Низкотоксичное соединение для осветления кожи обнаружено в бактериях

Меланин защищает кожу — самый большой орган и важный компонент иммунной системы — от повреждающего воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения. Под его воздействием в меланоцитах стимулируется выработка меланина, ключевую роль в этом биосинтетическом пути играет фермент тирозиназа. Однако нарушения в этом пути, вызванные УФ-излучением или старением, могут привести к избыточному накоплению меланина и гиперпигментации.

Для борьбы с этим в косметической промышленности ценны ингибиторы тирозиназы, подавляющие синтез меланина. К сожалению, некоторые из таких соединений, например, гидрохинон, оказались токсичными для кожи человека, вызывая такие проблемы, как симптомы, похожие на витилиго, и сыпь. В результате гидрохинон больше не рекомендуется к использованию.

Растущий спрос на более безопасные альтернативы стимулировал поиск ингибиторов тирозиназы среди микробов, продуцирующих соединения с низкой токсичностью. Недавно исследователи из Токийского университета науки (TUS) идентифицировали многообещающий ингибитор тирозиназы из Corynebacterium tuberculostearicum (C. tuberculostearicum) — бактерии, часто встречающейся на коже человека.

Исследование под руководством доцента Юуки Фуруямы с кафедры прикладной биологии TUS было опубликовано в International Journal of Molecular Sciences 4 июля 2024 года. Соавторами выступили Юика Сэкино и профессор Кодзи Курамочи, также из TUS.

Доктор Фуруяма пояснил их подход: «Бактерии, которые обитают на нашей коже и уклоняются от иммунного ответа, часто становятся комменсалами, не принося нам ни пользы, ни вреда. Мы решили исследовать метаболиты, продуцируемые этими комменсальными бактериями, на предмет их потенциала в качестве ингибиторов тирозиназы. Эти природные продукты, полученные из кожи, демонстрируют низкую токсичность, что делает их по своей природе более безопасными».

Проскринировав более 100 бактерий, выделенных с кожи, команда идентифицировала C. tuberculostearicum как продуцента мощного соединения, инактивирующего тирозиназу. В их анализах использовалась тирозиназа из гриба Agaricus bisporus для подтверждения ингибирования. Последующие эксперименты определили активное соединение как цикло(L-Про-L-Тир). Затем исследователи провели трёхмерные (3D) докинговые симуляции, чтобы выяснить, как работает цикло(L-Про-L-Тир).

«Наша цель состояла в том, чтобы понять, как цикло(L-Про-L-Тир) нарушает активность тирозиназы, — объяснил доктор Фуруяма. — В биосинтезе меланина тирозиназа сначала превращает L-тирозин (L-Тир) в дигидроксифенилаланин (ДОФА) хинон, который затем превращается в ДОФА хром. В конечном итоге ДОФА хром полимеризуется с образованием меланина.

Наши результаты показали, что цикло(L-Про-L-Тир) имитирует L-Тир, связываясь с субстрат-связывающим карманом грибной тирозиназы и блокируя его. Это вмешательство делает фермент неактивным. Наше исследование первым идентифицировало и объяснило механизм ингибитора тирозиназы, полученного из кожной бактерии».

Команда очень оптимистично оценивает потенциал своего открытия. Научная литература подтверждает нетоксичную природу цикло(L-Про-L-Тир) 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 противоопухолевая активность, что ещё больше повышает его терапевтический потенциал для различных применений.

Особый интерес представляет успех команды в извлечении значительных количеств цикло(L-Про-L-Тир) из C. tuberculostearicum, что открывает путь к потенциальному промышленному производству. Эта возможность имеет решающее значение для обеспечения финансовой целесообразности крупномасштабного производства активных ингредиентов.

Несмотря на многообещающие перспективы, доктор Фуруяма признаёт, что предстоит преодолеть значительные препятствия, прежде чем эти природные активные ингредиенты появятся на полках магазинов. Он подчеркивает необходимость обширных исследований, предшествующих широкому внедрению цикло(L-Про-L-Тир) в косметике.

«Прежде чем цикло(L-Про-L-Тир) сможет широко использоваться, необходимы дальнейшие исследования. Критически важным является тестирование с человеческой тирозиназой, которая структурно отличается от грибной. Также необходимы детальные анализы его механизмов действия, чтобы гарантировать эффективность и безопасность», — объясняет доктор Фуруяма.

По сути, хотя потенциал значителен, тщательная научная валидация и понимание являются обязательными предпосылками для возможного применения цикло(L-Про-L-Тир) в средствах по уходу за кожей.