COL1A1

概述

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    I型胶原是由2 条COLI1A1 基因编码的α1链和1条COL1A2 基因编码的α2链组成的三螺旋结构，螺旋之间通过氢键紧密地结合在一起。胶原蛋白是骨基质中含量最为丰富的蛋白质，占骨有机成分的80%-90%。

    纤维胶原蛋白广泛存在于各种器官的软骨组织中。COL1A 产量不足及结构改变均可导致成骨不全症和先天性骨质疏松症。在临床上, 成骨不全症(osteogenesis imperfecta, OI)与骨质疏松症有相同的体征[1]。

基因结构

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    COL1A1全称collagen, type I, alpha 1（α1-I型胶原基因），位于第17号染色体的q21.31-q22位置。COL1A1基因全长17.53kb，共有55个外显子，mRNA全长4394bp，编码由1464个氨基酸残基组成的蛋白。

基因的分子生物学功能

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    I型胶原是细胞外质(ECM）的主要成分，也是器官纤维化时病变部位沉积的主要细胞外质成分。I型胶原由两条α1链和一条α2链组成。这两种多肽链分别由COLI1A1和COLI1A2基因编码，通常以2:1的比例合成，形成三螺旋结构。3条胶原链先形成一个前体分子—前胶原。在前胶原肽酶作用下先去除N端和C端的肽段形成原胶原。原胶原分子由无数羟化脯氨酸和赖氨酸残基相连成胶原纤维，每个纤维是由交错平行的原胶原分子首尾相接组成。每条链的螺旋部分含有338个连续重复的G-X-Y，其中G是甘氨酸，X通常为脯氨酸，Y为羟化脯氨酸。甘氨酸对于3条胶原链形成一条3股螺旋的正确构象是必需的。

基因对疾病的影响

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    成骨不全以不同程度的骨折、骨畸形、骨脆性增加、蓝巩膜、牙本质发育不良、听力下降等为临床特征，该病具有遗传异质性，其遗传方式为常染色体显性或隐性遗传性。国外人群发病率约为1/100000～419 /100000[2]。成骨不全的致病基因主要是Ⅰ型胶原α1链蛋白编码基因(COL1A1)和Ⅰ型胶原α2链蛋白编码基因(COL1A2) ,同时又以COL1A1基因最为主要[3]。此外，该基因的突变还与爱-唐综合征(Ehlers-Danlos)、先天性骨质疏松症等疾病相关。