27.11: Typ IV-Kollagen der Basallamina

Kollagen Typ IV ist ein 400 nm langes, netzwerkbildendes Kollagen, das als Barriere zwischen den Epithel- und Endothelzellen fungiert. Kollagen Typ IV bildet das Rückgrat der Basalmembran, indem es mit Laminin, Entatin, Proteoglykanen und Fibronektin gerüstet wird. Neben der strukturellen Unterstützung der Basalmembran trägt es auch dazu bei, Signalpotentiale zu erschließen, die sowohl für pathologische als auch für physiologische Funktionen notwendig sind.

Ein Kollagenmolekül vom Typ IV hat sechs Alpha-Ketten, die in mindestens drei heterotrimeren dreifach helikalen Konfigurationen existieren können, nämlich [α1(IV)]2α2(IV), [α3(IV)]2α4(IV) und [α5(IV)]2α6(IV). Die Alpha-Kette besteht aus einer Cystein-reichen N-terminalen S-Domäne, einer langen dreifach helikalen Domäne mit Gly-X-Y-Wiederholungen und einer globulären C-terminalen Domäne, die etwa 230 Aminosäuren enthält. Diese Kollagenfasern können entweder ein Dimer über Kopf-zu-Kopf-Wechselwirkungen oder ein Tetramer über Schwanz-zu-Schwanz-Wechselwirkungen bilden.

Eine Mutation der Gene, die für die Kodierung von Kollagen vom Typ IV verantwortlich sind, wie z. B. COL4A5, kann zum Alport-Syndrom führen. Bei diesem Syndrom verdünnt sich die glomeruläre Basalmembran und bildet schließlich Fissuren. Diese Krankheit ist gekennzeichnet durch Nierenprobleme, Hörverlust und Augenanomalien. Eine übermäßige Ablagerung von Kollagen IV in der Leber kann zu Leberfibrose und Leberzirrhose führen. Die Entzündung der Leberzellen aktiviert die Kupffer-Zellen zur Freisetzung fibrogener Mediatoren, was schließlich zu einer vermehrten Sekretion von extrazellulären Matrixproteinen führt.

Kollagene vom Typ IV sind nicht-fibrilläre oder netzwerkbildende Kollagene, die vor allem in der Basallamina vorkommen.

Ein typisches Typ-IV-Kollagen ist eine 400 nm lange, dreifach helikale Struktur, die von mehreren nicht-helikalen Bereichen unterbrochen wird, die dem Molekül Flexibilität verleihen.

Am N-Terminus hat es eine kleine kugelförmige Domäne, während am C-Terminus eine große kugelförmige Domäne vorhanden ist.

Durch diese terminalen globulären Domänen können sich die Kollagenfasern durch Kopf-zu-Kopf-Wechselwirkungen, die ein Dimer bilden, und Schwanz-zu-Schwanz-Wechselwirkungen, die ein Tetramer bilden, miteinander verbinden. Die Fasern verbinden sich auch durch laterale Wechselwirkungen zwischen den dreifach helikalen Regionen.

Solche komplexen Assoziationen können ein zweidimensionales, unregelmäßiges Netzwerk bilden, das der Basallamina Zugfestigkeit verleiht.

Dieses Netzwerk verbindet sich weiter mit dem Laminingitter und anderen Glykoproteinen wie Perlevan und Entactin, um eine vollständige basale Lamina aufzubauen.