아텔로콜라겐, 글리신 수송체 GlyT1 활성화로 콜라겐 합성 우회 경로
콜라겐 보충제 시장이 복잡해진 건 선택지가 많아져서가 아닙니다. “콜라겐은 그냥 콜라겐”이라는 오해가 줄어들지 않아서입니다. 2025년 International Journal of Molecular Sciences에 실린 연구는 그 오해에 균열을 냅니다. 아텔로콜라겐이 세포 안으로 글리신을 실어 나르는 수송체(GlyT1)를 활성화해 노화 피부가 스스로 콜라겐을 만드는 경로를 자극한다는 메커니즘을 처음으로 규명했습니다. 섭취한 콜라겐이 피부로 간다는 얘기가 아니라, 세포가 글리신을 빨아들이는 방식을 바꾼다는 얘기입니다.
아텔로콜라겐이란
천연 콜라겐 분자의 양 끝에는 텔로펩티드라는 짧은 꼬리 구조가 붙어 있습니다. 이 꼬리가 이물질로 인식되면 면역 반응을 일으킬 수 있어 의료용 소재로 쓰기에 불리합니다. 아텔로콜라겐은 효소 처리로 텔로펩티드만 정밀하게 잘라낸 형태입니다. 삼중나선(triple helix) 구조, 즉 세 가닥의 폴리펩티드 사슬이 꼬인 콜라겐 본연의 형태는 그대로 살아 있습니다.
가수분해 콜라겐과의 차이가 여기서 갈립니다. 가수분해 콜라겐은 삼중나선 자체를 열과 산·효소로 완전히 끊어 짧은 펩티드(500~1,000Da 수준)로 만든 것입니다. 흡수율 측면에서는 유리하지만 삼중나선 구조 정보는 사라집니다. 저분자 콜라겐도 같은 원리입니다. 아텔로콜라겐은 삼중나선을 살린 채 항원성 꼬리만 없앤, 두 방식의 중간 지점에 있습니다.
GlyT1, 글리신을 세포 안으로 운반하는 단백질
글리신은 콜라겐 아미노산 서열의 33%를 차지합니다. 삼중나선의 각 링크마다 글리신이 오는 Gly-X-Y 반복 구조 덕에 세 가닥이 꼬일 수 있습니다. 즉, 글리신이 충분하지 않으면 콜라겐 합성이 멈춥니다.
노화된 섬유아세포(피부 진피의 콜라겐 생산 세포)는 세포 내 글리신 농도가 떨어져 있습니다. 문제는 글리신을 충분히 섭취해도 세포 안으로 들어가는 양이 제한된다는 점입니다. 글리신이 세포막을 통과하려면 GlyT1(글리신 수송체 1형)이라는 운반 단백질이 필요합니다. GlyT1은 신경계에서 주로 연구됐지만 피부 섬유아세포에도 발현되며, 이번 연구가 처음으로 그 기능적 역할을 피부 노화 맥락에서 확인했습니다.
연구팀은 노화 인간 피부 섬유아세포(HDF)에 아텔로콜라겐을 처리했을 때 GlyT1 mRNA와 단백질 발현이 유의하게 증가하고, 세포 내 글리신 농도도 동시에 상승하는 것을 확인했습니다. 노화 마우스 피부 조직에서도 같은 패턴이 재현됐습니다.
글리신 단독보다 아텔로콜라겐이 우수한 이유
글리신을 직접 세포에 처리해도 콜라겐 합성이 증가합니다. 그런데 아텔로콜라겐 처리 결과가 글리신 단독보다 우수했습니다. 이유는 셔틀 효과에 있습니다.
아텔로콜라겐은 삼중나선 구조를 통해 세포 표면의 수용체나 신호 경로와 상호작용하면서 GlyT1 발현 자체를 끌어올립니다. 수송체가 더 많이 발현되면 외부의 글리신을 세포 안으로 더 효율적으로 끌어당길 수 있습니다. 글리신을 주는 것과 글리신을 잘 흡수하는 채널을 넓히는 것은 다른 개입입니다. 아텔로콜라겐은 채널 자체를 넓히는 쪽에 작용합니다.
결정적인 확증 실험은 GlyT1 억제제(NFPS)를 함께 처리했을 때입니다. 억제제를 넣자 아텔로콜라겐이 유도하는 콜라겐 합성 증가, 글루타치온 증가, MMP 억제 효과가 모두 차단됐습니다. 이 경로가 GlyT1 없이는 작동하지 않는다는 것을 확인한 것입니다.
SMAD2/3 인산화와 1형·3형 콜라겐 동시 합성
글리신이 세포 안에 충분히 쌓이면 합성 신호도 함께 켜집니다. 연구에서 아텔로콜라겐은 SMAD2와 SMAD3의 인산화(활성화)를 유도했습니다. SMAD2/3는 TGF-β 신호 경로의 핵심 분자로, 콜라겐 합성 유전자를 켜는 전사 인자 역할을 합니다.
결과적으로 1형 콜라겐(피부 진피의 주요 구조 단백질)과 3형 콜라겐(탄력과 조직 재생에 관여)의 합성이 동시에 증가했습니다. 두 유형이 함께 올라간다는 점이 주목됩니다. 나이 든 피부에서는 1형과 3형 콜라겐 비율의 불균형이 탄력 저하로 이어지는데, 두 경로를 동시에 자극한다는 것은 단순히 콜라겐 양을 늘리는 것 이상의 의미입니다.
마우스 피부 조직학 분석에서는 콜라겐 섬유 밀도가 증가하고 피부 탄력이 개선되는 변화가 조직 수준에서 확인됐습니다.
MMP 분해 효소 억제, NF-κB 경로 조절
콜라겐 합성만 늘어도 분해 속도가 빠르면 순효과가 작습니다. 아텔로콜라겐은 분해 쪽 경로도 함께 조절했습니다.
아텔로콜라겐 처리로 세포 내 글루타치온 수치가 증가하고 산화 스트레스 지표가 낮아졌습니다. 산화 스트레스가 감소하면 NF-κB 전사 인자의 활성이 억제됩니다. NF-κB는 MMP(기질금속단백분해효소, 콜라겐을 분해하는 효소군)의 발현을 올리는 주요 신호입니다. 연구에서 MMP1, MMP3, MMP9 발현이 모두 감소했습니다. 글리신→글루타치온→산화 스트레스 감소→NF-κB 억제→MMP 감소로 이어지는 연쇄가 콜라겐 합성 증가와 함께 작동한 것입니다.
가수분해 콜라겐, 저분자 콜라겐, 아텔로콜라겐 차이
세 형태의 실질적인 차이는 구조가 세포와 상호작용하는 방식에서 납니다.
가수분해 콜라겐과 저분자 콜라겐은 삼중나선이 완전히 분해된 펩티드입니다. 장에서 흡수되어 혈류를 타고 조직에 도달하면 콜라겐 합성의 원료로 쓰이거나 세포 표면의 수용체를 자극하는 방식으로 작용한다고 알려져 있습니다. 흡수 효율은 높지만 구조적 신호(삼중나선이 세포에 주는 정보)는 없습니다.
아텔로콜라겐은 삼중나선을 유지한 채로 세포와 접촉합니다. 이번 연구가 보여준 것처럼 GlyT1 발현을 올리고 SMAD 경로를 활성화하는 등 구조적 신호가 별도로 작동합니다. 단순히 글리신 원료를 공급하는 수준을 넘어 세포의 글리신 흡수 능력을 높이는 방향으로 개입합니다.
어느 형태가 더 낫다는 단순 결론은 이르고, 흡수 경로와 세포 신호 방식이 다른 두 접근으로 보는 것이 정확합니다.
시술 분야 응용, 필러·스킨부스터·토픽 제형
아텔로콜라겐은 경구 섭취 외에도 미용 시술에서 오래 사용된 소재입니다. 텔로펩티드를 제거해 면역 반응 위험이 낮기 때문에 필러, 스킨부스터(진피 내 주사), 토픽(도포형) 제형에 두루 쓰입니다.
이번 연구 결과는 경구 섭취 맥락에서 나왔지만, 아텔로콜라겐이 세포 수준에서 GlyT1을 활성화한다는 기전은 도포형 및 주사형 제형에도 시사점을 줍니다. 피부 진피층에 아텔로콜라겐이 직접 도달하면 섬유아세포의 글리신 흡수 채널이 넓어질 가능성이 있고, 이는 시술 후 콜라겐 재생 반응을 설명하는 추가 경로가 될 수 있습니다. 다만 도포형이나 주사형에서 이 기전이 동일하게 작동하는지는 추가 연구가 필요합니다.
Q. 아텔로콜라겐을 먹으면 피부에 바로 효과가 나나요?
아텔로콜라겐은 경구 섭취 후 소화 과정에서 아미노산으로 분해됩니다. 이번 연구는 세포가 아텔로콜라겐에서 글리신을 흡수해 수송체 경로를 통해 자체 콜라겐을 합성한다는 과정을 밝혔습니다. 즉각적인 피부 변화보다는 4~8주 이상 꾸준한 섭취를 통해 세포 대사가 바뀌는 방향으로 이해하는 것이 정확합니다.
Q. GlyT1 억제제를 따로 먹으면 효과가 사라지나요?
연구에서 GlyT1 억제제(NFPS)를 사용했을 때 아텔로콜라겐의 콜라겐 합성 촉진 효과가 모두 차단됐습니다. 이는 GlyT1이 이 경로의 필수 스위치임을 보여주는 확증 실험입니다. 일상에서 GlyT1을 억제하는 약물이나 성분과 함께 섭취하면 효과가 감소할 가능성이 있으나, 현재 이런 일상적 상호작용 데이터는 부족합니다.
Q. 가수분해 콜라겐 대신 아텔로콜라겐을 골라야 하나요?
둘의 차이는 구조입니다. 아텔로콜라겐은 텔로펩티드(항원성 유발 말단 부위)를 제거한 고분자 삼중나선 구조를 유지하고, 가수분해 콜라겐은 삼중나선이 완전히 끊겨 짧은 펩티드로 분해된 형태입니다. 이번 연구는 삼중나선 구조가 온전한 아텔로콜라겐이 GlyT1 셔틀을 더 잘 자극한다고 밝혔습니다. 어떤 형태가 자신에게 맞는지는 제형, 농도, 개인 소화 능력을 함께 고려해야 합니다.