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コラーゲンの合成

コラーゲンのできるしくみ

細胞の中でコラーゲンのもとが作られる

コラーゲンは細胞の外に存在しています。

 

コラーゲンを作るのは、こられの細胞で、皮膚や腱など多くの組織で、コラーゲンを作る主役の細胞は繊維細胞です。

 

コラーゲンには、ヒドロキシプロリンとヒドロキシリンというアミノ酸が構成成分として含まれています。

 

これらはふつうのたんぱく質には存在しない特殊なアミノ酸で、この二つのアミノ酸は、プロリンとリジンが鎖の中に組み込まれた後で、酵素の働きによりそれぞれヒドロキシプロリンとヒドロキシリジンに交換されてできます。

 

この反応には、酸素、ビタミンC、鉄イオンなどが必要です。

 

ヒドロキシプロリンは、コラーゲン分子の3重らせん構造の安定化に役立っています。

 

ビタミンCが不足すると、ヒドロキシプロリンができないで、したがって3重らせんをきちんと巻いた完全なコラーゲン分子ができません。

 

不完全な分子は鎖の外に分泌されません。コラーゲンが不足しています。

 

その結果、血管の壁が弱くなって、すぐに出血するなどの症状が現われ、これが壊血病。

細胞の外でコラーゲンに変えられる

コラーゲンの合成過程の別の特徴は、コラーゲン合成が、大きなプロコラーゲンという形で合成されてから、両端の余分な部分を切り取られてできることがあります。
プロコラーゲンは両端にらせんを巻いていない部分があって、この部分は細胞の外へ分解された直後に、2種類の酵素の作用により切り取られます。

 

この余分な部分は、3本の鎖が集まって3重らせんを巻くのに役立っています。

 

こうして細胞の外でプロコラーゲンからコラーゲン分子ができあがると、集合して繊維を作ります。

 

コラーゲン分子の中に、およそ4分の1ずつずれて集合する性質が備わっていると考えられています。

 

しかし、コラーゲン繊維が体の中で役目を果たすためには、分子が集合して繊維を作るだけだは不十分です。

 

分子と分子の間にかけ橋として、分子どうしの結合強度を高める必要があります。

 

橋かけのもとは、テロペプチドの中にあるリジンやヒドロキシリジンです。

 

これが酵素の働きで、アルデヒドという化学反応を起こしやすい状態に変化します。

 

生じたアルデヒドは、となりの分子の3重らせん部分と反応して橋かけができ、さらに別のアルデヒドが加わったりして、複雑な橋かけができていきます。

 

出発点がリジンかヒドロキシリジンかによって最終的にできる橋かけが違うという点で、これが組織になる橋かけの差を生み出します。

コラーゲンの分解

3重らせんは壊れにくい

おとなの体の中のコラーゲンは、他のたんぱく質に比べると、ゆっくりですが、合成される一方で、たえず分解されて入れ替わっています。

 

成長のさかんな子どもの体の中では、コラーゲンの合成も分解もずっと活発に起こり、コラーゲンの分解が異常に活発化している病気、慢性関節リウマチになると、関節の骨や軟骨のコラーゲンがどんどん分解されます。

 

ただし、コラーゲンの分子は特殊な3重らせん構造を持っているため、ふつうのたんぱく質を分解する酵素では分解されませんが、体の中にはコラーゲンの3重らせんを分解できるスペシャリストの酵素があって、コラーゲンの分解を行なっています。

 

この酵素はMMPと呼ばれ、たくさんの仲間があります。

 

MMP-1と名付けられた酵素は、この仲間でもっとも古くから知られているもので、コラーゲナーゼとも呼ばれています。

 

コラゲナーゼは3重らせんに作用して、1ヶ所で3本の鎖を切断します。

 

生じた断片は元の分子よりも不安定で、3重らせん構造がすぐに壊れてしまう。

 

そうなってしまえば、いろいろなたんぱく質分解酵素が働くことができ、コラーゲンはどんどん分解されていきます。

 

このようなMMPの仲間を分泌してコラーゲンを分解するのも繊維芽細胞の役目の一つ。

 

なお、組織の中で、MMPはむやみに働いては困るので、MMPの働きを厳密にコントロールするしくみもあります。

 

白血球の仲間の細胞もMMPを持ち、傷ついた組織を分解したり除いたりしています。

 

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