Ерготионеин, тамни коњ у свету против старења 

Ерготионеин (ЕГТ) је први изоловао из гљивица ергота научник Чарлс Танрет 1909. године, отуда и његово име. То је природни дериват аминокиселине широко распрострањен у гљивама, неким биљкама и животињама. У људској исхрани, главни извори су печурке, житарице и одређени морски плодови. Уз дубинско истраживање модерне науке, изванредни ефекти ерготионеина постепено су изашли на видело.

Принципи и механизми деловања против старења

Двоструки антиоксидативни ефекти

Директно уклањање слободних радикала: ЕГТ може брзо да неутралише различите реактивне врсте кисеоника (РОС) и реактивне врсте азота (РНС), укључујући супероксид ањон (О₂⁻), водоник пероксид (Х2О₂), хидроксилне радикале (·ОХ) и синглет кисеоник (¹О₂). Овај ефекат директног чишћења је у потпуности верификован у ин витро експериментима.

Компаративне предности

Регулација антиоксидативног одбрамбеног система: ЕГТ појачава експресију низводних антиоксидативних гена (као што су ХО-1, НКО1, СОД и ЦАТ) активирањем КЕАП1-НРФ2 сигналног пута. Нуклеарна транслокација НРФ2 је регулисана сигналним путевима ПИ3К/АКТ и ПКЦ, а ЕГТ може промовисати ослобађање и нуклеарну транслокацију НРФ2 модулацијом тиол сензора КЕАП1.

Заштитна улога у стабилности генома

Смањење оштећења ДНК: ЕГТ ефикасно инхибира оштећење ДНК изазвано РОС и РНС, посебно у митохондријској ДНК (мтДНК). Студије су показале да ћелије којима недостају ЕГТ транспортери показују виши ниво оштећења ДНК.

Промовисање поправке ДНК: ЕГТ не само да апсорбује ултраљубичасто (УВ) зрачење, већ и промовише поправку ДНК након УВ зрачења, штитећи ћелије коже од фотооштећења.

Регулација епигенетских модификација

Affecting the Synthesis of the Methyl Donor SAM: EGT indirectly affects the availability of S-adenosylmethionine (SAM) by regulating glutathione (GSH) levels, thereby regulating the activity of DNA methyltransferases (DNMTs) and histone methyltransferases (HMTs).

Одржавање хомеостазе слободних јона гвожђа: ЕГТ одржава хомеостазу слободних јона гвожђа уклањањем РОС, чиме се обезбеђује активност деметилаза (као што су ТЕТс и ЈмјЦ).

Интеракције са сигналним путем Сиртуина:

Повећање експресије СИРТ1/СИРТ6: ЕГТ одлаже старење ендотелних ћелија и индукује некротизирајућу апоптозу у ћелијама колоректалног карцинома тако што повећава експресију СИРТ1 и СИРТ6.

Одржавање нивоа НАД⁺: ЕГТ побољшава активност Сиртуина регулацијом ћелијског редокс статуса и одржавањем односа НАД⁺/НАДХ.

Припрема Mетход

Природна метода екстракције:

ЕГТ се налази у природним производима као што су јестиве гљиве, ергот, житарице и животињска ткива. Јестиве гљиве имају висок садржај ЕГТ и важан су извор ЕГТ.

Међутим, садржај ЕГТ-а у природним производима је генерално веома низак, што захтева велике количине сировина за екстракцију, што резултира високим трошковима екстракције. Штавише, проблеми као што су високи нивои нечистоћа и остатака лекова у сировинама ограничавају индустријску примену метода екстракције природних производа.

Метода хемијске синтезе: Традиционална хемијска синтеза ЕГТ користи хистидин као почетни материјал, синтетизујући ЕГТ у воденом раствору кроз више корака укључујући тиолацију, тиопротекцију, метилацију и уклањање заштите. Ова метода има дуг синтетички пут и низак принос. Последњих година, студије су опонашале биосинтетичке путеве за побољшање хемијске синтезе ЕГТ. На пример, Ерделмеиер ет ал. користио је хистидин бетаин, цистеин и меркаптопропионску киселину као почетне материјале за синтезу ЕГТ-а коришћењем поједностављене реакције у једном лонцу, избегавајући увођење тиопротективних група, скраћујући синтетички пут и побољшавајући принос.

Хемијска синтеза такође представља неке изазове. На пример, хиралност α-угљеника у карбоксилној групи лако доводи до рацемизације у киселим или алкалним условима, што отежава добијање ЕГТ високе оптичке чистоће. Штавише, сировине потребне за хемијску синтезу су скупе, почетни материјал 2-меркаптоимидазол је тешко припремити, а накнадна обрада производа је такође изазовна. Стога, истраживачи треба да оптимизују и побољшају методе хемијске синтезе како би задовољили потребе велике индустријске производње.

Микробна ферментација: Добијање ЕГТ путем биосинтезе има предности као што су лако доступне сировине и релативно ниска цена, и постао је главни метод за припрему ЕГТ последњих година. У природи, ЕГТ постоји кроз два пута: аеробна биосинтеза и анаеробна биосинтеза.

Аеробна биосинтеза ЕГТ

Многе студије су разјасниле биосинтетски процес ЕГТ. У основи, аеробни биосинтетички пут ЕГТ-а може се поделити на бактеријске и гљивичне путеве. Сеебецк ет ал. elucidated and reconstructed the aerobic biosynthetic pathway of EGT in vitro in Mycobacterium smegmatis, identifying five genes involved in the pathway: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD, and EgtE. Ови гени кодирају глутамилцистеин синтазу (ЕгтА), Фе2+-зависну оксидазу (ЕгтБ), гама-глутамил трансферазу (ЕгтЦ), С-аденозил метионин (САМ) зависну хистидин метилтрансферазу (ЕгтД) и пиридоксал Ц-глит-Ефосфат зависну (ЕгтД), респективно У овом процесу, ЕгтА катализује кондензацију глутамата и цистеина за стварање γ-глутамилцистеина; ЕгтБ катализује оксидативно спајање у присуству кисеоника и гвожђе сулфата, додајући тиолну групу из γ-глутамилцистеина у бочни ланац хистидин бетаина (синтетизован из хистидина и САМ катализованог ЕгтД); ЕгтЦ затим катализује даље формирање хистидин бетаин цистеин сулфоксида; коначно, ЕгтЕ катализује уклањање пирувата и амонијака да би се створио ЕГТ.

In the fungal biosynthetic pathway, EGT mainly involves two synthase genes, Egt1 and Egt2. Белло ет ал. идентификовао је специфичну синтазу, НцЕгт1, у *Неуроспора црасса*, која садржи домене сличне онима у ЕгтБ и ЕгтД *Мицобацтериум смегматис*. Egt1 participates in a two-step catalytic reaction: first, it catalyzes the conversion of histidine to histidine betaine, and then it catalyzes the combination of histidine betaine and cysteine ​​to form histidine betaine cysteine ​​sulfoxide. Слично ЕгтЕ, Егт2 катализује формирање ЕГТ из хистидина, бетаина и цистеин сулфоксида. As shown in the figure, because only two enzymes are involved, the biosynthetic pathway of EGT in fungi is much simpler than that in bacteria.

Анаеробна биосинтеза ЕГТ

An anaerobic biosynthesis of EGT has been reported in a strictly anaerobic mud bacterium (Chlorobium limicola), where EGT biosynthesis is accomplished through a two-step reaction independent of oxygen. Бурн ет ал. идентификовали метилтрансферазу (ЕанА) и сулфотрансферазу (ЕанБ) у овој анаеробној бактерији блата. As shown in the figure, EanA catalyzes the conversion of histidine to histidine betaine, and then EanB, under anaerobic conditions, transfers a sulfur atom to the imidazole ring of histidine betaine to generate EGT. Although the anaerobic biosynthesis pathway is simpler, the catalytic rates of EanA and EanB are much lower than those of EgtD and EgtB in the aerobic biosynthesis pathway. Стога, пут аеробне биосинтезе остаје доминантан начин биосинтезе ЕГТ.

Изгледи примене

Ergothioneine possesses powerful antioxidant and anti-aging properties, and has broad application prospects in the food, cosmetics, functional food, and biopharmaceutical industries. Његова примена у области лепоте и неге коже је посебно истакнута, што га чини важним састојком у производима против старења.

Његове главне предности укључују:

1. Antioxidant and Anti-aging: Ergothioneine’s powerful antioxidant capacity effectively combats free radicals, reduces oxidative damage to skin cells, delays skin aging, and reduces wrinkles and sagging.
2. Избељивање и смањење тачака: Инхибира производњу и таложење меланина, побољшава пигментацију и тупост и осветљава тон коже.
3. Anti-inflammatory and Soothing: Reduces skin inflammation, effectively relieves redness and itching, strengthens the skin’s protective barrier, and enhances its resistance.
4. Moisturizing and Repairing: Effectively improves the skin’s barrier function, enhances skin hydration, and promotes the repair and regeneration of damaged skin.
5. Photoprotection and Protection against UV Damage: Ultraviolet radiation is one of the main culprits of skin aging. Ерготионеин може смањити оштећење коже узроковано ултраљубичастим зрачењем, заштитити кожу од фотостарења и пружити ефикасну заштиту од сунца.

Резимирајте

Ерготионеин, са својим јединственим антиоксидативним механизмом и широким спектром примене, преобликује индустрију против старења. With breakthroughs in synthetic biology and in-depth clinical research, it may become one of the core ingredients for delaying aging and improving quality of life. For consumers, choosing high-purity, scientifically formulated ergothioneine products may be a key to combating the effects of time.