ABSZTRAKT

A tirozináz fontos enzim a melanin képződés szabályozásában a melanoszómákban, és kulcsszerepet játszik a haj és a bőr pigmentációjában. A tirozináz abnormális expressziója vagy aktiválása számos betegséggel, például albinizmussal, vitiligo-val, melanomával és Parkinson-kórral jár együtt. A melanin túlzott lerakódása olyan betegségeket okozhat, mint a szeplők és barna foltok az emberi szervezetben, és szorosan összefügg a gyümölcsök és zöldségek barnulásával és a rovarok vedlésével is. A tirozináz aktivitásának kimutatása és gátlása rendkívüli jelentőséggel bír e betegségek diagnosztizálásában és kezelésében. Ezért számos szelektív optikai detektáló szondát és kis molekuláris inhibitort fejlesztettek ki, amelyek jelentős mértékben hozzájárultak e betegségek alap- és klinikai kutatásához. Ebben a cikkben a tirozináz kimutatását és gátlását, valamint fehérítő termékekben való alkalmazását tekintjük át, különös tekintettel a fluoreszcens próbák és inhibitorok fejlesztésére. Remélhetőleg ez az áttekintés segít hatékonyabb és érzékenyebb tirozináz próbák és inhibitorok tervezésében, valamint fényt derít az olyan betegségek új kezelési módjaira, mint a melanoma.

A vonatkozó tanulmányok szerintcistancheegy közönséges gyógynövény, amelyet "az életet meghosszabbító csodanövényként" ismernek. Fő összetevője azcisztanozid, melynek különféle hatásai vannak, mint plantioxidáns,gyulladáscsökkentő, ésaz immunrendszer működésének elősegítése. A mechanizmus a cistanche ésbőrfehérítésa cisztanche-glikozidok antioxidáns hatásában rejlik. Az emberi bőrben a melanint a tirozin oxidációja katalizáljatirozináz, és az oxidációs reakcióhoz oxigén részvétele szükséges, így a szervezetben lévő oxigénmentes gyökök fontos tényezővé válnakbefolyásoló melaninTermelés. A Cistanche cisztanozidot tartalmaz, amely antioxidáns, és csökkentheti a szabad gyökök képződését a szervezetben, ígygátlómelaninTermelés.

Kattintson a Cistanche Tubulosa Supplement elemre

További információért:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Kulcsszavak:

1. Bemutatkozás

A tirozináz (EC 1.14.18.1; katekol-oxidáz; polifenol-oxidáz [1] vagy difenoláz) a melaninképzés legfontosabb réztartalmú enzimje. A tirozináz molekuláris oxigén hatására katalizálhatja a monofenol egység hidroxilezését és ezt követő oxidációját ortokinonná. A melanoszómákban, a melanin szintézisének, tárolásának és szállításának helyén található. Az enyhén és erősen melanizált melanoszómák pH-értéke körülbelül 4,5, illetve 3. A tirozináz aktivitás optimális pH-értéke 6,8 [2]. Raper [3] és Mason [4] voltak az elsők, akik tisztázták a melanin képződésének bioszintetikus útjait különböző organizmusokban, amelyeket nemrégiben Schallreuter et al. [5] és Cooksey et al. (1. ábra) [6].

A tirozináz széles körben megtalálható növényekben, állatokban és mikroorganizmusokban. Tekintettel arra, hogy a tirozináz részt vesz a melanoma patogenezisében, aktivitásának monitorozása és farmakológiai szabályozása segíti a betegség diagnosztizálását és kezelését [7]. Próbákat fejlesztettek ki a tirozináz aktivitás specifikus kimutatására fiziológiás környezetben. Kifejlesztettek olyan inhibitorokat is, amelyek inaktívvá tehetik a tirozinázt, és ezek egy részét klinikailag betegségek kezelésére alkalmazták. Például a kojsav és az arbutin [8], mint a tirozináz specifikus inhibitorai, klinikailag fehérítő termékként használták. A gyógyszerkutatás előrehaladtával a közelmúltban egyre több olyan hatékony vegyületet terveztek és szintetizáltak, amelyek képesek kimutatni/gátolni a tirozináz aktivitást. Ez nagyban megkönnyítené az aberráns melanintermelésből eredő betegségek diagnosztizálásának és kezelésének előrehaladását. Ebben az áttekintésben megvitatjuk az endogén tirozináz aktivitás kis molekulájú próbái és inhibitorai fejlesztésében elért előrehaladást. Remélhetőleg ez segít nekünk többet megtudni a tirozinázról, és további funkcionális vegyületeket találni, amelyek megcélozzák/szabályozzák a tirozinázt.

2. A tirozináz szerkezete

A tirozináz aktív helye egy kétmagos rézcentrum szerkezetet mutat, amely két rézionból áll (2. ábra), amelyek a fehérje hisztidin-maradékaihoz kötődnek. A két rézion központot endogén koordinációs híd köti össze. A tirozin és más anyagok komplexet képeznek az enzimmel az enzim aktív centruma és a hidroxilcsoport közötti kötésen keresztül. A melanin katalitikus reakciójának folyamatában a katalitikus hely három formára oszlik: oxidációs állapot (Eoxy), redukciós állapot (Emet) és dezoxigénezési állapot (Edeoxy), a különbség a kétmagvú rézion aktív centrum szerkezetében rejlik. (2. ábra).

Az epoxi két négyzet alakú réz(II) atomból áll; minden atom két erős egyenlítőből áll, a ligandum pedig egy gyengébb axiális NH [9]. Az exogén oxigénmolekula peroxidok formájában megköti és áthidalja a két rézcentrumot. A CueCu kötés hossza körülbelül 0,35 nm. Az oxigénmolekulák kombinációja (m-h2:h2 -peroxo) szerkezet kialakulásához vezet [10], így az Eoxy aktív centruma [Cu(II)eO2eCu(II)]-ként írható fel. A peroxidok elektronikus szerkezete döntő szerepet játszik az Eoxy biológiai funkcióiban. Az erős s* akceptor hatás miatt a peroxid kevésbé negatív töltésű, míg a p elektron akceptor kölcsönhatásba lép a peroxid s* pályáján lévő elektronokkal, ami nagymértékben gyengíti az oxigén-oxigén kötés erősségét, ezáltal az atommag. A tirozináz aktív centruma könnyen feltörhető [9]. A metirozináz (Emet) hasonló az eoxihoz, és két tetragonális réz(II) atomot is tartalmaz, amelyek endogén hídon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A különbség az, hogy a rézionok közötti áthidaló ligandum peroxid helyett hidroxid [2]. Az oxidatív tulajdonságait tekintve az Emet és az Eoxy is kissé eltér egymástól. Az Emet nem képes oxidálni a monofenol vegyületeket. Szubsztrátok hiányában az Emet az élőlények fő formájaként létezik. A dezoxi-tirozináz (Edeoxy), hasonlóan a dezoxi-hemocianinhoz, szimmetrikus szerkezetű [(Cu(I)eCu(I)]. A kétmagvú réz között nincs áthidaló ligandum, például peroxid vagy hidroxid, így a vízben lévő hidroxid alapvető híd ligandum.

3. A tirozináz hatásmechanizmusa

Bár a kutatók mélyreható tanulmányokat végeztek a tirozinázzal és rokon fehérjéivel kapcsolatban, a katalitikus reakció mechanizmusa még mindig ellentmondásos. Például a katalitikus aktivitás a tirozináz ugyanazon aktív helyén eltérő. A tirozináz katalitikus centruma egy kétmagvú rézcentrumot tartalmaz, amelyeket Cu(A)-nak, illetve Cu(B-nek) neveznek. Az aktív centrumban minden rézion három különböző hisztidin-maradékkal van koordinálva. Nagy különbség van a mikofenolát és a difenoláz aktivitás között, és a redukált tirozináznak késleltetési fázisa van, amikor monofenollal reagál. Ezek olyan fontos témák, amelyeket folyamatosan fel kell tárni és tanulmányozni kell [11].

A tirozináz és a rokon szubsztrátok közötti reakció főként a szubsztrát hidroxilcsoportja és a tirozináz aktív centruma közötti hatékony koordinációs kötés kialakításán keresztül megy végbe. Olivares et al. [12] azt javasolta, hogy az eoxi és a megfelelő szubsztrátok emlősökben mikofenolát és difenoláz aktivitást váltanak ki. A mikofenolát aktivitás során a monofenolok (L-tirozin) o-kinonokká (o-dopakinon) oxidálódnak, amely a melanin és az edeoxi fontos prekurzora. A difenoláz aktivitása során az Eoxy és az Emet o-difenolokat (L-DOPA) is oxidálhat o-dopakinon előállítására [13]. Ezt a mechanizmust a kutatók általánosan elfogadják, mivel ez tudja a legpontosabban tükrözni a tirozináz kinetikai jellemzőit, amelyben a melanintermelés sebességkorlátozó lépése a monofenol ciklus [14].

3.1. A mikofenolát aktivitás mechanizmusa

A melanin szintézis során az enzim fő funkciója a monofenol szubsztrátok o-kinonná történő oxidálása Eoxy által. Ez a folyamat fontos jellemzője, amely megkülönbözteti a tirozinázt más oxidoreduktázoktól, például a katekol-oxidáztól. A monofenol körfolyamat során (2. ábra) a deprotonált fenolon lévő oxigénatom az oxidált tirozináz aktív centrum rézionjával koordinálódik, mikofenolát-eoxikomplexet (EoxyM) hozva létre, majd a fenolt ortoelektrofil szubsztituenssel Emet difenolázra. komplex (EmetD). Az EmetD hasítási folyamaton megy keresztül, hogy közvetlenül o-kinont és edeoxit termeljen. Az edeoxi közvetlenül egyesül az oxigénmolekulákkal, hogy újra eoxit képezzen. Ez a mikofenolát aktivitás ciklikus folyamata. Ez a folyamat addig nem ér véget, amíg a szubsztrátreakció be nem fejeződik. A monofenolciklus reakciófolyamatában, ha az Emet természetes állapotában találkozik egy monofenol szubsztráttal, rendkívül lassú oxidációs reakción megy keresztül, és gátolja a monofenol reakció normális lefolyását. Ezért ezt az időszakot „késleltetési periódusnak” nevezik, mivel maga az Emet nem tud oxigénmolekulákat megkötni [12].

3.2. A difenoláz aktivitás mechanizmusa

4. A tirozináz funkciója

A tirozináz a 3-as típusú rézcsalád része, és a melaninképződés korai folyamatában létezik. Főleg a következő két reakciófolyamatban vesz részt [17]: (1) L-tirozin hidroxilezése L-DOPA-vá; (2) az L-DOPA oxidációja dopakinonná. A dopakinon végül egy sor reakció során melanint képez. A 3-as típusú rézcsalád másik két családtagja a katekol-oxidáz és a hemocianin. A katekol-oxidáz csak difenoláz aktivitást mutat, a hemocianin pedig számos puhatestű és ízeltlábú oxigénhordozó nyirokszövetén található. Bár a 3-as típusú rézcsaládba tartozó fehérjék aktív centrumai konzerváltak teljes szerkezetüket és oxigénmolekulákat összekötő képességüket tekintve, potenciális enzimaktivitásaik kissé eltérnek a szubsztrát enzimközponthoz való kötődésének változékonysága vagy az a kontrollálhatatlanság miatt. az aljzat elérheti.

A melanintermelés folyamatában való részvételen túl a tirozináznak más fontos élettani funkciói is vannak. Szivacsokban, növényekben és egyes gerinctelen állatokban a tirozináz főként a sebgyógyulás folyamatában és az elsődleges immunválaszban vesz részt [18]. Ízeltlábúakban a tirozináz elősegítheti az állatok stratum corneumának vedlés utáni keményedési folyamatát. A bakteriális tirozináz kiválasztódhat a talajban, és részt vesz a különböző aromás vegyületek véletlenszerű kapcsolódási folyamatában, humuszt képezve. Azt is felfedezték, hogy a tirozináz potenciális ellenszere lehet a benzolt mérgező anyagoknak [13,19]. Emellett nélkülözhetetlen szerepet játszik a fenolos szimbiotikus baktériumok elleni parazita növények elpusztításában, a természetes pigmentek előállításában, valamint az aminosav antibiotikumok, például a linkomicin szintézisében. Ezeknek a hatásoknak a közös pontja elválaszthatatlan az oxigénmolekulákkal végbemenő redox-reakciókat használó tirozináztól [11].

5. Tirozinázzal kapcsolatos betegségek

A tirozináz eloszlása ​​szorosan összefügg a növények és állatok élettani funkcióival. Általában úgy tartják, hogy a tollak, a haj, a szemek, a rovarok epidermiszének, a magvak és más pigmentek színe a tirozináz eredménye [10]. A tirozináz különböző, de fontos funkciókat lát el a különböző szervezetekben. Normál fiziológiás körülmények között a legtöbb rovarban a tirozináz zimogén formájában létezik, és a rovarok meghatározott részeiben különböző típusú tirozinázok léteznek, hogy bizonyos élettani funkciókat teljesítsenek [20]. A melanintermelésben való részvétel mellett a rovarok tirozináza az egyetlen enzim, amely részt vesz a keratózisban. A rovarok által keményített keratin megakadályozhatja a mikroorganizmusok és idegen testek behatolását, és megvédheti a lágy gerinctelen testet. Az ízeltlábúakban a tirozináz két másik fontos fiziológiai folyamatban is részt vesz, nevezetesen a védekezési válaszban és a sebgyógyulásban. Az emlősökben a tirozináz által termelt melanin az epidermisz és a szőr keratinocitáiba választódik ki, elszínezi a testfelületet, ezáltal védi a bőrt és a szemet, ellenáll az ultraibolya sugárzásnak, és megakadályozza a belső szövetek túlmelegedését [10]. Az emlősökben található tirozinázt általában a melanocitákban fedezik fel, amelyek nagyon specifikus sejtek, amelyek a bőrben, a szőrtüszőkben és a szemekben pigmenteket termelnek [4,21]. Ha a tirozináz funkciója csökken vagy hiányzik, az befolyásolja a melanin anyagcserét, és olyan betegségeket okoz, mint az epilepszia és az albinizmus. Az állatok és emberek autoszomális recesszív betegségei szintén összefüggenek a tirozináz elvesztésével vagy az aktivitás csökkenésével [22].

6. Tirozináz próbák

A szondák olyan anyagok, amelyek specifikusan felismerik a célpontot, és kimutatható jeleket bocsátanak ki, amelyek tükrözik a cél jelenlétét és aktivitását. A tirozináz analízis hagyományos kolorimetriás módszere korlátozott volt az alacsony érzékenység miatt [23]. Willner csoportja [24e27] eleinte számos más elektrokémián és arany nanorészecskéken alapuló detektálási módszerről számolt be, amely nemcsak a detektálás sokoldalúságát növeli, hanem az érzékenység szempontjából is nagymértékben frissíti a kolorimetriát. Fluoreszcens stratégiát is bevezettek a nagyon érzékeny tirozináz próbák tervezésére, amint az a 3. ábrán látható. A kezdetben kifejlesztett kvantumpontok és konjugált polimer fluoreszcens próbák alkalmazhatók a tirozináz aktivitásának monitorozására [28]. Mindazonáltal a kis molekulájú fluoreszcens próbák különösen vonzóak olyan különleges előnyeik miatt, mint az érzékenység, a specificitás és a kompatibilitás. 2008-ban Zhu csapata egy új, vízben oldódó oligót (fenilén-vinilént) (Pr1) szintetizált FL fluoroforként, amely tirozin robbanófejet (WH) tartalmaz a tirozináz fluoreszcens szondájaként. Kimutattuk, hogy a Pr1 vizes pufferoldatban, még agaróz gélben is alkalmas tirozináz aktivitásának kimutatására [29]. Először egy cianin alapú közeli infravörös (NIR) fluoreszcens szondát (Pr2) használtak a tirozináz aktivitásának monitorozására 2010-ben Ma és mtsai. [30]. A reakció előtti és utáni jelentős színváltozás szabad szemmel is kimutatható volt. Ezek a szondák azonban kikapcsolási módot is mutatnak, amelyet a tirozináz által katalizált oxidáció által generált kinonrész okoz. Funkcionális felhasználásra azonban a legjobb megközelítés a bioassay végrehajtása bekapcsolási módban, mivel az érzékeny, és jobban alkalmas a tirozináz biológiai leképezésére élő rendszerekben. 2010-ben Kim et al. [31] egy BODIPY-alapú bekapcsolható fluorogén szondát javasolt az endogén tirozináz aktivitás kimutatására élő melanomasejtekben (Pr3, 4. ábra). Az aminok védőcsoportjainak eltávolítására alkalmazott tirozináz korábbi kutatásai alapján [32] Yan et al. [33] tirozináz próbákat, a Pr4-et és Pr5-öt készítettek elő, amelyekben 2012-ben egy fenolcsoport és egy naftilamincsoport kapcsolódtak karbamidkötéssel. Fontos, hogy a Pr4 volt az első két fotonból álló, bekapcsolt fluorogén szonda, amelyet a tirozináz aktivitásának kimutatására terveztek. vizes pufferben és élő sejtekben. 2013-ban Wang et al. [34] kimutatta, hogy az NBD-NH2-alapú fluoreszcens szonda (Pr6 és Pr7), amely fenolrészeket (WH) tartalmaz, felhasználható a tirozináz aktivitásának kimutatására és a potenciális tirozináz-inhibitorok kiszűrésére „bekapcsolással”. stratégia. Ebben a munkában azonban nem szerepel a sejtképalkotással kapcsolatos biológiai kísérlet. 2016-ban Li és munkatársai megtervezték az új szondák csoportját, amelyek 7- amino-4-(trifluorometil)-kumarinon, mint FL fluoroforon alapultak, és szintetizálták őket (Pr8-11), az FL különböző távolságaival. fluorofor és fenolok. A Pr9-ről azt találták, hogy rendkívül érzékeny és szelektív „bekapcsolható” fluorogén szonda az élő melanomasejtek leképezésére [35]. 2018-ban Wu csapata volt az első, amely egy FL ​​fluoreszcens szondát (Pr12) használt a korai melanoma diagnosztizálására rágcsáló egérmodellekben (4. és 5A. ábra). A szonda tirozináz által közvetített oxidációval aktiválható, majd a karbamid kötéseket hidrolizálva fluoreszcens jelet hoz létre. Ugyanakkor képes érzékenyen és szelektíven monitorozni az endogén tirozináz szintjét élő sejtekben és zebrahalban (5. B/C ábra) [36].

2016-ban Ma csoportja [37] kifejlesztett egy új fluorogén szondát Mela-TYR néven (Pr13, 4. ábra), melanoszómák megcélzására a tirozináz aktivitásának kimutatására. A Pr13-at úgy tervezték, hogy ftálimidet morfolinnal és 4-amino-fenolból származó karbamiddal kombináltak. A próba rendkívül érzékeny és szelektív bekapcsolási választ mutat a tirozinázra egy oxidációs-hasítási reakción keresztül. A fent leírt fluoreszcens próbák főként egy 4-hidroxi-fenil-csoportot tartalmaztak felismerő egységként (WH), és párhuzamos fluoreszcens választ mutattak számos reaktív oxigénfajtára (ROS) és tirozinázra, így a ROS zavarta őket. Ma csoportja felfedezett egy új tirozináz-felismerő egységet, a 3-hidroxi-benziloxit (WH), amely változatos reakciómechanizmusokat mutatott a tirozináz és a ROS számára [38]. Egy NIR fluoreszcens szondát (Pr14, 4. ábra) úgy fejlesztettek ki, hogy 3- hidroxi-benziloxit telepítettek egy NIR fluoroforba (HXPI), és nagyon specifikus off-on választ mutatott a tirozinázra ROS helyett, így legyőzve az interferenciát. A 3- hidroxilcsoport jelenléte megkönnyíti a tirozináz általi hidroxilezést a 4-pozíció üresedésénél, de nem a ROS által, és az intermedier spontán 1,6-átrendeződés elimináción megy keresztül, szabad fluorofor szabadul fel. A kifejlesztett próba nagy specificitását élő sejtekben és zebrahalban végzett leképezéssel és endogén tirozináz aktivitás kimutatásával igazoltuk, a próba nagy specificitását pedig enzimhez kötött immunszorbens vizsgálattal igazoltuk (4. és 6. ábra). Ma csoportja ezt követően kifejlesztett egy másik bekapcsolható fluorogén szondát (Pr15, 4. ábra), amely egy 3-hidroxi-fenil-csoporttal beépített rezorufinon alapult [39]. Az endogén tirozináz aktivitásának kimutatására és képalkotására használták különféle élő sejtekben. A fenti terv ihlette Zhang és munkatársai [40] egy fluorogén tirozináz próbát (Pr16, 4. ábra) javasoltak rezorufinnel fluoroforként, és az m-tolil-boronsav-pinakol-észterrel (WH) új tirozináz felismerésként. rész. A próba nagy szelektivitást mutatott a tirozinázra más biológiai anyagokkal szemben, beleértve a ROS-t is. A H2O2 azonban erősen megzavarta. 2019-ben Hu et al. [41] egy új, nagy kémiai szelektivitású fluoreszcein alapú fluorogén próbáról számoltak be (Pr17, 4. ábra), amely képes nyomon követni a tirozinázt in vitro és in vivo, és megvalósítani a tirozináz magas kemoszelektív kimutatását. Ezenkívül a próba vizes oldatban reagált, és több mint 24-szeres fluoreszcencia-növekedést mutatott tirozináz jelenlétében. Ezenkívül a Pr17 nagyszerű sejtmembrán- és szövet-permeabilitási jellemzőket mutatott, ami elősegítette sikerességét az endogén tirozináz aktivitás nyomon követésében különböző segítő élő sejtekben és zebrahal modellekben. Ding csoportja egy új, vízben oldódó NIR fluoreszcens szondát (Pr18, 4. ábra) készített, amely specifikusan képes felismerni a tirozinázt, amely rendkívül stabil a fiziológiás hőmérsékleten és pH-n belül, és pontosan képes kimutatni a tirozinázt a biológiai rendszerekben anélkül, hogy a mindenütt jelenlévő entitások megzavarnák. Használható a tirozináz képalkotására élő sejtekben, zebrahalban és xenogén egérmodellekben [42].

Sidhu et al. kidolgozott és szintetizált egy naftalimid alapú ratiometriás fluoreszcens szondát (Pr19, 4. ábra). A Pr19 nagy szelektivitással és érzékenységgel rendelkezik a tirozináz iránt, és a kimutatási határ (LOD) meglehetősen alacsony [43]. A gerjesztési vagy emissziós spektrum eltolódása a szonda reagensekkel való kombinálása után következik be. Rögzíthető a két különböző hullámhosszon mért fluoreszcencia intenzitás arányával, amit aránymérésnek nevezünk. Az ezen az elven alapuló ratiometriás fluoreszcens próbák érzékenységüket és szelektivitását mutatják, és felhasználhatók élő rendszerek enzimműködésének vizsgálatára [44]. Guo csapata egy új ratiometriás és bekapcsolható NIR fluoreszcens szondát javasolt (Pr20, 4. ábra) az endogén tirozináz aktivitás valós idejű kimutatására. A Pr20 ezen speciális tulajdonságai, ritka citotoxicitással, kiváló fotofizikai karakterekkel és sejtmembrán-permeabilitással kombinálva ideálissá teszik az endogén tirozináz aktivitás kvantitatív kimutatására [45]. A cianinszármazékok, mint tipikus NIR fluoreszcens festékek, szabályozhatóan aggregálódhatnak vizes oldatokban, és így számos jelentősen eltérő spektrális tulajdonságot mutatnak. A cianinváz közepén lévő klóratom könnyen helyettesíthető más funkciós csoportokkal. E függvény alapján Zhang et al. [46] új, cianin alapú fluoreszcens próbát (Pr21, 4. ábra) fejlesztett ki a tirozináz aktivitás ratiometriás fluoreszcens kimutatására (7. ábra). Az arány meghatározás jó jel-zaj arányt eredményezett, és a tirozináz aktivitás LOD értéke 0,02 U/ml volt. Ezenkívül a Pr21-et sikeresen alkalmazták az endogén tirozináz aktivitás leképezésére B16 sejtekben és minőségi megkülönböztetésére más rákos/normális sejtektől tirozináz hiányában (7. ábra).

7. A tirozináz gátlói

Az inhibitorokat általában reverzibilis inhibitorokra és irreverzibilis inhibitorokra osztják az alapján, hogy az enzimekkel kölcsönhatásba lépő inhibitorok okozzák-e az enzim tartós inaktiválását. A tirozinázra jellemző gátlás a reverzibilis gátlás. A reverzibilis gátlással jellemezhető gátlás esetében az inhibitor és az enzim kombinációja reverzibilis dinamikus egyensúlyi folyamat [47e49]. Az inhibitor koncentrációjának növelése az enzimaktivitás csökkenését okozza, de az inhibitor csak az enzimaktivitást gátolja, nem pedig tartósan inaktiválja. Ha az inhibitor koncentrációja csökken, a tirozináz aktivitás nő. Eközben az irreverzibilis gátlás a tirozináz tartós inaktiválása lesz. Az enzimmel kölcsönhatásba lépő tirozináz inhibitorok különböző helyei és módszerei szerint négy formára oszthatók: kompetitív, nem kompetitív, kevert és lassú kötődés.

A flavonoidok olyan vegyületek összessége, amelyek két benzolgyűrűből állnak, amelyeket három szénlánc köt össze. Mivel a hidroxil-, metoxi- és glikozid oldallánc-csoportok a benzolgyűrűben találhatók, az elrendezés flavonolokra, kalkonokra, dihidroflavonokra és narancssárga csoportokra osztható (8. ábra) [56]. A flavonoidok széles körben elterjedtek a növények leveleiben, magjaiban, héjában és követőiben, és a kutatók több mint 4000 flavonoidot igazoltak. Egyes növények esetében a flavonoidok és származékaik védelmet nyújtanak az UV-sugárzás, a kórokozók és a növényevők ellen [57]. Az édesgyökér-kivonat szerkezetének elemzése azt mutatja, hogy a neo glycyrrhizin, glycyrrhizin, isoliquiritigenin és glycyrrhizin tirozináz gátló képessége összefügg a lipofilitásukkal. Ezek közül a monofenol gátlása hatékonyabb, mint a difenolé, ami azt jelzi, hogy az oxidációs reakció első lépésében sebességkorlátozó reakció [58].

Egyes {{0}}hidroxi-4-keton szerkezetet tartalmazó flavonok kompetitív módon gátolhatják az enzimaktivitást azáltal, hogy a tirozináz aktív helyén kelátot képeznek a rézben, ami a tirozináz visszafordíthatatlan inaktiválásához vezet. A tirozináz kelátképzése után a molekula elméletileg elveszíti síkszerkezetét és eltorzul. A kompetitív inhibitorok általában a szubsztráttal párhuzamos szerkezetűek, így a molekula könnyen behatol a tirozináz aktív helyre, és megakadályozza az L-DOPA bejutását [59,60]. Jeong et al. két flavonolt vont ki a Zanthoxylum piperitum leveleiből. A flavonolok gátolhatják a gombák tirozináz aktivitását, ami kompetitív gátlás, de nem gátolják a Streptomyces bikiniensis melanintermelését. Később kiderült, hogy a Fülöp Formosa-ból izolált flavonoid vegyület a tirozinázt is képes gátolni, és a gátló hatása jobb, mint a kojsavé [62]. Liang et al. azt találták, hogy a pórsáfrány sárga pigment gátolhatja a gomba tirozináz aktivitását is, a maximális gátló koncentráció (IC50) fele 1,01 mg/ml. Ez a gátlási kapcsolat dózisfüggőnek tűnik [63]. A Shuiliao-ból kivont (2R, 3R)-(þ)-purpurin a tirozináz aktivitás 70 százalékát gátolja, koncentrációja 0,50 mM. A gátló képessége jobb, mint a kojsavnak és az arbutinnak [64].

A 7,8,40 -trihidroxiflavon egy flavonoid-származék, amely nem kompetitív módon gátolja a tirozináz-difenoláz aktivitást, IC50-értéke 10,31 ± 0,41 mM és Ki értéke 9,50 ± 0,40 mM. Ennek a vegyületnek a tirozinázzal való hatásmechanizmusa egy statikus mechanizmus, és egyetlen kötőhelyet mutat (7,05 ± 1,20) × 104 M-1 kötési állandóval 298 K-on. A termodinamikai paraméterek azt mutatják, hogy a kötési folyamat összefügg a hidrogénkötésre és a van der Waals-erőkre [51].

3,8-hidroxi-kinolin (In1, 9. ábra [65]) elválasztva a Scolopendra támogatásától, a mutilans gátolhatja a melanin termelődését és oxidációját a Melan-a sejtekben. Az In1 koncentrációban kifejlesztett antioxidáns hatást mutat, és nem kompetitív gátlás révén jelentősen gátolja a gomba tirozináz aktivitását. Ugyanakkor az 1. táblázat szerint az In1 nem citotoxikus a vizsgálatban [65]. A Nymphaea nuchal virágkivonat (NNFE) etil-acetátos frakciója (100 mg/ml) hatékonyan csökkentheti a melanintermelést és gátolja a gomba tirozináz aktivitását. A mögöttes mechanizmus a transzkripciós faktorok és az univerzális jelátviteli útvonalak zavarása a melaninszintézisben [66]. A borsból kivont kapszaicin (In2, 9. ábra [67]) és dihidrokapszaicin (In3, ​​9. ábra) gátolhatja a tirozináz aktivitást. Az eredmény azt mutatja, hogy az In2 IC50 értéke 1,73-szor kisebb, mint az In3. A gátlási állandó (Ki) szintén alátámasztja az In3 (0,39 mM, 1. táblázat) tirozináz gátló aktivitását, amely alacsonyabb, mint az In2-é (0,30 mM, 1. táblázat) [67]. Azt találták, hogy a kamélia pollenből kivont koffein (In4, 9. ábra [68]) erős gátló hatást mutat a gomba tirozinázzal szemben egy nem kompetitív modellben, amint az 1. táblázatban látható. Az In4 megváltoztatja az L-tirozin kötőhelyét és a gyűrűt. konformáció az aktív centrum mellett a tirozinázhoz való kötődés révén. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az In4 nyilvánvalóan gátló hatással van a sejtekben a tirozináz aktivitásra, és a B16F10 melanoma sejtek melanintermelése a koncentrációtól függ [68]. A szőlőből kivont kaftársav (In5, 9. ábra) kompetitív módon gátolja a tirozinázt, az IC50 értéke (1. táblázat) alacsonyabb, mint a relációs vegyületeké, a kávé- és klorogénsavaké [47]. A floretin (In6, 9. ábra) statikus folyamaton keresztül tud kötődni a tirozinázhoz, ami megváltoztatja a tirozináz konformációját, ezáltal gátolja annak aktivitását. Ugyanakkor az In6 erős antioxidáns kapacitással rendelkezik, és képes az o-dopakinont LDOPA-vá redukálni [48].

A kutatók két spiroakridint (AMTAC-01, In7, 9. ábra) és (AMTAC-02, In8, 9. ábra) értékeltek a tirozináz inhibitoraként. Az eredmények azt mutatják, hogy az akridin-származékok erős kölcsönhatásba lépnek a gomba tirozinázzal. Az 1. táblázat szerint az In8 hatékonyabban gátolja az enzimaktivitást, mint az In7, ami azt jelzi, hogy az In8 metoxicsoportja erősen korrelál a gátló aktivitással [49]. Számos 21 halogénezett tioszemikarbazont (TSC) szintetizáltak és vizsgáltak. Azt találtuk, hogy a 6., 12. és 21. TSC-k (In9/10/11, 9. ábra [69]) eltérő IC50-értékkel erős gátló tulajdonságokat mutatnak (1. táblázat). Kölcsönösen reverzibilis és kompetitív mechanizmust mutatnak a tirozináz gátlására. A vizsgált vegyületek közül a tiosemikarbazonok para-szubsztituált acetofenon származékai mutatják a legnagyobb affinitást az enzimhez [69]. A Penicillin V (In12, 9. ábra) egy bakteriolitikus b-laktám antibiotikum. Tanulmányok kimutatták, hogy az In12 gátolja a mikofenolát és a difenoláz aktivitását. Fluoreszcencia kioltási és molekuláris dokkolási vizsgálatok kimutatták, hogy az In12 statikus kölcsönhatást alakíthat ki az enzim katalitikus zsebének közelében, ezáltal akadályozza a szubsztrát transzportját az aktív helyre, és csökkenti a réz plaszticitását a katalízishez [70]. Nemrég Raza et al. tanulmányozta az N-(szubsztituált-fenil)-4-{(4-[(E)-3- fenil-2-propenil]-1-piperazinil)-butánamidok ( 5a-e) a tirozinázon. Minden vegyület biológiailag aktívnak bizonyult, az 5b (In13, 9. ábra) mutatta a legnagyobb gátló potenciált [71]. Mahajan et al. tervezett és szintetizált kinazolinon-benamidok 4a-h (In14e21, 9. ábra). A vegyületek tirozináz aktivitásra gyakorolt ​​gátló hatásának vizsgálata során azt találták, hogy az 1. táblázat szerint minden vegyület alacsonyabb IC50-értéket mutat, mint a standard kojinsav [72]. Shen és mtsai. talált egy új tirozináz inhibitort, az ECGYF (EF{51}}, In22) peptidet, amint az a 9. ábrán látható. Az In22 és a tirozináz közötti kötődés elsősorban a hidrogénkötéstől és a hidrofób kölcsönhatásoktól függ, és a tirozináz gátlása erősebb, mint az arbutin és a glutation [73]. Ő és mtsai. három tamariscinolt 1/2/3 (In23/24/25) és két fenolos 4 és 5 (In26 és 27) izolátumot izoláltunk, amint az a 9. ábrán látható. A kísérletek kimutatták, hogy minden izolátum gátló hatással van a gomba tirozinázra, az In23 pedig leghatékonyabb (1. táblázat) [74].

További információ: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501