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タンパク質代謝系とmRNA、mTORってなに?

タンパク質代謝系とmRNA、mTORってなに?


 

「筋肥大のメカニズム①(マッスルメモリーと筋サテライト細胞)」では、筋肥大のメカニズムの1つである「筋線維再生系」について紹介しました。これは、筋線維が傷ついたとき、それを再生させようとする仕組みのことでした。

 

 

ここでは、2つ目のメカニズムである「タンパク質代謝系」について紹介します。

 

 

 

 

タンパク質代謝系

 

「タンパク質代謝系」とは、筋線維の中でタンパク質が分解されたり合成されたりする仕組みのことを指します。タンパク質の合成が高まれば筋線維は太くなっていきます。反対に、分解が高まれば、筋肉は細くなっていきます。

 

 

筋トレを行い、栄養&休養を取ると筋肉は合成が高まり、分解が抑えられます。合成と分解はスイッチが切り替わるようなシステムで、どちらかが高まるとどちらかが抑えられる仕組みになっているのです。

 

 

 

 

 

 

 

mRNA(メッセンジャーRNA)とは?

 

 

筋トレを行うと、遺伝子からタンパク質を合成する「設計図」を写し取る働きが起こります。この設計図のことをmRNA(メッセンジャーRNA)と言います。また、この仕組み全体のことを「転写」を呼びます。

 

 

 

 

 

 

一昔前までは、この「転写」を活性化させることが、筋肥大には重要だと考えられていました。しかし、この転写はメカニズムが非常に複雑で解明が困難です。そこで、最近注目されているのが、mRNA(設計図)からタンパク質が作られる過程に注目が集まっています。

 

このmRNA(設計図)からタンパク質が作られる過程を「翻訳」と呼びます。

 

 

 

 

 

 

しかし、設計図(mRNA)を送りつけても、タンパク質の生産工場(リボソームという)が仕事をしなかったら、タンパク質の合成は高まりません。そこで、このタンパク質の生産工場をきちんと働かせるような刺激が重要視されています。

 

その刺激を与える中心的な役割を担うのが「mTOR」というタンパク質キナーゼです。

 

 

 

 

mTOR(エムトール)とは?

 

ある虫にラパマイシンという抗生物質を与えると、その虫の成長が止まってしまうことが分かりました。その原因は、ラパマイシンによって発現が抑えられてしまうタンパク質にあったようです。このタンパク質は、ラパマイシンによって機能を失い、生物の成長を抑えてしまうため、TOR(ターゲットオブラパマイシン)と名付けられました。

 

 

そして、このTORは、人間含めた哺乳類にも存在することがわかり、それをmTOR(マンマリアン・ターゲットオブ・ラパマイシン)と呼んだのです。

 

 

筋トレは、このmTORを活性化させ、タンパク質合成を促す工場の働き、すなわち「翻訳」活性を高めます。

 

 

 

 

これが分かったことから、このmTORを活性化させられるかどうかが、筋肥大を活性化させるための最重要課題として、認識されていくようになったのです。

 

 

 

 

mTORの活性を高めるためには?

 

mTORを効率よく活性化させることができれば、筋肉の合成、すなわち筋肥大が効果的に行えるということになります。

 

 

このmTORを活性化させるには、伸張性の筋力トレーニングを適度に行うことが重要です。ゆっくりとした動作で伸張性のトレーニングを行うことで、mTORの発現が増えることが分かっています。

 

 

筋線維の核を増やすためにも、伸張性のトレーニングが効果的になることは「筋肥大のメカニズム①(マッスルメモリーと筋サテライト細胞)」でも紹介しています。mTORや筋サテライト細胞を刺激するためにも効果的なトレーニングだといえるでしょう。

 

 

しかし、この伸張性のトレーニングのスピードが高すぎると、逆にmTORの活性が落ちてしまう、つまり筋肉の分解を促してしまうことにつながりかねないこともわかっています。筋肉が大きな力を発揮して、急ブレーキをかけるような刺激は、筋肥大にとってマイナスに働いてしまうというものです。

 

 

一歩一歩負荷に耐えて、筋肉が引き伸ばされるような負荷、つまりランニングばかりやっていても、なかなか脚を筋肥大させることはできないのはこういった事実が関係しているのです。

 

 

また、持久的なトレーニングを行い、エネルギーが足りなくなって息が切れるような運動も、このmTORの活性を下げてしまいます。

 

 

このあたりの特徴を上手く利用することで、より効果的なトレーニング方法を追求できるようになっていくでしょう。

 

 

 

 

まとめ

 

・「タンパク質代謝系」とは、筋線維の中でタンパク質が分解されたり合成されたりする仕組みのこと。

 

・タンパク質の合成を促すには、タンパク質の設計図(mRNA)がタンパク質合成工場(リボソーム)に送られ、タンパク質が作られることが重要。それを刺激するのがmTOR。

 

・mTORを活性化させるには、ゆっくりとした伸張性の筋力トレーニングが重要。

 

・高すぎるスピードでの伸張性のトレーニングや持久性のトレーニングでは、mTORの発現は抑えられてしまう。

 

 

 

参照文献

・・寺田新. (2017). スポーツ栄養学: 科学の基礎から 「なぜ」 にこたえる. 東京大学出版会.
・石井直方(2015).石井直方の筋肉の科学.ベースボール・マガジン社.
・山地啓司, 大築立志, 田中宏暁 (編), スポーツ・運動生理学概説. 昭和出版: 東京(2011).
・勝田茂, 和田正信, & 松永智. (2015). 入門運動生理学. 杏林書院.
・芳賀脩光, & 大野秀樹. (2003). トレーニング生理学.

 

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