[원료 분석] 콜라겐 collagen 영양제의 효능에 대한 연구 (1)

콜라겐 collagen은 우리 몸에서 가장 많이 존재하는, 최대 양이 함유되어 있는 단백질이다. 

건강기능식품이나 일반식품의 보조제로서 판매되고 있는 상황이기에 인지도도 가장 높은 단백질 중 하나일 것이다.

소비자패널 자료에서도 단일 품목으로 구매금액 비중에 나타나고 있는 기능성 원료 중 하나이니 

일반인들 사이에서 꽤 인기가 높은 성분이자 원료라고 보여진다. 

해당 소비자 패널 자료를 공개하기는 어렵지만, 건강기능식품 카테고리로 분류된 식품에 대한 것이고,

콜라겐 영양제 또는 보조제는 건강기능식품으로만 출시되지 않는 상황이니

그 시장 규모는 2022년에 10억 달러라고 하며, 2032년까지 연평균 6.5% 성장할 것이라고 예측되고 있다. (Global market insights)

우리나라의 경우에는 2019년 5,000억 원 규모 수준이라는 보고가 있는데, 이는 한국건강기능식품협회의 자료로

건강기능식품으로 등록된 제품의 판매 금액일 것으로 추정된다. 

시중에 판매되고 있는 제품 중 일반식품도 많이 존재하고 있기에 그 시장규모는 훨씬 더 클 것으로 예상된다.

 

이러한 상황에서 먹는 콜라겐이 피부 미용이나 관절 건강에 도움이 되는지 파악하는 것은 의미가 있다고 보고

관련한 연구 자료를 살펴보고자 한다.

 

콜라겐 Collagen 은 어떤 단백질인가?

 

Collagen 3D @molview.org

먼저 콜라겐에 대한 정보를 살펴보고자 한다. 

단백질은 그 기능에 따라 7가지 정도로 분류된다. 

효소단백질, 수송단백질, 구조단백질, 조절단백질, 저장단백질, 방어단백질, 수축단백질.

 

콜라겐은 구조단백질로 분류되는, 우리 몸을 지탱하는데 쓰이는 단백질이다. 

세포 외 기질(matrix)의 주성분으로 세포의 형태와 위치를 그 바깥에서 떠받치는 기반이 된다.

세포는 콜라겐을 접착제처럼 사용하여 서로를 이어 다세포생물체를 이루고 있다고 볼 수 있다. 

 

콜라겐은 28가지 종류의 타입 type이 있다고 하는데, 그 중 타입 1, 2, 3, 4, 5가 인체에서 가장 많이 분포하고,

특히 타입 1이 인체에 가장 많이 함유되어 있다. 

위의 3D 이미지에서 볼 수 있듯이 콜라겐은 섬유 모양의 구조로 되어 있다. 

폴리펩티드 가닥 3개가 합쳐져 오른쪽으로 감기며 나선형을 이루는 가늘고 긴 단백질이다. 

콜라겐의 1차 구조는 특이하게 3개의 아미노산으로 구성되며, 첫번째 배열에는 반드시 글리신(glycine, Gly)이 위치하고

아미노산 1, 아미노산 2이 뒤잇는 구조가 반복적으로 나타난다. 

이 때 아미노산 1에는 프롤린(proline, α-아미노산의 하나), 아미노산 2에는 히드록시프롤린 (hydroxyproline, 프롤린에 -OH가 결합)이 결합한 구조가 많다. 

나선으로 감길 때 입체 장애(서로 근접해 있는 공간적 배열 때문에 정상적인 반응성을 갖지 못하는 현상)가 적게 생기도록, 측쇄(side chain)가 수소(H) 원자로만 구성되어 그 크기가 작은 글리신이 좁은 공간에 위치하게 된다. 

 

단백질이 없으면 생명도 없다. p.226

프롤린과 히드록시프롤린의 측쇄 사이에 생기는 상호작용이 콜라겐 가닥 3개를 나선 모양으로 단단하게 감기도록 한다.

히드록시프롤린을 몸 속에서 만들기 위해서 비타민C가 필요하고, 만일 비타민C가 부족하게 되면 콜라겐 합성이 제대로 되지 않아 괴혈병이 생긴다.

 

우리가 생물을 공부할 때 비타민C 부족이 괴혈병을 일으킨다고 배웠는데,

비타민C가 콜라겐의 구성 아미노산인 히드록시프롤린 생성에 영향을 줌으로써 구조단백질인 콜라겐 합성에도 관여를

한다는 것을 보다 구체적으로 확인할 수 있는 사항이다.

다음 편 글에서 언급하겠지만, 콜라겐 영양제 섭취 시에는 비타민C를 함께 섭취하는 것이 필요하다는 것도

이와 관련한 사항임을 알 수 있다고 본다.  

 

이러한 아미노산 배열이 반복되어 3중 나선 구조의 콜라겐이 가늘고 긴 형태를 띠는 것이다. 이렇게 가늘고 긴 실 모양의 단백질이 합쳐져 우리 몸을 지탱하게 된다. 

 

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▷ 참고 문헌 

1. "단백질이 없으면 생명도 없다". 다케무라 마사하루, 전나무숲, pp.224-227.

2. "Roles of dietary glycine, proline, and hydroxyproline in collagen synthesis and animal growth". Peng Li, Guoyao Wu. 2017.