Ergothioneine, żiemel skur fid-dinja kontra t-tixjiħ 

Ergothioneine (EGT) kien iżolat għall-ewwel darba mill-fungi tal-ergot mix-xjenzat Charles Tanret fl-1909, u għalhekk isimha. Huwa derivattiv ta 'aċidu amminiku li jseħħ b'mod naturali distribwit b'mod wiesa' f'fungi, xi pjanti u annimali. Fid-dieta tal-bniedem, il-faqqiegħ, il-qamħ, u ċertu frott tal-baħar huma s-sorsi ewlenin tiegħu. B'riċerka fil-fond mix-xjenza moderna, l-effetti notevoli ta 'ergothioneine gradwalment ġew għad-dawl.

Prinċipji kontra t-tixjiħ u mekkaniżmi ta 'azzjoni

Effetti antiossidanti doppji

Tneħħija diretta ta 'radikali ħielsa: EGT jista' jinnewtralizza malajr diversi speċi ta 'ossiġnu reattiv (ROS) u speċi ta' nitroġenu reattiv (RNS), inkluż anjoni superossidu (O₂⁻), perossidu ta 'l-idroġenu (H₂O₂), radikali idroksil (·OH), u ossiġnu singlet (¹O₂). Dan l-effett dirett ta' tneħħija ġie vverifikat bis-sħiħ f'esperimenti in vitro.

Vantaġġi komparattivi

Regolament tas-sistema tad-difiża antiossidanti: L-EGT jirregola l-espressjoni ta 'ġeni antiossidanti downstream (bħal HO-1, NQO1, SOD, u CAT) billi jattiva l-mogħdija ta' sinjalazzjoni KEAP1-NRF2. It-traslokazzjoni nukleari ta 'NRF2 hija regolata mill-mogħdijiet ta' sinjalazzjoni PI3K/AKT u PKC, u EGT jista 'jippromwovi r-rilaxx u t-traslokazzjoni nukleari ta' NRF2 billi jimmodula s-sensor ta 'thiol ta' KEAP1.

Rwol Protettiv fl-Istabbiltà tal-Ġenoma

Tnaqqis tal-Ħsara tad-DNA: EGT jinibixxi b'mod effettiv il-ħsara tad-DNA indotta minn ROS u RNS, partikolarment fid-DNA mitokondrijali (mtDNA). Studji wrew li ċ-ċelloli li m'għandhomx trasportaturi EGT juru livelli ogħla ta 'ħsara fid-DNA.

Promozzjoni tat-Tiswija tad-DNA: EGT mhux biss jassorbi r-radjazzjoni ultravjola (UV) iżda wkoll jippromwovi t-tiswija tad-DNA wara l-irradjazzjoni UV, jipproteġi ċ-ċelluli tal-ġilda minn fotoħsara.

Regolament ta' Modifiki Epiġenetiċi

Li taffettwa s-Sinteżi tad-Donatur tal-Methyl SAM: EGT jaffettwa indirettament id-disponibbiltà ta 'S-adenosylmethionine (SAM) billi jirregola l-livelli ta' glutathione (GSH), u b'hekk jirregola l-attività ta 'DNMTs methyltransferases (DNMTs) u histone methyltransferases (HMTs).

Iż-żamma tal-Omeostażi tal-Ion Ħieles tal-Ħadid: EGT iżżomm l-omeostażi tal-jone tal-ħadid ħieles billi tneħħi ROS, u b'hekk tiżgura l-attività tad-demethylases (bħal TETs u JmjC).

Interazzjonijiet mal-mogħdija tas-sinjalar Sirtuin:

Regolazzjoni 'l fuq tal-espressjoni SIRT1/SIRT6: EGT idewwem is-senescence taċ-ċelluli endoteljali u jinduċi apoptożi nekrotizzanti fiċ-ċelloli tal-kanċer tal-kolorektum billi jirregola l-espressjoni ta' SIRT1 u SIRT6.

Iż-żamma tal-livelli ta 'NAD⁺: EGT isaħħaħ l-attività ta' Sirtuin billi jirregola l-istatus redox ċellulari u jżomm il-proporzjon NAD⁺/NADH.

Preparazzjoni Metodu

Metodu ta 'estrazzjoni naturali:

L-EGT jinstab fi prodotti naturali bħal fungi li jittieklu, ergot, ċereali, u tessuti tal-annimali. Il-fungi li jittieklu għandhom kontenut għoli ta' EGT u huma sors importanti ta' EGT.

Madankollu, il-kontenut ta 'EGT ta' prodotti naturali huwa ġeneralment baxx ħafna, u jeħtieġ ammonti kbar ta 'materja prima għall-estrazzjoni, li jirriżulta fi spejjeż ta' estrazzjoni għoljin. Barra minn hekk, kwistjonijiet bħal livelli għoljin ta 'impuritajiet u residwi tad-droga fil-materja prima jillimitaw l-applikazzjoni industrijali ta' metodi ta 'estrazzjoni ta' prodotti naturali.

Metodu ta' Sinteżi Kimika: Sintesi kimika tradizzjonali ta 'EGT tuża l-istidina bħala materjal tal-bidu, tisintetizza EGT f'soluzzjoni milwiema permezz ta' passi multipli inklużi thiolation, thioprotection, methylation, u deprotection. Dan il-metodu għandu rotta sintetika twila u rendiment baxx. F'dawn l-aħħar snin, studji imitaw mogħdijiet bijosintetiċi biex itejbu s-sintesi kimika ta 'EGT. Pereżempju, Erdelmeier et al. uża histidine betaine, cysteine, u aċidu mercaptopropionic bħala materjali tal-bidu biex jissintetizzaw l-EGT bl-użu ta 'reazzjoni simplifikata f'borma waħda, tevita l-introduzzjoni ta' gruppi thioprotective, tqassar ir-rotta sintetika, u ttejjeb ir-rendiment.

Is-sintesi kimika tippreżenta wkoll xi sfidi. Pereżempju, il-kiralità tal-α-carbon fil-grupp carboxyl faċilment twassal għal racemization taħt kundizzjonijiet aċidużi jew alkalini, li jagħmilha diffiċli li tinkiseb EGT ta 'purità ottika għolja. Barra minn hekk, il-materja prima meħtieġa għas-sinteżi kimika huma għaljin, il-materjal tal-bidu 2-mercaptoimidazole huwa diffiċli biex jiġi ppreparat, u l-ipproċessar ta 'wara tal-prodott huwa wkoll ta' sfida. Għalhekk, ir-riċerkaturi jeħtieġ li jottimizzaw u jtejbu l-metodi ta 'sinteżi kimika biex jissodisfaw il-ħtiġijiet ta' produzzjoni industrijali fuq skala kbira.

Fermentazzjoni mikrobjali: Il-kisba ta 'EGT permezz tal-bijosintesi għandha vantaġġi bħal materja prima faċilment disponibbli u spiża relattivament baxxa, u saret il-metodu ewlieni għall-preparazzjoni ta' EGT f'dawn l-aħħar snin. Fin-natura, l-EGT jeżisti permezz ta 'żewġ mogħdijiet: bijosintesi aerobika u bijosintesi anerobika.

Bijosintesi Aerobika ta 'EGT

Bosta studji spjegaw il-proċess bijosintetiku tal-EGT. Bażikament, il-mogħdija bijosintetika aerobika ta 'EGT tista' tinqasam f'mogħdijiet batterjali u fungali. Seebeck et al. eluċidata u rikonoxxiet il-mogħdija bijosintetika aerobika ta 'EGT in vitro f'Mycobacterium smegmatis, u identifika ħames ġeni involuti fil-mogħdija: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD, u EgtE. Dawn il-ġeni jikkodifikaw glutamylcysteine ​​​​synthase (EgtA), Fe2+-dependent oxidase (EgtB), gamma-glutamyl transferase (EgtC), S-adenosyl methionine (SAM) dipendenti histidine methyltransferase (EgtD), u pyridoxal phosphate-dependent C-EgtE rispettivament. F'dan il-proċess, EgtA jikkatalizza l-kondensazzjoni ta 'glutamate u cysteine ​​biex jiġġenera γ-glutamylcysteine; EgtB jikkatalizza l-akkoppjar ossidattiv fil-preżenza ta 'ossiġnu u sulfat tal-ħadid, u jżid grupp thiol minn γ-glutamylcysteine ​​mal-katina tal-ġenb ta' histidine betaine (sintetizzat minn histidine u SAM katalizzat minn EgtD); EgtC imbagħad jikkatalizza l-formazzjoni ulterjuri ta 'histidine betaine cysteine ​​sulfoxide; finalment, EgtE jikkatalizza t-tneħħija ta 'piruvat u ammonja biex jiġġenera EGT.

Fil-mogħdija bijosintetika fungali, EGT prinċipalment jinvolvi żewġ ġeni synthase, Egt1 u Egt2. Bello et al. identifika synthase speċifiku, NcEgt1, f’*Neurospora crassa*, li fih oqsma simili għal dawk fl-EgtB u l-EgtD ta’ *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 jipparteċipa f'reazzjoni katalitika f'żewġ stadji: l-ewwel, jikkatalizza l-konverżjoni ta 'histidine għal histidine betaine, u mbagħad jikkatalizza l-kombinazzjoni ta' histidine betaine u cysteine ​​biex jifforma histidine betaine cysteine ​​sulfoxide. Simili għal EgtE, Egt2 jikkatalizza l-formazzjoni ta 'EGT minn histidine, betaine, u cysteine ​​​​sulfoxide. Kif muri fil-figura, minħabba li żewġ enzimi biss huma involuti, il-mogħdija bijosintetika ta 'EGT fil-fungi hija ħafna aktar sempliċi minn dik fil-batterja.

Bijosintesi Anaerobika ta 'EGT

Ġiet irrappurtata bijosintesi anerobika ta 'EGT f'batterju tat-tajn strettament anerobiku (Chlorobium limicola), fejn il-bijosintesi EGT titwettaq permezz ta' reazzjoni f'żewġ stadji indipendenti mill-ossiġnu. Burn et al. identifikati methyltransferase (EanA) u sulfotransferase (EanB) f'dan il-batterju anerobiku tat-tajn. Kif muri fil-figura, EanA jikkatalizza l-konverżjoni ta 'histidine għal histidine betaine, u mbagħad EanB, taħt kundizzjonijiet anerobiċi, jittrasferixxi atomu tal-kubrit għaċ-ċirku imidazole ta' histidine betaine biex jiġġenera EGT. Għalkemm il-mogħdija tal-bijosintesi anerobika hija aktar sempliċi, ir-rati katalitiċi ta 'EanA u EanB huma ħafna aktar baxxi minn dawk ta' EgtD u EgtB fil-mogħdija ta 'bijosintesi aerobika. Għalhekk, il-mogħdija tal-bijosintesi aerobika tibqa 'l-mod dominanti tal-bijosintesi EGT.

Prospetti ta' applikazzjoni

Ergothioneine jippossjedi proprjetajiet anti-ossidanti u anti-aging qawwija, u għandu prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fl-industriji tal-ikel, kożmetiċi, ikel funzjonali u bijofarmaċewtiċi. L-applikazzjoni tagħha fil-qasam tas-sbuħija u l-kura tal-ġilda hija partikolarment prominenti, u tagħmilha ingredjent importanti fil-prodotti kontra t-tixjiħ.

Il-benefiċċji ewlenin tagħha jinkludu:

1. Antiossidant u Kontra t-tixjiħ: Il-kapaċità antiossidant qawwija ta 'Ergothioneine tiġġieled b'mod effettiv ir-radikali ħielsa, tnaqqas il-ħsara ossidattiva liċ-ċelloli tal-ġilda, ittardja t-tixjiħ tal-ġilda, u tnaqqas it-tikmix u t-tnaqqis.
2. Tibjid u Tnaqqis ta 'Spots: Jinibixxi l-produzzjoni u d-depożizzjoni tal-melanin, itejjeb il-pigmentazzjoni u d-dullness, u jdawwal it-ton tal-ġilda.
3. Anti-infjammatorji u Serħan il-moħħ: Tnaqqas l-infjammazzjoni tal-ġilda, ittaffi b'mod effettiv il-ħmura u l-ħakk, issaħħaħ il-barriera protettiva tal-ġilda, u ttejjeb ir-reżistenza tagħha.
4. Moisturizing u Tiswija: Ittejjeb b'mod effettiv il-funzjoni tal-barriera tal-ġilda, ittejjeb l-idratazzjoni tal-ġilda, u tippromwovi t-tiswija u r-riġenerazzjoni tal-ġilda bil-ħsara.
5. Fotoprotezzjoni u Protezzjoni kontra l-Ħsara UV: Ir-radjazzjoni ultravjola hija waħda mill-ħatja ewlenin tat-tixjiħ tal-ġilda. Ergothioneine jista 'jnaqqas il-ħsara fil-ġilda kkawżata mir-radjazzjoni ultravjola, jipproteġi l-ġilda minn photoaging, u jipprovdi protezzjoni effettiva mix-xemx.

Agħti fil-qosor

Ergothioneine, bil-mekkaniżmu antiossidant uniku tiegħu u firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, qed ifassal mill-ġdid l-industrija kontra t-tixjiħ. Bi skoperti fil-bijoloġija sintetika u riċerka klinika fil-fond, jista 'jsir wieħed mill-ingredjenti ewlenin biex jittardja t-tixjiħ u tittejjeb il-kwalità tal-ħajja. Għall-konsumaturi, l-għażla ta 'prodotti ta' ergothioneine ta 'purità għolja u fformulati xjentifikament tista' tkun ċavetta biex jiġu miġġielda l-effetti taż-żmien.