Kollagen, typ II, alfa 1 (primär artros, spondyloepiphyseal dysplasi, medfödd), även känd som COL2A1 , är en mänsklig gen som ger instruktioner för produktionen av pro-alpha1(II)-kedjan av typ II kollagen .
Denna gen kodar för alfa-1-kedjan av typ II kollagen, ett fibrillärt kollagen som finns i brosk och glaskroppen i ögat. Mutationer i denna gen är associerade med akondrogenes , kondrodysplasi , tidig familjär artros, SED congenita , Langer-Saldino akondrogenes , Kniest dysplasi , Stickler syndrom typ I och spondyloepimetaphyseal dysplasi Strudwick typ. Dessutom är defekter i bearbetningen av kondrokalcin , ett kalciumbindande protein som är C-propeptiden i denna kollagenmolekyl, också associerade med kondrodysplasi . Det finns två transkript som identifierats för denna gen. Typ II kollagen, som tillför struktur och styrka till bindväven , finns främst i brosk , det geléliknande ämne som fyller ögongloben ( glaskroppen ), innerörat och mittdelen av diskarna mellan ryggkotorna i ryggraden . (nucleus pulposus). Tre pro-alpha1(II)-kedjor vrids ihop för att bilda en trippelsträngad, repliknande prokollagenmolekyl. Dessa prokollagenmolekyler måste bearbetas av enzymer i cellen. När dessa molekyler har bearbetats lämnar de cellen och ordnar sig i långa, tunna fibriller som tvärbinds till varandra i utrymmena runt cellerna. Tvärbindningarna resulterar i bildandet av mycket starka mogna typ II kollagenfibrer.
COL2A1-genen är lokaliserad på den långa (q) armen av kromosom 12 mellan positionerna 13.11 och 13.2, från baspar 46.653.017 till baspar 46.684.527.
Relaterade förhållanden
Akondrogenes typ 2 : Flera typer av mutationer i COL2A1-genen är ansvariga för akondrogenes, typ 2. Dessa mutationer kan inkludera saknade delar av COL2A1-genen, ersättning av aminosyrans byggsten glycin med en annan aminosyra, eller förändringar som orsakar viktiga delar av proteinet som ska utelämnas. Alla dessa mutationer förhindrar normal produktion av moget typ II kollagen, vilket resulterar i akondrogenes, typ 2 genom att påverka vävnader som är rika på typ II kollagen.
Platyspondylic letal skelettdysplasi, Torrance-typ : Färre än 10 mutationer i COL2A1-genen har identifierats hos personer med platyspondylic letal skelettdysplasi, Torrance-typ. De flesta av dessa mutationer förändrar en enda proteinbyggsten (aminosyra) i pro-alpha1(II)-kedjan. Dessa COL2A1-mutationer leder till produktionen av en onormal version av pro-alpha1(II)-kedjan som inte kan inkorporeras i typ II kollagenfibrer. Som ett resultat gör cellerna en minskad mängd kollagen av typ II. Istället för att bilda kollagenmolekyler byggs de onormala pro-alpha1(II)-kedjorna upp i broskceller (kondrocyter). Dessa förändringar stör den normala benutvecklingen, vilket resulterar i skelettavvikelser som korta armar och ben, en liten bröstkorg, tillplattade kotor och korta fingrar och tår.
Hypokondrogenes : Flera olika typer av mutationer i COL2A1-genen är ansvariga för hypokondrogenes. Dessa mutationer kan innefatta saknade delar av COL2A1-genen, ersättning av byggstensaminosyran glycin med en annan aminosyra eller förändringar som utelämnar viktiga delar av proteinet. Alla dessa förändringar stör bildningen av mogna trippelsträngade kollagenmolekyler av typ II, vilket resulterar i denna typ av hypokondrogenes genom att påverka vävnader som är rika på kollagen typ II.
Kniest dysplasi : De flesta mutationer som är ansvariga för Kniest dysplasi orsakar onormalt korta pro-alpha1(II) kollagenkedjor som produceras i cellen. Dessa korta kedjor förenas med längre, normallånga kollagenkedjor. De resulterande onormala kollagenmolekylerna av typ II är kortare än normalt, vilket orsakar tecken och symtom på Kniest-dysplasi.
Spondyloepimetafyseal dysplasi, Strudwick-typ : Alla mutationer i COL2A1-genen som hittills har karakteriserats orsakar en aminosyraväxling i pro-alpha1(II)-kedjan av typ II-kollagen; specifikt ersätts aminosyran glycin med en annan aminosyra. Ersättningen av en annan aminosyra för glycin i denna kedja hämmar bildningen av stabila, trippelsträngade, repliknande kollagenmolekyler. Detta resulterar i spondyloepimetaphyseal dysplasi, Strudwick-typ genom att påverka vävnader som är rika på typ II kollagen.
Spondyloepiphyseal dysplasia congenita : Spondyloepimetaphyseal dysplasia congenita kan orsakas av flera typer av mutationer i COL2A1-genen. Dessa mutationer kan resultera i felaktig substitution av en aminosyra i pro-alpha1(II)-kedjan eller produktion av en onormalt kort pro-alpha1(II)-kedja. Alla dessa förändringar stör bildandet av mogna trippelsträngade kollagenmolekyler av typ II, vilket resulterar i denna typ av spondyloepimetaphyseal dysplasia congenita genom att påverka vävnader som är rika på typ II kollagen.
Spondyloperifer dysplasi : Mutationer som orsakar spondyloperifer dysplasi leder till produktionen av en onormalt kort pro-alpha1(II)-kedja som inte kan inkorporeras i kollagenfibrer av typ II. Som ett resultat gör cellerna en minskad mängd kollagen av typ II. Istället för att bilda kollagenmolekyler byggs de onormala pro-alpha1(II)-kedjorna upp i broskceller (kondrocyter). Dessa förändringar stör den normala benutvecklingen, vilket resulterar i tillplattade kotor, korta fingrar och tår och andra egenskaper hos spondyloperifer dysplasi.
Sticklers syndrom : Flera av mutationerna i COL2A1-genen resulterar i produktionen av ett onormalt kort protein som inte kan inkorporeras i en kollagenfiber av typ II. De flesta av mutationerna i COL2A1 som orsakar Sticklers syndrom har dock en för tidig stoppsignal i en kopia av genen. På grund av detta producerar celler bara hälften av den normala mängden pro-alfa 1(II) kollagenkedjor. Denna brist resulterar i underproduktion av typ II kollagen i brosk, vilket orsakar symtomen på Sticklers syndrom, COL2A1.
Andra störningar med ökad risk från variationer av COL2A1-genen: Variationer i COL2A1-genen kan öka risken för att utveckla artros (OA), en degenerativ sjukdom i ledbrosk, hos vissa personer. Variationerna i denna gen resulterar i aminosyraförändringar i pro-alpha1(II)-kedjan av typ II-kollagen. Dessa förändringar i ledernas kollagenfibrer tros spela en roll i nedslitningen av ledbrosket, vilket resulterar i tecken och symtom på artros.
Donoso LA, Edwards AO, Frost AT, Ritter R, Ahmad N, Vrabec T, Rogers J, Meyer D, Parma S (2003). "Klinisk variation av Sticklers syndrom: roll för exon 2 av kollagenen COL2A1". Undersökning av oftalmologi . 48 (2): 191–203. doi : 10.1016/S0039-6257(02)00460-5 . PMID 12686304 .
Fernandes RJ, Wilkin DJ, Weis MA, Wilcox WR, Cohn DH, Rimoin DL, Eyre DR (juli 1998). "Införlivande av strukturellt defekt typ II-kollagen i broskmatris vid kniest kondrodysplasi". Arkiv för biokemi och biofysik . 355 (2): 282–90. doi : 10.1006/abbi.1998.0745 . PMID 9675039 .
Ikeda T, Mabuchi A, Fukuda A, Kawakami A, Ryo Y, Yamamoto S, Miyoshi K, Haga N, Hiraoka H, Takatori Y, Kawaguchi H, Nakamura K, Ikegawa S (juli 2002). "Associationsanalys av singelnukleotidpolymorfismer i broskspecifika kollagengener med knä- och höftartros i den japanska befolkningen". Journal of Bone and Mineral Research . 17 (7): 1290–6. doi : 10.1359/jbmr.2002.17.7.1290 . PMID 12096843 . S2CID 31291501 .
Zankl A, Neumann L, Ignatius J, Nikkels P, Schrander-Stumpel C, Mortier G, Omran H, Wright M, Hilbert K, Bonafé L, Spranger J, Zabel B, Superti-Furga A (februari 2005). "Dominanta negativa mutationer i C-propeptiden av COL2A1 orsakar platyspondylic letal skelettdysplasi, torranstyp, och definierar en ny underfamilj inom typ 2 kollagenopatierna". American Journal of Medical Genetics del A . 133A (1): 61–7. doi : 10.1002/ajmg.a.30531 . PMID 15643621 . S2CID 24925027 .
Zankl A, Zabel B, Hilbert K, Wildhardt G, Cuenot S, Xavier B, Ha-Vinh R, Bonafé L, Spranger J, Superti-Furga A (augusti 2004). "Spondyloperifer dysplasi orsakas av trunkerande mutationer i C-propeptiden av COL2A1". American Journal of Medical Genetics del A . 129A (2): 144–8. doi : 10.1002/ajmg.a.30222 . PMID 15316962 . S2CID 22472125 .
