keratin

Alfakeratin finnes i alle virveldyr og er den best studerte gruppen av keratin. I virveldyr er hår og negler bygd opp av døde celler fylt med keratin, mens hud er bygd opp av levende celler med et skjelett av keratin. Alfakeratin er bygd opp av enheter som består av to alfahelikser tvunnet rundt hverandre. Hver av alfaheliksene består av lange aminosyresekvenser, ofte over 300 aminosyrer. Disse enhetene reagerer med hverandre og danner lange, vridde fibre. Keratin har et høyt innhold av den svovelholdige aminosyren cystein. Cystein danner disulfidbroer mellom alfakeratin, og dette forsterker fibrene.

Betakeratin finnes bare i reptiler og fugler, blant annet i fjær og hudskjell. Betakeratin består av betatråder som danner betaflak. Betakeratin er mindre elastisk enn alfakeratin, men det er store forskjeller mellom de ulike typene av betakeratin. Under fjærutvikling hos fugler kan det være alfakeratin i starten, men ferdigutviklede fjær består utelukkende av betakeratin. Reptiler har harde skjell bestående av betakeratin som holdes sammen av elastisk alfakeratin. Et unntak er skallet til skilpadder, som kun består av betakeratin.

I hud og annet epitelvev er keratin en viktig del av celleskjelettet, og bidrar til å danne vev ved å binde de ulike cellene til hverandre. Keratin som binder celler sammen er også transportkanaler for elektriske signaler mellom de ulike cellene. Derfor er innholdet av keratin høyere i celler som utsettes for mange elektriske signaler. Celler i vev som utsettes for mye slitasje inneholder også mer keratin. Et eksempel på keratin som utgjør en stor del av celleskjelettet i hud og slimhinner er K5/K14-komplekset. Mutasjoner som gjør at disse keratinene ikke produseres gir arvelige sykdommer som blemmesykdommen epidermolysis bullosa.

Hos mennesker er det funnet 54 gener som koder for funksjonelt keratin. Dette gjør keratiner til en gruppe proteiner som er svært forskjellige. De ulike genene for keratin uttrykkes spesifikt i ulike vev, og halvparten uttrykkes kun i ulike deler av hårsekkene. Keratin er viktig for å opprettholde formen til epitelceller. Noen keratiner bidrar til signalisering mellom celler.

Hår består både av de samme keratinene som i for eksempel hud, i tillegg til keratiner som har et mye høyere svovelinnhold i endene, det vil si flere cysteiner, og refereres til som hår-keratiner. Det økte innholdet av svovel gir ekstremt mange trådformede bindinger mellom keratin og keratin-assosierende proteiner (KAP). Disse bindingene er hovedsakelig disulfidbroer mellom cysteinaminosyrene. Jo flere disulfidbroer det er mellom de ulike proteinene i håret, jo mer krøllete blir det. Ved varmebehandling kan disse bindingene brytes, alfaheliksene i keratin strekkes ut til noe som minner om betaflak, og håret vil rettes ut.

Keratinisering er det samme som forhorning, noe som betyr at celler blir hardere. Når en celle gjennomgår keratinisering produserer den store mengder keratin, slik at den til slutt blir fylt av proteinet. I tillegg gjennomgår cellen programmert celledød (apoptose), noe som fører til at cellekjernen og andre cellestrukturer ødelegges. Keratinisering gjør at vev med mye keratin blir noen av verdens mest slitesterke og solide biologiske materialer.

Keratinisering skjer i hud, hår, negler, hover, horn og fjær. Det er i denne prosessen at for eksempel hudceller blir til overhud, neglebånd blir til negler og den nederste delen av hårsekkene blir til hår.

Feil i keratiniseringen kan føre til sykdommer som påvirker både hud og slimhinner. Når døde hårceller ikke blir fjernet fra hårsekken på grunn av for mye keratin, kalles det hyperkeratinisering. Det kan føre til infeksjoner og betennelse i hårsekkene.

Produksjonen av keratin kan derimot bli for lav i celler som ikke har fullført fullstendig spesialisering til vev. Andre former for keratiniseringsfeil kalles unormal keratinisering.

Hvert enkelt keratinprotein er karakterisert blant annet ved sin relative molekylmasse, sitt isoelektriske punkt og sine antigene egenskaper. De varierer i størrelse fra 40 til 68 kDa (kilodalton).

• proteiner
• huden
• hår