Ergothioneine, хөгшрөлтийн эсрэг ертөнцөд хар морь 

Эрготионеиныг (EGT) анх 1909 онд эрдэмтэн Чарльз Танрет эргот мөөгөнцөрөөс ялгаж авсан тул нэрээ авчээ. Энэ нь мөөгөнцөр, зарим ургамал, амьтанд өргөн тархсан байгалийн гаралтай амин хүчлийн дериватив юм. Хүний хоолны дэглэмд мөөг, үр тариа, зарим далайн хоол нь түүний гол эх үүсвэр болдог. Орчин үеийн шинжлэх ухааны гүнзгийрүүлсэн судалгааны үр дүнд эрготионеины гайхалтай нөлөө аажмаар илчлэгдэж байна.

Хөгшрөлтийн эсрэг зарчим, үйл ажиллагааны механизм

Dual antioxidant effects

Чөлөөт радикалуудыг шууд устгах: EGT нь супероксидын анион (O₂⁻), устөрөгчийн хэт исэл (H₂O₂), гидроксил радикалууд (·OH), сингл хүчилтөрөгч (¹O₂) зэрэг реактив хүчилтөрөгч (ROS) болон реактив азотын төрлүүдийг (RNS) хурдан саармагжуулж чаддаг. Энэхүү шууд цэвэрлэх нөлөө нь in vitro туршилтаар бүрэн батлагдсан.

Comparative advantages

Антиоксидант хамгаалалтын системийн зохицуулалт: EGT нь KEAP1-NRF2 дохионы замыг идэвхжүүлснээр доод урсгалын антиоксидант генүүдийн (HO-1, NQO1, SOD, CAT гэх мэт) илэрхийлэлийг нэмэгдүүлнэ. NRF2-ийн цөмийн шилжилтийг PI3K/AKT болон PKC дохионы замуудаар зохицуулдаг бөгөөд EGT нь KEAP1-ийн тиол мэдрэгчийг модуляцлах замаар NRF2-ийн ялгаралт болон цөмийн шилжүүлэлтийг дэмжих боломжтой.

Геномын тогтвортой байдалд хамгаалалтын үүрэг

ДНХ-ийн эвдрэлийг бууруулах: EGT нь ROS ба RNS-ээр өдөөгдсөн ДНХ-ийн гэмтлийг, ялангуяа митохондрийн ДНХ (mtDNA)-д үр дүнтэйгээр дарангуйлдаг. Судалгаанаас үзэхэд EGT зөөвөрлөгчгүй эсүүд ДНХ-ийн гэмтэл ихтэй байдаг.

ДНХ-ийн нөхөн сэргэлтийг дэмжих: EGT нь хэт ягаан туяаг шингээхээс гадна хэт ягаан туяаны цацрагийн дараах ДНХ-ийн нөхөн төлжилтийг дэмжиж, арьсны эсийг фото гэмтлээс хамгаалдаг.

Эпигенетик өөрчлөлтийн зохицуулалт

Метил донорын SAM-ийн нийлэгжилтэнд нөлөөлөх нь: EGT нь глутатион (GSH) түвшинг зохицуулах замаар S-аденозилметионин (SAM) -ийн хүртээмжид шууд бусаар нөлөөлж, улмаар ДНХ метилтрансфераза (DNMTs) ба гистон метилтрансфераза (HMTs) -ийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг.

Чөлөөт төмрийн ионы гомеостазыг хадгалах: EGT нь ROS-ийг устгаснаар чөлөөт төмрийн ионы гомеостазыг хадгалж, улмаар деметилазын (TET, JmjC гэх мэт) үйл ажиллагааг хангадаг.

Сиртуины дохионы замтай харилцах:

SIRT1/SIRT6 илэрхийлэлийн зохицуулалт: EGT нь эндотелийн эсийн хөгшрөлтийг удаашруулж, SIRT1 болон SIRT6-ийн илэрхийлэлийг нэмэгдүүлснээр бүдүүн гэдэсний хорт хавдрын эсүүдэд үхжил үүсгэгч апоптозыг өдөөдөг.

NAD⁺ түвшинг хадгалах: EGT нь эсийн исэлдэлтийн төлөвийг зохицуулж, NAD⁺/NADH харьцааг хадгалах замаар Сиртуины үйл ажиллагааг сайжруулдаг.

Preparation Method

Байгалийн олборлох арга:

EGT нь хүнсний мөөгөнцөр, эргот, үр тариа, амьтны эд эс зэрэг байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүнээс олддог. Хүнсний мөөгөнцөр нь EGT-ийн өндөр агууламжтай бөгөөд EGT-ийн чухал эх үүсвэр юм.

Гэсэн хэдий ч байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүний EGT-ийн агууламж ерөнхийдөө маш бага байдаг тул олборлоход их хэмжээний түүхий эд шаардлагатай байдаг тул олборлолтын зардал өндөр байдаг. Цаашилбал, түүхий эдэд агуулагдах хольц, эмийн үлдэгдэл их байх зэрэг асуудлууд нь байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүнийг олборлох аргыг үйлдвэрлэлийн хэрэглээг хязгаарладаг.

Химийн синтезийн арга: EGT-ийн уламжлалт химийн синтез нь гистидинийг эхлэлийн материал болгон ашигладаг бөгөөд тиолжуулалт, тиопротектор, метилизаци, хамгаалалтыг арилгах зэрэг олон үе шаттайгаар усан уусмалд EGT-ийг нэгтгэдэг. Энэ арга нь урт синтетик зам, бага ургацтай байдаг. Сүүлийн жилүүдэд EGT-ийн химийн нийлэгжилтийг сайжруулахын тулд биосинтезийн замыг дуурайлган судалгаа хийсэн. Жишээлбэл, Erdelmeier et al. гистидин бетаин, цистеин, меркаптопропионы хүчлийг хялбаршуулсан нэг савны урвал ашиглан EGT-ийг нийлэгжүүлэх эхлэлийн материал болгон ашигласан нь тиопротектив бүлгийг нэвтрүүлэхээс зайлсхийж, синтетик замыг богиносгож, ургацыг сайжруулсан.

Химийн синтез нь бас зарим бэрхшээлийг дагуулдаг. Жишээлбэл, карбоксил бүлэгт агуулагдах α-нүүрстөрөгчийн чираль чанар нь хүчиллэг эсвэл шүлтлэг нөхцөлд амархан рацемизмд хүргэдэг бөгөөд энэ нь өндөр оптик цэвэршилттэй EGT-ийг авахад хэцүү болгодог. Цаашилбал, химийн нийлэгжилтэд шаардагдах түүхий эд нь үнэтэй, 2-меркаптомидазолыг анхдагч материал бэлтгэхэд хэцүү, бүтээгдэхүүний дараах боловсруулалт нь бас хэцүү байдаг. Тиймээс судлаачид томоохон аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээг хангахын тулд химийн синтезийн аргыг оновчтой, боловсронгуй болгох шаардлагатай байна.

Microbial fermentation: Биосинтезийн аргаар АГТ авах нь түүхий эдэд бэлэн, харьцангуй хямд өртөгтэй зэрэг давуу талтай бөгөөд сүүлийн жилүүдэд ЭГТ бэлтгэх үндсэн арга болоод байна. Байгальд EGT нь аэробик биосинтез ба агааргүй биосинтез гэсэн хоёр замаар оршдог.

EGT-ийн аэробик биосинтез

Many studies have elucidated the biosynthetic process of EGT. Үндсэндээ EGT-ийн аэробик биосинтезийн замыг бактерийн болон мөөгөнцрийн замд хувааж болно. Seebeck et al. Mycobacterium smegmatis-д EGT-ийн аэробик биосинтезийн замыг in vitro-д тодруулж, сэргээн босгож, уг замд оролцдог EgtA, EgtB, EgtC, EgtD, EgtE гэсэн таван генийг тодорхойлсон. Эдгээр генүүд нь глутамилцистеины синтаза (EgtA), Fe2+-аас хамааралтай оксидаза (EgtB), гамма-глутамил трансфераза (EgtC), S-аденозил метионин (SAM)-аас хамааралтай гистидин метилтрансфераза (EgtD), пиридоксаль-фосфатаза (-EgtD)-ийг тус тус кодлодог. Энэ процесст EgtA нь глутамат ба цистеины конденсацийг хурдасгаж, γ-глутамилцистеин үүсгэдэг; EgtB нь хүчилтөрөгч ба төмрийн сульфаттай хамт исэлдэлтийн холбоог катализлаж, гистидин бетаний хажуугийн гинжин хэлхээнд γ-глутамилцистеинээс тиолын бүлгийг нэмдэг (гистидин ба EgtD-ээр катализлагдсан SAM-аас нийлэгждэг); Дараа нь EgtC нь гистидин бетаин цистеины сульфоксидын цаашдын үүсэх процессыг хурдасгадаг; finally, EgtE catalyzes the removal of pyruvate and ammonia to generate EGT.

Мөөгөнцрийн биосинтезийн замд EGT нь үндсэндээ Egt1 ба Egt2 гэсэн хоёр синтазын генийг агуулдаг. Bello et al. *Mycobacterium smegmatis*-ийн EgtB ба EgtD-тай төстэй домайн агуулсан *Neurospora crassa*-д NcEgt1 хэмээх өвөрмөц синтазыг тодорхойлсон. Egt1 нь хоёр үе шаттай катализаторын урвалд оролцдог: эхлээд гистидинийг гистидин бетаин болгон хувиргах процессыг хурдасгаж, дараа нь гистидин бетаин ба цистеиныг хослуулан гистидин бетаин цистеины сульфоксидыг үүсгэдэг. EgtE-тэй адил Egt2 нь гистидин, бетаин, цистеины сульфоксидээс EGT үүсэхийг хурдасгадаг. Зурагт үзүүлснээр зөвхөн хоёр фермент оролцдог тул мөөгөнцөр дэх EGT-ийн биосинтезийн зам нь бактерийнхаас хамаагүй хялбар байдаг.

EGT-ийн анаэроб биосинтез

Хатуу агааргүй шавар нян (Chlorobium limicola) -д EGT-ийн агааргүй биосинтезийг мэдээлсэн бөгөөд EGT биосинтез нь хүчилтөрөгчөөс үл хамааран хоёр үе шаттай урвалаар явагддаг. Burn et al. Энэхүү агааргүй шавар нянгийн метилтрансфераза (EanA) ба сульфотрансфераза (EanB) -ийг тодорхойлсон. Зурагт үзүүлснээр EanA нь гистидинийг гистидин бетаин болгон хувиргах процессыг хурдасгаж, улмаар EanB нь агааргүй нөхцөлд хүхрийн атомыг гистидиний бетаний имидазолын цагираг руу шилжүүлж, EGT үүсгэдэг. Хэдийгээр агааргүй биосинтезийн зам нь энгийн боловч EanA ба EanB-ийн катализаторын хурд нь аэробик биосинтезийн зам дахь EgtD ба EgtB-ээс хамаагүй бага байдаг. Тиймээс аэробик биосинтезийн зам нь EGT биосинтезийн давамгайлах горим хэвээр байна.

Application prospects

Эрготионеин нь хүчтэй антиоксидант, хөгшрөлтийн эсрэг үйлчилгээтэй бөгөөд хоол хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, функциональ хоол хүнс, био эмийн үйлдвэрүүдэд өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй. Гоо сайхан, арьс арчилгааны салбарт хэрэглэх нь онцгой ач холбогдолтой тул хөгшрөлтийн эсрэг бүтээгдэхүүний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болдог.

Үүний гол давуу талууд нь:

1. Антиоксидант ба хөгшрөлтийн эсрэг: Эрготионеины хүчтэй антиоксидант хүчин чадал нь чөлөөт радикалуудтай үр дүнтэй тэмцэж, арьсны эсийн исэлдэлтийн гэмтлийг бууруулж, арьсны хөгшрөлтийг удаашруулж, үрчлээ, унжилтыг багасгадаг.
2. Цайруулах, нөсөө толбо багасгах: Меланин нийлэгжилтийг дарангуйлж, нөсөө толбо, нөсөө толбыг сайжруулж, арьсны өнгийг сэргээнэ.
3. Үрэвслийн эсрэг ба тайвшруулах үйлчилгээтэй: Арьсны үрэвслийг багасгаж, улайлт, загатналтыг үр дүнтэй арилгаж, арьсны хамгаалалтын саадыг бэхжүүлж, эсэргүүцлийг нэмэгдүүлнэ.
4. Чийгшүүлэх, нөхөн сэргээх: Арьсны хамгаалалтын функцийг үр дүнтэй сайжруулж, арьсны чийгшлийг нэмэгдүүлж, гэмтсэн арьсны нөхөн төлжилтийг дэмжинэ.
5. Хэт ягаан туяаны гэмтлээс гэрэл хамгаалах, хамгаалах: Хэт ягаан туяа нь арьсны хөгшрөлтийн гол буруутануудын нэг юм. Эрготионеин нь хэт ягаан туяанаас үүдэлтэй арьсны гэмтлийг бууруулж, арьсыг хөгшрөлтөөс хамгаалж, нарны хамгаалалтыг үр дүнтэй болгодог.

Summarize

Ergothioneine, with its unique antioxidant mechanism and wide range of applications, is reshaping the anti-aging industry. Синтетик биологийн ололт амжилт, гүнзгийрүүлсэн эмнэлзүйн судалгааны үр дүнд энэ нь хөгшрөлтийг удаашруулж, амьдралын чанарыг сайжруулах үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болж магадгүй юм. For consumers, choosing high-purity, scientifically formulated ergothioneine products may be a key to combating the effects of time.