膠原蛋白基本上主要由幾種特定氨基酸組成，其中甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸（Hyp）占膠原蛋白總氨基酸的57％，膠原蛋白作為體內最豐富的蛋白質，對於維持結締組織的正常結構和強度至關重要。（1）

甘氨酸、脯氨酸和賴氨酸在膠原蛋白結構中起著特殊的作用，它們在體內可用性的不足，是使膠原蛋白合成和再生變得困難的原因。（11）這3種氨基酸對於合成原膠原至關重要！

1、 甘氨酸

大多數蛋白質隻含少量甘氨酸，膠原蛋白是一個重要的例外，甘氨酸這種特殊的氨基酸占膠原蛋白整個組成的1/3。法國化學傢亨利·佈拉康諾（Henri Braconnot）於1820年發現瞭甘氨酸。（3）

甘氨酸在形成膠原蛋白中的作用

甘氨酸是膠原蛋白氨基酸組成中分子量最小的一個，是具有單個氫原子作為其側鏈的氨基酸，由於甘氨酸的側鍵非常小，它可以膠原蛋白合成中占據其它氨基酸無法占據的空間，比如作為膠原螺旋內的氨基酸，它可以在膠原蛋白α-鏈中氨基酸序列的第三個位置找到。

這一特性註定瞭甘氨酸成為膠原蛋白合成中的一個重要關鍵，因此甘氨酸是膠原蛋白合成中最重要的氨基酸，且是非常必需的（2），甘氨酸的基本作用之一是它將膠原蛋白的水溶性降低瞭一百倍。

除此之外，甘氨酸還具有其它重要的作用：

通過將葡萄糖轉化為能量並提供給肌肉細胞，進而幫助形成肌肉組織。研究表明，甘氨酸在消化和中樞神經系統的功能上也起著重要的作用，它們在保持健康，年輕的身體中發揮重要作用。甘氨酸可以通過改進身體使用抗氧化劑的效率進而有助於減緩身體組織老化，並且甘氨酸也在DNA和RNA構建健康細胞的過程中起到重要作用。

2、脯氨酸

在形成膠原蛋白的所有氨基酸中，脯氨酸對促進皮膚健康的影響可能是最受關註的。隨著年齡增長或者但遇到某些健康問題，人體對脯氨酸等氨基酸的需求會增加。皮膚健康狀況差、愈合緩慢、關節疼痛、胃腸道問題以及心臟病高風險的人都可能從獲得更多這種氨基酸中獲得健康益處。

脯氨酸是一種亞氨基酸 - 與氨基酸非常相似，通常被稱為“蛋白質的基本組成部分”。 脯氨酸的結構是獨特的，因為它是具有仲胺的唯一蛋白原氨基酸（生物合成形成蛋白質的一種類型）。它有助於“構建”膠原蛋白，而且還在許多有機反應中起到催化劑的作用。（4）

脯氨酸在形成膠原蛋白中的作用

脯氨酸如此重要的原因之一是因為與甘氨酸一起，均是參與膠原合成的主要氨基酸。脯氨酸占膠原蛋白氨基酸組成的約15％，脯氨酸在體內可被轉化為羥基賴氨酸和羥脯氨酸，以幫助形成膠原蛋白。脯氨酸特別適用於皮膚健康和傷口愈合。它刺激細胞遷移並有助於新的組織發育。研究發現，在傷口愈合的早期階段，傷口液體脯氨酸水平比血漿水平高至少50％，表明脯氨酸主動進入傷口部位。（5）另外，某些研究發現，含有脯氨酸的膠原蛋白補充劑可以改善皮膚屏障功能，誘導透明質酸的合成，促進成纖維細胞的生長和遷移。

另外，已有研究表明膠原中缺乏脯氨酸羥基化可影響膠原三螺旋的結構的穩定性，從而直接影響整體膠原蛋白的合成。（8）

脯氨酸除瞭具有抗衰老作用和修復受損皮膚的能力外，脯氨酸的其他功能還包括：

支持免疫系統、改善抗氧化狀態、改善腸道健康和營養吸收、支持新陳代謝、保護心血管系統。

3、羥脯氨酸

羥脯氨酸也是膠原蛋白的主要成分，占膠原蛋白總氨基和亞氨酸含量的約14％。羥脯氨酸（Hyp）對於正確形成膠原纖維至關重要。它是通過「酶4-脯氨酰羥化酶」對脯氨酸進​​行翻譯後修飾而產生的（7）。而且羥脯氨酸隻在年輕肌膚中獨一無二的存在。

羥脯氨酸在形成膠原蛋白中的作用

羥脯氨酸和脯氨酸對膠原蛋白的穩定性起著關鍵作用。羥脯氨酸上的額外OH參與與三螺旋中的其他鏈的氫鍵合，從而穩定膠原蛋白結構（9，10）。另外，脯氨酸和羥脯氨酸通過允許膠原螺旋的急劇扭曲賦予膠原分子剛性。

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羥脯氨酸重要性的一個實例是在我們的飲食中需要抗壞血酸（維生素C），其缺乏導致壞血病（一種以結締組織的一般退化為特征的疾病）。實際上，維生素C充當脯氨酰羥化酶的輔助因子，其是脯氨酸羥基化所必需的。如果沒有產生足夠的羥脯氨酸，這種輔因子的缺乏導致膠原蛋白的合成受損。

另外，脯氨酸-羥脯氨酸（Pro-Hyp）二肽形式的膠原蛋白樣肽是一種膠原蛋白片段，僅由兩個氨基酸組成，即：脯氨酰-羥脯氨酸，這種二肽研究證明可以200nmol / mL的劑量增加細胞增殖（1.5倍）和透明質酸合成（3.8倍），（6）透明質酸一種對提高皮膚水分含量很重要的成分。

甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸為膠原蛋白氨基酸序列的主要組成，皮膚細胞每月更新一次，就像體內其他細胞一樣，它們是由蛋白質制成的。皮膚需要這些必需氨基酸以正確的比例產生這些皮膚細胞。這些必需氨基酸刺激膠原蛋白的積累。如果有缺乏這些氨基酸，皮膚會變薄、起皺，甚至不能保留水分。

參考資料：

1、《甘氨酸，脯氨酸和羥脯氨酸在膠原合成和動物生長中的作用》Roles of dietary glycine, proline, and hydroxyproline in collagen synthesis and animal growth | Semantic Scholar

2、《高濃度甘氨酸增加體外關節軟骨細胞膠原合成：急性甘氨酸缺乏可能是骨關節炎的重要原因》http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6153947/

3、《維基百科WIKIPEDIA —— 甘氨酸》http://en.wikipedia.org/wiki/Glycine

4、《l-proline》http://aminoacidstudies.org/l-proline/

5、《脯氨酸前體維持哺乳動物膠原蛋白合成》Proline precursors to sustain Mammalian collagen synthesis.

6、《膠原衍生的二肽：脯氨酸 - 羥脯氨酸，在培養的人真皮成纖維細胞中刺激細胞增殖和透明質酸合成》Collagen-derived dipeptide, proline-hydroxyproline, stimulates cell proliferation and hyaluronic acid synthesis in cultured human dermal fibroblasts.

7、《about Hydroxyproline》Hydroxyproline - an overview

8、《膠原中的脯氨酸羥基化通過兩種不同的機制支持整聯蛋白結合》“Proline hydroxylation in collagen supports integrin binding by two distinct mechanisms” - Proline hydroxylation in collagen supports integrin binding by two distinct mechanisms

9、《羥脯氨酸在膠原蛋白折疊中的作用》http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bip.360270209

10、《羥脯氨酸與膠原蛋白的熱穩定性》Hydroxyproline and Thermal Stability of Collagen

11、《High glycine concentration increases collagen synthesis by articular chondrocytes in vitro》http://link.springer.com/article/10.1007/s00726-018-2611-x