Меланин защищает кожу – самый большой орган тела и жизненно важный компонент иммунной системы – от разрушительного воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения. Когда кожа подвергается воздействию УФ-излучения, в меланоцитах стимулируется выработка меланина, причем ключевую роль в биосинтетическом пути играет тирозиназа. Однако нарушения в этом процессе, вызванные воздействием ультрафиолета или старением, могут привести к избыточному накоплению меланина, что приводит к гиперпигментации. Для решения этой проблемы в косметической промышленности стали использоваться ингибиторы тирозиназы, подавляющие синтез меланина. К сожалению, некоторые из этих соединений, например гидрохинон, оказались токсичными для кожи человека, вызывая такие симптомы, как витилиго и сыпь. В связи с этим гидрохинон не рекомендуется использовать.
Растущий спрос на более безопасные альтернативы вызвал гонку за открытие ингибиторов тирозиназы из микробов, которые производят соединения с низкой токсичностью. Недавно исследователи Токийского научного университета (TUS) обнаружили перспективный ингибитор тирозиназы из Corynebacterium tuberculostearicum (C. tuberculostearicum), бактерии, часто встречающейся на коже человека. Исследование, проведенное под руководством доцента Юуки Фуруямы с факультета прикладных бионаук TUS, было опубликовано в Международном журнале молекулярных наук (International Journal of Molecular Sciences). Доктор Фуруяма подробно рассказал о своем подходе: «Бактерии, живущие на нашей коже и ускользающие от иммунного ответа, часто становятся комменсалами, не приносящими нам ни пользы, ни вреда. Мы решили изучить метаболиты, вырабатываемые этими бактериями-комменсалами, на предмет их потенциала в качестве ингибиторов тирозиназы. Эти натуральные продукты, производимые кожей, обладают низкой токсичностью, что делает их по своей сути более безопасными».
Проанализировав более 100 бактерий, обитающих на коже, команда выявила C. tuberculostearicum как производителя мощного соединения, инактивирующего тирозиназу. Для подтверждения ингибирования тирозиназы в анализах использовалась тирозиназа из гриба Agaricus bisporus. Последующие эксперименты позволили определить активное соединение (L-Pro-L-Tyr). Затем исследователи провели трехмерное (3D) моделирование докинга, чтобы выяснить, как функционирует (L-Pro-L-Tyr).
«Нашей целью было понять, как (L-Pro-L-Tyr) нарушает активность тирозиназы. В процессе биосинтеза меланина тирозиназа сначала превращает L-тирозин (L-Tyr) в хинон дигидроксифенилаланина (DOPA), который затем превращается в DOPA-хром. В конечном итоге DOPA-хром полимеризуется, образуя меланин. Наши исследования показали, что (L-Pro-L-Tyr) имитирует L-Tyr, связываясь с субстрат-связывающим карманом грибной тирозиназы и препятствуя ему. Это препятствие делает фермент неактивным», – объясняет доктор Фуруяма.
Команда с большим оптимизмом смотрит на потенциал своего открытия. Научная литература подтверждает нетоксичность (L-Pro-L-Tyr) для клеток человека, что подчеркивает его пригодность в качестве кожного пробиотика для борьбы с гиперпигментацией. Более того, метаболит проявляет дополнительные полезные свойства, такие как антимикробная, антиоксидантная и противораковая активность, что еще больше повышает его терапевтический потенциал в различных областях применения. Особый интерес представляет успех команды в извлечении значительных количеств (L-Pro-L-Tyr) из C. tuberculostearicum, что открывает путь к потенциальному производству в промышленных масштабах. Такая возможность крайне важна для обеспечения финансовой целесообразности крупномасштабного производства активных ингредиентов.
Несмотря на многообещающие перспективы, доктор Фуруяма признает, что предстоит преодолеть значительные препятствия, прежде чем эти натуральные активные ингредиенты попадут на прилавки магазинов. Он подчеркивает необходимость проведения обширных исследований, предшествующих широкому внедрению (L-Pro-L-Tyr) в косметику. «Прежде чем (L-Pro-L-Tyr) начнет широко использоваться, необходимо провести дополнительные исследования. Очень важны испытания с человеческой тирозиназой, которая структурно отличается от грибной», – объясняет доктор Фуруяма.
