كولاجين4، ألفا1

كولاجين 4، ألفا 1 (بالانجليزية:Collagen, type IV, alpha 1)، ويرمز له بالرمز (COL4A1)، وهو بروتين في البشر يتم ترميزه من قبل جين COL4A1 على الكروموسوم 13. ويتم التعبير عنه في كل مكان في العديد من الأنسجة وأنواع الخلايا.
ويعد COL4A1 وحدة فرعية من نوع الكولاجين الرابع، ويلعب دورا في توليد الأوعية. وقد تم ربط الطفرات في الجين بأمراض الدماغ، والعضلات، والكلى، والعين، ونظام القلب والأوعية الدموية. يحتوي الجين COL4A1 أيضا على واحد من 27 تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة، المرتبطة بزيادة خطر الإصابة بمرض الشريان التاجي.

جين

يقع الجين COL4A1 على الكروموسوم 13 في الرابطة 13q34، ويحتوي على 54 إكسون. كما ينتج هذا الجين 2 أيزوفورم عن طريق الوصل المتبادل.

بروتين

ينتمي COL4A1  إلى الأسرة الرابعة للكولاجين، ويحتوي على 3 ثلاثة نطاقات بروتين: نطاق لنهاية أمينية قصيرة، نطاق 7S طويلة حلزونية ثلاثية في مركزها، ونطاق غير كولاجيني1 في النهاية الكربوكسيلية. يحتوي النطاق الثلاثي الحلزوني على تكرارات متقطعة من G-X-Y ، والتي من المحتمل أن يرجع إليها مرونة النطاق. يتكون النطاق الغير كولاجيني1 من اثنين من القلانس المثلوثية، يحتوي كل منها على جزئين ألفا1 وجزء ألفا2، والتي تشكل مروحة سداسية مُرتبة حول نفق محوري. يحدث التفاعل بين هاتين القلنسوتين عبر وُجيهة مسطحة، وتستقر بواسطة رابطة تساهمية بين سلاسل ألفا1 وألفا2 عبر هاتين القلنسوتين.

وظيفة

يعتبر النوع الرابع الكولاجين هو العنصر الهيكلي الرئيسي للأغشية القاعدية، والذي يحتوي على اثنين أو ثلاثة من بروتينات COL4A1؛ وبالتالي فإن COL4A1 وفير، ويوجد في جميع أنواع الأغشية القاعدية. يعتبر النطاق الغير كولاجيني1 من COL4A1 هو جزيء مضاد للانبعاث مهم للسيطرة على تشكيل الشعيرات الدموية الجديدة. كما يربط النطاق الغير كولاجيني1 بين α1β1 إنتغرين ويمنع مسارات إشارات إنتغرين المحددة في الخلايا الظهارية للأوعية الدموية. كما ينظم التعبير للعامل المحرض لنقص التأكسج ألفا1 (HIF-1α)، وعامل النمو الوعائي البطاني (VEGF)، ويفترض من خلال تثبيط مسار مابك/إرك (MAPK/ERK pathway). هذه النتائج قد تفسر الوظيفة المانعة لحدوث الورم للنطاق الغير كولاجيني1.

أهمية إكلينيكية

ترتبط الطفرات في COL4A1 إكسون 24 و 25 مع (اعتلال وعائي وراثي سائد، اعتلال الكلية، تمدد الأوعية الدموية، وشد عضلي). كما تم تأكيد أن الطفرات في الجين COL4A1 تحدث في بعض المرضى الذين يعانون من تنخرب الدماغ، وانشقاق الدماغ.
في البشر، تم العثور على طفرة جديدة في الترميز الجيني COL4A1 لنوع الكولاجين الرابع وارتباطها مع الساد الخلقي المهيمن في الأسرة الصينية. لم يتم العثور على هذا الطفرة في أفراد الأسرة الغير مصابين، أو في 200 الضوابط غير ذات الصلة. في هذه الدراسة، وأكد تحليل تسلسلي أن بقايا الحمض الأميني جلايكوجين782 محفوظة بكثرة.
يعتبر تقرير هذه الطفرة الجديدة في جين COL4A1 هو التقرير الأول للساد الخلقي المهيمن الغير متلازمي الذي يسلط الضوء على دور هام لنوع الكولاجين الرابع في الخصائص الفسيولوجية، والبصرية للعدسة.
بالإضافة إلى ذلك، في مجال القلب والأوعية الدموية، تعتبر مناطق COL4A1 و COL4A2 على الكروموسوم 13q34 مكان متماثل للغاية لمرض الشريان التاجي. في الجدار الطبيعي للشرايين، يعمل نوع الكولاجين الرابع لمنع انتشار الخلايا العضلية الملساء. 
وفقا لذلك، ثبت أن تعبير البروتين لنوع الكولاجين الرابع في خلايا العضلات الملساء الوعائية البشرية ينظمها كل من البروتين SMAD3 و TGFβ بواسطة التحفيز من الحمض النووي الريبوزي الرسول. وإجمالا، تم استنتاج أن التسبب في مرض الشريان التاجي يمكن أن ينظمه جينات COL4A1 و COL4A2.

علامة إكلينيكية

أثبتت دراسة نقاط الخطر الجينية متعددة المواقع استنادا إلى مزيج من 27 موقع، بما في ذلك جين COL4A1 أن الأفراد الذين تم تحديدهم في خطر متزايد للحوادث المتكررة لأمراض الشريان التاجي، فضلا عن تعزيز الفوائد السريرية من العلاج بالإستاتين. 
واستندت الدراسة إلى دراسة تعرض مجتمعية (دراسة مالمو للحمية والسرطان)، وأربع تجارب إضافية عشوائية ذات شواهد لفئتي الوقاية الأولية (جوبيتر و أسكوت)، وأفواج الوقاية الثانوية (كير أند بروف إيت-تيمي 22).