quervernetzt und daher leichter in Lösung zu bringen.

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