Jenis Serat Kolagen

Jaringan ikat membentuk dukungan struktural makhluk hidup, terutama vertebrata. Jaringan yang memenuhi definisi ini melayani berbagai fungsi di seluruh tubuh, dan bahan penyusun banyak jaringan ikat ini adalah serat kolagen. Kolagen adalah protein – faktanya, ini adalah protein paling banyak ditemukan di alam. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa sekitar 40 subtipe telah diidentifikasi pada 2018.

Tidak semua jenis kolagen dibentuk menjadi serat, terdiri dari fibril (yang sendiri terbuat dari kelompok triplet individu molekul kolagen), tetapi tiga dari lima jenis utama kolagen – berlabel I, II, III, IV dan V – sering terlihat dalam pengaturan. Kolagen memiliki sifat yang menguntungkan untuk menahan gaya regangan atau tarik. Karena prevalensi kolagen dalam tubuh, gangguan yang mempengaruhi sintesisnya, atau pembuatan biologis, sangat banyak dan bisa parah.

Jaringan ikat yang tepat, yang diterjemahkan secara kasar menjadi "apa pun yang bukan tulang yang mungkin dimiliki kebanyakan orang dikenal sebagai jaringan ikat," termasuk jaringan ikat longgar, jaringan ikat padat dan adiposa jaringan. Jenis lain dari jaringan ikat termasuk darah dan jaringan pembentuk darah, jaringan limfoid, tulang rawan dan tulang.

Kolagen adalah bentuk jaringan ikat longgar. Jenis jaringan ini meliputi serat, substansi dasar, membran basal dan berbagai sel jaringan ikat yang ada (misalnya, bersirkulasi dalam darah). Selain serat kolagen, jenis serat jaringan ikat longgar meliputi serat retikuler dan serat elastis. Kolagen tidak ditemukan dalam substansi dasar, tetapi merupakan komponen membran dasar tertentu, yang merupakan antarmuka antara jaringan ikat itu sendiri dan jaringan apa pun yang menopangnya.

Seperti disebutkan, kolagen adalah sejenis protein, dan protein terdiri dari asam amino. Panjang pendek asam amino disebut peptida, sedangkan polipeptida lebih panjang tetapi pendek menjadi protein fungsional penuh.

Seperti semua protein, kolagen dibuat pada permukaan ribosom di dalam sel. Ini menggunakan instruksi dari asam ribonukleat (RNA) untuk membuat polipeptida panjang yang disebut prokolagen. Zat ini dimodifikasi dalam retikulum endoplasma sel dengan berbagai cara. Molekul gula, gugus hidroksil dan ikatan sulfida-sulfida ditambahkan ke asam amino tertentu. Setiap molekul kolagen yang ditujukan untuk serat kolagen dililit menjadi heliks rangkap tiga bersama dengan dua molekul lainnya, memberikan stabilitas struktural. Sebelum kolagen menjadi benar-benar matang, ujungnya dipotong untuk membentuk protein yang disebut tropocollagen, yang merupakan nama lain dari kolagen.

Meskipun lebih dari tiga lusin jenis kolagen yang berbeda telah diidentifikasi, hanya sebagian kecil dari ini yang signifikan secara fisiologis. Lima jenis pertama, menggunakan angka Romawi I, II, III, IV dan V, adalah yang paling umum di tubuh. Faktanya, 90 persen dari semua kolagen terdiri dari Tipe I.

Kolagen tipe I (kadang disebut kolagen I; skema ini tentu saja berlaku untuk semua jenis) membentuk serat kolagen, dan ditemukan di kulit, tendon, organ dalam dan bagian organik (yang non-mineral) tulang. Tipe II adalah konstituen utama dari tulang rawan. Tipe III adalah komponen utama serat retikuler, yang agak membingungkan karena ini tidak dianggap "serat kolagen" seperti serat yang dibuat dari tipe I; tipe I dan III sering terlihat bersama-sama dalam jaringan. Tipe IV ditemukan di membran basal, sedangkan tipe V terlihat di rambut dan pada permukaan sel.

Karena kolagen tipe I begitu tersebar luas, mudah untuk diisolasi dari jaringan sekitarnya dan merupakan jenis kolagen pertama yang dideskripsikan secara formal. Molekul protein tipe I terdiri dari tiga komponen molekul yang lebih kecil, dua di antaranya dikenal sebagai rantai 1(I) dan salah satunya disebut rantai 2(I). Ini diatur dalam bentuk heliks rangkap tiga yang panjang. Heliks tiga ini pada gilirannya ditumpuk satu sama lain untuk membentuk fibril, yang pada gilirannya dibundel menjadi serat kolagen penuh. Hirarki dari yang terkecil hingga terbesar dalam kolagen adalah rantai,, molekul kolagen, fibril, dan serat.

Serat-serat ini mampu meregang jauh tanpa putus. Hal ini membuat mereka sangat berharga dalam tendon, yang menghubungkan otot ke tulang dan karena itu harus must mampu mentolerir banyak kekuatan tanpa melanggar sambil tetap menawarkan banyak fleksibilitas.

Pada penyakit yang disebut osteogenesis imperfecta, kolagen tipe I tidak dibuat dalam jumlah yang cukup atau kolagen yang disintesis rusak dalam komposisinya. Hal ini menyebabkan kelemahan tulang dan ketidakteraturan pada jaringan ikat, yang menyebabkan berbagai tingkat kelemahan fisik (dalam beberapa kasus bisa berakibat fatal).

Kolagen tipe II juga membentuk serat, tetapi ini tidak terorganisasi dengan baik seperti serat kolagen tipe I. Ini ditemukan terutama di tulang rawan. Fibril dalam tipe II, bukannya sejajar dengan rapi, sering disusun dalam apa yang kurang lebih campur aduk. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa tulang rawan, sementara menjadi rumah utama kolagen tipe II, sebagian besar terbuat dari matriks yang terdiri dari proteoglikan. Ini terdiri dari molekul yang disebut glikosaminoglikan melilit inti protein silinder. Seluruh susunan membuat tulang rawan dapat dikompresi dan "kenyal", kualitas yang sangat cocok untuk pekerjaan utama tulang rawan dalam meredam tekanan benturan pada sendi seperti lutut dan siku.

Gangguan pembentukan tulang rawan yang mempengaruhi kerangka yang dikenal sebagai chondrodysplasias diduga disebabkan oleh mutasi pada gen dalam DNA yang mengkode dengan molekul kolagen tipe II.

Peran utama kolagen tipe III adalah pembentukan serat retikuler. Serat-serat ini sangat sempit, dengan diameter hanya sekitar 0,5 sampai 2 persejuta meter. Fibril kolagen yang dibuat dari kolagen tipe III lebih bercabang daripada orientasi paralel.

Serat retikuler ditemukan berlimpah di myeloid (sumsum tulang) dan jaringan limfoid, di mana mereka berfungsi sebagai perancah untuk sel-sel khusus yang terlibat dalam generasi sel darah baru. Mereka dibuat oleh fibroblas atau sel retikuler, tergantung pada lokasinya. Mereka dapat dibedakan dari kolagen tipe I berdasarkan tampilannya setelah diwarnai dengan pewarna kimia tertentu.

Salah satu dari 10 atau lebih subtipe penyakit yang disebut sindrom Ehlers-Danlos, yang dapat menyebabkan pecahnya pembuluh darah yang fatal, disebabkan oleh mutasi pada gen yang mengkode kolagen tipe III.

Kolagen tipe IV adalah komponen utama dari membran basal, seperti yang dicatat. Hal ini diatur ke dalam jaringan percabangan yang luas. Kolagen jenis ini tidak memiliki apa yang disebut dengan periodisitas aksial, artinya sepanjang panjangnya tidak memiliki pola pengulangan yang khas, dan tidak membentuk serat sama sekali. Oleh karena itu, jenis kolagen ini dapat dilihat sebagai jenis kolagen utama yang paling serampangan. Kolagen tipe IV membuat sebagian besar dari tiga lapisan membran dasar, yang disebut lamina densa ("lapisan tebal"). Di kedua sisi lamina densa adalah lamina lucida dan lamina fibroreticularis. Lapisan terakhir mengandung beberapa kolagen tipe III dalam bentuk serat retikuler serta kolagen tipe VI, tipe yang lebih jarang ditemui.