コラーゲン

コラーゲンとは

食品アレルギーで明らかなように、摂取されたタンパク質はそこそこの比率で、もっと大きなペプチド状況で腸に達する。

コラーゲンタンパク質分子を構成する1本のペプチド鎖はα鎖と呼ばれ、分子量はI型コラーゲンの時は、10万程度である。

何個かの型のコラーゲンにおいては、Hsp47という分子シャペロンが正常なコラーゲン分子の合成に必要である事が報告されている。

細胞内でのコラーゲンの産生には、諸々な酵素分子やシャペロン分子が関与している。

コラーゲンを多く含む健康食品が、たびたび皮膚の張りを保つ、関節の苦痛を改善すると謳い、「個人の感想」との注釈や「体験談」の説明付きで販売されている。

ヒドロキシプロリンおよびヒドロキシプロリン残基を含むオリゴペプチドが真皮のコラーゲンを作る線維芽細胞やそれ以外の臓器の細胞に反対に、どんな生理的作用（伸びる因子やコラーゲンを含めたタンパク質合成、細胞移動など）があるかは、まだほとんど明らかになっていない。

コラーゲンには必要アミノ酸のトリプトファン残基が含まれておらず、アミノ酸スコアは0である。

タンパク質は消化に際して、アミノ酸モノマーやアミノ酸残基2個から数個程度のオリゴペプチドまで分解された後に吸収される。

ヒドロキシプロリン残基は、コラーゲンの3本鎖らせん構造を安定化させる働きがある。

同時に精製されたラミニンあるいはIV型コラーゲンを使用した培養法が存在することについて述べられている。

側鎖のないグリシンが3残基ごとにあることがコラーゲン組成を取る上での必須条件であり、骨形成不全症患者の事例、3残基ごとにあるグリシン残基が変異している症例が多々ある。

しかし、体内におけるコラーゲンの合成にはリシンやビタミンCが別途不可欠である。

ただし、ヒトでの信頼できるほどの有効性について国立健康・栄養研究所はコラーゲンを食べても「美肌」「関節」に期待する効果が出るか如何にかは不明であるとの見解を示している。

京都府立大の佐藤健司教授らの研究グループは、コラーゲンを経口摂取することでヒドロキシプロリンペプチドの血中濃度が長時間上昇する、ペプチドが損傷した線維芽細胞を刺激し一新を促進するとの研究結果を発表した。

腱には、筋肉が生じてした引っ張り力を骨などに伝え、運動を起こす際に非常に強い力がかかる。

コラーゲンは保湿影響が高いタンパク質であり、コラーゲン分子は3残基ごとに繰り返すグリシン以外の残基がすべて分子表面に露出しており周囲に多くの水分子を保持可能な。

例えば、骨や軟骨の中のコラーゲンは、このコラーゲン線維をつくっており、骨基質、軟骨基質にびっしりと詰まっている。

また小胞体内のタンパク質サイクロフィリンbやCRTAPの劣性遺伝子変異が骨形成不全症を引き起こす事が知られている。

コラーゲン線維の太さは通常、数十〜百数十nm程度である。

I型コラーゲンのケース、分子の長さはおよそ300nm、太さは1.5nmほどである。

これらはいつものプロリン・リジン残基に水酸基が小胞体内での酵素によって翻訳後に修飾されたもので、他のタンパク中にはそんなに含まれない。

タンパク質の一種であるコラーゲンのアミノ酸残基は、グリシンが約1/3、プロリンおよび（プロリンが水酸化されたものである）ヒドロキシプロリンがそれぞれ約10%、残りがその他のアミノ酸で構成されている。

そのほかに、Xaaの位置のエキスパートリン残基を修飾するプロリル3ーヒドロキシラーゼや、リジルヒドロキシラーゼ1-3、ヒドロキシリジン残基にガラクトース残基を付加するガラクトシラーゼ、ガラクトシルヒドロキシリジン残基にグルコース残基を付加するグルコシラーゼといった翻訳後修飾酵素が必要である。

コラーゲンが地球で初めて誕生したのは、原生代後期の全球凍結後（6億〜8億年前）と腹積もりられている。

コラーゲンを摂取しても、直接、元の大きさの分子が腸壁から吸収される率は低い。

ただし、この場合も皮膚に塗布したコラーゲン分子がそのままの形で皮下に吸収・活用される事は腹積もりにくい。

真皮、靱帯、腱、骨などではI型コラーゲンが、関節軟骨ではII型コラーゲンが主成分である。

そして、コラーゲンは体内で働くだけでなく人間生活に様々に使用されている。

体内に影響しているコラーゲンの総量は、ヒトでは、全タンパク質のほぼ30%を占める程多い。

（アミノ酸Y）の位置にあるプロリン残基は、プロリル4ーヒドロキシラーゼによる翻訳後修飾によって、4ヒドロキシプロリン（エキスパートリンが酵素によって修飾されたもの）残基になる。

鶏皮、鶏軟骨、スジ肉）、魚類（特に、皮・骨。

この配列は、コラーゲン様配列と呼ばれ、コラーゲンタンパク質の特徴である。

非線維性コラーゲンでは、コラーゲン線維の表面に繋ぎ合わせするFACITや基底膜組成の主成分となる非常に細い網目構造を生み出すものや、細胞膜に結合して存在するコラーゲンもある。

特に、腱の主成分は上述のコラーゲン繊維がきちんとすきまなく配列したもので非常に強い力に耐える。

この影響により単細胞生物がコラーゲンを作り出す事に成功し、細胞同士の留めに利用され、単細胞生物の多細胞化が促進された。

なお、皮膚の弾力性や剛性に役立っている、などである。

コラーゲンを配合した化粧品が数多く提供されている。

多細胞動物の細胞外基質（細胞外マトリクス）の主成分である。

コラーゲンは、ES-D3株などの胚性幹細胞を無血清要件で培養する際にディッシュにコーティングすることで幹細胞の足場となり、幹細胞の未分化性維持および幹細胞の増殖を促進する働きがある事が論文により報告されている。

生物学者はコラーゲン線維束と呼ぶ事が多々ある。

正常なコラーゲン分子の合成には、2価の鉄イオンやビタミンCが別途必要である。

コラーゲン線維束の太さは数μm〜数十μm程度で、適切な染色をおこなうと、光学顕微鏡でも観察する事が可能な。

一方、こうした今までから知られている機能とは別に、コラーゲンが、それに接する細胞に対して、増殖、分化シグナルを与える、情報伝達の働きも担っていることがわかってきている。

コラーゲンは、様々な組み合わせ組織に、力学的な強度を与えるのに役立っている。

小胞体内でC-プロペプチドによってプロα1鎖と専門家α2鎖が通常は2:1の比でプロテインジスルフィドイソメラーゼ（PDI)EC5.3.4.1の触媒反応によって鎖間ジスルフィド結合を形成する。

コラーゲン線維は、さらに多くが寄り集まって、結合組織内で強大な繊維を形成する場合がある。

遺伝子配列では、専門家リンのコドンがグリシンのコドンの第二に多く影響する。

コラーゲンでは、各ポリペプチド鎖が左巻きのポリプロリンII型様の構造をとり、一残基ずつずれてグリシン残基が中央に来るようにペプチド鎖が3本集まって緩い右巻きのらせん構造をとる。

I型コラーゲンのコラーゲン領域のアミノ酸組成はグリシン残基が1/3を占め、プロリン及びヒドロキシプロリン残基を合わせて21%、アラニン残基が11%とかなり偏った構成となっている。

4-ヒドロキシプロリン残基量の測定から、動物組織のおよそのコラーゲン量を推測することができる。

（ただしその子孫である植物は細胞間接着にコラーゲンを用いず、セルロースを用いており、コラーゲンを細胞間接着として利用している生物は動物と部分の原生生物に限られている）脊椎動物は30種近くのコラーゲンタンパク質を有することが報告されており、それぞれのコラーゲンはI型、II型のようにローマ数字を使って2007年時点で28の型に分類されている。

他にも全球凍結の状態が終わり、急激な気候変動の影響で大量に酸素が作られ地球に蓄積した。

また、I型コラーゲンとHSP47の発現量は、常に相関することも知られている。

コラーゲンを経口摂取することでヒドロキシプロリンペプチドの血中濃度が長時間上昇すること、ペプチドが線維芽細胞を刺激し再生を促進する事が明らかとなった。

春日井・小山において、コラーゲン摂取群と対照群の間に皮膚の水分量に有意な差はなかったが角層給水能は上昇しており他の研究グループからも同様の報告があるとしている。

これらのコラーゲンタンパク質は、すべてがコラーゲン細線維を形成するタイプではない。

3本鎖を巻く過程で、プロコラーゲン-プロリンジオキシゲナーゼ（プロリル4ーヒドロキシラーゼ）によって、-Gly-Xaa-Yaa-のYaaの位置にあるエキスパートリン残基が水酸化されて4−ヒドロキシプロリン残基になる。

コラーゲン線維には、ほぼ65nm周期の縞模様が観察される。

ヒドロキシリジン残基の生理的な性能の詳細は明らかになっていないが、分子間架橋に関与して細胞外マトリックスを安定化させている。

体内で最も豊富に存在しているのはI型コラーゲンである。

主成分は軟骨以外の組織ではI型コラーゲン、軟骨ではII型コラーゲン分子である。

加えて、栄養素としてコラーゲンの生成に必要な量を摂取したとしても、体内でコラーゲンが生成されるかはタンパク質をアミノ酸に消化分解する異化、アミノ酸からタンパク質を構築する同化の働きによる。

コラーゲン細線維の主成分となるタイプのコラーゲンタンパク質は\線維性コラーゲン\、線維を形成しないものを\非線維性コラーゲン\と呼ぶ。

また、一部の臨床的症状で6週間の摂取で赤み、弾力性、しわが改善された有効性が認められたという論文も提出されるなど間接的な経路によってコラーゲンペプチドが体内でのコラーゲン線維の新生に寄与する可能性は示唆されている。

例を挙げると、I型コラーゲンでは、この\―（グリシン）―（アミノ酸X）―（アミノ酸Y）―\が1014アミノ酸残基繰返す配列を持っている。

皮膚表面に塗布することにより、皮膚からの水分の蒸発を押し止めるという肌の表皮層に対する潤いの効果は望み可能な。

ヒドロキシリジン残基やヒドロキシリジン糖に修飾されるYaaのリジン残基の位置はランダムではない。

ヒドロキシプロリン・ヒドロキシリジン残基はいずれもタンパク合成の際に組み込まれるのではなく、まずそれぞれプロリン・リジン残基の形で合成され、タンパク鎖が形成された後で小胞体内で酸化酵素により付加される。

さらにコラーゲンに特有のアミノ酸残基として3-および4-ヒドロキシプロリン、5-ヒドロキシリジン残基などがある。

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コラーゲンの産生には大量の酸素の供給が必要であるが、全球凍結以前は地球においてはコラーゲンを作り出せるだけの高濃度の酸素が蓄積されていなかった。

ヒトのコラーゲンのなかでは最も大量に存在するI型コラーゲン分子の時、COL1A1とCOL1A2の2種類の遺伝子から合成されたmRNAが細胞質中のリボソームによって翻訳が開始され、翻訳されたシグナルペプチドとシグナルリコグニションパーティクルによって翻訳が停止した後、粗面小胞体にリボソームが結合してSRPが遊離して翻訳が再開され、小胞体内腔に取り込まれ、ゴルジ体に輸送され修飾を受けた後、細胞外に分泌される。

コラーゲンを含む食品としては、肉類（特に、皮・軟骨・骨・筋。

若干の弾力性もある。

今日に見られる多細胞生物（動物・植物・原生生物・真菌類）は総てこのコラーゲンの生産に成功した種の子孫であると考えられている。

サケ、うなぎ）、ゼラチン、ゼリー（増粘多糖類ではなくゼラチンで作ったものに限る）が挙げられている。

近頃では、ヒドロキシプロリン残基を含むペプチドは細胞の働きを活性化させる様々な生理的活性が報告されている。

それ故それまでの生物の進化は単細胞生物までに留まっていた。

この太さは、そのコラーゲン線維を作っているコラーゲンの各型のレートやプロテオグリカンなどによって決まる事がわかっている。

なお、すべての上皮組織の裏打ち構造である基底膜にはIV型コラーゲンがだいたい内蔵されている。

線維性コラーゲン分子が、わずかずつずれてたくさん集まり、線維を作ったものをコラーゲン繊維（線維）と呼ぶ。

解剖学の領域ではコラーゲン繊維（線維）（膠原繊維（線維）;こうげんせんい、collagenfiber）と呼ばれる事もある。

3-ヒドロキシプロリン残基は、Gly-Xaa-Yaa-の繰り返し配列のXaaの位置に、4-ヒドロキシプロリン残基とヒドロキシリジン残基はYaaの位置にある。

また、骨や軟骨の中身では、びっしりと詰め込まれたコラーゲン細繊維が、骨や軟骨の弾力性を増すのに役立っており、衝撃で骨折などが起こることから守っている。

さらに、米国国立衛生研究所（NIH)による2006年の報告ではヒト胚性幹細胞の無血清培養を行う際にはラミニン-111とIV型コラーゲンを主成分とするマトリゲルによる培養を行うことで胚性幹細胞の未分化性を維持した状況で増殖させる手法が多数紹介されている。

V/XI型コラーゲン分子やIX/XII/XIV型コラーゲンも含まれる。

またこの反応の際にはビタミンCを補酵素として、鉄を補因子として必要とするため、L-グロノラクトンオキシダーゼ遺伝子の活性がないヒトではビタミンC欠乏によって正常なコラーゲン合成ができなくなり、壊血病を引き起こす。

ゼラチンはコラーゲンを変性させたものであり、食品、化粧品、医薬品など様々に用いられている。

コラーゲンタンパク質のペプチド鎖を構成するアミノ酸残基は、\―（グリシン）―（アミノ酸X）―（アミノ酸Y）―\と、グリシン残基が3残基ごとに繰り返す一次仕組みを有する。

コラーゲン線維は透過型電子顕微鏡で観察する事が可能な。

コラーゲン（ドイツ語:Kollagen、英語:collagen）は、主に脊椎動物の真皮、靱帯、腱、骨、軟骨などを構成するタンパク質のひとつ。

一方、骨粗しょう症関連として踵の骨密度と骨代謝マーカーの測定が行われたが、コラーゲン摂取群と対照群のこれら測定値の間に有意な差は認められないとされた。