Ergothioneine, kuda hitam di dunia anti penuaan 

Ergothioneine (EGT) pertama kali diisolasi dari jamur ergot oleh ilmuwan Charles Tanret pada tahun 1909, sesuai dengan namanya. Ini adalah turunan asam amino alami yang didistribusikan secara luas pada jamur, beberapa tumbuhan, dan hewan. Dalam makanan manusia, jamur, biji-bijian, dan makanan laut tertentu merupakan sumber utamanya. Melalui penelitian mendalam yang dilakukan oleh ilmu pengetahuan modern, efek luar biasa dari ergothioneine secara bertahap mulai terungkap.

Prinsip dan mekanisme aksi anti-penuaan

Efek antioksidan ganda

Menangkal radikal bebas secara langsung: EGT dapat dengan cepat menetralkan berbagai spesies oksigen reaktif (ROS) dan spesies nitrogen reaktif (RNS), termasuk anion superoksida (O₂⁻), hidrogen peroksida (H₂O₂), radikal hidroksil (·OH), dan oksigen singlet (¹O₂). Efek pemulungan langsung ini telah sepenuhnya diverifikasi dalam percobaan in vitro.

Keunggulan komparatif

Regulasi sistem pertahanan antioksidan: EGT meningkatkan regulasi ekspresi gen antioksidan hilir (seperti HO-1, NQO1, SOD, dan CAT) dengan mengaktifkan jalur pensinyalan KEAP1-NRF2. Translokasi nuklir NRF2 diatur oleh jalur pensinyalan PI3K/AKT dan PKC, dan EGT dapat mendorong pelepasan dan translokasi nuklir NRF2 dengan memodulasi sensor tiol KEAP1.

Peran Pelindung dalam Stabilitas Genom

Mengurangi Kerusakan DNA: EGT secara efektif menghambat kerusakan DNA yang disebabkan oleh ROS dan RNS, khususnya pada DNA mitokondria (mtDNA). Penelitian telah menunjukkan bahwa sel yang kekurangan transporter EGT menunjukkan tingkat kerusakan DNA yang lebih tinggi.

Mempromosikan Perbaikan DNA: EGT tidak hanya menyerap radiasi ultraviolet (UV) tetapi juga mendorong perbaikan DNA setelah penyinaran UV, melindungi sel-sel kulit dari kerusakan akibat sinar matahari.

Peraturan Modifikasi Epigenetik

Mempengaruhi Sintesis SAM Donor Metil: EGT secara tidak langsung mempengaruhi ketersediaan S-adenosylmethionine (SAM) dengan mengatur kadar glutathione (GSH), sehingga mengatur aktivitas DNA methyltransferases (DNMTs) dan histone methyltransferases (HMTs).

Mempertahankan Homeostasis Ion Besi Bebas: EGT mempertahankan homeostasis ion besi bebas dengan membersihkan ROS, sehingga memastikan aktivitas demetilase (seperti TETs dan JmjC).

Interaksi dengan jalur pensinyalan Sirtuin:

Peningkatan regulasi ekspresi SIRT1/SIRT6: EGT menunda penuaan sel endotel dan menginduksi apoptosis nekrotikans pada sel kanker kolorektal dengan meningkatkan regulasi ekspresi SIRT1 dan SIRT6.

Mempertahankan tingkat NAD⁺: EGT meningkatkan aktivitas Sirtuin dengan mengatur status redoks seluler dan mempertahankan rasio NAD⁺/NADH.

Persiapan Metode

Metode Ekstraksi Alami:

EGT ditemukan dalam produk alami seperti jamur yang dapat dimakan, ergot, sereal, dan jaringan hewan. Jamur yang dapat dimakan memiliki kandungan EGT yang tinggi dan merupakan sumber EGT yang penting.

Namun kandungan EGT pada produk alami umumnya sangat rendah sehingga memerlukan bahan baku dalam jumlah besar untuk ekstraksi sehingga mengakibatkan biaya ekstraksi yang tinggi. Selain itu, permasalahan seperti tingginya tingkat pengotor dan residu obat dalam bahan mentah membatasi penerapan metode ekstraksi produk alami dalam industri.

Metode Sintesis Kimia: Sintesis kimia tradisional EGT menggunakan histidin sebagai bahan awal, mensintesis EGT dalam larutan air melalui beberapa langkah termasuk tiolasi, tioproteksi, metilasi, dan deproteksi. Metode ini mempunyai rute sintetik yang panjang dan hasil yang rendah. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian telah meniru jalur biosintetik untuk meningkatkan sintesis kimia EGT. Misalnya, Erdelmeier dkk. menggunakan histidin betaine, sistein, dan asam merkaptopropionat sebagai bahan awal untuk mensintesis EGT menggunakan reaksi satu pot yang disederhanakan, menghindari masuknya gugus tioprotektif, memperpendek rute sintetik, dan meningkatkan hasil.

Sintesis kimia juga menghadirkan beberapa tantangan. Misalnya, kiralitas karbon α pada gugus karboksil dengan mudah menyebabkan rasemisasi dalam kondisi asam atau basa, sehingga sulit memperoleh EGT dengan kemurnian optik tinggi. Selain itu, bahan baku yang dibutuhkan untuk sintesis kimia mahal, bahan awal 2-mercaptoimidazole sulit disiapkan, dan pasca-pemrosesan produk juga merupakan tantangan. Oleh karena itu, peneliti perlu mengoptimalkan dan menyempurnakan metode sintesis kimia untuk memenuhi kebutuhan produksi industri skala besar.

Fermentasi mikroba: Memperoleh EGT melalui biosintesis memiliki keunggulan seperti bahan baku yang mudah didapat dan biaya yang relatif murah, serta telah menjadi metode utama pembuatan EGT dalam beberapa tahun terakhir. Di alam, EGT ada melalui dua jalur: biosintesis aerobik dan biosintesis anaerobik.

Biosintesis Aerobik EGT

Banyak penelitian telah menjelaskan proses biosintesis EGT. Pada dasarnya jalur biosintesis aerobik EGT dapat dibagi menjadi jalur bakteri dan jamur. Seebeck dkk. menjelaskan dan merekonstruksi jalur biosintesis aerobik EGT in vitro di Mycobacterium smegmatis, mengidentifikasi lima gen yang terlibat dalam jalur tersebut: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD, dan EgtE. Gen-gen ini masing-masing mengkode glutamylcysteine ​​​​synthase (EgtA), Fe2+-dependent oxidase (EgtB), gamma-glutamyl transferase (EgtC), S-adenosyl methionine (SAM)-dependent histidine methyltransferase (EgtD), dan pyridoxal phosphate-dependent C-S lyase (EgtE). Dalam proses ini, EgtA mengkatalisis kondensasi glutamat dan sistein untuk menghasilkan γ-glutamylcysteine; EgtB mengkatalisis kopling oksidatif dengan adanya oksigen dan besi sulfat, menambahkan gugus tiol dari γ-glutamylcysteine ​​​​​​ke rantai samping histidin betain (disintesis dari histidin dan SAM yang dikatalisis oleh EgtD); EgtC kemudian mengkatalisis pembentukan lebih lanjut histidin betaine sistein sulfoksida; akhirnya, EgtE mengkatalisis penghilangan piruvat dan amonia untuk menghasilkan EGT.

Dalam jalur biosintesis jamur, EGT terutama melibatkan dua gen sintase, Egt1 dan Egt2. Bello dkk. mengidentifikasi sintase spesifik, NcEgt1, di *Neurospora crassa*, yang berisi domain serupa dengan domain di EgtB dan EgtD *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 berpartisipasi dalam reaksi katalitik dua langkah: pertama, mengkatalisis konversi histidin menjadi histidin betaine, dan kemudian mengkatalisis kombinasi histidin betaine dan sistein untuk membentuk histidin betaine sistein sulfoksida. Mirip dengan EgtE, Egt2 mengkatalisis pembentukan EGT dari histidin, betaine, dan sistein sulfoksida. Seperti ditunjukkan pada gambar, karena hanya dua enzim yang terlibat, jalur biosintetik EGT pada jamur jauh lebih sederhana dibandingkan pada bakteri.

Biosintesis Anaerobik EGT

Biosintesis EGT secara anaerobik telah dilaporkan pada bakteri lumpur anaerobik (Chlorobium limicola), di mana biosintesis EGT dilakukan melalui reaksi dua langkah yang tidak bergantung pada oksigen. Bakar dkk. mengidentifikasi metiltransferase (EanA) dan sulfotransferase (EanB) dalam bakteri lumpur anaerobik ini. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, EanA mengkatalisis konversi histidin menjadi histidin betaine, dan kemudian EanB, dalam kondisi anaerobik, mentransfer atom belerang ke cincin imidazol histidin betaine untuk menghasilkan EGT. Meskipun jalur biosintesis anaerobik lebih sederhana, laju katalitik EanA dan EanB jauh lebih rendah dibandingkan EgtD dan EgtB pada jalur biosintesis aerobik. Oleh karena itu, jalur biosintesis aerobik tetap menjadi mode biosintesis EGT yang dominan.

Prospek aplikasi

Ergothioneine memiliki sifat antioksidan dan anti penuaan yang kuat, dan memiliki prospek penerapan yang luas dalam industri makanan, kosmetik, makanan fungsional, dan biofarmasi. Penerapannya dalam bidang kecantikan dan perawatan kulit sangat menonjol, menjadikannya bahan penting dalam produk anti penuaan.

Manfaat utamanya meliputi:

1. Antioksidan dan Anti Penuaan: Kapasitas antioksidan kuat Ergothioneine secara efektif memerangi radikal bebas, mengurangi kerusakan oksidatif pada sel kulit, menunda penuaan kulit, dan mengurangi kerutan dan kendur.
2. Memutihkan dan Mengurangi Noda: Menghambat produksi dan pengendapan melanin, meningkatkan pigmentasi dan kusam, serta mencerahkan warna kulit.
3. Anti inflamasi dan menenangkan: Mengurangi peradangan kulit, efektif meredakan kemerahan dan gatal, memperkuat pelindung kulit, dan meningkatkan daya tahannya.
4. Melembabkan dan Memperbaiki: Secara efektif meningkatkan fungsi pelindung kulit, meningkatkan hidrasi kulit, dan mendorong perbaikan dan regenerasi kulit yang rusak.
5. Fotoproteksi dan Perlindungan terhadap Kerusakan UV: Radiasi ultraviolet adalah salah satu penyebab utama penuaan kulit. Ergothioneine dapat mengurangi kerusakan kulit akibat radiasi ultraviolet, melindungi kulit dari photoaging, dan memberikan perlindungan sinar matahari yang efektif.

Ringkaslah

Ergothioneine, dengan mekanisme antioksidannya yang unik dan beragam aplikasi, membentuk kembali industri anti-penuaan. Dengan terobosan dalam biologi sintetik dan penelitian klinis mendalam, hal ini dapat menjadi salah satu bahan utama untuk menunda penuaan dan meningkatkan kualitas hidup. Bagi konsumen, memilih produk ergothioneine dengan kemurnian tinggi dan diformulasikan secara ilmiah mungkin menjadi kunci untuk melawan dampak waktu.