Ergothioneine, tumma hevonen anti-aging maailmassa 

Ergothioneiinin (EGT) eristi ensimmäisen kerran torajyväsienistä tiedemies Charles Tanret vuonna 1909, mistä johtuu sen nimi. Se on luonnossa esiintyvä aminohappojohdannainen, jota on laajalti levinnyt sienissä, joissakin kasveissa ja eläimissä. Ihmisen ruokavaliossa sienet, jyvät ja tietyt merenelävät ovat sen päälähteitä. Ergotioniinin merkittävät vaikutukset ovat vähitellen tulleet esiin modernin tieteen perusteellisella tutkimuksella.

Anti-aging periaatteet ja toimintamekanismit

Kaksi antioksidanttivaikutusta

Vapaiden radikaalien suora poistaminen: EGT voi nopeasti neutraloida erilaisia reaktiivisia happilajeja (ROS) ja reaktiivisia typpilajeja (RNS), mukaan lukien superoksidianionit (O₂⁻), vetyperoksidin (H2O₂), hydroksyyliradikaalit (·OH) ja singlettihappi (¹O₂). Tämä suora huuhteluvaikutus on täysin todistettu in vitro -kokeissa.

Suhteelliset edut

Antioksidanttisen puolustusjärjestelmän säätely: EGT lisää alavirran antioksidanttigeenien (kuten HO-1, NQO1, SOD ja CAT) ilmentymistä aktivoimalla KEAP1-NRF2-signalointireitin. NRF2:n ydintranslokaatiota säätelevät PI3K/AKT- ja PKC-signalointireitit, ja EGT voi edistää NRF2:n vapautumista ja ydintranslokaatiota moduloimalla KEAP1:n tiolianturia.

Suojaava rooli genomin vakaudessa

DNA-vaurion vähentäminen: EGT estää tehokkaasti ROS- ja RNS-indusoituja DNA-vaurioita, erityisesti mitokondrio-DNA:ssa (mtDNA). Tutkimukset ovat osoittaneet, että soluissa, joista puuttuu EGT-kuljettajia, on korkeampi DNA-vauriotaso.

DNA:n korjauksen edistäminen: EGT ei vain absorboi ultraviolettisäteilyä (UV) vaan myös edistää DNA:n korjausta UV-säteilyn jälkeen ja suojaa ihosoluja valovaurioilta.

Epigeneettisten modifikaatioiden säätely

Vaikuttaa metyyliluovuttaja-SAM:n synteesiin: EGT vaikuttaa epäsuorasti S-adenosyylimetioniinin (SAM) saatavuuteen säätelemällä glutationin (GSH) tasoja ja siten säätelemällä DNA-metyylitransferaasien (DNMT) ja histonimetyylitransferaasien (HMT) aktiivisuutta.

Vapaiden rauta-ionien homeostaasin ylläpitäminen: EGT ylläpitää vapaiden rauta-ionien homeostaasia poistamalla ROS:ia ja varmistaa näin demetylaasien (kuten TET:t ja JmjC) toiminnan.

Vuorovaikutukset Sirtuin-signalointireitin kanssa:

SIRT1/SIRT6-ilmentymisen lisääntyminen: EGT viivyttää endoteelisolujen vanhenemista ja indusoi nekrotisoivaa apoptoosia paksusuolen syöpäsoluissa säätelemällä SIRT1:n ja SIRT6:n ilmentymistä.

NAD⁺-tasojen ylläpitäminen: EGT lisää Sirtuiinin aktiivisuutta säätelemällä solujen redox-tilaa ja ylläpitämällä NAD⁺/NADH-suhdetta.

Valmistelu Mmenetelmä

Luonnollinen uuttomenetelmä:

EGT:tä löytyy luonnontuotteista, kuten syötävistä sienistä, torajyvästä, viljoista ja eläinkudoksista. Syötävillä sienillä on korkea EGT-pitoisuus ja ne ovat tärkeä EGT-lähde.

Luonnontuotteiden EGT-pitoisuus on kuitenkin yleensä hyvin alhainen, mikä vaatii louhintaan suuria määriä raaka-aineita, mikä johtaa korkeisiin louhintakustannuksiin. Lisäksi raaka-aineiden korkeat epäpuhtaudet ja lääkejäämät rajoittavat luonnontuotteiden uuttamismenetelmien teollista soveltamista.

Kemiallinen synteesimenetelmä: Perinteinen EGT:n kemiallinen synteesi käyttää histidiiniä lähtöaineena ja syntetisoi EGT:tä vesiliuoksessa useiden vaiheiden kautta, mukaan lukien tiolointi, tiosuojaus, metylaatio ja suojauksen poisto. Tällä menetelmällä on pitkä synteesireitti ja alhainen saanto. Viime vuosina tutkimukset ovat jäljitelleet biosynteettisiä reittejä EGT:n kemiallisen synteesin parantamiseksi. Esimerkiksi Erdelmeier et ai. käytti histidiinibetaiinia, kysteiiniä ja merkaptopropionihappoa lähtöaineina EGT:n syntetisoimiseksi käyttämällä yksinkertaistettua yhden astian reaktiota, välttäen tiosuojaryhmien lisäämistä, lyhentäen synteesireittiä ja parantaen saantoa.

Kemiallinen synteesi tuo myös haasteita. Esimerkiksi a-hiilen kiraalisuus karboksyyliryhmässä johtaa helposti rasemisoitumiseen happamissa tai emäksisissä olosuhteissa, mikä tekee vaikeaksi saada optisesti erittäin puhdasta EGT:tä. Lisäksi kemiallisen synteesin raaka-aineet ovat kalliita, lähtöaine 2-merkaptoimidatsoli on vaikea valmistaa ja myös tuotteen jälkikäsittely on haastavaa. Siksi tutkijoiden on optimoitava ja parannettava kemiallisia synteesimenetelmiä vastatakseen laajamittaisen teollisen tuotannon tarpeisiin.

Mikrobifermentointi: EGT:n saamisessa biosynteesillä on etuja, kuten helposti saatavilla olevat raaka-aineet ja suhteellisen alhaiset kustannukset, ja siitä on tullut pääasiallinen menetelmä EGT:n valmistuksessa viime vuosina. Luonnossa EGT esiintyy kahta reittiä: aerobisen biosynteesin ja anaerobisen biosynteesin kautta.

EGT:n aerobinen biosynteesi

Monet tutkimukset ovat selventäneet EGT:n biosynteettistä prosessia. Pohjimmiltaan EGT:n aerobinen biosynteesireitti voidaan jakaa bakteeri- ja sienireitteihin. Seebeck et ai. selvitti ja rekonstruoi EGT:n aerobisen biosynteesireitin in vitro Mycobacterium smegmatis -bakteerissa tunnistaen viisi polkuun osallistuvaa geeniä: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD ja EgtE. Nämä geenit koodaavat glutamyylikysteiinisyntaasia (EgtA), Fe2+-riippuvaista oksidaasia (EgtB), gamma-glutamyylitransferaasia (EgtC), S-adenosyylimetioniinista (SAM) riippuvaa histidiinimetyylitransferaasia (EgtD) ja vastaavasti C.-E-riippuvaista C.-E-pyridoksaalifosfaattia (EgtS-pyridoksaalifosfaattia). Tässä prosessissa EgtA katalysoi glutamaatin ja kysteiinin kondensaatiota y-glutamyylikysteiinin muodostamiseksi; EgtB katalysoi oksidatiivista kytkentää hapen ja rautasulfaatin läsnä ollessa, lisäämällä tioliryhmän y-glutamyylikysteiinistä histidiinibetaiinin sivuketjuun (syntetisoitu histidiinistä ja EgtD:n katalysoimasta SAM:sta); EgtC katalysoi sitten histidiinibetaiinikysteiinisulfoksidin muodostumista edelleen; Lopuksi EgtE katalysoi pyruvaatin ja ammoniakin poistoa EGT:n muodostamiseksi.

Sienten biosynteesireitillä EGT sisältää pääasiassa kaksi syntaasigeeniä, Egt1 ja Egt2. Bello et ai. tunnisti spesifisen syntaasin, NcEgt1, *Neurospora crassassa*, joka sisältää samanlaisia ​​domeeneja kuin *Mycobacterium smegmatis*:n EgtB- ja EgtD. Egt1 osallistuu kaksivaiheiseen katalyyttiseen reaktioon: ensin se katalysoi histidiinin muuttumista histidiinibetaiiniksi ja sitten se katalysoi histidiinibetaiinin ja kysteiinin yhdistelmää muodostaen histidiinibetaiinikysteiinisulfoksidia. Kuten EgtE, Egt2 katalysoi EGT:n muodostumista histidiinistä, betaiinista ja kysteiinisulfoksidista. Kuten kuvasta näkyy, koska vain kaksi entsyymiä on mukana, EGT:n biosynteesireitti sienissä on paljon yksinkertaisempi kuin bakteereissa.

EGT:n anaerobinen biosynteesi

EGT:n anaerobinen biosynteesi on raportoitu tiukasti anaerobisessa mutabakteerissa (Chlorobium limicola), jossa EGT:n biosynteesi tapahtuu kaksivaiheisella reaktiolla, joka on riippumaton hapesta. Burn et ai. tunnisti metyylitransferaasin (EanA) ja sulfotransferaasin (EanB) tässä anaerobisessa mutabakteerissa. Kuten kuvasta näkyy, EanA katalysoi histidiinin muuttumista histidiinibetaiiniksi, ja sitten EanB siirtää anaerobisissa olosuhteissa rikkiatomin histidiinibetaiinin imidatsolirenkaaseen EGT:n muodostamiseksi. Vaikka anaerobinen biosynteesireitti on yksinkertaisempi, EanA:n ja EanB:n katalyyttiset nopeudet ovat paljon alhaisemmat kuin EgtD:n ja EgtB:n aerobisessa biosynteesireitissä. Siksi aerobinen biosynteesipolku on edelleen hallitseva EGT-biosynteesin muoto.

Sovellusnäkymät

Ergotioneiinilla on voimakkaita antioksidanttisia ja ikääntymistä estäviä ominaisuuksia, ja sillä on laajat sovellusmahdollisuudet elintarvike-, kosmetiikka-, terveysvaikutteisten elintarvikkeiden ja biolääketeollisuudessa. Sen käyttö kauneus- ja ihonhoitoalalla on erityisen näkyvää, joten se on tärkeä ainesosa ikääntymistä estävissä tuotteissa.

Sen tärkeimpiä etuja ovat:

1. Antioksidantti ja ikääntymisen esto: Ergotioniinin voimakas antioksidanttikapasiteetti taistelee tehokkaasti vapaita radikaaleja vastaan, vähentää ihosolujen oksidatiivisia vaurioita, viivästyttää ihon ikääntymistä ja vähentää ryppyjä ja velttoa.
2. Valkaisu ja täplän vähentäminen: Estää melaniinin tuotantoa ja kertymistä, parantaa pigmentaatiota ja sameutta sekä kirkastaa ihon sävyä.
3. Tulehdusta ehkäisevä ja rauhoittava: Vähentää ihotulehdusta, lievittää tehokkaasti punoitusta ja kutinaa, vahvistaa ihon suojakerrosta ja parantaa sen vastustuskykyä.
4. Kosteuttava ja korjaava: Parantaa tehokkaasti ihon suojatoimintoa, lisää ihon kosteutusta ja edistää vaurioituneen ihon korjausta ja uusiutumista.
5. Valosuojaus ja suoja UV-vaurioilta: Ultraviolettisäteily on yksi tärkeimmistä ihon ikääntymisen aiheuttajista. Ergotioneiini voi vähentää ultraviolettisäteilyn aiheuttamia ihovaurioita, suojata ihoa valovanhenemiselta ja antaa tehokkaan suojan auringolta.

Tee yhteenveto

Ergotioneiini ainutlaatuisella antioksidanttimekanismillaan ja laajalla käyttöalueellaan muokkaa ikääntymistä estävää teollisuutta. Synteettisen biologian läpimurtojen ja syvällisen kliinisen tutkimuksen ansiosta siitä voi tulla yksi keskeisistä ainesosista ikääntymisen viivyttämisessä ja elämänlaadun parantamisessa. Kuluttajille erittäin puhtaiden, tieteellisesti muotoiltujen ergothioneiinituotteiden valinta voi olla avainasemassa ajan vaikutusten torjunnassa.