27.11: Kollagen Typ IV der Basallamina

Kollagen Typ IV ist ein 400 nm langes, netzwerkbildendes Kollagen, das als Barriere zwischen Epithel- und Endothelzellen fungiert. Kollagen Typ IV bildet das Rückgrat der Basalmembran durch Gerüstbau mit Laminin, Entactin, Proteoglykanen und Fibronektin. Neben der strukturellen Unterstützung der Basalmembran trägt es auch dazu bei, Signalpotentiale bereitzustellen, die sowohl für pathologische als auch physiologische Funktionen erforderlich sind.

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

Eine Mutation der Gene, die für die Kodierung von Typ-IV-Kollagen verantwortlich sind, wie z. B. COL4A5, kann zum Alport-Syndrom führen. Bei diesem Syndrom wird die glomeruläre Basalmembran dünner und bildet schließlich Risse. Diese Krankheit ist durch Nierenprobleme, Hörverlust und Augenanomalien gekennzeichnet. 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 erhöhten Sekretion extrazellulärer Matrixproteine 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.