Ergothioneine, dökkur hestur í heiminum gegn öldrun 

Ergothioneine (EGT) var fyrst einangrað úr ergotsveppum af vísindamanninum Charles Tanret árið 1909, þess vegna heitir það. Það er náttúrulega amínósýruafleiða sem er víða dreift í sveppum, sumum plöntum og dýrum. Í mataræði mannsins eru sveppir, korn og ákveðnar sjávarafurðir helstu uppsprettur þess. Með ítarlegum rannsóknum nútímavísinda hafa hin merkilegu áhrif ergótíóníns smám saman komið í ljós.

Meginreglur gegn öldrun og verkunarmáta

Tvöföld andoxunaráhrif

Bein hreinsun á sindurefnum: EGT getur hratt hlutleyst ýmsar hvarfgjarnar súrefnistegundir (ROS) og hvarfgjarnar köfnunarefnistegundir (RNS), þar á meðal súperoxíð anjón (O₂⁻), vetnisperoxíð (H₂O₂), hýdroxýlrótarefni (·OH) og staksúrefni (¹O₂). Þessi beinu hreinsunaráhrif hafa verið sannreynd að fullu í in vitro tilraunum.

Samanburðarlegir kostir

Reglugerð um varnarkerfi andoxunarefna: EGT uppstýrir tjáningu andoxunargena niðurstreymis (eins og HO-1, NQO1, SOD og CAT) með því að virkja KEAP1-NRF2 boðleiðina. Kjarnaflutningi NRF2 er stjórnað af PI3K/AKT og PKC merkjaleiðum og EGT getur stuðlað að losun og kjarnaflutningi NRF2 með því að stilla þíólskynjara KEAP1.

Verndandi hlutverk í erfðamengi stöðugleika

Draga úr DNA skemmdum: EGT hindrar á áhrifaríkan hátt ROS- og RNS-framkallaða DNA skemmdir, sérstaklega í hvatbera DNA (mtDNA). Rannsóknir hafa sýnt að frumur sem skortir EGT flutningsefni sýna meira magn af DNA skemmdum.

Stuðla að DNA viðgerð: EGT gleypir ekki aðeins útfjólubláa (UV) geislun heldur stuðlar einnig að DNA viðgerð eftir útfjólubláa geislun og verndar húðfrumur gegn ljósskemmdum.

Reglugerð um erfðafræðilegar breytingar

Áhrif á myndun metýlgjafans SAM: EGT hefur óbeint áhrif á aðgengi S-adenósýlmetíóníns (SAM) með því að stjórna magni glútaþíons (GSH) og stjórnar þar með virkni DNA metýltransferasa (DNMT) og histónmetýltransferasa (HMT).

Viðhalda frjálsu járnjónajafnvægi: EGT viðheldur frjálsu járnjónajafnvægi með því að hreinsa ROS og tryggja þannig virkni demetýlasa (eins og TET og JmjC).

Samskipti við Sirtuin boðleiðina:

Uppstýring á SIRT1/SIRT6 tjáningu: EGT seinkar öldrun æðaþelsfrumna og framkallar drepandi frumudauða í ristilkrabbameinsfrumum með því að hækka tjáningu SIRT1 og SIRT6.

Viðhalda NAD⁺ stigum: EGT eykur Sirtuin virkni með því að stjórna frumu redox stöðu og viðhalda NAD⁺/NADH hlutfallinu.

Undirbúningur Msiðferði

Náttúruleg útdráttaraðferð:

EGT er að finna í náttúrulegum vörum eins og matsveppum, ergoti, korni og dýravef. Matsveppir hafa hátt EGT innihald og eru mikilvæg uppspretta EGT.

Hins vegar er EGT innihald náttúruafurða almennt mjög lágt og þarf mikið magn af hráefni til útdráttar, sem leiðir til mikils útdráttarkostnaðar. Ennfremur takmarka atriði eins og mikið magn óhreininda og lyfjaleifa í hráefnum iðnaðarbeitingu náttúrulegra útdráttaraðferða.

Aðferð við efnasmíði: Hefðbundin efnafræðileg nýmyndun EGT notar histidín sem upphafsefni, myndar EGT í vatnslausn í gegnum mörg skref, þar á meðal þíólering, þíóvernd, metýleringu og afverndun. Þessi aðferð hefur langa tilbúna leið og lága ávöxtun. Á undanförnum árum hafa rannsóknir líkt eftir líffræðilegum aðferðum til að bæta efnafræðilega myndun EGT. Til dæmis, Erdelmeier o.fl. notaði histidín betaín, cystein og merkaptóprópíónsýru sem upphafsefni til að búa til EGT með því að nota einfaldað eins potta hvarf, forðast innleiðingu þíóverndarhópa, stytta nýmyndunarleiðina og bæta afraksturinn.

Efnasmíði býður einnig upp á nokkrar áskoranir. Til dæmis leiðir breytni α-kolefnisins í karboxýlhópnum auðveldlega til kynþáttamyndunar við súr eða basísk skilyrði, sem gerir það erfitt að fá EGT með mikilli sjónhreinleika. Ennfremur eru hráefnin sem þarf til efnafræðilegrar myndun dýr, upphafsefnið 2-merkaptóimídasól er erfitt að útbúa og eftirvinnsla vörunnar er einnig krefjandi. Þess vegna þurfa vísindamenn að hagræða og bæta aðferðir við efnamyndun til að mæta þörfum stórfelldra iðnaðarframleiðslu.

Gerjun örvera: Að fá EGT með lífmyndun hefur kosti eins og aðgengilegt hráefni og tiltölulega lágan kostnað og hefur orðið aðalaðferðin við EGT undirbúning á undanförnum árum. Í náttúrunni er EGT til í gegnum tvær leiðir: loftháð lífmyndun og loftfirrð lífmyndun.

Loftháð lífmyndun EGT

Margar rannsóknir hafa skýrt lífmyndunarferli EGT. Í grundvallaratriðum er hægt að skipta loftháðri lífgerviferli EGT í bakteríu- og sveppaleiðir. Seebeck o.fl. útskýrði og endurgerði loftháða lífmyndunarferil EGT in vitro í Mycobacterium smegmatis, greindi fimm gen sem taka þátt í ferlinu: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD og EgtE. Þessi gen kóða glútamýlsýstein synthasa (EgtA), Fe2+ háðan oxidasa (EgtB), gamma-glútamýl transferasa (EgtC), S-adenósýl metíónín (SAM) háður histidín metýltransferasa (EgtD), og pýridoxal fosfat háður C-S lýasi (EgtE), í sömu röð. Í þessu ferli hvatar EgtA þéttingu glútamats og cysteins til að mynda γ-glútamýlsýstein; EgtB hvatar oxunartengingu í nærveru súrefnis og járnsúlfats, bætir tíólhópi úr γ-glútamýlsýsteini við hliðarkeðju histidínbetaíns (unnið úr histidíni og SAM sem hvatað er af EgtD); EgtC hvatar síðan frekari myndun histidín betaín systeinsúlfoxíðs; að lokum, EgtE hvatar fjarlægingu pýruvats og ammoníaks til að mynda EGT.

Í lífmyndunarferli sveppa felur EGT aðallega í sér tvö synthasa gen, Egt1 og Egt2. Bello o.fl. greind tiltekinn synthasa, NcEgt1, í *Neurospora crassa*, sem inniheldur lén sem eru svipuð þeim í EgtB og EgtD *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 tekur þátt í tveggja þrepa hvarfahvarfi: í fyrsta lagi hvetur það umbreytingu histidíns í histidínbetaín og síðan hvatar það samsetningu histidínbetaíns og cysteins til að mynda histidínbetaínsýsteinsúlfoxíð. Svipað og EgtE, hvetur Egt2 myndun EGT úr histidíni, betaíni og cysteinsúlfoxíði. Eins og sést á myndinni, vegna þess að aðeins tvö ensím koma við sögu, er lífmyndunarferill EGT í sveppum mun einfaldari en í bakteríum.

Loftfirrð lífmyndun EGT

Tilkynnt hefur verið um loftfirrt lífmyndun EGT í stranglega loftfirrtri leðjubakteríu (Chlorobium limicola), þar sem EGT lífmyndun fer fram með tveggja þrepa viðbrögðum óháð súrefni. Burn o.fl. greind metýltransferasa (EanA) og súlfótransferasa (EanB) í þessari loftfirrtu leðjubakteríu. Eins og sést á myndinni, hvetur EanA umbreytingu histidíns í histidínbetaín, og síðan flytur EanB, við loftfirrðar aðstæður, brennisteinsatóm í imidazólhring histidínbetaíns til að mynda EGT. Þrátt fyrir að loftfirrð lífmyndunarferillinn sé einfaldari, þá er hvatahraði EanA og EanB mun lægri en EgtD og EgtB í loftháðri lífmyndunarleiðinni. Þess vegna er loftháð lífmyndunarferillinn áfram ríkjandi háttur EGT lífmyndunar.

Umsóknarhorfur

Ergothioneine býr yfir öflugum andoxunar- og öldrunareiginleikum og hefur víðtæka notkunarmöguleika í matvæla-, snyrtivörum, hagnýtum matvælum og líflyfjaiðnaði. Notkun þess á fegurðar- og húðumhirðusviðinu er sérstaklega áberandi, sem gerir það að mikilvægu innihaldsefni í öldrunarvörnum.

Helstu kostir þess eru:

1. Andoxunarefni og öldrun: Öflug andoxunargeta Ergothioneine vinnur á áhrifaríkan hátt gegn sindurefnum, dregur úr oxunarskemmdum á húðfrumum, seinkar öldrun húðarinnar og dregur úr hrukkum og lafandi.
2. Hvíttun og blettaminnkun: Hindrar framleiðslu og útfellingu melaníns, bætir litarefni og sljóleika og lýsir húðlit.
3. Bólgueyðandi og róandi: Dregur úr húðbólgu, dregur úr roða og kláða á áhrifaríkan hátt, styrkir verndandi hindrun húðarinnar og eykur viðnám hennar.
4. Rakagefandi og viðgerð: Bætir á áhrifaríkan hátt hindrunarvirkni húðarinnar, eykur raka húðarinnar og stuðlar að viðgerð og endurnýjun skemmdrar húðar.
5. Ljósvörn og vernd gegn útfjólubláum skaða: Útfjólublá geislun er einn helsti sökudólgur öldrunar húðarinnar. Ergothioneine getur dregið úr húðskemmdum af völdum útfjólublárrar geislunar, verndað húðina gegn ljósöldrun og veitt áhrifaríka sólarvörn.

Tekið saman

Ergothioneine, með einstaka andoxunarkerfi sínu og fjölbreyttu notkunarsviði, er að endurmóta öldrunariðnaðinn. Með byltingum í tilbúinni líffræði og ítarlegum klínískum rannsóknum getur það orðið eitt af kjarna innihaldsefnum til að seinka öldrun og bæta lífsgæði. Fyrir neytendur getur val á mjög hreinum, vísindalega mótuðum ergótíónínvörum verið lykillinn að því að berjast gegn áhrifum tímans.