Ultrazvučna ekstrakcija kolagena iz meduza

Činjenice vrijedne znanja

Kolagen

Kolagen je vlaknasti protein trostruke spiralne strukture i glavni netopivi vlaknasti protein u ekstracelularnom matriksu i vezivnom tkivu. Postoji najmanje 16 tipova kolagena, ali većina njih (otprilike 90%) pripada tipu I, tipu II i tipu III. Kolagen je najzastupljeniji protein u ljudskom tijelu i nalazi se u kostima, mišićima, koži i tetivama. Kod sisara čini 25–35% ukupnih proteina u tijelu. Sljedeći popis daje primjere tkiva u kojima su tipovi kolagena najzastupljeniji: tip I – kost, dermis, tetiva, ligamenti, rožnica; tip II – hrskavica, staklasto tijelo, nucleus pulposus; tip III – koža, stijenka krvnih žila, retikularna vlakna većine tkiva (pluća, jetra, slezena itd.); tip IV – bazalne membrane; tip V – često se ko-distribuira s kolagenom tipa I, osobito u rožnici. To je prirodno favoriziralo komercijalno iskorištavanje standardnih zastupljenih kolagena (kolageni I–V), njihovom izolacijom i pročišćavanjem, uglavnom iz ljudskih, goveđih i svinjskih tkiva, konvencionalnim proizvodnim procesima visokog prinosa, što dovodi do šarži kolagena visoke kvalitete. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Endogeni kolagen je prirodni kolagen koji sintetizira tijelo, dok je egzogeni kolagen sintetički i može potjecati iz vanjskog izvora, kao što su dodaci prehrani. Kolagen se nalazi u tijelu, osobito u koži, kostima i vezivnim tkivima. Proizvodnja kolagena u organizmu opada s dobi i izloženošću faktorima kao što su pušenje i UV svjetlo. U medicini se kolagen može koristiti u kolagenskim oblozima za rane kako bi privukao nove stanice kože na mjesta rana.
Kolagen se široko koristi u dodacima prehrani i farmaceutskim proizvodima jer se može resorbirati. To znači da se može razgraditi, transformirati i ponovo preuzeti u tijelo. Može se oblikovati i u kompresovane čvrste tvari ili gelove nalik rešetki. Njegov širok raspon funkcija i prirodno porijeklo čine ga klinički svestranim i pogodnim za razne medicinske svrhe. Za medicinsku upotrebu kolagen se može dobiti iz goveda, svinja, ovaca i morskih organizama.
Postoje četiri glavne metode izolacije kolagena iz životinja: metoda isoljavanja, alkalna, kisela i enzimska metoda.
Kisela i enzimska metoda najčešće se koriste u kombinaciji za proizvodnju kolagena visoke kvalitete. Budući da je dio kolagena topiv u kiselini (ASC), a drugi dijelovi su topivi u pepsinu (PSC), nakon kisele obrade slijedi enzimska ekstrakcija pepsinom. Kisela ekstrakcija kolagena provodi se pomoću organskih kiselina kao što su kloroctena, limunska ili mliječna kiselina. Da bi se kolagen topiv u pepsinu (PSC) oslobodio iz preostalog materijala procesa kisele ekstrakcije kolagena, neotopljeni materijal obrađuje se enzimom pepsinom radi izolacije kolagena topivog u pepsinu (PSC). PSC se obično primjenjuje u kombinaciji s 0,5M octene kiseline. Pepsin je uobičajen enzim jer je u stanju održati strukturu kolagena cijepanjem na N-terminalnom kraju proteinskog lanca i nehelikalnom peptidu.
Kolagen se koristi u dodacima prehrani (nutraceuticima), kozmetičkim proizvodima i medicini. Kolagen sisara i morski (riblji) kolagen dostupan je na tržištu i može se kupiti u bilo kojim količinama. Kolagen meduza je novi oblik kolagena, koji je biokompatibilan s ljudima i nemamalijskog porijekla (bez bolesti). Kolagen meduza ne odgovara nijednom određenom tipu kolagena (tip I-V), ali pokazuje različita svojstva kolagena tipova I, II i V.

Glikoproteini

Glikoproteini se nalaze u mnogim organizmima, od bakterija do ljudi, i imaju različite funkcije. Ovi proteini s kratkim oligosaharidnim lancima uključeni su u prepoznavanje na površini stanice putem hormona, virusa i drugih tvari u mnogim staničnim događajima. Osim toga, antigeni na površini stanice služe kao sekrecija mucina elementa ekstracelularnog matriksa, gastrointestinalnog i urogenitalnog trakta. Gotovo svi globularni proteini u plazmi, osim albumina, izlučenih enzima i proteina, imaju strukturu glikoproteina. Stanična membrana sastoji se od molekula proteina, lipida i ugljikohidrata. Uloga glikoproteina u staničnoj membrani, s druge strane, utječe na broj i raspodjelu proteina. Ovi proteini uključeni su u prijelaz s membrane na tvar. Broj i raspodjela glikolipida i glikoproteina daju stanici specifičnost.
Glikoproteini su odgovorni za prepoznavanje stanica, selektivnu propusnost stanične membrane i unos hormona. U ugljikohidratnom dijelu glikoproteina postoji 7 glavnih tipova monosaharida. Ti se monosaharidi kombiniraju s različitim redoslijedom i različitim strukturama veza, što rezultira velikim brojem struktura ugljikohidratnih lanaca. Glikoprotein može sadržavati jednu N-vezanu oligosaharidnu strukturu ili više od jedne vrste oligosaharida. N-vezani oligosaharidi mogu biti iste ili različite strukture ili mogu biti prisutni i u O-vezanim oligosaharidima. Broj oligosaharidnih lanaca varira ovisno o proteinu i funkciji.
Sijalinske kiseline u glikoproteinima, element glikokaliksa, igraju važnu ulogu u prepoznavanju stanica. Ako se sijalinske kiseline iz bilo kojeg razloga unište, struktura glikokaliksa membrane se narušava i stanica ne može obavljati većinu navedenih zadataka. Također postoje neki strukturni glikoproteini. To su fibronektini, laminini, fetalni fibronektini i svi oni imaju različite zadatke u tijelu. Također u eukariotskim glikoproteinima postoje neki monosaharidi, uglavnom heksozne i aminoheksozne vrste. Mogu pomoći u savijanju proteina, poboljšati stabilnost proteina i uključeni su u stanično signaliziranje.