Los seres vivos estamos compuestos por muchísimas sustancias químicas diferentes (entre 25 y 30), pero el 96% de la masa de la mayoría de las células está formada por los siguientes bioelementos esenciales: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), azufre (S), nitrógeno (N) y fósforo (P), que abundan mucho más en la materia orgánica viva que en el resto de elementos de la corteza terrestre.
Las proteínas, macromoléculas formadas a partir de cadenas lineales de aminoácidos, son la base de todo tejido vivo, ya que representan el 80% del protoplasma celular deshidratado y el 50% del peso en seco de toda asociación tisular en el cuerpo. Los genes, encerrados en el núcleo en forma de cromosomas, codifican mediante secuencias de ácidos nucleicos la síntesis de proteínas específicas. Gracias a los mecanismos de transcripción y traducción, el código genético se convierte en los elementos funcionales que dan forma a nuestro cuerpo.
Se han identificado unos 500 tipos de aminoácidos, pero solo 20 forman parte de las proteínas del organismo humano, es decir, están codificados a nivel genético. De todas formas, el número de aminoácidos unidos, el orden en el que se coloca cada uno de ellos, la conformación tridimensional de las cadenas y los grupos prostéticos (no proteicos) otorgan una variedad de proteínas inabarcable en solo un organismo. Hoy te lo contamos todo sobre una de las más importantes: el colágeno.
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¿Qué es el colágeno?
El colágeno es la proteína fibrosa más abundante en la matriz extracelular y en el tejido conectivo. Es uno de los componentes principales de la piel y los huesos y, por tanto, cubre aproximadamente el 25% de la masa proteica del organismo humano. También se encuentra en tendones, ligamentos y cartílagos. Dependiendo del grado de mineralización, el colágeno puede ser rígido, maleable o encontrarse en un amplio espectro entre ambos términos.
El colágeno es una proteína y, por tanto, está formado a base de aminoácidos. Los aminoácidos son las subunidades básicas proteicas que se unen mediante enlaces peptídicos: cuando se asocian de 2 a 10 el compuesto se llama péptido, de 10 a 50 es un polipéptido y a partir de 50 es una proteína. El código genético es universal, lo que quiere decir que la información que codifica la colocación de un aminoácido al ensamblar una proteína es igual en todos los seres vivos.
En general, esta proteína tan especial se encuentra en forma de una triple hélice, compuesta por dos cadenas polipeptídicas iguales α1 y una que difiere ligeramente de ellas (α2). El motivo de repetición más común del colágeno es el siguiente:
Glicina-prolina-X // glicina-X-hidroxiprolina
Cabe destacar que “X” es todo aminoácido que no sea ninguno de los 3 citados. Debido a esta conformación, el colágeno es rico en los aminoácidos glicina, prolina e hidroxiprolina. Sobre todo este último aminoácido lo diferencia del resto de elementos proteicos, ya que no es usual que una proteína tenga tanta hidroxiprolina en su esqueleto polipeptídico. Por ejemplo, el colágeno del ser humano presenta 329 unidades de glicina, 126 de prolina y 95 de hidroxiprolina por cada 1000 residuos aminoacídicos.
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Los tipos de colágeno
Hemos hablado del colágeno como una proteína única e invariable, pero nada más lejos de la realidad. Según el tipo de cadenas que presentan, su disposición, su localización y la interrelación con otros elementos, se pueden detectar varios tipos de colágeno. Entre ellos, destacamos los siguientes:
- Colágeno tipo I, cadenas α1, α1, α2(I): forma el 90% del colágeno corporal. Se encuentra en la piel, huesos, tendones, ligamentos, dentina y la córnea.
- Colágeno tipo II, cadenas [α1(II)]3: se encuentra en el cartílago hialino, el humor vítreo y la notocorda, cuerda cartilaginosa de los cordados, que en humanos se desarrolla en la columna vertebral.
- Colágeno tipo III, cadenas [α1(III)]3: localizado en la piel, en los vasos sanguíneos y como parte de los tejidos de los órganos internos.
- Colágeno tipo V, cadenas α1, α1, α2-α3(V): piel, huesos, placenta y membrana fetal.
- Colágeno tipo X, cadenas [α1(X)]3: mientras que los citados hasta ahora se presentan en forma de fibras, este forma redes hexagonales. Forma parte del hueso en construcción.
- Colágeno XIV, cadenas α1(XIV)3: se encuentra asociado a fibras, específicamente en la piel, la córnea y el cartílago articular.
Podríamos seguir citando ejemplos, pues nos dejamos en el tintero a los colágenos IV, VI, VII, VIII, IX, XI, XII y otros, ya que son un total de 22. De todas formas, la idea queda clara: esta proteína está formada por distintos tipos de cadenas y, según su disposición (fibras, redes, redes hexagonales, asociados a fibras o transmembrana), se pueden contar varios tipos de colágeno, con funcionalidades distintas.
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Generalidades comunes
Puede resultar muy lioso incurrir en terminología tan específica, pues es fácil perderse entre cadenas, polipéptidos y zonas de síntesis. Por ello, recogemos una serie de ideas básicas en lo referente al colágeno en la siguiente lista:
- Todos los tipos de colágeno presentan el motivo repetido glicina-prolina-X y están compuestos por 3 cadenas interconectadas, con distintas características en cada caso.
- Los varios tipos de colágeno se diferencian, primariamente, por su capacidad de formar fibras, redes o por la finalidad de servir de puntos conectivos entre ellos.
- La mayoría del colágeno del organismo está dispuesto en forma de fibras y cae dentro de la categoría de colágeno tipo I.
- El colágeno no se sintetiza directamente, ya que se concibe en forma de procolágeno, para luego experimentar un proceso de glicosilación y dar lugar a la triple hélice.
- El colágeno fibroso tiene unos requerimientos morfológicos muy específicos y, por tanto, es susceptible a mutaciones. Esto se puede traducir en diversos cuadros clínicos.
¿Cuál es la función del colágeno?
El colágeno es una de las partes principales del tejido conectivo, ya que es sintetizado y secretado por los fibroblastos, muy abundantes en estas asociaciones tisulares. Tal y como indica su propio nombre (conectivo, conexión), el colágeno y el resto de cuerpos celulares asociados a estos tejidos tienen como finalidad conectar las estructuras corporales y mantenerlas unidas, dando así lugar a la forma tridimensional del cuerpo humano.
El colágeno tiene una gran resistencia a la tracción, lo cual lo hace el candidato principal para formar parte de la fascia, cartílagos, ligamentos, piel, tendones y huesos. Además, junto con la queratina y elastina, es el causante de la plasticidad y capacidad de deformación de la piel. Más allá de tipo I, el colágeno XVII es otro de los más importantes, ya que supone el punto de unión entre la dermis y la epidermis.
Además, cabe destacar que el colágeno nos acompaña más allá del sistema locomotor y la piel, pues también forma parte de estructuras clave durante el desarrollo fetal, de los vasos sanguíneos, de los discos intervertebrales e incluso de la córnea. Sin ir más lejos, el estroma, la parte más gruesa de la córnea ocular, está compuesto por unas 200 fibras de colágeno interconectadas. Sin esta proteína, ver de forma adecuada sería imposible.
Por todas estas razones, no es de extrañar que muchas de las mutaciones asociadas a los genes codificantes del colágeno se traduzcan en patologías graves. Además, debido a que las mutaciones en una cadena pueden afectar a aquellas fibras de colágeno sanas, estas mutaciones se consideran dominantes (se expresan aunque una de las dos copias del gen esté sana). La espondilitis anquilosante, dermatomiositis, esclerodermia, artritis psoriásica y otras muchas más enfermedades se asocian al colágeno de un modo u otro.
Resumen
En resumen, el colágeno es un tipo de proteína que puede adoptar hasta 22 formas distintas, dependiendo de las cadenas que lo componen, el orden de los aminoácidos, la relación con el resto de elementos celulares y el lugar de localización. Si bien hasta 9 de cada 10 fibras de colágeno son de tipo I, todas ellas juegan un papel esencial para el bienestar a largo plazo.
Además, el colágeno forma parte de la piel, así que se suele asociar con productos antienvejecimiento y cremas rejuvenecedoras. El envejecimiento, fumar, la exposición a la radiación ultravioleta y otros eventos pueden reducir la producción de colágeno y degradar el existente, lo que da lugar a las arrugas y la apariencia típica durante la senescencia.
