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Les molécules de collagène (tropocollagène) sont liées en fibrilles, avec une structure en bandes montrant les espaces ("lacunes") entre les molécules. Les fibrilles à leur tour s'interconnectent-elles également de la même manière, ou les fibrilles s'étendent-elles d'un bout à l'autre des fibres ?
Espacements D de collagène dans les faisceaux de fibrilles
L'invention concerne des procédés et des systèmes de diagnostic d'une maladie osseuse ou d'un autre état lié au collagène chez un sujet. Celles-ci comprennent la fourniture d'un échantillon osseux du sujet et la détermination d'une valeur quantitative de morphologie du collagène de l'échantillon osseux. Une valeur de référence est fournie à partir d'un sujet témoin non affecté, la valeur de référence étant une valeur morphologique quantitative du collagène provenant du même type d'échantillon osseux obtenu à partir d'une population de sujets témoins non affectés. La valeur quantitative de la morphologie du collagène de l'échantillon osseux du sujet est comparée à la valeur de référence. Si la valeur morphologique du collagène est modifiée par rapport à la valeur de référence, le sujet est diagnostiqué comme ayant une maladie osseuse liée au collagène. La valeur de morphologie du collagène peut comprendre des espacements moyens de fibrilles et des distributions des espacements de fibrilles prélevés sur un échantillon d'os d'un sujet.
Investigations enzymatiques des structures extra-hélicoïdales et terminales du collagène
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Publié par ProQuest LLC (2017). Le droit d'auteur de la thèse est détenu par l'auteur.
Ce travail est protégé contre la copie non autorisée en vertu du titre 17, United States Code Microform Edition © ProQuest LLC.
789 East Eisenhower Parkway Boîte 1346
Je déclare par la présente t à la thèse suivante est basée sur des travaux effectués *y ne, que le
la thèse est sa propre composition, et aucune partie n'a été présentée auparavant pour un diplôme supérieur*
La recherche a été menée dans le
J'atteste par la présente que David Steer hrs a passé neuf terras engagés dans des travaux de recherche sous la direction de Ray, et qu'il a rempli
les conditions de l'ordonnance n°16 (St.Andrews), et qu'il est qualifié pour soumettre le
z thèse d'accompagnement pour le grade de docteur
Je me suis inscrit à l'Université de 3t. Andrews en octobre 1959, et a obtenu son diplôme d'Achelor of Science, Second Class Honours in Biochemistry, en juin 1963. Ma filiale
Tntreaction
États d'agrégation, la forme fibreuse b. et microscopie électronique
La structure primaire du collagène 12. L'effet des enzymes protéolytiques 30.
Résidus N-terminaux du collagène 33• La disponibilité de -lysyl amino 37.
Liaisons ^-glutamyl et ^-aspartyl b3. Composition Jubunit de collagène **5.
La réticulation du collagène 56.
1. Collagène soluble dans l'acide 6b.
(1) Enquêtes sur les 66. résidus N-terrain ou collagène soluble v
Isolement de D.3.P soluble dans l'eau. 67. acides aminés
(2) Enquêtes sur l'activité o^ 75. <x -amylase sur le collagène
Solubilisation du collagène mature par ^reatmont avec o< amylase
Préparation du collagène soluble par 76. traitement à l'amylase des insolubles
Teneur en glucides de l'amylase 76. Collagène solubilisé et normal
Dosage de l'activité protéolytique du 77. ensyme
Action de la pepsine sur l'amylase solubilisée 33. collagène
Fractionnement sur colonne d'amylase 3l. collagène solubilisé
Résidus H-terminaux de l'amylase 32. collagène solubilisé
Etude des 85. produits de bas poids moléculaire de l'amylase
(3) La disponibilité des résidus .-lysyle 33. Pinitrophénylation de 33 dénaturés par la chaleur.
Libération hydrolytique, destruction et 90. quantité totale ou R-D.H.P. lysine
Dinltrophénylation de l'hippuryl-lysine 93• Titrage de D.H.P. collagène 91*.
(M Expériences avec les péotides libérés de solubles et
collagène insoluble par l'enzyme collagène
Dinitrophénylation de peptides Analyses d'acides aminés
Séparation des peptides libres libérés par la collegenase
Dinitronhényle et fractionnement de la fraction peptidique P
3. Disponibilité des résidus ..-lysyle . expériences avec la collagénase
peptides libérés Résumé
Collagène
la classification est basée sur la structure secondaire,
collagène ayant un polypeptide triple heller 1 unique
"backbone0 assez différent de l'ex-I
e caractéristique de la plupart des pi'oteins (Fiich r-nd Crick 1961).
Composition en acides aminés de différents collagènes
l'hydroryproline compatible avec l'existence
du pli de collagène dans lequel ces acides aminés jouent
Dans la plupart des tissus collagènes, la majorité des
le collagène est très insoluble. D'habitude
la protéine peut être extraite par des procédures impliquant
solvants relativement doux, la quantité dépend de la
tissu concerné anti le solvant utilisé, donc avec
collagène de peau de veau et de peau de rat, extraction .ith
une solution saline diluée produit une fraction qui
Soluble
méthodes qui impliquent probablement la rupture de covalents
obligations, est considéré <s t e forme mature, et dans la plupart
tissus représente la carcasse de la
Collagène
fhe sterne trnpocollageo hrs veen utilisé pour désigner
la seule molécule de collagène* On pense que
collagène naturel, toujours présent dans un
forme fibreuse, se compose d'unités de tropocollagène
polymérisé par réticulation intemoléculaire. ainsi le
la limite de solubilité sera celle de la taille de l'agrégat,
certains des poly .©rs étant encore suffisamment petits pour
passer en solution. Cependant, il est considéré comme neutre
solutions de collagène solubles dans le sel et solubles dans les acides
contiennent principalement des monomères de tronocollngen, les premiers
se rapprochant le plus de la condition homogène,
de collagène de peau de lapin en solution lehnve sous forme de ro s rigide
de longueur U ) - 6 30°A et largeur 1 v3 - ? '^ Si cela
Un agrégat moyen
Tropocollagène
Collagène soluble dans le sel de ■Jcutrrl et soluble dans l'acide
collagène ont été proposés comme précurseurs o mature
collagène, cependant le r >le du collagène soluble dans l'acide dans
ce lien a été remis en cause par Harkness et.nl.
de (A1* glycine en collagène soluble dans un sel neutre que dans*
contre un mécanisme de ^om? tion de collagène tissulaire o<’
le forw,i* sel neutre lubla collagénacide soluble
entre les différentes formes de collagène soluble est
probablement pas un dur et rapide sur^ (Jac'/son et ' ontley
-19>0)" Il existe donc probablement un continu
molécules "orées et les plus facilement solubilisées, au
les plus anciens, partiellement polymérisés, qui sont dissous
avec une grande difficulté. Vu sous cet angle, le
les observations de Harkness peuvent s'expliquer par la
probabilité que le collagène soluble dans l'acide contienne un
proportion de molécules "plus anciennes" qui se sont échappées
Fibres de Lagan
existe dans la cornée où les feuilles
ibres sont posés om* sur l'autre avec leurs grains à
angles droits en I laminé st : c'ré (Gross 1961). *poule convenablement colorée et mélangée à l'électron
Microscope,
motif bandin. ?la technique o coloration positive
attache des ions de métaux lourds aux régions polaires de la
Fhospho
la distribution des chaînes d'aide basiques et acides
respectivement. Dans les deux cas, un rxial nerioJ d'environ
6bO°A est observé dans lequel 12 ou 13 bandes sont normalement
présent. Le plus important de ces h^s été appelé
Bancaire
par précipitation du collagène à partir d'une solution sous des conditions spécifiques
•) et '*-'i bfous
L'ancien
de longueur 2, ce dernier comme itros similaire à
L'interprétation largement acceptée de ces données.
est que tandis que dans m tive collagène, le tropocollagène
molécules ov rlrp par 6MnA$ en S*L« • agrège les
les molécules ne sont jointes que côte à côte et sont en
S'inscrire. Dans le .L.'. formes les molécules sont
attaché à la fois côte à côte et bout à bout, • ut là
n'y a pas de superposition, les molécules individuelles étant latéralement
dans le registre. ? ainsi la longueur du « L. • cristallite
est égal à la longueur de la molécule de trooocollagène,
et la péri'dicité o le .L. . est « oir tin-s que
de la fibre native. L'écart entre les
périodicité de .L.-. et la longueur totale du
molécule, peut le compte ou par l'acte que co-ryiel
molécules, se chevauchent ou "interlock" à leurs extrémités par
env. 3'. . ( ch'.itt st. al. 19 3, Tall otg 1953,
Hodge &. inclinaison ch 196'). Il a été suggéré ( ?c tker
<! Doty 195> et Hodge et ehmi^t 1953) ce terminal
refoulé ! Les apo -n es sont préoccupantes >d dans cette région de chevauchement.
par examen 0 ’ formes dimorphes dans lesquelles natif*
les fi rils de type ont été utilisés comme sites de nucléation pour
croissance ultérieure de .L. . cristallites, H dge et
fchmitt 196 j a démontré la correspondance exacte 0*
bandes avec celles de m tive' ifcrlls avec reposé
par rapport à l'emplacement axial, mais pas par rapport à l'intensité.
type pntt- rn surgissent par sommation o ensembles o équivalent
bandes qui contribuent à l'intensité de la coloration par
en raison de leur apposition latérale dans le stsrgered
array*" I" il est accentué que les bauds sont ciné
uniquement à des régions polaires distinctes de la molécule
(Ftihn 19 o)) alors l'hypothèse de fhls exige que le
tropocollagen mrcronnleculo cen il a divisé en quatre
régions o' de longueur égale, chacune contenant un tot'1 de
environ. 12 sones polaires dont les positions axiales sont
identique.'1 dans chacun des ? quatre régions. Dans chaque molécule
il y aura un total de nppror. emplacements polaires,
éventuellement un aore si le peptide terminal se chevauche
contribuer à la remise du tout. rom acide aminé
analyses de collagène il y a environ 009 Acide et
chaînes latérales basiques, c'est-à-dire si tous les résidus polaires
sont impliqués dans la "ormetion des sones polaires ces
contiendrait un excédent de 12 suites polaires chacune (comme
voile est tout autre actus aminé présent). Seulement la moitié
de cette moyenne o** 12 résidus seront responsables de
l'intensité de la liaison à tout moment en fonction de
si la coloration concerne les résidus acides ou basiques
(le collagène contient environ, des nonnes égales) ers d'eci ic anc
contribution de chacun des trois polypeptides constitutifs
Eh'ins de tropocollagène> à
Il existe de bonnes preuves que ces trois chaînes pré
chimiquement distincts (se trouve 196 ?)> donc leur nrlmrry
la structure doit être telle que lorsqu'elle est assemblée en
triple-hellr, le résultat de nos 'nos équivalents s* ts de brids.
Si les trois chaînes sont impliquées dans la formation de
chaque ^endt le nombre de résidus polaires par main de
chaque chaîne fera la moyenne de 'notre. Si une seule chaîne est
en cause alors se pose la question de la distribution
des régions polaires entre les trois. Les
« la possibilité la plus proche est probablement la plus proche de l'état réel
d'une foire, pour tous les mmont o* les chaînes constitutives
de tropocoJLlrgon pourrait se produire initialement
entre les zones acides et basiques des polypeptides.
Cela expliquerait l'identité des bandes
résultant "rora les deux méthodes de coloration positive à savoir.
ou des groupes acides et basiques.
Tn la construction finale des fibres de la
tropocollagen uolecul sf il faut postuler
un processus en deux étapes. Les molécules ne pourraient pas polymériser !
par liaison de bout en bout grâce à l'interaction o le
peptides terminaux pour former des protofibrilles et ces ere
par la suite déplacé de 0,25 de leur parent de longue date
Évidemment pour expliquer l'el
Ctron
collagène ibres en terme o'* un quart décalé
organiser wnt un! une répartition ordonnée des polaires
locaux, nécessite une connaissance de l'organisation et de la structure du nmlec le à plusieurs niveaux.
Théories actuelles o4* protein bi sy thèse con compte
pour les m^st exigences spécifiques de sténose primaire
différences d'espèces 4c se produisent, btt1
Toujours ces résidus
dans des positions vitales !*ou la bonne
Fonction
Protéine^
Il est peu probable que les protéines soient synthétisées sous forme de
unités de poids moléculaire supérieur à environ 6
le poids raoleculnr ou chacun des trois constituants
chaînes de tropocollrgen est d'env. FAIRE,*) Ainsi il
il est probable que le collagène soit synthétisé à partir d'un nombre ou
d'unités su celles-ci ne peuvent pas être identiques car o le
dissemblance des trois chaînes de tropocollagone, et
aussi parce que les quatre équivalents ensembles
en position mais pas en intensité. Néanmoins, le
par rapport à l' espacement e oolaire résidu , • s
des bauds équivalents doivent exister, la perte de ces concepts étendus op 1évolution lochamique aussi ar?
f'r >n sous-unités qui bien que di fer att entendent un
relation mathématique à un
Un autre
expliquer 1 ut la biologie a probablement eu de plus grandes surprises
ou le biochimiste dans le passé.
Une tentative d'explication des micrographies électroniques de
Plus simple
Grant et. rl. (196*0. Soulignant qu'un
il a été démontré que l'arrangement échelonné sur un quart
ve théoriquement impossible dans un tridimensionnel
système où plus de deux molécules peuvent être mutuellement dans
contact (Gmith 1965) > ils suggèrent un
agrégation aléatoire basée sur l'alignement de ce qu'on appelle
« régions de liaison »> 1 dont cinq sont présentes dans le
longueur de chaque molécule de tronocollsgen.
Cette théorie ne peut pas seulement expliquer le SUo°A
péri dité o colleger^ positivement coloré c'est aussi
explique le motif obtenu avec une coloration négative
ce qui a été quelque chose de souvent embarrassant pour
protagonistes du système du "quartier décalé ». L'idée,
de Grant ot. Al. est-ce que la coloration négative Invol/es
rétention de netrl lourd dans un 'ora neutre dans le
régions d'emballage lâche o le matériau. Gégétivement
(stands) en alternance avec des bandes crk (b-ban s). Dans un !stance correspon lag à la longueur
il y a cinq bandes ©• et quatre b-bnnds. Le llrht
les zones correspondent à des régions de collage à forte teneur ©
d'acides anino-polaires c'est-à-dire par polaire et hy * rogcn
liaison, maintenez fermement ces parties de la molécule
ensemble. Dans ces brads il n'y aura pas de place 'ou
l'entrée de la molec est de souillure. A l'inverse le
les attaches parisiennes foncées sont des sones non collantes plus lâches
où il y a eu un accès facile pour la tache négative
support 'ou ce concept o" coloration négative c >31 s
des examens effectués par Grant sur glmtar* 1 an
collagène traité* Dans ce matériau la sis© une densité
de la bande a est augmentée tandis que les bandes b deviennent
moins distincte. On pense que cela est dû à des
lnt ©molecular crosslinks beln introduit par le
glutavaldchyde. Ainsi, une coloration négative reflète la
emballage moléculaire des fibres de collagène et des bières peu ou
aucun rapport avec les variations de cristallinité
au sein de molécules individuelles.
La longueur o*' les ©•bandes est d'env. 26 5° A et de
le b-ban?s 375 °A. alors que les molécules de collagène sont
agrégé dans ibrcs il y a un choix aléatoire quant à
quelle région bon inr d'une molécule réticule la
ban s est dans la région o' 6Uo°A,
Une périodicité sur ce
Un point intéressant soulevé était que le collagène
les molécules dans les préparations colorées négativement semblent
Bandes b.
Une hypothèse
donnant un mode d'agrégation essentiellement aléatoire, est
qu'il n'est pas nécessaire de postuler un processus en deux étapes
de la liaison de bout en bout en protofibrilles suivie de
Toutefois
ne stocke pas pour holn expliquer les 12 - 13 bandes dans le
6Vo^une période de collagène coloré positivement. Le seul
mention est que ces écartements caractéristiques voiture. être
considéré comme déterminé par un processus essentiellement aléatoire
o' agrégation d'unités de tropocollagène. Il apparaîtrait
être à nouveau nécessaire d'assumer la présence de quatre
ensembles équivalents de bandes et dans ce cas, ils seraient
être compatible avec le concept de la si'lultrne >us
Les analyses d'acides aminés ou de collagènes solubles donnent des résultats tout à fait reproductibles, tandis que le collagène naturel et le Jerlved
les gélatines ont tendance à donner des valeurs incohérentes, en raison sans doute
aux difficultés de purification des insolubles
protéines. Ainsi, des comparaisons fiables ont été possibles
seulement "'ou les analyses d'acides aminés de solu'le "crms de
les différences s'éclaircissent.
les premières analyses d'acides aminés ont été réalisées par
méthodes iscro-chéales et bien que ces techniques aient
^een obsolète 'ou quelque temps, les analyses oz C' itnall
et co orfeurs (Chifcnell 19-S) et "'devoir et carême (lf^+3)
ont certainement résisté à l'épreuve du temps. Échange de tonnes
chromatographie telle que développée par Moore et ''teln (19rl)
hrs a révolutionné les méthodes d'analyse des acides aminés et
les analyseurs automatiques modernes tas^d sur ce prindole
ont amélioré la vitesse et la précision des analyses
énormément* ast e (1955) usln^ l'original Toore et
technique teln, et publié des données actives sur la
une exposition aux acides aminés du collagène et des latins. Un grand
Résultat de
s mrsks d'azote d'amide dans la région t v de U5 du
chaînes latérales anioniques de l'acide rpastlc et de l'acide glutamique,
il y a un léger excès de groupements cationiques dans
le collagène' qui est donc une protéine légèrement basique.
*'ost valeurs pour le point iso électrique o' collagène se trouvent
entre pH7,5 - 3 ce qui serait en accord avec ce
concept. D'autres facteurs sont également pris en compte dans
évaluation des points électriques iao, y compris non covalents
interactions impliquant des groupes ionisables. ces
les interactions peuvent affecter la dissociation des groupes
préoccupations : Un autre facteur qui doit être pris en compte est
Grettle (1965) apporte la preuve que le vrai
le point isoélectrique du collagène n'est que juste au-dessus du pH 7 »
Cela pourrait être expliqué par la liaison d'anions, ou par
interactions impliquant I groupes asiques en excès d'acide
.7groupes. la courbe de titrage anormalement raide de
collagène dans la » région pHL - pH> r-tses la possibilité
de groupes masqués. nseulement une partie de la lysine semble ve
titré, donc la possibilité que certains d'entre eux soient
masqué doit être considéré (teinhardt et falser 19 5).
L'erture la plus intense de l'acide aminé
la composition du collagène est la forte proportion de glycine
an I o*' les acides imino. Hydroxy roline et hydroxylysine
hydroxy roline, mais sinon, ils ne sont pas sains dans aucune autre protéine couramment sécurisante. Il est généralement admis
*Le collagène hst ne contient ni tryptophane ni cystéine. Les
la teneur en tyrosine est très faible et a été suggérée par un adolescent
que cet acide aminé est confiné aux régions terminales o
la molécule ou à c 'val^ntly peptide attaché
apanages (Ho ge et. el. i960). Tic d'arginine et de glut
acii donnent probablement les valeurs les plus cohérentes pour
Différent
sources assez différentes leur montant semble
Bien que la teneur en glycine, proline et
l'hydroxyproline varie dans une certaine mesure, leurs quantités
composition o d'autres protéines. (ou collagène glycine
représente généralement env.
Une proline *
Numéro
caractéristique est une conséquence de l'unu ubI
Configuration de
les chaînes polypeptidiques du collagène. Glycine
les acides iminos ont tendance à déformer la normale ©rraigeaent de
os élevé car il est en collagène alors l'unique
con igurrtion connue sous le nom de
Collegen*fold
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