COL2A1
Kolagen tipa II, alfa 1 (primarni osteoartritis, prirođena spondiloepifizna displazija), znan i kao i kao COL2A1, ljudski gen koji daje upute za proizvodnju pro-alfa1 (II) lanca kolagena tipa II. Gen COL2A1 se nalazi na dugom (q) kraku hromosoma 12 između pozicija 13.11 i 13.2, između baznog para 46,653.017 i 46,684.527.
Aminokiselinska sekvenca
[uredi | uredi izvor]Dužina polipeptidnog lanca je 1.487 aminokiselina, a molekulska težina 141.785 Da.[5].
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MIRLGAPQTL | VLLTLLVAAV | LRCQGQDVQE | AGSCVQDGQR | YNDKDVWKPE | ||||
| PCRICVCDTG | TVLCDDIICE | DVKDCLSPEI | PFGECCPICP | TDLATASGQP | ||||
| GPKGQKGEPG | DIKDIVGPKG | PPGPQGPAGE | QGPRGDRGDK | GEKGAPGPRG | ||||
| RDGEPGTPGN | PGPPGPPGPP | GPPGLGGNFA | AQMAGGFDEK | AGGAQLGVMQ | ||||
| GPMGPMGPRG | PPGPAGAPGP | QGFQGNPGEP | GEPGVSGPMG | PRGPPGPPGK | ||||
| PGDDGEAGKP | GKAGERGPPG | PQGARGFPGT | PGLPGVKGHR | GYPGLDGAKG | ||||
| EAGAPGVKGE | SGSPGENGSP | GPMGPRGLPG | ERGRTGPAGA | AGARGNDGQP | ||||
| GPAGPPGPVG | PAGGPGFPGA | PGAKGEAGPT | GARGPEGAQG | PRGEPGTPGS | ||||
| PGPAGASGNP | GTDGIPGAKG | SAGAPGIAGA | PGFPGPRGPP | GPQGATGPLG | ||||
| PKGQTGEPGI | AGFKGEQGPK | GEPGPAGPQG | APGPAGEEGK | RGARGEPGGV | ||||
| GPIGPPGERG | APGNRGFPGQ | DGLAGPKGAP | GERGPSGLAG | PKGANGDPGR | ||||
| PGEPGLPGAR | GLTGRPGDAG | PQGKVGPSGA | PGEDGRPGPP | GPQGARGQPG | ||||
| VMGFPGPKGA | NGEPGKAGEK | GLPGAPGLRG | LPGKDGETGA | AGPPGPAGPA | ||||
| GERGEQGAPG | PSGFQGLPGP | PGPPGEGGKP | GDQGVPGEAG | APGLVGPRGE | ||||
| RGFPGERGSP | GAQGLQGPRG | LPGTPGTDGP | KGASGPAGPP | GAQGPPGLQG | ||||
| MPGERGAAGI | AGPKGDRGDV | GEKGPEGAPG | KDGGRGLTGP | IGPPGPAGAN | ||||
| GEKGEVGPPG | PAGSAGARGA | PGERGETGPP | GPAGFAGPPG | ADGQPGAKGE | ||||
| QGEAGQKGDA | GAPGPQGPSG | APGPQGPTGV | TGPKGARGAQ | GPPGATGFPG | ||||
| AAGRVGPPGS | NGNPGPPGPP | GPSGKDGPKG | ARGDSGPPGR | AGEPGLQGPA | ||||
| GPPGEKGEPG | DDGPSGAEGP | PGPQGLAGQR | GIVGLPGQRG | ERGFPGLPGP | ||||
| SGEPGKQGAP | GASGDRGPPG | PVGPPGLTGP | AGEPGREGSP | GADGPPGRDG | ||||
| AAGVKGDRGE | TGAVGAPGAP | GPPGSPGPAG | PTGKQGDRGE | AGAQGPMGPS | ||||
| GPAGARGIQG | PQGPRGDKGE | AGEPGERGLK | GHRGFTGLQG | LPGPPGPSGD | ||||
| QGASGPAGPS | GPRGPPGPVG | PSGKDGANGI | PGPIGPPGPR | GRSGETGPAG | ||||
| PPGNPGPPGP | PGPPGPGIDM | SAFAGLGPRE | KGPDPLQYMR | ADQAAGGLRQ | ||||
| HDAEVDATLK | SLNNQIESIR | SPEGSRKNPA | RTCRDLKLCH | PEWKSGDYWI | ||||
| DPNQGCTLDA | MKVFCNMETG | ETCVYPNPAN | VPKKNWWSSK | SKEKKHIWFG | ||||
| ETINGGFHFS | YGDDNLAPNT | ANVQMTFLRL | LSTEGSQNIT | YHCKNSIAYL | ||||
| DEAAGNLKKA | LLIQGSNDVE | IRAEGNSRFT | YTALKDGCTK | HTGKWGKTVI | ||||
| EYRSQKTSRL | PIIDIAPMDI | GGPEQEFGVD | IGPVCFL |
- Simboli
C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin
Funkcija
[uredi | uredi izvor]Ovaj gen kodira alfa-1 lanac kolagena tipa II, vlaknasti kolagen koji se nalazi u hrskavici i staklastom tijelu oka. Mutacije u ovom genu povezane su sa ahondrogenezom, hondrodisplazijom, ranim porodičnim osteoartritisom, SED congenita, Langer-Saldinovom ahondrogenezom, Kniestovom displazijom, Sticklerovim sindromom tip I i Strudwickovim tipom spondiloepimetafizne displazije. Osim toga, nedostaci u preradi hondrokalcina, proteina koji veže kalcij i koji je C-propeptid ove molekule kolagena, također su povezani sa [hondrodisplazija|[hondrodisplazijom]]. Za ovaj gen identifikovana su dva transkripta.[6]
Kolagen tipa II, koji daje strukturu i snagu vezivnom tkivu, nalazi se prvenstveno u hrskavicama, tvari sličnoj želeu koja ispunjava očnu jabučicu (staklasto tijelo), unutrašnje uho i središnji dio diskova između kičmenih pršljenova u kičmi (nucleus pulposus). Tri lanca pro-alfa1 (II) uvijaju se zajedno i tvore trolančanu molekulu prokolagena, sličnog užetu. Ove molekule prokolagena u ćeliji moraju biti obrađene enzimima. Nakon što se obrade, napuštaju ćeliju i raspoređuju se u dugačka, tanka vlakna koja se međusobno umrežavaju u prostorima oko ćelija. Ukrštene veze rezultiraju stvaranjem vrlo jakih zrelih vlakana kolagena tipa II.
Vezana stanja
[uredi | uredi izvor]- Ahondrogeneza tip 2: Za ahondrogenezu, tip 2 odgovorno je nekoliko tipova mutacija u genu COL2A1, Ove mutacije mogu uključivati nedostajuće dijelove gena COL2A1, zamjenu aminokiseline građevnog bloka glicina drugom aminokiselinom ili promjene zbog kojih se izostavljaju važni dijelovi proteina. Sve ove mutacije sprečavaju normalnu proizvodnju zrelog kolagena tipa II, što rezultira ahondrogenezom tipa 2, utičući na tkiva bogata kolagenom tipa II.
- Torranceov tip platispondilne smrtonosne skeletne displazije: Manje od 10 mutacija u genu COL2A1 identificirano je kod ljudi sa platispondilnom smrtonosnom koštanom displazijom, Torranceovog tipa. Većina ovih mutacija mijenja jedan gradivni blok proteina (aminokiselinu) u lancu . Ove mutacije COL2A1 dovode do proizvodnje abnormalne verzije lanca pro-alfa1 (II) koja se ne može ugraditi u kolagenska vlakna tipa II. Kao rezultat toga, ćelije stvaraju smanjenu količinu kolagena tipa II. Umjesto da stvaraju molekule kolagena, u ćelijama hrskavice (hondrociti)stvaraju se abnormalni pro-alfa1 (II) lanci. Ove promjene ometaju normalan razvoj kostiju, što rezultira abnormalnostima u skeletu, poput kratkih ruku i nogu, malih prsa, spljoštenih pršljenova i kratkih prstiju na rukama i nogama.
- Hipohondrogeneza: Za hipohondrogenezu odgovorno je nekoliko različitih tipova mutacija u genu COL2A1. Ove mutacije mogu uključivati nedostajuće dijelove gena COL2A1, zamjenu glicinskih, gradivnnih blokova drugom aminokiselinom ili promjene koje izostavljaju važne dijelove proteina. Sve ove promjene ometaju stvaranje zrelih trolančanih molekula kolagena tipa II, što rezultira ovim tipom hipohondrogeneze, utičući na tkiva bogata kolagenom tipa II.
- Kniestova displazija: Većina mutacija odgovornih za Kniestovu displaziju, uzrokujući abnormalno kratke lance pro-alpha1 (II) kolagena koji se stvaraju u ćeliji. Ovi kratki lanci spajaju se s dužim lancima kolagena normalne dužine. Rezultirajuće abnormalne molekule kolagena tipa II kraće su od normalnih, uzrokujući znakove i simptome Kniestove displazije.
- Strudwickov tip spondiloepimetafizne displazije: Sve do sada karakterizirane mutacije u genu COL2A1 uzrokuju promjenu aminokiselina u lancu pro-alfa1 (II) kolagena tipa II; Naime, aminokiselina glicin zamjenjuje se drugom aminokiselinom. Zamjena druge aminokiseline glicinom u ovom lancu inhibira stvaranje stabilnih, trolančanih molekula kolagena sličnih užetu. To rezultira spondiloepimetafiznom displazijom Strudwickovog tipa, utičući na tkiva bogata kolagenom tipa II.
- Urođena spondiloepifizna displazija: Spondiloepimetafizna displazija kongenita može biti uzrokovana nekoliko tipova mutacija u genu COL2A1. Ove mutacije mogu rezultirati nepravilnom zamjenom aminokiseline u lancu pro-alfa1 (II) ili proizvodnjom abnormalno kratkog lanca pro-alfa1 (II). Sve ove promjene ometaju stvaranje zrelih trolančanih molekula kolagena tipa II, što rezultira ovim tipom spondiloepimetafizne urođene displazije, utičući na tkiva bogata kolagenom tipa II.
- Spondiloperiferna displazija: Mutacije koje uzrokuju spondiloperifernu displaziju dovode do stvaranja abnormalno kratkog lanca pro-alfa1 (II) koji se ne može ugraditi u kolagenska vlakna tipa II. Kao rezultat toga, stvaraju se smanjene količine kolagena tipa II. Umjesto da stvaraju molekule kolagena, u ćelijama hrskavice (hondrociti) nakupljaju se abnormalni pro-alfa1 (II) lanci. Ove promjene ometaju normalan razvoj kostiju, što rezultira spljoštenim pršljenovima, kratkim prstima na rukama i nogama i drugim prstima spondiloperiferne displazije.
- Sticklerov sindrom: Nekoliko mutacija u genu COL2A1 rezultira proizvodnjom abnormalno kratkog proteina koji se ne može ugraditi u kolageno vlakno tipa II. Većina mutacija u COL2A1 koje uzrokuju Sticklerov sindrom, međutim, imaju signal prevremenog zaustavljanja u jednoj kopiji gena. Zbog toga ćelije proizvode samo polovinu normalne količine lanaca kolagena pro-alfa 1 (II). Ovaj nedostatak dovodi do nedovoljne proizvodnje kolagena tipa II u hrskavici, uzrokujući simptome Sticklerovog sindroma, COL2A1.
- Ostali poremećaji s povećanim rizikom od varijacija gena COL2A1: Varijacije gena COL2A1 mogu povećati rizik od razvoja osteoartritisa (OA), degenerativne bolesti zglobne hrskavice, kod nekih ljudi. Varijacije ovog gena rezultiraju promjenama aminokiselina u pro-alfa1 (II) lancu kolagena tipa II. Smatra se da ove promjene u kolagenskim vlaknima zglobova imaju ulogu u trošenju zglobne hrskavice, što rezultira znakovima i simptomima osteoartritisa.
Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000139219 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000022483 - Ensembl, maj 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "UniProt, P02458". Pristupljeno 8. 8. 2021.
- ^ "Entrez Gene: COL2A1 collagen, type II, alpha 1 (primary osteoarthritis, spondyloepiphyseal dysplasia, congenital)".
Dopunska literatura
[uredi | uredi izvor]- Chan D, Cole WG, Chow CW, Mundlos S, Bateman JF (januar 1995). "A COL2A1 mutation in achondrogenesis type II results in the replacement of type II collagen by type I and III collagens in cartilage". The Journal of Biological Chemistry. 270 (4): 1747–53. doi:10.1074/jbc.270.4.1747. PMID 7829510.
- Cheah KS, Stoker NG, Griffin JR, Grosveld FG, Solomon E (maj 1985). "Identification and characterization of the human type II collagen gene (COL2A1)". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (9): 2555–9. Bibcode:1985PNAS...82.2555C. doi:10.1073/pnas.82.9.2555. PMC 397602. PMID 3857598.
- Donoso LA, Edwards AO, Frost AT, Ritter R, Ahmad N, Vrabec T, Rogers J, Meyer D, Parma S (2003). "Clinical variability of Stickler syndrome: role of exon 2 of the collagen COL2A1 gene". Survey of Ophthalmology. 48 (2): 191–203. doi:10.1016/S0039-6257(02)00460-5. PMID 12686304.
- Fernandes RJ, Wilkin DJ, Weis MA, Wilcox WR, Cohn DH, Rimoin DL, Eyre DR (juli 1998). "Incorporation of structurally defective type II collagen into cartilage matrix in kniest chondrodysplasia". Archives of Biochemistry and Biophysics. 355 (2): 282–90. doi:10.1006/abbi.1998.0745. PMID 9675039.
- Ikeda T, Mabuchi A, Fukuda A, Kawakami A, Ryo Y, Yamamoto S, Miyoshi K, Haga N, Hiraoka H, Takatori Y, Kawaguchi H, Nakamura K, Ikegawa S (juli 2002). "Association analysis of single nucleotide polymorphisms in cartilage-specific collagen genes with knee and hip osteoarthritis in the Japanese population". Journal of Bone and Mineral Research. 17 (7): 1290–6. doi:10.1359/jbmr.2002.17.7.1290. PMID 12096843. S2CID 31291501.
- Körkkö J, Cohn DH, Ala-Kokko L, Krakow D, Prockop DJ (maj 2000). "Widely distributed mutations in the COL2A1 gene produce achondrogenesis type II/hypochondrogenesis". American Journal of Medical Genetics. 92 (2): 95–100. doi:10.1002/(SICI)1096-8628(20000515)92:2<95::AID-AJMG3>3.0.CO;2-9. PMID 10797431.
- Meulenbelt I, Bijkerk C, De Wildt SC, Miedema HS, Breedveld FC, Pols HA, Hofman A, Van Duijn CM, Slagboom PE (septembar 1999). "Haplotype analysis of three polymorphisms of the COL2A1 gene and associations with generalised radiological osteoarthritis". Annals of Human Genetics. 63 (Pt 5): 393–400. doi:10.1046/j.1469-1809.1999.6350393.x. PMID 10735581. S2CID 21918163.
- Mortier GR, Weis M, Nuytinck L, King LM, Wilkin DJ, De Paepe A, Lachman RS, Rimoin DL, Eyre DR, Cohn DH (april 2000). "Report of five novel and one recurrent COL2A1 mutations with analysis of genotype-phenotype correlation in patients with a lethal type II collagen disorder". Journal of Medical Genetics. 37 (4): 263–71. doi:10.1136/jmg.37.4.263. PMC 1734564. PMID 10745044.
- Richards AJ, Baguley DM, Yates JR, Lane C, Nicol M, Harper PS, Scott JD, Snead MP (novembar 2000). "Variation in the vitreous phenotype of Stickler syndrome can be caused by different amino acid substitutions in the X position of the type II collagen Gly-X-Y triple helix". American Journal of Human Genetics. 67 (5): 1083–94. doi:10.1016/S0002-9297(07)62938-3. PMC 1288550. PMID 11007540.
- Snead MP, Yates JR (maj 1999). "Clinical and Molecular genetics of Stickler syndrome". Journal of Medical Genetics. 36 (5): 353–9. doi:10.1136/jmg.36.5.353 (neaktivno 31. 5. 2021). PMC 1734362. PMID 10353778.CS1 održavanje: DOI nije aktivan od 2021 (link)
- Tiller GE, Polumbo PA, Weis MA, Bogaert R, Lachman RS, Cohn DH, Rimoin DL, Eyre DR (septembar 1995). "Dominant mutations in the type II collagen gene, COL2A1, produce spondyloepimetaphyseal dysplasia, Strudwick type". Nature Genetics. 11 (1): 87–9. doi:10.1038/ng0995-87. PMID 7550321. S2CID 24826973.
- Tysoe C, Saunders J, White L, Hills N, Nicol M, Evans G, Cole T, Chapman S, Pope FM (septembar 2003). "A glycine to aspartic acid substitution of COL2A1 in a family with the Strudwick variant of spondyloepimetaphyseal dysplasia". QJM. 96 (9): 663–71. doi:10.1093/qjmed/hcg112. PMID 12925722.
- Weis MA, Wilkin DJ, Kim HJ, Wilcox WR, Lachman RS, Rimoin DL, Cohn DH, Eyre DR (februar 1998). "Structurally abnormal type II collagen in a severe form of Kniest dysplasia caused by an exon 24 skipping mutation". The Journal of Biological Chemistry. 273 (8): 4761–8. doi:10.1074/jbc.273.8.4761. PMID 9468540.
- Wilkin DJ, Artz AS, South S, Lachman RS, Rimoin DL, Wilcox WR, McKusick VA, Stratakis CA, Francomano CA, Cohn DH (juli 1999). "Small deletions in the type II collagen triple helix produce kniest dysplasia". American Journal of Medical Genetics. 85 (2): 105–12. doi:10.1002/(SICI)1096-8628(19990716)85:2<105::AID-AJMG2>3.0.CO;2-Z. PMID 10406661.
- Zabel B, Hilbert K, Stöss H, Superti-Furga A, Spranger J, Winterpacht A (maj 1996). "A specific collagen type II gene (COL2A1) mutation presenting as spondyloperipheral dysplasia". American Journal of Medical Genetics. 63 (1): 123–8. doi:10.1002/(SICI)1096-8628(19960503)63:1<123::AID-AJMG22>3.0.CO;2-P. PMID 8723097.
- Zankl A, Neumann L, Ignatius J, Nikkels P, Schrander-Stumpel C, Mortier G, Omran H, Wright M, Hilbert K, Bonafé L, Spranger J, Zabel B, Superti-Furga A (februar 2005). "Dominant negative mutations in the C-propeptide of COL2A1 cause platyspondylic lethal skeletal dysplasia, torrance type, and define a novel subfamily within the type 2 collagenopathies". American Journal of Medical Genetics Part A. 133A (1): 61–7. doi:10.1002/ajmg.a.30531. PMID 15643621. S2CID 24925027.
- Zankl A, Zabel B, Hilbert K, Wildhardt G, Cuenot S, Xavier B, Ha-Vinh R, Bonafé L, Spranger J, Superti-Furga A (august 2004). "Spondyloperipheral dysplasia is caused by truncating mutations in the C-propeptide of COL2A1". American Journal of Medical Genetics Part A. 129A (2): 144–8. doi:10.1002/ajmg.a.30222. PMID 15316962. S2CID 22472125.