γ - poliglutamik asit hazırlanması ve tirozinaz inhibitör aktivitesi üzerine çalışma
Amino asitlerin homopolimerleri gibi polimerler çok çeşitli biyolojik işlevlere, biyouyumluluğa ve dağınık moleküler ağırlık dağılımına sahiptir. Şu anda, mikroorganizmalar yoluyla elde edilen homopolimer amino asitler temel olarak üç tür içermektedir: poliglutamik asit (poli- γ - glutamik asit, γ - PGA), ε - poli lizin (ε - PL) ve siyanofisin. Bunlardan biri olan gama PGA da mükemmel biyolojik özelliklere sahiptir. Araştırmacılar 1913'ten bu yana gama PGA'yı natto gıdasının mukusundan ve Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. megaterium ve B. anthracis'in fermantasyon ortamından art arda izole etmişlerdir. γ - PGA'nın konformasyonel yapısı, çözeltinin pH değeri, konsantrasyonu ve iyonik gücü ile önemli ölçüde değişir. Bacillus subtilis tarafından γ - PGA üretimi, asidik çözeltilerde paralel β - katlanma yapıları, nötraliteye yaklaşırken düzensiz kıvrılmış yapılar ve alkali ortamlarda rastgele uzatılmış yapılar sergiler.

γ - PGA'nın bitmiş ürünü, yaklaşık 50 ila 50000 glutamik asit monomerine eşdeğer, 100 ila 10000 kDa arasında bir moleküler ağırlığa sahip beyaz kokusuz bir tozdur. Gamma PGA ve türevleri birçok alanda geniş araştırma ve uygulama olanaklarına sahiptir. Gıda koruyucusu, kozmetikte nemlendirici bir bileşen, yavaş salınımlı bir ilaç taşıyıcısı, ağır metal adsorbanı ve su arıtımı için bir topaklaştırıcı olarak kullanılması gibi. 2013 yılında araştırmacılar, gama PGA'nın B16 hücrelerinde reaktif oksijen türleri ve nitrik oksit seviyelerini azalttığını, katalaz aktivitesini artırdığını ve Forsklin kaynaklı tirozinaz aktivitesini ve melanin üretimini engellediğini bulmuşlardır. Bu, γ - PGA'nın anti melanogenez etkisine ilişkin ilk rapordur.

Molekül ağırlığı polimerlerin önemli bir karakteristik parametresidir ve boyutu uygulama alanını ve etkinliğini belirler. Bu nedenle, gama PGA'nın uygulama alanını genişletmek için farklı moleküler ağırlıklarda gama PGA hazırlamak ve farklı moleküler ağırlıklar arasındaki aktivite farklılıklarını incelemek büyük önem taşımaktadır. Günümüzde mikrobiyal fermantasyon, gama PGA fermantasyonu için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemle hazırlanan γ - PGA'nın moleküler ağırlığı ve verimi, üreten bakteriden etkilenmektedir. Fermantasyon işlemi sırasında glutamik asit eklenip eklenmediğine göre, γ - PGA üretim suşları iki kategoriye ayrılır: glutamik aside bağımlı suşlar ve glutamik aside bağımlı olmayan suşlar. Çalışmalar, glutamat bağımlı suşların üretici bakteri olarak kullanılmasının daha yüksek gama PGA üretimi ile sonuçlandığını göstermiştir. Bu nedenle, bu makalede mikrobiyal fermantasyon yoluyla γ - PGA üretmek için fermantasyon suşu olarak Bacillus subtilis kullanılmıştır. Beş grup farklı moleküler ağırlıkta γ - PGA, kimyasal bozunma yöntemleri birleştirilerek hazırlanmış ve bunların tirozinaz aktivitesinin hücre içi ve hücre dışı inhibisyonu incelenmiştir. Gama PGA'nın farklı moleküler ağırlıklarının kozmetik alanında beyazlatıcı ajanlar olarak uygulanması için temel oluşturmak.

Gamma PGA hücre dışı salgılanan bir üründür. Uzun süredir özellikleri, bakteriyel gelişimi ve genetik özellikleri, fermantasyon süreci, ekstraksiyonu ve saflaştırılması üzerine kapsamlı araştırmalar yürütülmektedir. γ - PGA'nın moleküler ağırlığı, birçok alandaki uygulamalarını doğrudan etkilemektedir. Araştırmacılar tarafından gama PGA'nın melanin karşıtı etkileri olduğunun keşfedilmesiyle, gama PGA giderek potansiyel bir beyazlatıcı madde bileşeni haline gelmiştir.
Melanin üretiminin azaltılması, beyazlatma etkilerinin elde edilmesinde önemli bir adımdır. Biriken araştırmalar, tirozinazın melanin üretimi sürecinde yer alan önemli bir hız sınırlayıcı enzim olduğunu ve ifade seviyesi ve aktivitesinin melanin sentezinin hızını ve verimini belirlediğini göstermiştir. Bu nedenle, inhibitörleri genellikle beyazlatıcı ajanlar olarak taranmaktadır. 2004 yılında Sasaki ve arkadaşları, metallothionein'in melanozomlardaki tirozinaz aktivitesini doğrudan inhibe ederek NO ve diğer melanojenler tarafından uyarılan melanin üretimini etkili bir şekilde engelleyebildiğini keşfetmiştir. 2013 yılında Jeong ve arkadaşları ginsenosid Rh4 aglikonun (A-Rh4) protein kinaz A yolu üzerinden B16 melanoma hücrelerinde melanin sentezini inhibe ettiğini keşfetmiştir. Melanin sentezinde tirozinaz aktivitesinde bir artış gözlenmiştir ve bunun aşağı regülasyonu melanin üretimini inhibe edebilir. Bu nedenle, anti tirozinaz aktivitesine sahip doğal biyomateryallerin araştırılması, yeni cilt pigmentasyon düzenleme ürünlerinin geliştirilmesi için önemli bir strateji olarak kabul edilmiştir.
Bu makalede, glutamik asit bağımlı Bacillus subtilis, 8 g/L verim ve 97.69% içeriği ile γ - PGA'nın fermantasyon hazırlığı için suş olarak seçilmiştir. Yapısındaki fiziksel ve kimyasal koşullara duyarlılığından yararlanılarak ve kimyasal bozunma yöntemleri birleştirilerek, ortalama molekül ağırlıkları 21, 117, 282, 432 ve 501 kDa olan beş farklı molekül ağırlığında γ - PGA hazırlanmıştır. Hücrelerin biyolojik güvenliğini sağlamak için öncelikle hücrelerin kullanabileceği güvenli konsantrasyon aralığı değerlendirilmiştir. Daha sonra, γ - PGA'nın beş farklı molekül ağırlığının hem hücre içinde hem de hücre dışında tirozinaz aktivitesi inhibisyon oranlarını belirlemek için tirozinaz aktivitesi inhibisyon oranı bir gösterge olarak kullanıldı. Sitotoksisite ve tirozinaz inhibisyon aktivitesinin kapsamlı sonuçları, γ - PGA'nın beş moleküler ağırlığının hepsinin tirozinaz inhibisyon aktivitesine sahip olduğunu ve tirozinazın hücre dışı inhibisyon aktivitesinin moleküler ağırlığın artmasıyla arttığını göstererek, γ - PGA'nın potansiyel bir beyazlatıcı bileşen olarak gelecekteki uygulaması için teorik bir temel sağlamıştır.
Mikrobiyal fermantasyon yöntemiyle hazırlanan γ - PGA'nın moleküler ağırlığı sınırlıdır. Jiang ve arkadaşları, düşük moleküler ağırlıklı (yaklaşık 10kDa) γ - PGA sentezleyebilen γ - PGA parçalayıcı enzim gen kümesi pgsBAE içeren rekombinant bir Bacillus subtilis oluşturmuştur. Qiao Changsheng ve arkadaşları fermantasyon için bir fermantasyon tankı kullanmış ve fermantasyon sürecini düzenleyerek ve fermantasyon koşullarını optimize ederek 1000kDa γ - PGA hazırlamıştır. Bu nedenle, bir sonraki adım, beyazlatma aktivitesini daha fazla incelemek amacıyla, daha yüksek veya daha düşük moleküler ağırlıklı gama PGA hazırlamak için bozunma enzimlerinin veya sentez enzimlerinin anahtar gen parçalarını tanıtarak mühendislik suşları oluşturmak için genetik mühendisliği ve diğer yöntemleri birleştirmektir.
Günümüzde, kuersetin, arbutin, niasinamid, astaksantin, salisilik asit, meyve asidi vb. dahil olmak üzere kozmetik formüllere beyazlatıcı ajanlar olarak doğal bileşenler eklenmiştir. Farklı beyazlatma bileşenleri, farklı beyazlatma mekanizmaları nedeniyle farklı beyazlatma aktivitelerine sahiptir. Aynı beyazlatıcı bileşen, eklenen farklı konsantrasyonları nedeniyle kozmetiklerde de farklı etkilere sahiptir. Bu nedenle, farklı moleküler ağırlıklara sahip poliglutamik asidin beyazlatma aktivitesinin incelenmesiyle, sadece kozmetik alanı için potansiyel bir beyazlatma bileşeni sağlamakla kalmaz, aynı zamanda farklı moleküler ağırlıklar arasındaki beyazlatma aktivitesindeki farklılıklara dayanarak farklı etkiler uygulamak, farklı popülasyonlara uyum sağlamak ve beyazlatma ihtiyaçlarını karşılamak için kozmetik formüllere de eklenebilir. Gelecekte, doğal ekstraktların ekstraksiyon teknolojisini geliştirerek, etkilerini belirlemek ve doğal organizmalarda en iyi beyazlatma etkisine sahip aktif maddeleri bulmak için ekstraktlardaki aktif bileşenlerin kalitatif ve kantitatif analizi yapılabilir.