Ergothioneine, yaşlanma əleyhinə dünyada qaranlıq bir at 

Ergothioneine (EGT) ilk dəfə 1909-cu ildə alim Çarlz Tanret tərəfindən ergot göbələklərindən təcrid edilmişdir, buna görə də adını almışdır. Bu, göbələklərdə, bəzi bitkilərdə və heyvanlarda geniş yayılmış təbii amin turşusu törəməsidir. İnsan pəhrizində göbələklər, taxıllar və bəzi dəniz məhsulları onun əsas mənbəyidir. Müasir elmin dərin tədqiqatları ilə ergotioninin diqqətəlayiq təsiri tədricən üzə çıxdı.

Yaşlanma əleyhinə prinsiplər və fəaliyyət mexanizmləri

İkiqat antioksidan təsir göstərir

Sərbəst radikalların birbaşa təmizlənməsi: EGT müxtəlif reaktiv oksigen növlərini (ROS) və reaktiv azot növlərini (RNS), o cümlədən superoksid anionunu (O₂⁻), hidrogen peroksidi (H₂O₂), hidroksil radikallarını (·OH) və təkli oksigeni (¹O₂) sürətlə zərərsizləşdirə bilər. Bu birbaşa təmizləyici effekt in vitro təcrübələrində tam təsdiq edilmişdir.

Müqayisəli üstünlüklər

Antioksidan müdafiə sisteminin tənzimlənməsi: EGT KEAP1-NRF2 siqnal yolunu aktivləşdirərək aşağı axın antioksidan genlərin (HO-1, NQO1, SOD və CAT kimi) ifadəsini yüksəldir. NRF2-nin nüvə translokasiyası PI3K/AKT və PKC siqnal yolları ilə tənzimlənir və EGT KEAP1-in tiol sensorunu modulyasiya etməklə NRF2-nin buraxılmasını və nüvə translokasiyasını təşviq edə bilər.

Genom Sabitliyində Qoruyucu Rol

DNT zərərinin azaldılması: EGT, xüsusilə mitoxondrial DNT-də (mtDNA) ROS və RNS-induksiya etdiyi DNT zədələnməsini effektiv şəkildə inhibə edir. Tədqiqatlar göstərdi ki, EGT daşıyıcıları olmayan hüceyrələr daha yüksək səviyyələrdə DNT zədəsi nümayiş etdirirlər.

DNT təmirini təşviq edir: EGT yalnız ultrabənövşəyi (UV) radiasiyanı udur, həm də ultrabənövşəyi (UV) radiasiyanı udur, həm də ultrabənövşəyi şüalanmadan sonra DNT təmirini təşviq edir, dəri hüceyrələrini fotozədədən qoruyur.

Epigenetik Modifikasiyaların Tənzimlənməsi

Metil Donor SAM sintezinə təsir: EGT dolayı yolla qlutatyon (GSH) səviyyələrini tənzimləməklə S-adenosilmetioninin (SAM) mövcudluğuna təsir edir və bununla da DNT metiltransferazalarının (DNMTs) və histon metiltransferazalarının (HMTs) fəaliyyətini tənzimləyir.

Sərbəst Dəmir İon Homeostazının saxlanması: EGT ROS-u təmizləyərək sərbəst dəmir ionu homeostazını saxlayır, beləliklə demetilazların (TET və JmjC kimi) fəaliyyətini təmin edir.

Sirtuin siqnal yolu ilə qarşılıqlı əlaqə:

SIRT1/SIRT6 ifadəsinin yüksəldilməsi: EGT endotel hüceyrələrinin qocalmasını gecikdirir və SIRT1 və SIRT6 ifadəsini tənzimləməklə kolorektal xərçəng hüceyrələrində nekrotizan apoptoza səbəb olur.

NAD⁺ səviyyələrini saxlamaq: EGT hüceyrə redoks vəziyyətini tənzimləmək və NAD⁺/NADH nisbətini saxlamaqla Sirtuin fəaliyyətini artırır.

Hazırlıq Metod

Təbii çıxarma üsulu:

EGT yeməli göbələklər, ergot, dənli bitkilər və heyvan toxumaları kimi təbii məhsullarda olur. Yeməli göbələklər yüksək EGT tərkibinə malikdir və EGT-nin mühüm mənbəyidir.

Bununla belə, təbii məhsulların EGT tərkibi ümumiyyətlə çox aşağıdır, hasilat üçün çoxlu miqdarda xammal tələb olunur, nəticədə yüksək hasilat xərcləri olur. Bundan əlavə, xammalda yüksək miqdarda çirklər və dərman qalıqları kimi məsələlər təbii məhsulun çıxarılması üsullarının sənayedə tətbiqini məhdudlaşdırır.

Kimyəvi sintez üsulu: EGT-nin ənənəvi kimyəvi sintezi başlanğıc material kimi histidindən istifadə edir, tiolasiya, tioproteksiya, metilasiya və qorunmanın aradan qaldırılması daxil olmaqla bir çox addımlar vasitəsilə EGT-ni sulu məhlulda sintez edir. Bu üsul uzun sintetik marşruta və aşağı məhsuldarlığa malikdir. Son illərdə tədqiqatlar EGT-nin kimyəvi sintezini yaxşılaşdırmaq üçün biosintetik yolları təqlid etmişdir. Məsələn, Erdelmeier et al. sadələşdirilmiş bir qab reaksiyasından istifadə edərək EGT sintezi üçün başlanğıc material kimi histidin betain, sistein və merkaptopropion turşusundan istifadə etdi, tioprotektiv qrupların tətbiqindən qaçdı, sintetik marşrutu qısalddı və məhsuldarlığı yaxşılaşdırdı.

Kimyəvi sintez də bəzi çətinliklərlə üzləşir. Məsələn, karboksil qrupunda α-karbonun şirallığı asidik və ya qələvi şəraitdə asanlıqla rasemizasiyaya gətirib çıxarır və yüksək optik təmizlikdə EGT əldə etməyi çətinləşdirir. Bundan əlavə, kimyəvi sintez üçün tələb olunan xammallar bahadır, başlanğıc material 2-merkaptoimidazolun hazırlanması çətindir və məhsulun sonrakı emal edilməsi də çətin olur. Buna görə də, tədqiqatçılar geniş miqyaslı sənaye istehsalının ehtiyaclarını ödəmək üçün kimyəvi sintez üsullarını optimallaşdırmağa və təkmilləşdirməyə ehtiyac duyurlar.

Mikrob fermentasiyası: EGT-nin biosintez yolu ilə əldə edilməsi hazır xammal və nisbətən aşağı qiymət kimi üstünlüklərə malikdir və son illərdə EGT hazırlamaq üçün əsas üsula çevrilmişdir. Təbiətdə EGT iki yolla mövcuddur: aerob biosintez və anaerob biosintez.

EGT-nin aerob biosintezi

Bir çox tədqiqatlar EGT-nin biosintetik prosesini aydınlaşdırmışdır. Əsasən, EGT-nin aerob biosintetik yolu bakterial və göbələk yollarına bölünə bilər. Seebeck və başqaları. Mycobacterium smegmatis-də EGT-nin in vitro aerob biosintetik yolunu aydınlaşdırdı və yenidən qurdu, bu yolda iştirak edən beş geni müəyyən etdi: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD və EgtE. Bu genlər glutamilsistein sintaza (EgtA), Fe2+-dan asılı oksidaz (EgtB), qamma-qlutamil transferaz (EgtC), S-adenosil metionindən (SAM) asılı histidin metiltransferaza (EgtD) və müvafiq olaraq piridoksaldan asılı C-Egt-E-ni kodlayır. Bu prosesdə EgtA γ-glutamilsistein yaratmaq üçün glutamat və sisteinin kondensasiyasını katalizləyir; EgtB, oksigen və dəmir sulfatın iştirakı ilə oksidləşdirici birləşməni kataliz edir, histidin betaininin yan zəncirinə γ-glutamilsisteindən tiol qrupu əlavə edir (histidin və EgtD ilə katalizləşdirilmiş SAM-dan sintez olunur); EgtC daha sonra histidin betain sistein sulfoksidin sonrakı əmələ gəlməsini katalizləyir; nəhayət, EgtE EGT yaratmaq üçün piruvat və ammonyakın çıxarılmasını katalizləyir.

Göbələklərin biosintetik yolunda EGT əsasən iki sintaza genini, Egt1 və Egt2-ni əhatə edir. Bello və başqaları. *Mycobacterium smegmatis*-in EgtB və EgtD-dəki domenlərə bənzər domenləri ehtiva edən *Neurospora crassa*-da NcEgt1 olan spesifik sintaza müəyyən etmişdir. Egt1 iki mərhələli katalitik reaksiyada iştirak edir: əvvəlcə histidinin histidin betaininə çevrilməsini katalizləyir, sonra histidin betain və sistein sulfoksidi yaratmaq üçün histidin betain və sisteinin birləşməsini katalizləyir. EgtE kimi, Egt2 histidin, betain və sistein sulfoksiddən EGT əmələ gəlməsini katalizləyir. Şəkildə göstərildiyi kimi, yalnız iki ferment iştirak etdiyi üçün göbələklərdə EGT-nin biosintetik yolu bakteriyalara nisbətən daha sadədir.

EGT-nin anaerob biosintezi

EGT biosintezinin oksigendən asılı olmayan iki mərhələli reaksiya vasitəsilə həyata keçirildiyi ciddi anaerob palçıq bakteriyasında (Chlorobium limicola) EGT-nin anaerob biosintezi bildirilmişdir. Burn və başqaları. bu anaerob palçıq bakteriyasında metiltransferaza (EanA) və sulfotransferaza (EanB) müəyyən edilmişdir. Şəkildə göstərildiyi kimi, EanA histidinin histidin betaininə çevrilməsini katalizləşdirir və sonra EanB, anaerob şəraitdə EGT yaratmaq üçün bir kükürd atomunu histidin betaininin imidazol halqasına köçürür. Anaerob biosintez yolu daha sadə olsa da, EanA və EanB-nin katalitik dərəcələri aerob biosintez yolunda EgtD və EgtB-dən xeyli aşağıdır. Buna görə də, aerob biosintez yolu EGT biosintezinin dominant rejimi olaraq qalır.

Tətbiq perspektivləri

Ergotionin güclü antioksidant və qocalma əleyhinə xüsusiyyətlərə malikdir və qida, kosmetika, funksional qida və biofarmasevtika sənayesində geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Onun gözəllik və dəriyə qulluq sahəsində tətbiqi xüsusilə nəzərə çarpır, bu da onu yaşlanma əleyhinə məhsulların mühüm tərkib hissəsi edir.

Onun əsas üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:

1. Antioksidant və Yaşlanma Əleyhinə: Ergothioneinin güclü antioksidant qabiliyyəti sərbəst radikallarla effektiv mübarizə aparır, dəri hüceyrələrinə oksidləşdirici zərəri azaldır, dərinin qocalmasını gecikdirir, qırışları və sallanmaları azaldır.
2. Ağardıcı və Ləkələrin Azaldılması: Melanin istehsalını və çökməsini maneə törədir, piqmentasiya və solğunluğu yaxşılaşdırır və dəri tonunu parlaqlaşdırır.
3. İltihab əleyhinə və Sakitləşdirici: Dərinin iltihabını azaldır, qızartı və qaşınmanı effektiv şəkildə aradan qaldırır, dərinin qoruyucu baryerini gücləndirir və müqavimətini artırır.
4. Nəmləndirici və Bərpaedici: Dərinin baryer funksiyasını effektiv şəkildə yaxşılaşdırır, dərinin nəmlənməsini artırır və zədələnmiş dərinin bərpasını və bərpasını təşviq edir.
5. Fotomüdafiə və UV zərərindən qorunma: Ultrabənövşəyi radiasiya dərinin qocalmasının əsas günahkarlarından biridir. Ergothioneine ultrabənövşəyi radiasiyanın yaratdığı dərinin zədələnməsini azalda bilər, dərini fotoyaşlanmadan qoruyur və günəşdən effektiv qorunma təmin edir.

Ümumiləşdirin

Ergothioneine, unikal antioksidan mexanizmi və geniş tətbiq sahəsi ilə yaşlanma əleyhinə sənayeni yenidən formalaşdırır. Sintetik biologiyada irəliləyişlər və dərin klinik tədqiqatlar sayəsində qocalmanı gecikdirmək və həyat keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün əsas komponentlərdən birinə çevrilə bilər. İstehlakçılar üçün yüksək təmizliyə malik, elmi şəkildə hazırlanmış erqotionin məhsullarının seçilməsi zamanın təsirləri ilə mübarizənin açarı ola bilər.