Ergothioneine, një kalë i errët në botën kundër plakjes 

Ergothioneine (EGT) u izolua për herë të parë nga kërpudhat ergot nga shkencëtari Charles Tanret në vitin 1909, prandaj emri i saj. Është një derivat i aminoacideve natyral i shpërndarë gjerësisht në kërpudha, disa bimë dhe kafshë. Në dietën e njeriut, kërpudhat, drithërat dhe disa ushqime deti janë burimet kryesore të tij. Me kërkime të thelluara nga shkenca moderne, efektet e jashtëzakonshme të ergothioneinës kanë dalë gradualisht në dritë.

Parimet dhe mekanizmat e veprimit kundër plakjes

Efekte të dyfishta antioksidante

Pastrimi i drejtpërdrejtë i radikaleve të lira: EGT mund të neutralizojë me shpejtësi specie të ndryshme oksigjeni reaktive (ROS) dhe lloje reaktive të azotit (RNS), duke përfshirë anionin superoksid (O2-), peroksid hidrogjeni (H2O2), radikalet hidroksil (·OH) dhe oksigjen të vetëm (O2). Ky efekt i drejtpërdrejtë pastrimi është verifikuar plotësisht në eksperimentet in vitro.

Përparësitë krahasuese

Rregullimi i sistemit të mbrojtjes antioksiduese: EGT rregullon shprehjen e gjeneve antioksiduese në rrjedhën e poshtme (si HO-1, NQO1, SOD dhe CAT) duke aktivizuar rrugën e sinjalizimit KEAP1-NRF2. Translokimi bërthamor i NRF2 rregullohet nga rrugët e sinjalizimit PI3K/AKT dhe PKC, dhe EGT mund të nxisë çlirimin dhe zhvendosjen bërthamore të NRF2 duke moduluar sensorin e tiolit të KEAP1.

Roli mbrojtës në stabilitetin e gjenomit

Reduktimi i dëmtimit të ADN-së: EGT pengon në mënyrë efektive dëmtimin e ADN-së të shkaktuar nga ROS dhe RNS, veçanërisht në ADN-në mitokondriale (mtDNA). Studimet kanë treguar se qelizat pa transportues EGT shfaqin nivele më të larta të dëmtimit të ADN-së.

Promovimi i riparimit të ADN-së: EGT jo vetëm që thith rrezatimin ultravjollcë (UV), por gjithashtu promovon riparimin e ADN-së pas rrezatimit UV, duke mbrojtur qelizat e lëkurës nga dëmtimi i fotove.

Rregullimi i Modifikimeve Epigjenetike

Ndikimi në sintezën e dhuruesit të metilit SAM: EGT indirekt ndikon në disponueshmërinë e S-adenozilmetioninës (SAM) duke rregulluar nivelet e glutationit (GSH), duke rregulluar kështu aktivitetin e metiltransferazave të ADN-së (DNMTs) dhe metiltransferazave të histonit (HMTs).

Ruajtja e homeostazës së joneve të lira të hekurit: EGT ruan homeostazën e joneve të lira të hekurit duke pastruar ROS, duke siguruar kështu aktivitetin e demetilazave (të tilla si TET dhe JmjC).

Ndërveprimet me shtegun e sinjalizimit të Sirtuin:

Rritja e shprehjes SIRT1/SIRT6: EGT vonon plakjen e qelizave endoteliale dhe shkakton apoptozën nekrotizuese në qelizat e kancerit kolorektal duke rregulluar lart shprehjen e SIRT1 dhe SIRT6.

Ruajtja e niveleve të NAD⁺: EGT rrit aktivitetin e Sirtuin duke rregulluar statusin e redoksit qelizor dhe duke ruajtur raportin NAD⁺/NADH.

Përgatitja Mmetodë

Metoda e nxjerrjes natyrale:

EGT gjendet në produktet natyrore si kërpudhat e ngrënshme, ergot, drithërat dhe indet e kafshëve. Kërpudhat e ngrënshme kanë një përmbajtje të lartë EGT dhe janë një burim i rëndësishëm i EGT.

Megjithatë, përmbajtja EGT e produkteve natyrore është përgjithësisht shumë e ulët, duke kërkuar sasi të mëdha të lëndëve të para për nxjerrjen, duke rezultuar në kosto të larta nxjerrjeje. Për më tepër, çështje të tilla si nivelet e larta të papastërtive dhe mbetjeve të drogës në lëndët e para kufizojnë aplikimin industrial të metodave të nxjerrjes së produktit natyror.

Metoda e sintezës kimike: Sinteza tradicionale kimike e EGT përdor histidinën si lëndë fillestare, duke sintetizuar EGT në tretësirë ujore përmes hapave të shumtë duke përfshirë tiolimin, tiombrojtjen, metilimin dhe dembrojtjen. Kjo metodë ka një rrugë të gjatë sintetike dhe rendiment të ulët. Vitet e fundit, studimet kanë imituar rrugë biosintetike për të përmirësuar sintezën kimike të EGT. Për shembull, Erdelmeier et al. përdori histidine betainë, cisteinë dhe acid mercaptopropionik si lëndë fillestare për të sintetizuar EGT duke përdorur një reagim të thjeshtuar me një tenxhere, duke shmangur futjen e grupeve tioprotektive, duke shkurtuar rrugën sintetike dhe duke përmirësuar rendimentin.

Sinteza kimike gjithashtu paraqet disa sfida. Për shembull, kiraliteti i karbonit α në grupin karboksil çon lehtësisht në racemizimin në kushte acidike ose alkaline, duke e bërë të vështirë marrjen e EGT me pastërti të lartë optike. Për më tepër, lëndët e para të nevojshme për sintezën kimike janë të shtrenjta, lënda fillestare 2-merkaptoimidazoli është e vështirë për t'u përgatitur dhe pas-përpunimi i produktit është gjithashtu sfidues. Prandaj, studiuesit duhet të optimizojnë dhe përmirësojnë metodat e sintezës kimike për të përmbushur nevojat e prodhimit industrial në shkallë të gjerë.

Fermentimi mikrobik: Marrja e EGT përmes biosintezës ka përparësi të tilla si lëndë të para lehtësisht të disponueshme dhe kosto relativisht të ulët, dhe është bërë metoda kryesore për përgatitjen e EGT viteve të fundit. Në natyrë, EGT ekziston përmes dy rrugëve: biosintezës aerobe dhe biosintezës anaerobe.

Biosinteza aerobike e EGT

Shumë studime kanë sqaruar procesin biosintetik të EGT. Në thelb, rruga biosintetike aerobike e EGT mund të ndahet në rrugë bakteriale dhe kërpudhore. Seebeck et al. sqaroi dhe rindërtoi rrugën biosintetike aerobike të EGT in vitro në Mycobacterium smegmatis, duke identifikuar pesë gjene të përfshirë në rrugë: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD dhe EgtE. Këto gjene kodojnë glutamilcisteinë-sintazën (EgtA), oksidazën e varur nga Fe2+ (EgtB), gama-glutamyl transferazën (EgtC), S-adenozil metioninën (SAM) të varur nga histidina metiltransferaza (EgtD), dhe piridoksal-i varur (respektivisht-EgSphate-phos). Në këtë proces, EgtA katalizon kondensimin e glutamatit dhe cisteinës për të gjeneruar γ-glutamilcisteinë; EgtB katalizon bashkimin oksidativ në prani të oksigjenit dhe sulfatit të hekurit, duke shtuar një grup tiol nga γ-glutamylcysteine ​​në zinxhirin anësor të histidinës betaine (sintetizuar nga histidina dhe SAM e katalizuar nga EgtD); EgtC më pas katalizon formimin e mëtejshëm të sulfoksidit të histidinës betaine cisteine; më në fund, EgtE katalizon heqjen e piruvatit dhe amoniakut për të gjeneruar EGT.

Në rrugën biosintetike fungale, EGT përfshin kryesisht dy gjene sintaza, Egt1 dhe Egt2. Bello etj. identifikoi një sintazë specifike, NcEgt1, në *Neurospora crassa*, e cila përmban domene të ngjashme me ato në EgtB dhe EgtD të *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 merr pjesë në një reaksion katalitik me dy hapa: së pari, ai katalizon shndërrimin e histidinës në histidine betainë, dhe më pas katalizon kombinimin e histidinës betainë dhe cisteinës për të formuar sulfoksidin e histidinës betainë cisteinë. Ngjashëm me EgtE, Egt2 katalizon formimin e EGT nga histidina, betaina dhe sulfoksidi i cisteinës. Siç tregohet në figurë, për shkak se janë të përfshira vetëm dy enzima, rruga biosintetike e EGT tek kërpudhat është shumë më e thjeshtë se ajo e baktereve.

Biosinteza anaerobe e EGT

Një biosintezë anaerobe e EGT është raportuar në një bakter rreptësisht anaerobe balte (Chlorobium limicola), ku biosinteza e EGT realizohet përmes një reaksioni me dy hapa të pavarur nga oksigjeni. Burn et al. identifikoi metiltransferazën (EanA) dhe sulfotransferazën (EanB) në këtë bakter të baltës anaerobe. Siç tregohet në figurë, EanA katalizon shndërrimin e histidinës në histidine betainë, dhe më pas EanB, në kushte anaerobe, transferon një atom squfuri në unazën e imidazolit të histidinës betainë për të gjeneruar EGT. Megjithëse rruga e biosintezës anaerobe është më e thjeshtë, ritmet katalitike të EanA dhe EanB janë shumë më të ulëta se ato të EgtD dhe EgtB në rrugën e biosintezës aerobike. Prandaj, rruga e biosintezës aerobike mbetet mënyra dominuese e biosintezës EGT.

Perspektivat e aplikimit

Ergothioneina ka veti të fuqishme antioksiduese dhe anti-plakje, dhe ka perspektiva të gjera aplikimi në industrinë ushqimore, kozmetike, ushqimore funksionale dhe biofarmaceutike. Aplikimi i tij në fushën e bukurisë dhe kujdesit të lëkurës është veçanërisht i spikatur, duke e bërë atë një përbërës të rëndësishëm në produktet kundër plakjes.

Përfitimet e tij kryesore përfshijnë:

1. Antioksidant dhe anti-plakje: Kapaciteti i fuqishëm antioksidues i Ergothioneinës lufton në mënyrë efektive radikalet e lira, zvogëlon dëmtimin oksidativ të qelizave të lëkurës, vonon plakjen e lëkurës dhe redukton rrudhat dhe varjen.
2. Zbardhimi dhe zvogëlimi i njollave: Pengon prodhimin dhe depozitimin e melaninës, përmirëson pigmentimin dhe zbehjen dhe ndriçon tonin e lëkurës.
3. Anti-inflamator dhe qetësues: Redukton inflamacionin e lëkurës, lehtëson në mënyrë efektive skuqjen dhe kruajtjen, forcon barrierën mbrojtëse të lëkurës dhe rrit rezistencën e saj.
4. Hidratues dhe riparues: Përmirëson në mënyrë efektive funksionin pengues të lëkurës, rrit hidratimin e lëkurës dhe promovon riparimin dhe rigjenerimin e lëkurës së dëmtuar.
5. Fotombrojtja dhe mbrojtja nga dëmtimi UV: Rrezatimi ultravjollcë është një nga fajtorët kryesorë të plakjes së lëkurës. Ergothioneina mund të zvogëlojë dëmtimin e lëkurës të shkaktuar nga rrezatimi ultravjollcë, të mbrojë lëkurën nga fotoplakja dhe të sigurojë mbrojtje efektive nga dielli.

Përmblidhni

Ergothioneina, me mekanizmin e saj unik antioksidues dhe gamën e gjerë të aplikimeve, po riformëson industrinë kundër plakjes. Me përparime në biologjinë sintetike dhe kërkime të thelluara klinike, mund të bëhet një nga përbërësit kryesorë për vonimin e plakjes dhe përmirësimin e cilësisë së jetës. Për konsumatorët, zgjedhja e produkteve ergothioneine me pastërti të lartë, të formuluara shkencërisht mund të jetë një çelës për të luftuar efektet e kohës.