Herstellung von \u03b3-Polyglutamins\u00e4ure und Untersuchung ihrer tyrosinasehemmenden Wirkung
\nPolymere wie Homopolymere von Aminos\u00e4uren haben eine breite Palette von biologischen Funktionen, Biokompatibilit\u00e4t und eine breite Molekulargewichtsverteilung. Zu den homopolymeren Aminos\u00e4uren, die durch Mikroorganismen gewonnen werden, geh\u00f6ren derzeit haupts\u00e4chlich drei Arten: Polyglutamins\u00e4ure (Poly-\u03b3-glutamins\u00e4ure, \u03b3-PGA), \u03b5-Polylysin (\u03b5-PL) und Cyanophycin. Gamma-PGA ist eine dieser S\u00e4uren, die ebenfalls hervorragende biologische Eigenschaften aufweist. Seit 1913 haben Forscher nacheinander gamma-PGA aus dem Schleim von Natto-Nahrungsmitteln und Fermentationsmedien von Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. megaterium und B. anthracis isoliert. Die Konformationsstruktur von \u03b3 - PGA \u00e4ndert sich signifikant mit dem pH-Wert, der Konzentration und der Ionenst\u00e4rke der L\u00f6sung. Die Produktion von \u03b3-PGA durch Bacillus subtilis zeigt parallele \u03b2-Faltstrukturen in sauren L\u00f6sungen, unregelm\u00e4\u00dfig gekr\u00e4uselte Strukturen bei Ann\u00e4herung an die Neutralit\u00e4t und zuf\u00e4llig ausgedehnte Strukturen in alkalischen Umgebungen.<\/p>\n
Das Endprodukt von \u03b3-PGA ist ein wei\u00dfes, geruchloses Pulver mit einem Molekulargewicht zwischen 100 und 10000 kDa, was etwa 50 bis 50000 Glutamins\u00e4uremonomeren entspricht. Gamma-PGA und seine Derivate haben ein breites Forschungs- und Anwendungspotenzial in vielen Bereichen. Sie werden beispielsweise als Lebensmittelkonservierungsmittel, als feuchtigkeitsspendender Inhaltsstoff in Kosmetika, als Tr\u00e4ger f\u00fcr Medikamente mit langsamer Freisetzung, als Schwermetalladsorptionsmittel und als Flockungsmittel f\u00fcr die Wasseraufbereitung verwendet. Im Jahr 2013 fanden Forscher heraus, dass Gamma-PGA den Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies und Stickoxid in B16-Zellen verringert, die Katalaseaktivit\u00e4t erh\u00f6ht und die durch Forsklin induzierte Tyrosinaseaktivit\u00e4t und Melaninproduktion hemmt. Dies ist der erste Bericht \u00fcber die Anti-Melanogenese-Wirkung von \u03b3 - PGA.<\/p>\n
Das Molekulargewicht ist ein wichtiger charakteristischer Parameter von Polymeren, und seine Gr\u00f6\u00dfe bestimmt ihren Anwendungsbereich und ihre Wirksamkeit. Daher ist es von gro\u00dfer Bedeutung, verschiedene Molekulargewichte von gamma-PGA herzustellen und die Aktivit\u00e4tsunterschiede zwischen verschiedenen Molekulargewichten zu untersuchen, um den Anwendungsbereich von gamma-PGA zu erweitern. Gegenw\u00e4rtig ist die mikrobielle Fermentation eine g\u00e4ngige Methode f\u00fcr die Fermentation von gamma-PGA. Das Molekulargewicht und die Ausbeute der mit dieser Methode hergestellten \u03b3-PGA werden von den produzierenden Bakterien beeinflusst. Je nachdem, ob w\u00e4hrend des Fermentationsprozesses Glutamins\u00e4ure zugesetzt wird, werden die Produktionsst\u00e4mme von \u03b3-PGA in zwei Kategorien unterteilt: glutamins\u00e4ureabh\u00e4ngige St\u00e4mme und nicht glutamins\u00e4ureabh\u00e4ngige St\u00e4mme. Studien haben gezeigt, dass die Verwendung von glutamatabh\u00e4ngigen St\u00e4mmen als Produktionsbakterien zu einer h\u00f6heren Produktion von gamma-PGA f\u00fchrt. Daher wird in diesem Artikel Bacillus subtilis als Fermentationsstamm verwendet, um \u03b3-PGA durch mikrobielle Fermentation herzustellen. F\u00fcnf Gruppen von \u03b3-PGA mit unterschiedlichem Molekulargewicht wurden durch die Kombination chemischer Abbaumethoden hergestellt, und ihre intrazellul\u00e4re und extrazellul\u00e4re Hemmung der Tyrosinase-Aktivit\u00e4t wurde untersucht. Schaffung der Grundlagen f\u00fcr die Anwendung verschiedener Molekulargewichte von gamma-PGA als Wei\u00dfmacher im Bereich der Kosmetik.<\/p>\n
Gamma-PGA ist ein extrazellul\u00e4res Sekretionsprodukt. Seit langem werden seine Eigenschaften, die Verbesserung der bakteriellen und genetischen Eigenschaften, der Fermentationsprozess sowie die Extraktion und Reinigung intensiv erforscht. Das Molekulargewicht von \u03b3-PGA wirkt sich direkt auf seine Anwendungen in vielen Bereichen aus. Mit der Entdeckung von Forschern, dass Gamma-PGA eine Anti-Melanin-Wirkung hat, hat sich Gamma-PGA allm\u00e4hlich zu einem potenziellen Inhaltsstoff f\u00fcr Bleichmittel entwickelt.
\nDie Verringerung der Melaninproduktion ist ein wichtiger Schritt zur Erzielung von Aufhellungseffekten. Zahlreiche Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass Tyrosinase ein wichtiges, die Geschwindigkeit begrenzendes Enzym ist, das am Prozess der Melaninproduktion beteiligt ist, und dass sein Expressionsniveau und seine Aktivit\u00e4t die Geschwindigkeit und den Ertrag der Melaninsynthese bestimmen. Daher werden seine Inhibitoren in der Regel als Bleichmittel untersucht. Im Jahr 2004 entdeckten Sasaki et al., dass Metallothionein die durch NO und andere Melanogene stimulierte Melaninproduktion durch direkte Hemmung der Tyrosinase-Aktivit\u00e4t in Melanosomen wirksam hemmen kann. Im Jahr 2013 entdeckten Jeong et al., dass das Ginsenosid Rh4-Aglykon (A-Rh4) die Melaninsynthese in B16-Melanomzellen \u00fcber den Proteinkinase-A-Weg hemmt. Bei der Melaninsynthese wurde ein Anstieg der Tyrosinase-Aktivit\u00e4t beobachtet, und ihre Herunterregulierung kann die Melaninproduktion hemmen. Daher wurde die Suche nach nat\u00fcrlichen Biomaterialien mit Anti-Tyrosinase-Aktivit\u00e4t als wichtige Strategie f\u00fcr die Entwicklung neuer Produkte zur Regulierung der Hautpigmentierung angesehen.
\nIn diesem Artikel wird der von Glutamins\u00e4ure abh\u00e4ngige Bacillus subtilis als Stamm f\u00fcr die Fermentationszubereitung von \u03b3-PGA ausgew\u00e4hlt, mit einer Ausbeute von 8 g\/L und einem Gehalt von 97,69%. Unter Ausnutzung seiner Empfindlichkeit gegen\u00fcber physikalischen und chemischen Bedingungen in der Struktur und durch Kombination chemischer Abbaumethoden wurden f\u00fcnf verschiedene Molekulargewichte von \u03b3 - PGA mit gewichtsmittleren Molekulargewichten von 21, 117, 282, 432 und 501 kDa hergestellt. Um die biologische Sicherheit von Zellen zu gew\u00e4hrleisten, wurde zun\u00e4chst der sichere Konzentrationsbereich, den Zellen nutzen k\u00f6nnen, bewertet. Anschlie\u00dfend wurde die Hemmungsrate der Tyrosinase-Aktivit\u00e4t als Indikator verwendet, um die Hemmungsraten der Tyrosinase-Aktivit\u00e4t von f\u00fcnf verschiedenen Molekulargewichten von \u03b3 - PGA sowohl innerhalb als auch au\u00dferhalb der Zelle zu bestimmen. Die umfassenden Ergebnisse der Zytotoxizit\u00e4t und der Tyrosinase-Hemmaktivit\u00e4t zeigten, dass alle f\u00fcnf Molekulargewichte von \u03b3-PGA eine Tyrosinase-Hemmaktivit\u00e4t aufwiesen und dass die extrazellul\u00e4re Hemmaktivit\u00e4t der Tyrosinase mit zunehmendem Molekulargewicht zunahm, was eine theoretische Grundlage f\u00fcr die k\u00fcnftige Anwendung von \u03b3-PGA als potenzieller Bleichmittel-Inhaltsstoff darstellt.
\nDas Molekulargewicht der durch mikrobielle Fermentation hergestellten \u03b3-PGA ist begrenzt. Jiang et al. konstruierten einen rekombinanten Bacillus subtilis mit dem \u03b3-PGA abbauenden Gencluster pgsBAE, der \u03b3-PGA mit niedrigem Molekulargewicht (etwa 10 kDa) synthetisieren kann. Qiao Changsheng et al. verwendeten einen Fermentationstank zur Fermentation und stellten 1000kDa \u03b3 - PGA her, indem sie den Fermentationsprozess regulierten und die Fermentationsbedingungen optimierten. Daher besteht der n\u00e4chste Schritt darin, die Gentechnik und andere Methoden zu kombinieren, um durch die Einf\u00fchrung von Schl\u00fcsselgenfragmenten von Abbauenzymen oder Syntheseenzymen technische St\u00e4mme zu konstruieren, die ein h\u00f6heres oder niedrigeres Molekulargewicht von gamma-PGA herstellen, um seine Wei\u00dfmacheraktivit\u00e4t weiter zu untersuchen.
\nGegenw\u00e4rtig werden nat\u00fcrliche Inhaltsstoffe wie Quercetin, Arbutin, Niacinamid, Astaxanthin, Salicyls\u00e4ure, Fruchts\u00e4ure usw. als Bleichmittel in kosmetischen Formeln verwendet. Verschiedene Bleichmittel haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Bleichmechanismen unterschiedliche Bleichaktivit\u00e4ten. Ein und derselbe aufhellende Inhaltsstoff hat auch unterschiedliche Wirkungen in Kosmetika, da er in unterschiedlichen Konzentrationen zugesetzt wird. Durch die Untersuchung der Bleichaktivit\u00e4t von Polyglutamins\u00e4ure mit unterschiedlichen Molekulargewichten ist sie daher nicht nur ein potenzieller Bleichwirkstoff f\u00fcr den Kosmetikbereich, sondern kann auch kosmetischen Formeln zugesetzt werden, um aufgrund der unterschiedlichen Bleichaktivit\u00e4t verschiedener Molekulargewichte unterschiedliche Wirkungen zu erzielen, sich an verschiedene Bev\u00f6lkerungsgruppen anzupassen und deren Bleichbed\u00fcrfnisse zu erf\u00fcllen. Durch die Verbesserung der Extraktionstechnologie von Naturextrakten k\u00f6nnen in Zukunft qualitative und quantitative Analysen der Wirkstoffe in den Extrakten durchgef\u00fchrt werden, um deren Wirkung zu bestimmen und die Wirkstoffe mit der besten Bleichwirkung in nat\u00fcrlichen Organismen zu finden.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Preparation of \u03b3 – polyglutamic acid and study on its tyrosinase inhibitory activity Polymers such as homopolymers of amino acids have a wide range of biological functions, biocompatibility, and dispersed molecular weight distribution. At present, the homopolymer amino acids obtained through microorganisms mainly include three types: polyglutamic acid (poly – \u03b3 – glutamic acid, \u03b3 […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n