الكولاجين، النوع الأول، ألفا 1

الكولاجين من النوع الأول، ألفا 1 ، المعروف أيضًا باسم كولاجين ألفا-1 من النوع الأول ، هو بروتين يُشفّر في البشر بواسطة جين COL1A1 . يُشفّر جين COL1A1 المكون الرئيسي للكولاجين من النوع الأول ، وهو الكولاجين الليفي الموجود في معظم الأنسجة الضامة ، بما في ذلك الغضروف .

الكولاجين بروتين يُقوّي ويدعم العديد من أنسجة الجسم، بما في ذلك الغضاريف والعظام والأوتار والجلد وبياض العين ( الصلبة ). يُنتج جين COL1A1 مُكوّنًا من الكولاجين من النوع الأول ، يُسمى سلسلة برو-ألفا1(I). تتحد هذه السلسلة مع سلسلة برو-ألفا1(I) أخرى، ومع سلسلة برو-ألفا2(I) (التي يُنتجها جين COL1A2 ) لتكوين جزيء من بروكولاجين النوع الأول . يجب معالجة جزيئات بروكولاجين هذه، ثلاثية الخيوط، الشبيهة بالحبال، بواسطة إنزيمات خارج الخلية. بمجرد معالجة هذه الجزيئات، تترتب في ألياف طويلة ورفيعة تتشابك مع بعضها البعض في الفراغات المحيطة بالخلايا. تُؤدي هذه الروابط المتشابكة إلى تكوين ألياف كولاجين ناضجة وقوية جدًا من النوع الأول. تشمل وظائف الكولاجين الصلابة والمرونة.

يقع جين COL1A1 على الذراع الطويلة (q) للكروموسوم 17 بين الموضعين 21.3 و22.1، من الزوج القاعدي50 183 289 إلى زوج القاعدة50 201 632 .

ترتبط الطفرات في جين COL1A1 بالحالات التالية:

• متلازمة إهلرز-دانلوس، النوع الوعائي : في حالات نادرة، تحدث طفرات استبدال غير متجانسة محددة من الأرجينين إلى السيستين في جين COL1A1، والتي ترتبط أيضًا بهشاشة الأوعية الدموية وتحاكي متلازمة إهلرز-دانلوس الوعائية الناتجة عن خلل في جين COL3A1.
• متلازمة إهلرز-دانلوس، النوع المفصلي الارتخائي : تنتج عن طفرات في جين COL1A1 . تُسبب هذه الطفرات في جين COL1A1 اضطرابًا يُؤدي إلى حذف جزء من سلسلة برو-ألفا1 (I) التي تحتوي على قطعة تُستخدم لربط جزيء بآخر. عند فقدان هذا الجزء من البروتين، تتأثر بنية الكولاجين من النوع الأول. وتتأثر الأنسجة الغنية بالكولاجين من النوع الأول، مثل الجلد والعظام والأوتار، بهذا التغيير. أما متلازمة إهلرز-دانلوس من النوع الرابع، فتُعزى في الغالب إلى تشوهات في الألياف الشبكية (الكولاجين من النوع الثالث).
• متلازمة إهلرز-دانلوس، النوع الكلاسيكي : في حالات نادرة، تبين أن طفرة في جين COL1A1 تُسبب النوع الكلاسيكي من متلازمة إهلرز-دانلوس. تُستبدل هذه الطفرة الحمض الأميني السيستين بالحمض الأميني الأرجينين في الموضع 134 من البروتين الذي يُنتجه الجين. (يمكن كتابة الطفرة أيضًا على النحو التالي: Arg134Cys). يتفاعل البروتين المُعدَّل بشكل غير طبيعي مع بروتينات أخرى مُكوِّنة للكولاجين، مما يُؤدي إلى تعطيل بنية ألياف الكولاجين من النوع الأول واحتجاز الكولاجين داخل الخلية. يعتقد الباحثون أن هذه التغيرات في الكولاجين هي التي تُسبب علامات وأعراض هذا الاضطراب. يُعزى النوع الرابع من متلازمة إهلرز-دانلوس في الغالب إلى تشوهات في الألياف الشبكية (الكولاجين من النوع الثالث). فبدون هيدروكسيل الليسين، بواسطة إنزيم هيدروكسيلاز الليسيل، لا يُمكن تكوين بنية الكولاجين النهائية.
• هشاشة العظام من النوع الأول : تُعدّ هشاشة العظام من أكثر الاضطرابات شيوعًا الناتجة عن طفرات في هذا الجين. وتؤدي الطفرات التي تُعطّل إحدى نسختي جين COL1A1 إلى الإصابة بهشاشة العظام من النوع الأول. لا تُنتج النسخة المتحوّرة من الجين أي سلاسل من الكولاجين من النوع الأول (pro-alpha1(I)). ولأن نسخة واحدة فقط من الجين تُوجّه الخلية لإنتاج سلاسل الكولاجين من النوع الأول (pro-alpha1(I))، فإن خلايا الأشخاص المصابين بهذا الاضطراب تُنتج نصف الكمية الطبيعية فقط من الكولاجين من النوع الأول، مما يؤدي إلى هشاشة العظام وظهور أعراض أخرى.
• هشاشة العظام من النوع الثاني : يمكن أن تُسبب أنواعٌ عديدة من الطفرات في جين COL1A1 هشاشة العظام من النوع الثاني. تتراوح هذه الطفرات بين فقدان أجزاء من جين COL1A1 واستبدال الأحماض الأمينية، حيث يُستبدل حمض الجلايسين الأميني بحمض أميني آخر في سلسلة البروتين. في بعض الأحيان، يتغير أحد طرفي الجين (يُسمى الطرف الكربوكسيلي)، مما يُعيق ارتباط سلاسل البروتين. تمنع جميع هذه التغيرات الإنتاج الطبيعي للكولاجين الناضج من النوع الأول، مما يؤدي إلى هذه الحالة الخطيرة، هشاشة العظام من النوع الثاني.
• مرض تكون العظم الناقص من النوع الثالث : قد تؤدي الطفرات في جين COL1A1 إلى إنتاج بروتين يفتقر إلى أجزاء معينة، مما يجعله غير قابل للاستخدام في إنتاج الكولاجين. كما تتسبب طفرات أخرى في استبدال حمض الجلايسين الأميني بحمض أميني آخر في سلسلة برو-ألفا1 (I)، مما يعيق التفاعل الأساسي بين سلاسل البروتين. يُثبط إنتاج الكولاجين من النوع الأول بسبب عدم قدرة خيوط البروكولاجين المتغيرة على الارتباط وتكوين البنية الثلاثية الخيوط الشبيهة بالحبل للكولاجين الناضج. تؤثر هذه التغيرات سلبًا على الأنسجة الغنية بالكولاجين من النوع الأول، مثل الجلد والعظام والأسنان والأوتار، مما يؤدي إلى ظهور علامات وأعراض مرض تكون العظم الناقص من النوع الثالث.
• هشاشة العظام من النوع الرابع : تُسبب عدة أنواع من الطفرات في جين COL1A1 هشاشة العظام من النوع الرابع. قد تشمل هذه الطفرات فقدان أجزاء من جين COL1A1 أو تغييرات في أزواج القواعد (وحدات بناء الحمض النووي DNA). تُؤدي هذه التغيرات الجينية إلى بروتين يفتقر إلى أجزاء أو يحتوي على استبدالات في الأحماض الأمينية؛ تحديدًا، يتم استبدال حمض الجلايسين الأميني بحمض أميني آخر. تُعيق جميع هذه التغييرات تكوين جزيء الكولاجين الناضج ثلاثي السلاسل وتمنع إنتاج الكولاجين الناضج من النوع الأول، مما يُؤدي إلى هشاشة العظام من النوع الرابع.
• هشاشة العظام : هشاشة العظام حالة تجعل العظام أكثر هشاشة وعرضة للكسر. يبدو أن أحد أشكال التباين الجيني ( تعدد الأشكال ) في جين COL1A1 يزيد من خطر الإصابة بهشاشة العظام . وقد تبين أن تباينًا محددًا في موقع ارتباط Sp1 يرتبط بزيادة خطر انخفاض كتلة العظام وكسور الفقرات ، وذلك بسبب التغيرات التي يُحدثها بروتين COL1A1 نتيجة وجود نسخة واحدة من الجين. وقد أظهرت العديد من الدراسات أن النساء اللواتي يحملن هذا التباين الجيني المحدد في موقع Sp1 أكثر عرضة للإصابة بهشاشة العظام من النساء اللواتي لا يحملن هذا التباين.
• الاستعداد للإصابة بالفتق . ^{[ 5 ]}
• الاستعداد للإصابة بمرض القرص التنكسي ، وانزلاق القرص . ^{[ 6 ]}

• GeneReviews/NCBI/NIH/UW دخول على تكون العظم الناقص
• الوراثة المندلية على الإنترنت في الإنسان (OMIM): 120150
• EntrezGene 1277
• بطاقة جين COL1A1
• قاعدة بيانات طفرات الكولاجين البشري من النوع الأول والنوع الثالث
• نظرة عامة على جميع المعلومات الهيكلية المتاحة في PDB لـ UniProt : P02452 (سلسلة الكولاجين ألفا-1(I)) في PDBe-KB .