Moč bisresorcinola iz Heliciopsis Terminalis na staranje kože: in vitro bioaktivnosti in molekularne interakcije 2. del
May 10, 2023
Analiza molekulskih interakcij
Za napovedovanje vezavnih mest testnih spojin na proteinske receptorje, kot so kolagenaza, elastaza in tirozinaza, so uporabili molekularno priklop v primerjavi z znanimi zaviralci ustreznega encima (dodatne informacije). V skladu s prejšnjimi publikacijami je bila ovrednotena relativna vezavna afiniteta, medtem ko so bile vezavne interakcije ponazorjene z najbolje predvideno konformacijo (Teajaroen et al., 2020; Jewboonchu et al., 2020; Tanawattanasuntorn et al., 2020; Saeloh et al., 2017 ).
Glede na ustrezne študije je cistanča pogosta rastlina, ki je znana kot "čudežna rastlina, ki podaljšuje življenje". Njegova glavna sestavina je cistanozid, ki ima različne učinke, kot so antioksidativni, protivnetni in spodbujanje imunske funkcije. Mehanizem med cistanho in beljenjem kože je v antioksidativnem učinku cistanche glikozidov. Melanin v človeški koži nastane z oksidacijo tirozina, ki jo katalizira tirozinaza, oksidacijska reakcija pa zahteva sodelovanje kisika, zato radikali brez kisika v telesu postanejo pomemben dejavnik, ki vpliva na proizvodnjo melanina. Cistanche vsebuje cistanozid, ki je antioksidant in lahko zmanjša nastajanje prostih radikalov v telesu ter tako zavira nastajanje melanina.
Kliknite na Cistanches Herba For Whitening
Za več informacij:
david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501
Za encim kolagenazo so bili rezultati interakcij ligand-protein prikazani na sliki 3 in tabeli S1. Energija vezave -5,89 kcal mol-1 na klostridialno kolagenazo (PDB ID 2Y6I) je bila predstavljena z bisresorcinolom. Razpon vezavne energije med -3,68 in -7,90 kcal mol-1 je bil določen za druge znane inhibitorje kolagenaze, vključno s kofeinsko kislino.
Tako bisresorcinol kot kofeinska kislina sta imela skupna vezavna mesta za kolagenazo (slika 3A). Štiri aminokisline, odgovorne za pritrditev kofeinske kisline, so vključevale His524, Trp496, His527 in Trp539 (slika 3B). His524 in Trp496 sta vplivala na kofeinsko kislino z vodikovimi vezmi prek karboksilnih in fenolnih hidroksilnih skupin. His527 in Trp539 sta vezana na fenolni obroč z zlaganjem π-π. Druge aminokisline v encimskem žepu so prispevale k vezavi preko Van der Waalsove sile (slika 3C). Interakcije med kolagenazo in bisresorcinolom so prikazane na sl. 3D in 3E, ki vključujeta aminokislini Trp496 in Trp539, ki sta podarili π-elektrone za vezavo na fenolni obroč bisresorcinola. Opazili smo prisotnost vodikovih vezi med hidroksilnimi skupinami bisresorcinola in aminokislinama Asp601 in Ser602. Poleg tega je lahko atom Zn v encimskem aktivnem mestu usklajen z bisresorcinolom in kofeinsko kislino.
Vezava bisresorcinola in ursolne kisline na elastazo je bila podobna (slika 4A). Kar zadeva ursolno kislino, je bila predlagana vodikova vez za ciklično alifatsko hidroksilno skupino in Ser96, kot tudi za karboksilno skupino in Asn192 (sliki 4B in 4C). Zanimivo je, da se domneva strukturno zvijanje bisresorcinola. To bi lahko olajšalo interakcije med fenolnimi hidroksilnimi skupinami spojine in aminokislinami, kot so Asn147, Ser190, Phe215 in Ser217, preko vodikove vezi (sliki 4D in 4E).
Za raziskovanje vezavne afinitete spojin na tirozinazo smo uporabili kristalno strukturo gobje tirozinaze (PDB ID 2Y9X). Rezultati so bili prikazani na sliki 5 in v tabeli S3, kar kaže, da je bila vezavna energija bisresorcinola –6,57 kcal mol-1, kar je v območju od –4,63 do –8,12 kcal mol-1 za druge znane inhibitorje. Nasprotno pa so bili vsi znani substrati tesno vezani na tirozinazo v skladu z ogromnim zmanjšanjem vezavne energije v območju od -15,46 do -23,94 kcal mol-1.
Verjetno je prišlo do koordiniranih kovalentnih vezi med kovinskimi ioni in -arbutinom ali bisresorcinolom na aktivnem mestu tirozinaze. Vendar pa so bili bakrovi ioni (Cu2 plus ) zamenjani s cinkovimi ioni (Zn2 plus ) v AutodockTool, ker polje sile za Cu2 plus ni na voljo in sta iona Cu2 plus in Zn2 plus precej enaka po nabojih in velikostih (Santos-Martins et al. ., 2014). Za -arbutin se lahko en cinkov ion kovalentno veže na fenolno hidroksilno skupino, drug cinkov ion pa je medsebojno deloval s fenolnim obročem prek π-kationske vezi z ostankoma His259 in His263 (sliki 5B in 5C). Poleg tega so aminokisline, kot so Asn260, Ser282 in Val283, povezane s svojimi hidroksilnimi skupinami z vodikovo vezjo. Glede na bisresorcinol je fenolna hidroksilna skupina tvorila vodikove vezi z Met280, Ala 246 in Glu239. π-π zložena interakcija med fenolnim obročem in His263 ter privlačnost π-kationov med drugim fenolnim obročem in Arg321 sta bila jasno opažena.
Če povzamemo, so bile molekularne interakcije in vezavna afiniteta med bisresorcinolom in kolagenazo, elastazo ali tirozinazo prikazane v tabeli 2.
DISKUSIJA
Kurkuminoid, fenolna spojina iz Curcuma longa L., je bil vključen v različne kozmetične izdelke kot antioksidant za lastnosti proti staranju (Gopinath & Karthikeyan, 2018). Ker so obstajale fenolne hidroksi determinante, se je pričakovalo, da bo bisresorcinol iz debla H. terminalov imel ustrezno aktivnost proti staranju (slika 1). V nedavnih inhibitornih testih in vitro je bilo ugotovljeno, da bisresorcinol pretežno zavira aktivnosti elastaze in tirozinaze, namesto kolagenaze (slika 2). V skladu s tem so bili izvedeni poskusi priklopa in silico, da bi ugotovili vezavno afiniteto bisresorcinola, pomembnega za te starajoče se encime. Predpostavlja se, da so interakcije v zvezi s π-elektroni in vodikovimi vezmi ključne determinante za njegove vezave. Poleg tega lahko hidrofobne interakcije, do katerih je prišlo med fenolnimi hidroksilnimi skupinami in aminokislinskimi ostanki na/v bližini encimskih aktivnih mest, prispevajo k izgubi encimskih funkcij, kot je navedeno v prejšnji literaturi (Medvidović-Kosanović et al., 2010; Pientaweeratch, Panapisal & Tansirikongkol, 2016). Tu so bile lastnosti vezave bisresorcinola na vsak encim jasno razložene na podlagi strukturne primerjave, ki ustreza specifičnemu inhibitorju. Dokumentirano je zaviranje klostridialne kolagenaze s kofeinsko kislino, EGCG, kvercetinom in katehinom (Szewczyk et al., 2020; Pluemsamran, Onkoksoong & Panich, 2012; Hong et al., 2014). Podobno kot pri drugih znanih zaviralcih je bilo domnevano, da hidroksifenolne skupine bisresorcinola medsebojno delujejo s ključnimi aminokislinami na veznem mestu kolagenaze prek π-π interakcije in vodikove vezi. Zanimivo je, da se lahko dolga prožna struktura bisresorcinola zloži ali podaljša. Tako bi se lahko nevezani fenolni obroč na drugi strani, ko je podaljšan, vezal na aminokislinske ostanke na aktivnem mestu, kar bi povzročilo povečano vezavno moč. Na ta način je bil predlagan zaviralni potencial bisresorcinola na aktivnost kolagenaze (slika 6).
V skladu s prejšnjo študijo (Huang et al., 2013) je bila vezava na encim elastazo tako bisresorcinola kot znanih inhibitorjev, kot so procianidin, kvercetin in ursolna kislina, enaka, kar je vključevalo tvorbo vodikove vezi. Poleg tega se je špekuliralo, da interakcije med bisresorcinolom in aminokislinami, razen encimskega žepa, posredujejo v razvitem fenolnem obroču snovi (slika 7).
Glede na zaviralno aktivnost tirozinaze je bilo očitno, da se zaviralci, kot so kojična kislina, rutin in L-mimozin, kompetitivno vežejo na encim tirozinazo z L-tirozinom, kar vodi do zaviranja sinteze melanina (Channar et al., 2018; Nguyen & Tawata, 2015). ; Si et al., 2012). Na sliki 8 so bile predlagane interakcije π-π med katero koli preskusno spojino in histidinskimi ostanki bakrovega aktivnega mesta tirozinaze. V skladu s predhodnimi raziskavami je to zlasti zagotovilo razlago za druge antagonistične učinke na aktivnost tirozinaze takih spojin (Lai et al., 2017). Fenolni skelet v strukturah je bil vpleten v načrtovanje derivatov indanona (Jung et al., 2019) in tiazolil resorcinola (Mann et al., 2018), kar podpira možnost uporabe bisresorcinola kot antagonista encima tirozinaze.
ZAKLJUČEK
Bisresorcinol bi lahko služil kot kompetitivni inhibitor za kolagenazo, elastazo in tirozinazo s primerljivimi načini vezave v primerjavi z znanimi inhibitorji. Vendar je bila dolga in prožna struktura bisresorcinola zanimiva, ker so lahko očitne dodatne interakcije proti nevezanemu fenolnemu obroču na sosednje aminokisline encimov. Ta ugotovitev je bila prvič objavljena in bi lahko dala idejo za razvoj novih kozmetičnih izdelkov, ki vsebujejo bisresorcinol za učinke proti staranju in beljenje. Kljub temu je bilo treba dodatno preučiti njegovo učinkovitost in vivo in s kliničnimi preskušanji.
ZAHVALA
Avtorji se iskreno zahvaljujemo drugim ponudnikom raziskovalnih zmogljivosti, kot je podiplomska šola na Univerzi Prince of Songkla; Center odličnosti sistema dostave zdravil, Fakulteta za farmacevtske vede, Univerza Prince of Songkla; Visoka šola za biomedicinske in zdravstvene vede (farmacevtske vede), Univerza v Hirošimi, Hirošima, Japonska; in Oddelek za biomedicinske vede in biomedicinski inženiring, Medicinska fakulteta, Univerza Prince of Songkla, Tajska.
financiranje
Ta raziskovalni projekt je finančno podprl The Royal Golden Jubilee Ph.D. Program (Ph.D./0151/2556), Tajski raziskovalni sklad (TRF), Tajska in Nacionalni raziskovalni svet Tajske (NRCT). Financerji niso imeli nobene vloge pri načrtovanju študije, zbiranju podatkov in analizi, odločitvi o objavi ali pripravi rokopisa
Razkritja nepovratnih sredstev
Avtorji so razkrili naslednje informacije o donaciji: Kraljevi zlati jubilej: Ph.D./0151/2556. Tajski raziskovalni sklad (TRF). Tajske in Državnega raziskovalnega sveta Tajske (NRCT).
Konkurenčni interesi
Avtorji izjavljajo, da nimajo konkurenčnih interesov.
Avtorski prispevki
·Charinrat Saechan je zasnoval in zasnoval eksperimente, izvedel poskuse, analiziral podatke, pripravil slike in/ali tabele, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
·Uyen Hoang Nguyen je izvedel poskuse, analiziral podatke, pripravil slike in/ali tabele ter potrdil končni osnutek.
· Zhichao Wang je izvedel poskuse, analiziral podatke, pripravil slike in/ali tabele ter potrdil končni osnutek.
· Sachiko Sugimoto je zasnoval in oblikoval poskuse, avtor ali recenzent osnutkov prispevka in odobril končni osnutek.
·Yoshi Yamano je zasnoval in zasnoval eksperimente, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
·Katsuyoshi Matsunami je zasnoval in zasnoval poskuse, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
· Hideaki Otsuka je izvedel poskuse, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
·Giang Minh Phan je izvedel poskuse, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
·Viet Hung Pham je izvedel poskuse, bil avtor ali pregledal osnutke prispevka in odobril končni osnutek.
·Varomyalin Tipmanee je zasnoval in zasnoval eksperimente, izvedel poskuse, analiziral podatke, pripravil slike in/ali tabele, napisal ali pregledal osnutke prispevka in potrdil končni osnutek.
·Jasadee Kaewsrichan je zasnovala in oblikovala eksperimente, analizirala podatke, pripravila slike in/ali tabele, bila avtorica ali recenzentka osnutkov prispevka in odobrila končni osnutek.
Razpoložljivost podatkov
V zvezi z razpoložljivostjo podatkov so bile posredovane naslednje informacije:
Surovi podatki za vrednosti IC50 za bisresorcinalne in pozitivne standarde za encimske inhibitorne teste glede kolagenaze, elastaze in tirozinaze so na voljo v dodatnih datotekah.
Dodatne informacije
Dodatne informacije za ta članek lahko najdete na spletu.
REFERENCE
1. Abhijit S, Manjushree D. 2010. Anti-hialuronidaza, anti-elastazna aktivnost Garcinie indice. International Journal of Botany 6(3):299–303 DOI 10.3923/ijb.2010.299.303.
2. BIOVIA. 2020. Studio Discovery. San Diego: Dassault Systèmes.
3. Channar PA, Saeed A, Larik FA, Batool B, Kalsoom S, Hasan MM, Ashraf Z. 2018. Sinteza aril pirazola s Suzukijevo pripajalno reakcijo, in vitro testom zaviranja encima gobove tirozinaze in primerjalno analizo molekularnega priklopa silico s kojicom kislina. Bioorganska kemija 79:293–300 DOI 10.1016/j.bioorg.2018.04.026.
4. Chaturvedula VP, Schilling JK, Miller JS, Andriantsiferana R, Rasamison VE, Kingston DG. 2002. Novi citotoksični bis 5-alkilrezorcinolni derivati iz listov Oncostemon bojerianum iz Madagaskarskega deževnega gozda. Journal of Natural Products 65(11):1627–1632 DOI 10.1021/np0201568.
5.Dobos G, Lichterfeld A, Blume-Peytavi U, Kottner J. 2015. Vrednotenje staranja kože: sistematični pregled kliničnih lestvic. British Journal of Dermatology 172(5):1249–1261 DOI 10.1111/bjd.13509.
6. Evropska komisija, Znanstveni odbor za varstvo potrošnikov. 2010. Mnenje o resorcinolu, SCCS/1270/09.
7. Giang PM, Nga NT, Van Trung B, Anh DH, Viet PH. 2019. Ocena antioksidativnega, hepatoprotektivnega in protivnetnega delovanja bisresorcinola, izoliranega iz debla terminalov Heliciopsis. Pharmaceutical Chemistry Journal 53(7):628–634 DOI 10.1007/s11094-019-02051-7.
8. Gopinath H, Karthikeyan K. 2018. Kurkuma: začimba, kozmetika in zdravilo. Indian Journal of Dermatology Venereology and Leprology 84(1):16 DOI 10.4103/idol.IJDVL_1143_16.
9.Hong YH, Jung EY, Noh DO, Suh HJ. 2014. Fiziološki učinki formulacije, ki vsebuje izvleček zelenega čaja, pretvorjenega v tanazo, na nego kože: fizična stabilnost, aktivnosti kolagenaze, elastaze in tirozinaze. Integrativne medicinske raziskave 3(1):25–33 DOI 10.1016/j.imr.2013.12.003.
10. Huang Y, Chen L, Feng L, Guo F, Li Y. 2013. Karakterizacija skupnih fenolnih sestavin iz stebel Spatholobus suberect z uporabo LC-DAD-MSn in njihov zaviralni učinek na aktivnost humane nevtrofilne elastaze. Molekule 18(7):7549–7556 DOI 10.3390/molekule18077549.
11. Humphrey W, Dalke A, Schulten K. 1996. VMD–vizualna molekularna dinamika. Journal of Molecular Graphics 14(1):33–38 DOI 10.1016/0263-7855(96)00018-5.
12. Jewboonchu J, Saetang J, Saeloh D, Siriyong T, Rungrotmongkol T, Voravuthikunchai SP, Tipmanee V. 2020. Atomistični vpogled in modelirana razlaga konesina proti iztočni črpalki Pseudomonas aeruginosa. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 8(4):1–10
13. Jiratchayamaethasakul C, Ding Y, Hwang O, Im ST, Jang Y, Myung SW, Lee JM, Kim HS, Ko SC, Lee SH. 2020. I. Vitro pregled inhibitornih in antioksidativnih aktivnosti elastaze, kolagenaze, hialuronidaze in tirozinaze 22 rastlinskih izvlečkov halofitov za nove kozmetične izdelke. Fisheries and Aquatic Sciences 23(1):1–9 DOI 10.1186/s41240-020-00149-8.
14.Jung HJ, Noh SG, Park Y, Kang D, Chun P, Chung HY, Moon HR. 2019. I. vitro in in silico vpogled v inhibitorje tirozinaze z derivati (E)-benziliden-1-indanona. Časopis za računalniško in strukturno biotehnologijo 17 (dodatek 2): 1255–1264 DOI 10.1016/j.csbj.2019.07.017.
15. Lai X, Wichers HJ, Soler-Lopez M, Dijkstra BW. 2017. Struktura proteina 1, povezanega s človeško tirozinazo, razkriva binuklearno aktivno mesto cinka, pomembno za melanogenezo. Mednarodna izdaja Angewandte Chemie 56(33):9812–9815 DOI 10.1002/anie.201704616.
16. Mann T, Scherner C, Röhm KH, Kolbe L. 2018. Razmerja med strukturo in aktivnostjo tiazolil resorcinolov, močnih in selektivnih zaviralcev človeške tirozinaze. Mednarodni časopis za molekularne znanosti 19(3):690 DOI 10.3390/ijms19030690.
17.Medvidović-Kosanović M, Šeruga M, Jakobek L, Novak I. 2010. Electrochemical and antioxidant properties of ( plus )-catechin, quercetin, and rutin. Croatica Chemica Acta 83(2):197–207.
18. Nguyen BCQ, Tawata S. 2015. Enantiomeri dipeptida mimozina: izboljšani zaviralci melanogeneze in ciklooksigenaze. Molekule 20(8):14334–14347 DOI 10.3390/molecules200814334.
19.Pientaweeratch S, Panapisal V, Tansirikongkol A. 2016. Antioksidativne, anti-kolagenazne in anti-elastazne aktivnosti Phyllanthus emblica, Manilkara zapota in silimarina: in vitro primerjalna študija za aplikacije proti staranju. Farmacevtska biologija 54(9):1865–1872
20. Pluemsamran T, Onkoksoong T, Panich U. 2012. Kofeinska kislina in ferulinska kislina zavirata UVA-inducirano matrično metaloproteinazo-1 z regulacijo antioksidativnega obrambnega sistema v keratinocitnih celicah HaCaT. Fotokemija in fotobiologija 88(4):961–968 DOI 10.1111/j.1751-1097.2012.01118.x.
21.Saeloh D, Wenzel M, Rungrotmongkol T, Hamoen LW, Tipmanee V, Voravuthikunchai SP. 2017. Učinki rodomirtona na grampozitivni bakterijski tubulinski homolog FtsZ. PeerJ 5(9):e2962 DOI 10.7717/peerj.2962.
22.Santos-Martins D, Forli S, Ramos MJ, Olson AJ. 2014. AutoDock4Zn: izboljšano polje sil AutoDock za priklop majhnih molekul na cinkove metaloproteine. Journal of Chemical Information and Modeling 54(8):2371–2379 DOI 10.1021/ci500209e.
23. Selvaraj S, Krishnaswamy S, Devashya V, Sethuraman S, Krishnan UM. 2014. Flavonoid-kovinski ionski kompleksi: nov razred terapevtskih sredstev. Pregledi medicinskih raziskav 34(4):677–702 DOI 10.1002/med.21301.
24. Sherratt MJ, Hopkinson L, Naven M, Hibbert SA, Ozols M, Eckersley A, Newton VL, Bell M, Meng QJ. 2019. Cirkadiani ritmi v koži in drugih elastičnih tkivih. Matrična biologija 84(14):97–110 DOI 10.1016/j.matbio.2019.08.004.
25.Si YX, Yin SJ, Oh S, Wang ZJ, Ye S, Yan L, Yang JM, Park YD, Lee J, Qian GY. 2012. Integrirana študija zaviranja tirozinaze z rutinom: napredek z uporabo računalniške simulacije. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 29(5):999–1012 DOI 10.1080/073911012010525028.
26.Szewczyk K, Miazga-Karska M, Pietrzak W, Komsta Ł, Krzeminska B, Grzywa-Celinska A. 2020. Fenolna sestava in s kožo povezane lastnosti ekstrakta nadzemnih delov različnih sort Hemerocallis. Antioksidanti 9(8):690 DOI 10.3390/antiox9080690.
27. Tanawattanasuntorn T, Thongpanchang T, Rungrotmongkol T, Hanpaibool C, Graidist P, Tipmanee V. 2020. (-)-Kusunokinin kot potencialni zaviralec reduktaze aldoze: enakovrednost opažena s simulacijo dinamike AKR1B1. ACS Omega 6(1):606–614 DOI 10.1021/acsomega.0c05102.
28.Teajaroen W, Phimwapi S, Daduang J, Klaynongsruang S, Tipmanee V, Daduang S. 2020. Vloga novo najdenega pomožnega mesta v fosfolipazi A1 iz tajske trakaste tigraste ose (afinitete Vespa) pri njenem encimskem izboljšanju: in silico homologija modeliranje in vpogled v molekularno dinamiko. Toksini 12(8):510 DOI 10.3390/toksini12080510.
29. Thring TS, Hili P, Naughton DP. 2009. Anti-kolagenazne, anti-elastazne in antioksidativne aktivnosti izvlečkov iz 21 rastlin. Komplementarna in alternativna medicina BMC 9(1):1–11 DOI 10.1186/1472-6882-9-27.
30. Widyowati R, Sugimoto S, Yamano Y, Sukardiman, Otsuka H, Matsunami K. 2016. Novi izolinariini C, D in E, flavonoidni glikozidi iz Linaria japonica. Chemical and Pharmaceutical Bulletin 64(5):517–521 DOI 10.1248/CPB.c16-00073.
Za več informacij: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501
