コラーゲン、タイプI、アルファ1

COL1A1
利用可能な構造
PDBオーソログ検索: PDBe RCSB
識別子
エイリアスCOL1A1、EDSC、OI1、OI2、OI3、OI4、コラーゲンI型アルファ1、コラーゲンI型アルファ1鎖、EDSARTH1、CAFYD
外部IDオミム: 120150 ; MGI : 88467 ;ホモロジーン: 73874 ;ジーンカード: COL1A1 ; OMA : COL1A1 - オルソログ
オルソログ
種人間ねずみ
エントレズ

1277

12842

アンサンブル

ENSG00000108821

ENSMUSG00000001506

ユニプロット

P02452

P11087

RefSeq (mRNA)

NM_000088

NM_007742

RefSeq（タンパク質）

NP_000079

NP_031768

場所（UCSC）17章: 50.18 – 50.2 Mb11章: 94.83 – 94.84 Mb
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ウィキデータ
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コラーゲンI型アルファ1（アルファ1型コラーゲンとも呼ばれる）は、ヒトではCOL1A1遺伝子によってコードされるタンパク質です。COL1A1は、軟骨を含むほとんどの結合組織 に存在する線維状コラーゲンであるI型コラーゲンの主成分をコードしています。

関数

コラーゲンは、軟骨、骨、腱、皮膚、白目（強膜）など、体内の多くの組織を強化し、支えるタンパク質です。COL1A1遺伝子は、プロアルファ1(I)鎖と呼ばれるI型コラーゲンの成分を生成します。この鎖は別のプロアルファ1(I)鎖、さらにはCOL1A2遺伝子によって生成されるプロアルファ2(I)鎖と結合して、I型プロコラーゲン分子が作られます。これらの三本鎖のロープ状のプロコラーゲン分子は、細胞外の酵素によって処理される必要があります。一旦処理されると、これらの分子は細長い原繊維に自らを配置し、細胞の周りの空間で互いに架橋します。この架橋によって、非常に強い成熟したI型コラーゲン繊維が形成されます。コラーゲンの機能には、剛性と弾力性が含まれます。

遺伝子

COL1A1遺伝子は、 17番染色体の長腕（q）の21.3番目と22.1番目の塩基対に位置する。50 183 289塩基対50 201 632 .

臨床的意義

COL1A1遺伝子の変異は、以下の症状と関連しています。

  • エーラス・ダンロス症候群、血管型：まれに、COL1A1の特定のヘテロ接合性アルギニンからシステインへの置換変異が血管脆弱性と関連し、COL3A1-vEDSに類似する。
  • エーラス・ダンロス症候群、関節弛緩型： COL1A1遺伝子の変異によって引き起こされます。この疾患を引き起こすCOL1A1遺伝子の変異は、細胞に対し、ある分子を別の分子に結合させるために使用される部分を含むプロアルファ1(I)鎖の一部を省略するよう指示します。タンパク質のこの部分が欠損すると、I型コラーゲンの構造が損なわれます。皮膚、骨、腱など、I型コラーゲンを豊富に含む組織は、この変化の影響を受けます。エーラス・ダンロス症候群IV型は、網状線維（III型コラーゲン）の異常に起因することが最も多く知られています。
  • エーラス・ダンロス症候群、古典型：まれに、COL1A1遺伝子の変異がエーラス・ダンロス症候群の古典型を引き起こすことが示されています。この変異は、遺伝子によって生成されるタンパク質の134番目のアミノ酸であるアルギニンがシステインに置き換わるものです（Arg134Cysと表記されることもあります）。この変異したタンパク質は、他のコラーゲン生成タンパク質と異常な相互作用を起こし、I型コラーゲン線維の構造を破壊し、コラーゲンを細胞内に閉じ込めます。研究者たちは、コラーゲンのこれらの変化がこの疾患の徴候と症状を引き起こすと考えています。エーラス・ダンロス症候群IV型は、網状線維（III型コラーゲン）の異常に起因することが最も多く知られています。リジンがリシル水酸化酵素によって水酸化されなければ、最終的なコラーゲン構造は形成されません。
  • 骨形成不全症I型：骨形成不全症は、この遺伝子の変異によって引き起こされる最も一般的な疾患です。COL1A1遺伝子の2つのコピーのうち1つが不活性化すると、骨形成不全症I型が発症します。変異した遺伝子のコピーは、プロα1(I)コラーゲン鎖を全く生成しません。遺伝子の1つのコピーのみが細胞にプロα1(I)鎖の生成を指示するため、この疾患の患者の細胞はI型コラーゲンを正常値の半分しか生成できず、骨の脆弱性などの症状を引き起こします。
  • 骨形成不全症II型： COL1A1遺伝子における様々な変異が、骨形成不全症II型の原因となります。これらの変異は、COL1A1遺伝子の一部が欠損していることから、タンパク質鎖中のアミノ酸グリシンが別のアミノ酸に置き換わるアミノ酸置換まで多岐にわたります。遺伝子の片方の末端（C末端）が変化すると、タンパク質鎖の結合が阻害されることもあります。これらの変化はすべて、成熟したI型コラーゲンの正常な産生を阻害し、重篤な病態であるII型骨形成不全症を引き起こします。
  • 骨形成不全症III型：COL1A1遺伝子の変異により、タンパク質の一部が欠損し、コラーゲン生成に利用できなくなることがあります。また、プロα1(I)鎖のグリシンというアミノ酸が別のアミノ酸に置換される変異も起こり、タンパク質鎖間の重要な相互作用が阻害されます。I型コラーゲンの生成は、変性したプロコラーゲン鎖が会合して成熟コラーゲンの三本鎖ロープ状構造を形成できないことで阻害されます。これらの変異は、皮膚、骨、歯、腱など、I型コラーゲンを豊富に含む組織に悪影響を及ぼし、III型骨形成不全症の徴候や症状を引き起こします。
  • 骨形成不全症IV型： COL1A1遺伝子における複数の異なるタイプの変異が骨形成不全症IV型を引き起こします。これらの変異には、COL1A1遺伝子の一部が欠損している場合や、塩基対（DNAの構成要素）が変化している場合があります。これらの遺伝子変異の結果、タンパク質の一部が欠損したり、アミノ酸が置換されたりします。具体的には、グリシンというアミノ酸が別のアミノ酸に置換されます。これらの変化はすべて、成熟した三本鎖コラーゲン分子の形成を阻害し、成熟したI型コラーゲンの生成を阻害することで、IV型骨形成不全症を引き起こします。
  • 骨粗鬆症：骨粗鬆症は、骨が徐々にもろくなり、骨折しやすくなる疾患です。COL1A1遺伝子の特定の変異（多型）は、骨粗鬆症の発症リスクを高めると考えられています。Sp1結合部位の特定の変異は、COL1A1タンパク質が遺伝子の1つのコピーから生成する変化により、骨量低下および椎体骨折のリスク増加と関連していることが示されています。いくつかの研究により、Sp1結合部位にこの特定の遺伝子変異を持つ女性は、変異を持たない女性よりも骨粗鬆症の兆候を示す可能性が高くなることが示されています。
  • ヘルニアになりやすい体質。[ 5 ]
  • 変性椎間板疾患および椎間板ヘルニアになりやすい。[ 6 ]

参考文献

  1. ^ a b c GRCh38: Ensemblリリース89: ENSG00000108821 – Ensembl、2017年5月
  2. ^ a b c GRCm38: Ensemblリリース89: ENSMUSG00000001506 – Ensembl、2017年5月
  3. ^ 「ヒトPubMedリファレンス：」。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
  4. ^ 「マウスPubMedリファレンス：」。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
  5. ^ Sezer S, Şimşek N, Celik HT, Erden G, Ozturk G, Düzgün AP, et al. (2014年8月). 「コラーゲンI型α1遺伝子多型と鼠径ヘルニアの関連性 - PubMed」.ヘルニア. 18 ( 4): 507– 512. doi : 10.1007/s10029-013-1147-y . PMID 23925543. S2CID 22999363 .  
  6. ^川口雄一 (2018). 「腰椎変性椎間板疾患の遺伝的背景」 .脊椎手術および関連研究. 2 (2): 98– 112. doi : 10.22603/ssrr.2017-0007 . PMC 6698496. PMID 31440655 .  

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