Эрготионеин, цёмны конік у свеце барацьбы са старэннем 

Эрготионеин (EGT) быў упершыню выдзелены з грыбоў спарыньі навукоўцам Чарльзам Танрэтам у 1909 годзе, адсюль і яго назва. Гэта натуральная вытворная амінакіслоты, шырока распаўсюджаная ў грыбах, некаторых раслінах і жывёлах. У рацыёне чалавека яго асноўнымі крыніцамі з'яўляюцца грыбы, збожжавыя і некаторыя морапрадукты. Дзякуючы глыбокім даследаванням сучаснай навукі, выдатныя эфекты эрготионеина паступова выяўляюцца.

Прынцыпы і механізмы дзеяння супраць старэння

Двайны антіоксідантный эфект

Прамое паглынанне свабодных радыкалаў: EGT можа хутка нейтралізаваць розныя актыўныя формы кіслароду (АФК) і актыўныя формы азоту (RNS), у тым ліку супероксидный аніён (O₂⁻), перакіс вадароду (H₂O₂), гідраксільныя радыкалы (·OH) і сінглетны кісларод (¹O₂). Гэты прамы ачышчальны эфект быў цалкам правераны ў эксперыментах in vitro.

Параўнальныя перавагі

Рэгуляцыя сістэмы антыаксідантнай абароны: EGT павышае экспрэсію генаў антыаксідантаў ніжэй па плыні (такіх як HO-1, NQO1, SOD і CAT), актывуючы сігнальны шлях KEAP1-NRF2. Ядзерная транслокация NRF2 рэгулюецца сігнальнымі шляхамі PI3K/AKT і PKC, і EGT можа спрыяць вызваленню і ядзернай транслокации NRF2 шляхам мадуляцыі тиолового датчыка KEAP1.

Ахоўная роля ў стабільнасці геному

Памяншэнне пашкоджання ДНК: EGT эфектыўна інгібіруе пашкоджанне ДНК, выкліканае ROS і RNS, асабліва ў мітахандрыяльнай ДНК (мтДНК). Даследаванні паказалі, што клеткі без транспарцёраў EGT дэманструюць больш высокі ўзровень пашкоджання ДНК.

Садзейнічанне аднаўленню ДНК: EGT не толькі паглынае ультрафіялетавае (УФ) выпраменьванне, але таксама спрыяе аднаўленню ДНК пасля УФ-апраменьвання, абараняючы клеткі скуры ад фотапашкоджанняў.

Рэгуляванне эпигенетических мадыфікацый

Ўплыў на сінтэз SAM донара метыла: EGT ўскосна ўплывае на даступнасць S-адэназілметыёніна (SAM), рэгулюючы ўзроўні глутатыёна (GSH), тым самым рэгулюючы актыўнасць ДНК-метилтрансфераз (DNMT) і гистон-метилтрансфераз (HMT).

Падтрыманне гамеастазу свабодных іёнаў жалеза: EGT падтрымлівае гамеастаз свабодных іёнаў жалеза шляхам паглынання АФК, забяспечваючы такім чынам актыўнасць дэметылаз (такіх як TETs і JmjC).

Узаемадзеянне з сігнальным шляхам Sirtuin:

Павышэнне рэгуляцыі экспрэсіі SIRT1/SIRT6: EGT затрымлівае старэнне эндатэліяльных клетак і выклікае некратызуючы апоптоз у клетках колоректального рака шляхам павышэння рэгуляцыі экспрэсіі SIRT1 і SIRT6.

Падтрыманне ўзроўню NAD⁺: EGT ўзмацняе актыўнасць сіртуіна, рэгулюючы акісляльна-аднаўленчы статус клетак і падтрымліваючы суадносіны NAD⁺/NADH.

Падрыхтоўка Mэтад

Натуральны метад здабычы:

EGT змяшчаецца ў натуральных прадуктах, такіх як ядомыя грыбы, спарыньі, крупы і тканіны жывёл. Ядомыя грыбы маюць высокае ўтрыманне EGT і з'яўляюцца важнай крыніцай EGT.

Аднак утрыманне EGT у натуральных прадуктах звычайна вельмі нізкае, што патрабуе вялікай колькасці сыравіны для экстракцыі, што прыводзіць да высокіх выдаткаў на экстракцыю. Акрамя таго, такія праблемы, як высокі ўзровень прымешак і рэшткаў лекаў у сыравіне, абмяжоўваюць прамысловае прымяненне метадаў экстракцыі натуральных прадуктаў.

Метад хімічнага сінтэзу: Традыцыйны хімічны сінтэз EGT выкарыстоўвае гістыдын у якасці зыходнага матэрыялу, сінтэз EGT у водным растворы праз некалькі этапаў, уключаючы тыяляванне, тыяпратэкцыю, метыляванне і зняцце абароны. Гэты метад мае працяглы сінтэтычны шлях і нізкі выхад. У апошнія гады даследаванні імітавалі біясінтэтычныя шляхі для паляпшэння хімічнага сінтэзу EGT. Напрыклад, Erdelmeier et al. выкарыстаў бэтаін гістыдыну, цыстэін і меркаптапрапіёнавую кіслату ў якасці зыходных матэрыялаў для сінтэзу EGT з выкарыстаннем спрошчанай аднабаковай рэакцыі, пазбягаючы ўвядзення тиопротекторных груп, скарачаючы сінтэтычны шлях і паляпшаючы выхад.

Хімічны сінтэз таксама ўяўляе некаторыя праблемы. Напрыклад, хиральность α-вугляроду ў карбаксільнай групе лёгка прыводзіць да рацемізацыі ў кіслотных або шчолачных умовах, што робіць цяжкім атрыманне EGT высокай аптычнай чысціні. Акрамя таго, сыравіна, неабходная для хімічнага сінтэзу, дарагая, зыходны матэрыял 2-меркаптаімідазол цяжка падрыхтаваць, і дадатковая апрацоўка прадукту таксама складаная. Такім чынам, даследчыкам неабходна аптымізаваць і палепшыць метады хімічнага сінтэзу для задавальнення патрэб буйнамаштабнай прамысловай вытворчасці.

Мікробнае закісанне: Атрыманне EGT шляхам біясінтэзу мае такія перавагі, як лёгкадаступная сыравіна і адносна нізкі кошт, і ў апошнія гады стала асноўным метадам падрыхтоўкі EGT. У прыродзе EGT існуе двума шляхамі: аэробным біясінтэзам і анаэробным біясінтэзам.

Аэробны біясінтэз EGT

Многія даследаванні высвятлілі працэс біясінтэзу EGT. У асноўным аэробны біясінтэтычны шлях EGT можна падзяліць на бактэрыяльны і грыбковы. Зеебек і інш. высветлілі і рэканструявалі аэробны біясінтэтычны шлях EGT in vitro ў Mycobacterium smegmatis, вызначыўшы пяць генаў, якія ўдзельнічаюць у гэтым шляху: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD і EgtE. Гэтыя гены кадуюць глутамілцыстэінсінтазу (EgtA), Fe2+-залежную аксідазу (EgtB), гама-глутамілтрансферазу (EgtC), S-адэназілметыёнін (SAM)-залежную гістыдын-метилтрансферазу (EgtD) і пірыдаксальфасфат-залежную C-S-ліазу (EgtE), адпаведна. У гэтым працэсе EgtA каталізуе кандэнсацыю глутамата і цыстэіну для атрымання γ-глутамілцыстэіну; EgtB каталізуе акісляльнае спалучэнне ў прысутнасці кіслароду і сульфату жалеза, дадаючы тиоловую групу з γ-глутамілцыстэіну да бакавой ланцуга гістыдыну бэтаіну (сінтэзуецца з гістыдыну і SAM, каталізаванага EgtD); Затым EgtC каталізуе далейшае адукацыю гістідіна бэтаіну цыстэінсульфаксіду; нарэшце, EgtE каталізуе выдаленне пірувата і аміяку для атрымання EGT.

У шляху біясінтэзу грыбоў EGT у асноўным уключае два гены сінтазы, Egt1 і Egt2. Бэла і інш. ідэнтыфікаваў спецыфічную сінтазу, NcEgt1, у *Neurospora crassa*, якая змяшчае дамены, падобныя на дамены ў EgtB і EgtD *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 удзельнічае ў двухэтапнай каталітычнай рэакцыі: спачатку ён каталізуе ператварэнне гістідіна ў бэтаін гістідіна, а затым каталізуе камбінацыю гістідіна бэтаіну і цыстэіну з адукацыяй гістідіна бэтаіну цыстэінсульфаксіду. Падобна EgtE, Egt2 каталізуе адукацыю EGT з гістідіна, бэтаіну і цистеинсульфоксида. Як паказана на малюнку, паколькі задзейнічаны толькі два ферменты, шлях біясінтэзу EGT у грыбоў значна прасцейшы, чым у бактэрый.

Анаэробны біясінтэз EGT

Паведамляецца аб анаэробным біясінтэзе EGT у чыста анаэробнай гразевай бактэрыі (Chlorobium limicola), дзе біясінтэз EGT ажыццяўляецца з дапамогай двухступеньчатай рэакцыі, незалежнай ад кіслароду. Апёк і інш. ідэнтыфікаваў метилтрансферазу (EanA) і сульфотрансферазу (EanB) у гэтай анаэробнай гразевай бактэрыі. Як паказана на малюнку, EanA каталізуе ператварэнне гістыдыну ў гістыдынбэтаін, а затым EanB у анаэробных умовах пераносіць атам серы ў імідазольнае кольца гістыдынбэтаіну для атрымання EGT. Нягледзячы на ​​тое, што шлях анаэробнага біясінтэзу больш просты, каталітычныя хуткасці EanA і EanB значна ніжэй, чым хуткасці EgtD і EgtB пры аэробным шляху біясінтэзу. Такім чынам, шлях аэробнага біясінтэзу застаецца дамінуючым спосабам біясінтэзу EGT.

Перспектывы прымянення

Эрготионеин валодае магутнымі антіоксідантнымі і амаладжальнымі ўласцівасцямі і мае шырокія перспектывы прымянення ў харчовай, касметычнай, функцыянальнай харчовай і біяфармацэўтычнай прамысловасці. Яго прымяненне ў галіне прыгажосці і догляду за скурай асабліва прыкметна, што робіць яго важным інгрэдыентам сродкаў супраць старэння.

Яго асноўныя перавагі:

1. Антыаксідант і барацьба са старэннем: магутная антіоксідантная здольнасць эрготионеина эфектыўна змагаецца са свабоднымі радыкаламі, памяншае акісляльнае пашкоджанне клетак скуры, затрымлівае старэнне скуры і памяншае маршчыны і правісання.
2. Адбельванне і памяншэнне плям: інгібіруе выпрацоўку і адклад меланіну, паляпшае пігментацыю і цьмянасць, а таксама асвятляе тон скуры.
3. Супрацьзапаленчае і заспакаяльнае: памяншае запаленне скуры, эфектыўна здымае пачырваненне і сверб, умацоўвае ахоўны бар'ер скуры і павышае яе супраціўляльнасць.
4. Ўвільгатненне і аднаўленне: Эфектыўна паляпшае бар'ерную функцыю скуры, узмацняе ўвільгатненне скуры і спрыяе аднаўленню і рэгенерацыі пашкоджанай скуры.
5. Фотаабарона і абарона ад ультрафіялетавых пашкоджанняў: ультрафіялетавае выпраменьванне з'яўляецца адным з галоўных віноўнікаў старэння скуры. Эрготионеин можа паменшыць пашкоджанне скуры, выкліканае ультрафіялетавым выпраменьваннем, абараніць скуру ад фотастарэння і забяспечыць эфектыўную абарону ад сонца.

Падвядзіце вынікі

Эрготионеин з яго унікальным антыаксідантным механізмам і шырокім спектрам прымянення змяняе індустрыю барацьбы са старэннем. Дзякуючы прарывам у сінтэтычнай біялогіі і глыбокім клінічным даследаванням, гэта можа стаць адным з асноўных інгрэдыентаў для затрымкі старэння і паляпшэння якасці жыцця. Для спажыўцоў выбар прадуктаў высокай чысціні з навуковай формулай эрготионеина можа стаць ключом да барацьбы з уздзеяннем часу.