Exploring a Role in Tanning for the Gap Region of the Collagen Fibril: Catechin-Collagen Interactions

Abstract

Electron micrographs of stained collagen fibrils display a pattern of alternating light and dark bands perpendicular to the axis of the collagen fibril. Light bands correspond to regions of more dense lateral packing where adjacent collagen monomers overlap and dark bands correspond to 'gap' regions, domains of low-density molecular packing. Most studies of artificially stabilized collagen focus on crosslinks that utilize specific amino acid side chains, without considering whether these are more likely to be located in overlap or gap regions. The gap region with its lower molecular density, greater length, and available telopeptides appears promising as an area able to accommodate oligomeric compounds that are the typical tanning agents. This study uses the ERRC collagen microfibril model to explore the interactions of catechin, a model for vegetable tanning agents thought to interact with serine residues, in the collagen microfibril. Attempts at placing catechin near serine residues in the overlap region were not successful. Four catechin molecules were docked near serine residues in the gap region of the microfibril and subjected to conditions typical of tanning. Under these simulated conditions each catechin molecule moved into a position where intermolecular stabilizing interactions were likely, although not with serine. The method will be valuable in predicting the effectiveness of proposed new tanning agents. RESUMEN: Electromicrografías de fibrilos colagénicos tintados demuestran bandas alternas oscuras y claras, perpendiculares al eje del fibrilo colagénico. Las bandas claras corresponden a regiones de paquetes lateralmente más densos en donde monómeros colagénicos adyacentes están sobre impuestos y las bandas oscuras corresponden a regiones de ‘transición’, o sea zonas de paquetes moleculares de baja densidad. La mayoría de los estudios sobre estabilización artificial de colágeno se enfocan en enlaces que utilicen cadenas de aminoácidos laterales específicas, sin considerar si estos se encuentran en las regiones de transición o traslape. Las regiones de transición con densidad molecular más baja, más longitud, y disponibilidad de telopéptidos, aparece promisoria como un área capaz de acomodar compuestos oligoméricos que son los típicos agentes curtientes. Este estudio utiliza el modelo microfibrilar colagénico ERRC para explorar las interacciones de catequina, un modelo para agentes vegetales curtientes que se creen reaccionar con residuos de serina, en el microfibrilo colagénico. Intentos de colocar catequina cerca de los grupos de serina en las zonas de traslape no tuvieron éxito. Cuatro moléculas de catequina fueron colocadas en la zona de traslape cerca de residuos serínicos y el microfibrilo fue sometido a condiciones típicas de curtido. Bajo estas condiciones simulatorias del curtido cada molécula de catequina se traslado a posiciones donde interacciones de estabilización intermolecular serían probables, pero no con serina. Este método será valioso en la predicción de la efectividad de nuevos agentes curtientes propuestos.