コラーゲンの繊維構造

サブユニット

コラーゲンはトロポコラゲンと呼ばれるサブユニットに分かれています。トロポコラゲンはポリペプチド鎖で構成され、3本の鎖が水素結合で結びついた三重らせん構造をとります。

構成要素

コラーゲンは主にアミノ酸からできており、特にグリシンとプロリンが大量に含まれます。加えてヒドロキシプロリンやヒドロキシリシンも豊富です。ビタミンC自体はアミノ酸鎖の構成要素ではありませんが、コラーゲン合成に不可欠な補酵素として働きます。

タイプ

現在、29種類のコラーゲン繊維が確認されていますが、体内で最も多いのはタイプⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳです。
・タイプⅠ：皮膚、臓器、腱、骨などの柔軟組織に存在。
・タイプⅡ：関節軟骨や軟骨組織に主に分布。
・タイプⅢ：網状組織や血管壁に多く見られます。
・タイプⅣ：細胞基底膜の構成要素として機能します。

形成過程

コラーゲンの形成は細胞内（in vivo）と細胞外（in vitro）に分けられます。細胞内では、リボソームで合成された3本のポリペプチド鎖が粗面小胞体で折りたたまれ、トロポコラゲンが作られます。細胞外では、トロポコラゲンがさらに集合・架橋されて成熟したコラーゲン繊維になります。実験室での in vitro 合成は、酵素や化学的手法を用いて人工的に行われます。

繊維構造

成熟したコラーゲン繊維は、5本のトロポコラゲン分子が規則的に並んだ鎖状構造です。各トロポコラゲンはずれた配置（ステガード）で配列され、隣接する鎖と相互に結合することで高い引張強度を発揮します。