Kolagen: Otkritja o Najvažnijem Proteinu u Životinjskom Kraljevstvu
Kolagen je omiljeni protein među sisavcima, a koristi se u tijelu više nego bilo koji drugi protein. Čak i dinosaure su očigledno voljeli kolagen, jer su pronađeni tragovi ovog proteina u nekim fosilima. Međutim, tek nedavno su kemičari otkrili na koji način se obično krhka molekula mogla očuvati milijunima godina. U prošlosti, kolagen je bio poznat po tome što se ubrizgava u kožu kako bi ljudima pomogao da izgledaju mlađe. No već tada je imao mnoge druge primjene, poput zagrijavanja za izradu želatine za slatkiše ili kao omot za kobasice. Čak su se kolagen papir i ljepilo koristili prije više od 8000 godina.
Kolagen u Današnjem Svijetu
Danas je kolagen popularan dodatak mnogim prehrambenim proizvodima, ali također čini značajan dio naših tijela. Iako ne očekujemo pronaći kolagen u fosilima starijim od nekoliko tisuća godina, jer se drži uz peptide koji se razgrađuju kada su vlažni, postoje izvanredni fosili dinosaura koji još uvijek imaju netaknut kolagen. Primjerice, jedan uzorak Lufengosaurusa datira iz ranog jure, prije 195 milijuna godina, što je nevjerojatno za protein koji na sobnoj temperaturi obično gubi polovicu svojih veza svake 500. godine.
Nova Istraživanja i Znanstvena Otkrića
Nova istraživanja pripisuju očuvanje kolagena primjeni Pauliovog principa isključenja, koji se može prisjetiti svatko tko je pohađao kemiju u srednjoj školi. Obično, voda razgrađuje peptide kolagena kroz hidrolizu, čak i ako ga bakterije ne napadaju. Suhi uvjeti mogu produžiti njegov životni vijek – uzorak ljepila iz kojeg je uzet kolagen potječe iz pustinje oko Mrtvog mora – no svugdje su prisutni vlažni periodi još od mezozoika.
Znanstvenici s MIT-a istraživali su očuvanje uzoraka kolagena i otkrili da interakcije karbonilnih skupina igraju ključnu ulogu. “Pružamo dokaze da ta interakcija sprječava vodu da napada peptide i razgrađuje ih. To se protivi onome što se događa s uobičajenim peptide bondovima,” izjavio je profesor Ron Raines.
Kako Kolagen Održava Svoju Stabilnost?
Ključne veze unutar kolagena su između molekula ugljika i dušika u susjednim aminokiselinama. Iskorištavajući svoju sposobnost stvaranja četiri veze, atom ugljika dodjeljuje dvije atoma kisika kako bi formirao karbonilnu skupinu, ostavljajući elektrone slobodne za vezanje. Kada se te karbonilne skupine vežu međusobno, čine vodonepropusnu poveznicu.
Način na koji se kolagen veže omogućava mu da postane otporan na razgradnju. Rainesov tim proizveo je dva proteina s kolagen sličnim sastavom, te ih nazvao cis i trans. Cis forma razgrađuje se na kontakt s vodom, dok trans forma ostaje otporna, zahvaljujući ispunjenim orbitalima. “Patencija veze može biti cis ili trans, i možemo promijeniti omjer između njih. Time oponašamo prirodno stanje kolagena ili stvaramo nezaštićenu peptidnu vezu,” rekao je Raines.
Zašto Je Kolagen Ključan za Život?
Na kraju, kolagen je od velike važnosti ne samo za dinosaure, već i za sisavce, uključujući ljude. “Kolagen je okvir koji nas drži zajedno,” rekao je Raines. Njegova stabilnost i fibrozna struktura čine ga savršenim izborom za ovaj okvir. Naši kosti i ligamenti izloženi su tekućinama na bazi vode, kao što je krv. Bez otpornosti na hidrolizu, trajne komponente našeg tijela morale bi se neprekidno obnavljati, čime kolagen igra vitalnu ulogu u našem dugovječnosti.
Zaključak
Studija o kolagenu otvara nove horizonte u razumijevanju ovog iznimno važnog proteina. S njegovim izvanrednim svojstvima očuvanja, vjerujemo da ćemo s vremenom otkriti još više o njegovoj ulozi u svijetu i našim tijelima. Ova istraživanja su dostupna u ACS Central Science.
