TRỪU TƯỢNG

Tyrosinase là một enzyme quan trọng trong việc kiểm soát sự hình thành hắc tố trong melanosome và đóng vai trò chính trong việc hình thành sắc tố của tóc và da. Sự biểu hiện hoặc kích hoạt bất thường của tyrosinase có liên quan đến một số bệnh như bệnh bạch tạng, bệnh bạch biến, khối u ác tính và bệnh Parkinson. Sự lắng đọng quá mức của melanin có thể gây ra các bệnh như tàn nhang và đốm nâu trên cơ thể con người, đồng thời nó cũng liên quan mật thiết đến quá trình chuyển màu nâu của trái cây, rau củ và sự lột xác của côn trùng. Việc phát hiện và ức chế hoạt động của tyrosinase có giá trị đặc biệt trong quá trình chẩn đoán và điều trị các bệnh này. Do đó, nhiều đầu dò phát hiện quang chọn lọc và chất ức chế phân tử nhỏ đã được phát triển và đã có những đóng góp đáng kể cho nghiên cứu cơ bản và lâm sàng về các bệnh này. Trong bài báo này, việc phát hiện và ức chế tyrosinase và ứng dụng của nó trong các sản phẩm làm trắng được xem xét, đặc biệt nhấn mạnh vào sự phát triển của các chất ức chế và thăm dò huỳnh quang. Hy vọng rằng bài đánh giá này sẽ giúp thiết kế các chất ức chế và thăm dò tyrosinase hiệu quả và nhạy cảm hơn, cũng như làm sáng tỏ các phương pháp điều trị mới cho các bệnh như khối u ác tính.

Theo các nghiên cứu liên quan,hột cálà một loại thảo mộc phổ biến được mệnh danh là “thần dược kéo dài tuổi thọ”. Thành phần chính của nó làCistanoside, có tác dụng khác nhau nhưchống oxy hóa,chống viêm, Vàxúc tiến chức năng miễn dịch. Cơ chế giữa cistanche vàdalàm trắngnằm trong tác dụng chống oxy hóa của cistanche glycosides. Melanin trong da người được tạo ra bởi quá trình oxy hóa tyrosine được xúc tác bởityrosinaza, và phản ứng oxy hóa cần có sự tham gia của oxy nên các gốc oxy tự do trong cơ thể trở thành nhân tố quan trọngảnh hưởng đến hắc tốsản xuất. Cistanche chứa cistanoside, một chất chống oxy hóa và có thể làm giảm sự hình thành các gốc tự do trong cơ thể, do đóức chếhắc tốsản xuất.

Nhấp vào Bổ sung Cistanche Tubulosa

Để biết thêm thông tin:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

từ khóa:

1. Giới thiệu

Tyrosinase (EC 1.14.18.1; catechol oxidase; polyphenol oxidase [1] hay diphenolase) được coi là enzym chứa đồng quan trọng nhất trong quá trình hình thành hắc tố. Tyrosinase có thể xúc tác quá trình hydroxyl hóa và quá trình oxy hóa tiếp theo của đơn vị monophenol thành orthoquinone dưới tác dụng của oxy phân tử. Nó được tìm thấy trong melanosome, nơi tổng hợp, lưu trữ và vận chuyển melanin. Giá trị pH của các melanosome bị melan hóa nhẹ và nặng lần lượt là khoảng 4,5 và 3. Độ pH tối ưu cho hoạt động của tyrosinase là 6,8 [2]. Raper [3] và Mason [4] là những người đầu tiên làm rõ các con đường sinh tổng hợp của sự hình thành melanin ở các sinh vật khác nhau, mà gần đây đã được Schallreuter et al. [5] và Cooksey et al. (Hình 1) [6].

Tyrosinase được tìm thấy rộng rãi trong thực vật, động vật và vi sinh vật. Do sự tham gia của tyrosinase trong cơ chế bệnh sinh của khối u ác tính, việc theo dõi và điều chỉnh hoạt động dược lý của nó sẽ giúp chẩn đoán và điều trị bệnh [7]. Các đầu dò được phát triển để phát hiện cụ thể hoạt động của tyrosinase trong môi trường sinh lý. Các chất ức chế có thể làm cho tyrosinase không hoạt động cũng đã được phát triển và một số trong số chúng được sử dụng lâm sàng để điều trị bệnh. Ví dụ, axit kojic và arbutin [8], là chất ức chế cụ thể của tyrosinase, được sử dụng lâm sàng như một sản phẩm làm trắng. Với những tiến bộ trong khám phá thuốc, ngày càng có nhiều hợp chất hiệu quả có thể phát hiện/ức chế hoạt động tyrosinase đã được thiết kế và tổng hợp gần đây. Điều này sẽ tạo điều kiện rất nhiều cho tiến trình chẩn đoán và điều trị những bệnh do sản xuất melanin bất thường. Trong bài đánh giá này, chúng tôi sẽ thảo luận về tiến độ phát triển của các chất thăm dò và chất ức chế dựa trên phân tử nhỏ đối với hoạt động của tyrosinase nội sinh. Hy vọng rằng nó sẽ giúp chúng ta tìm hiểu thêm về tyrosinase và tìm thêm các hợp chất chức năng nhắm mục tiêu/điều chỉnh tyrosinase.

2. Cấu trúc của tyrosinase

Vị trí hoạt động của tyrosinase thể hiện cấu trúc trung tâm đồng lõi kép bao gồm hai ion đồng (Hình 2), liên kết với gốc histidine trong protein. Hai tâm ion đồng được nối với nhau bằng cầu phối trí nội sinh. Tyrosine và các chất khác được tạo phức với enzyme, thông qua liên kết giữa trung tâm hoạt động của enzyme và nhóm hydroxyl. Trong quá trình phản ứng xúc tác của melanin, vị trí xúc tác được phân thành ba dạng: trạng thái oxy hóa (Eoxy), trạng thái khử (Emet) và trạng thái khử oxy (Edeoxy), sự khác biệt nằm ở cấu trúc của trung tâm hoạt động ion đồng lưỡng nhân. (Hình 2).

Epoxy bao gồm hai nguyên tử đồng (II) vuông góc; mỗi nguyên tử được tạo thành từ hai xích đạo mạnh và phối tử là một NH trục yếu hơn [9]. Phân tử oxy ngoại sinh liên kết và làm cầu nối giữa hai trung tâm đồng dưới dạng peroxit. Độ dài liên kết CueCu là khoảng 0.35 nm. Sự kết hợp của các phân tử oxy dẫn đến sự hình thành cấu trúc (m-h2:h2 -peroxo) [10], vì vậy tâm hoạt động Eoxy có thể được viết là [Cu(II)eO2eCu(II)]. Cấu trúc điện tử của peroxit đóng một vai trò quan trọng trong các chức năng sinh học của Eoxy. Do hoạt động của chất nhận s* mạnh, peroxide có điện tích âm ít hơn, trong khi chất nhận điện tử p tương tác với các điện tử trong quỹ đạo s* của peroxide, làm suy yếu đáng kể độ bền của liên kết oxy-oxy, tạo ra hạt nhân. của trung tâm hoạt động tyrosinase dễ dàng bị phá vỡ [9]. Mettyrosinase (Emet) tương tự như Eoxy và cũng chứa hai nguyên tử đồng (II) tứ phương được ghép nối thông qua một cây cầu nội sinh. Sự khác biệt là phối tử cầu nối giữa các ion đồng là hydroxit thay vì peroxide [2]. Về tính chất oxy hóa, Emet và Eoxy cũng hơi khác nhau. Emet không có khả năng oxy hóa các hợp chất phenolic mono. Trong điều kiện không có cơ chất, Emet tồn tại dưới dạng chủ yếu trong sinh vật. Deoxytyrosinase (Edeoxy), tương tự như deoxy hemocyanin, có cấu trúc đối xứng [(Cu(I)eCu(I)]. Không có phối tử bắc cầu như peroxide hoặc hydroxit giữa đồng lưỡng nhân; do đó hydroxit trong nước là một phối tử bắc cầu thiết yếu.

3. Cơ chế hoạt động của tyrosinase

Mặc dù các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về tyrosinase và các protein liên quan của nó, nhưng cơ chế phản ứng xúc tác của nó vẫn còn gây tranh cãi. Ví dụ, hoạt động xúc tác tại cùng một vị trí hoạt động của tyrosinase là khác nhau. Trung tâm xúc tác của tyrosinase chứa một trung tâm đồng hai hạt nhân, được đặt tên lần lượt là Cu(A) và Cu(B). Mỗi ion đồng trong trung tâm hoạt động được phối hợp với ba dư lượng histidine khác nhau. Có sự khác biệt lớn giữa hoạt tính của mycophenolate và hoạt tính của diphenolase, và tyrosinase khử có pha trễ khi phản ứng với monophenol. Đây là những chủ đề quan trọng cần được tiếp tục tìm hiểu và nghiên cứu [11].

Phản ứng giữa tyrosinase và các cơ chất liên quan chủ yếu thông qua sự hình thành liên kết phối hợp hiệu quả giữa nhóm hydroxyl trên cơ chất và trung tâm hoạt động của tyrosinase. Olivares và cộng sự. [12] đề xuất rằng Eoxy và các chất nền phù hợp ở động vật có vú kích hoạt hoạt động của mycophenolate và hoạt động của diphenolase. Trong quá trình hoạt động của mycophenolate, các monophenol (L-Tyrosine) bị oxy hóa để tạo thành o-quinone (o-dopaquinone), một tiền chất quan trọng của melanin và Edeoxy. Trong quá trình hoạt động của diphenolase, Eoxy và Emet cũng có thể oxy hóa o-diphenol (L-DOPA) để tạo ra o-dopaquinone [13]. Cơ chế này thường được các nhà nghiên cứu chấp nhận vì nó có thể phản ánh chính xác nhất các đặc tính động học của tyrosinase, trong đó bước giới hạn tốc độ sản xuất melanin là chu trình monophenol [14].

3.1. Cơ chế hoạt động của mycophenolate

Trong quá trình tổng hợp melanin, chức năng chính của enzyme là oxy hóa các chất nền monophenol thành o-quinone bằng Eoxy. Quá trình này là một tính năng quan trọng để phân biệt tyrosinase với các chất oxy hóa khác như catechol oxyase. Trong chu trình monophenol (Hình 2), nguyên tử oxy trên phenol đã khử proton được phối hợp với ion đồng của trung tâm hoạt động tyrosinase bị oxy hóa để tạo thành phức hợp mycophenolate Eoxy (EoxyM), sau đó phenol được thay thế bằng điện diphenolase Emet phức hợp (EmetD). EmetD trải qua quá trình phân tách để trực tiếp tạo ra o-quinone và Edeoxy. Edeoxy kết hợp trực tiếp với các phân tử oxy để tái tạo thành Eoxy. Đây là quá trình tuần hoàn của hoạt động mycophenolate. Quá trình này không kết thúc cho đến khi phản ứng cơ chất hoàn tất. Trong quá trình phản ứng của chu trình monophenol, nếu Emet ở trạng thái tự nhiên gặp cơ chất monophenol, nó sẽ trải qua phản ứng oxy hóa cực kỳ chậm và cản trở tiến trình bình thường của phản ứng monophenol. Do đó, giai đoạn này được gọi là 'thời kỳ trễ' vì bản thân Emet không thể liên kết các phân tử oxy [12].

3.2. Cơ chế hoạt động của diphenolase

4. Chức năng của tyrosinase

Tyrosinase thuộc họ đồng loại 3 và tồn tại trong quá trình hình thành hắc tố ban đầu. Nó chủ yếu tham gia vào hai quá trình phản ứng sau [17]: (1) hydroxyl hóa L-tyrosine thành L-DOPA; (2) oxy hóa L-DOPA để tạo thành dopaquinone. Dopaquinone cuối cùng sẽ hình thành hắc tố thông qua một loạt các phản ứng. Hai thành viên khác của họ đồng loại 3 là catechol oxidase và hemocyanin. Catechol oxidase chỉ thể hiện hoạt tính diphenolase và hemocyanin có trong bạch huyết của nhiều động vật thân mềm và động vật chân đốt mang oxy. Mặc dù các trung tâm hoạt động của các protein họ đồng loại 3 được bảo toàn về cấu trúc tổng thể và khả năng kết nối các phân tử oxy, nhưng các hoạt động enzym tiềm năng của chúng hơi khác biệt do sự thay đổi của cơ chất gắn vào trung tâm enzym hoặc sự không kiểm soát được mà các chất nền có thể đạt được.

Ngoài việc tham gia vào quá trình sản xuất melanin, tyrosinase còn có các chức năng sinh lý quan trọng khác. Ở bọt biển, thực vật và một số động vật không xương sống, tyrosinase chủ yếu tham gia vào quá trình chữa lành vết thương và đáp ứng miễn dịch sơ cấp [18]. Ở động vật chân đốt, tyrosinase có thể thúc đẩy quá trình làm cứng lớp sừng của động vật sau khi lột xác. Tyrosinase của vi khuẩn có thể được tiết ra trong đất và tham gia vào quá trình kết hợp ngẫu nhiên các hợp chất thơm khác nhau để tạo thành mùn. Và, người ta đã phát hiện ra rằng tyrosinase cũng có thể là thuốc giải độc tiềm năng cho các chất độc benzen [13,19]. Ngoài ra, nó đóng một vai trò không thể thiếu trong việc tiêu diệt thực vật ký sinh chống lại vi khuẩn cộng sinh phenolic, sản xuất các sắc tố tự nhiên và tổng hợp các kháng sinh axit amin như lincomycin. Điểm chung của các hiệu ứng này là không thể tách rời việc tyrosinase sử dụng các phản ứng oxy hóa khử với các phân tử oxy [11].

5. Các bệnh liên quan đến tyrosinase

Sự phân phối tyrosinase có liên quan chặt chẽ với các chức năng sinh lý của thực vật và động vật. Người ta thường tin rằng màu sắc của lông, tóc, mắt, biểu bì côn trùng, hạt và các sắc tố khác là kết quả của tyrosinase [10]. Tyrosinase có các chức năng khác nhau nhưng quan trọng trong các sinh vật khác nhau. Ở hầu hết các loài côn trùng trong điều kiện sinh lý bình thường, tyrosinase tồn tại ở dạng zymogen và các loại tyrosinase khác nhau tồn tại trong các bộ phận cụ thể của côn trùng để hoàn thành các chức năng sinh lý cụ thể [20]. Ngoài việc tham gia sản xuất hắc tố, tyrosinase của côn trùng là enzym duy nhất tham gia vào quá trình dày sừng. Chất sừng cứng của côn trùng có thể ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật và dị vật, đồng thời bảo vệ cơ thể mềm của động vật không xương sống. Ở động vật chân đốt, tyrosinase còn tham gia vào hai quá trình sinh lý quan trọng khác là phản ứng phòng vệ và chữa lành vết thương. Melanin do tyrosinase tạo ra ở động vật có vú được tiết vào tế bào sừng của lớp biểu bì và lông, làm đổi màu bề mặt cơ thể, do đó bảo vệ da và mắt, chống lại bức xạ cực tím và ngăn các mô bên trong bị quá nóng [10]. Tyrosinase được tìm thấy ở động vật có vú thường được phát hiện trong các tế bào hắc tố, là những tế bào có tính đặc hiệu cao tồn tại trong da, nang lông và mắt để tạo ra sắc tố [4,21]. Khi chức năng tyrosinase bị suy giảm hoặc thiếu hụt sẽ ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa hắc tố melanin và gây ra các bệnh như động kinh, bạch tạng. Các bệnh di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường ở động vật và người cũng liên quan đến việc mất tyrosinase hoặc giảm hoạt động [22].

6. Đầu dò tyrosinase

Đầu dò là những chất đặc biệt nhận ra mục tiêu và phát ra các tín hiệu có thể phát hiện được phản ánh sự hiện diện và hoạt động của mục tiêu. Phương pháp so màu truyền thống để phân tích tyrosinase đã bị hạn chế do độ nhạy thấp [23]. Lúc đầu, một số phương pháp phát hiện khác dựa trên điện hóa học và các hạt nano vàng đã được báo cáo bởi nhóm của Willner [24e27], điều này không chỉ làm tăng tính linh hoạt của việc phát hiện mà còn cập nhật đáng kể phép đo màu về độ nhạy. Một chiến lược huỳnh quang cũng đã được giới thiệu để thiết kế các đầu dò tyrosinase có độ nhạy cao như trong Hình 3. Các chấm lượng tử được phát triển ban đầu và các đầu dò huỳnh quang polymer liên hợp có thể được áp dụng để theo dõi hoạt động của tyrosinase [28]. Tuy nhiên, các đầu dò huỳnh quang phân tử nhỏ đặc biệt hấp dẫn vì những ưu điểm đặc biệt của chúng như độ nhạy, độ đặc hiệu và khả năng tương thích. Năm 2008, nhóm của Zhu đã tổng hợp một oligo tan trong nước mới (phenylenevinylene) (Pr1) dưới dạng FL fluorophore chứa đầu đạn tyrosine (WH) làm đầu dò huỳnh quang cho tyrosinase. Cho đến nay, người ta đã chứng minh rằng Pr1 phù hợp để phát hiện hoạt động của tyrosinase trong dung dịch đệm nước ngay cả trong gel agarose [29]. Đầu tiên, đầu dò huỳnh quang cận hồng ngoại (NIR) dựa trên xyanine (Pr2) đã được sử dụng để theo dõi hoạt động của tyrosinase vào năm 2010 bởi Ma et al. [30]. Sự thay đổi màu sắc đáng kể trước và sau phản ứng có thể được phát hiện bằng mắt thường. Tuy nhiên, các đầu dò này cũng cho thấy chế độ tắt gây ra bởi nửa quinone được tạo ra bởi quá trình oxy hóa xúc tác tyrosinase. Tuy nhiên, đối với mục đích sử dụng chức năng, cách tiếp cận tốt nhất là triển khai xét nghiệm sinh học ở chế độ bật vì độ nhạy và tính phù hợp hơn của nó đối với việc tạo hình ảnh sinh học của tyrosinase trong các hệ thống sống. Năm 2010, Kim et al. [31] đã đề xuất một đầu dò fluorogen bật dựa trên BODIPY để phát hiện hoạt động tyrosinase nội sinh trong các tế bào khối u ác tính sống (Pr3, Hình 4). Dựa trên nghiên cứu trước đây về tyrosinase được áp dụng để loại bỏ các nhóm bảo vệ amin [32], Yan et al. [33] mẫu dò tyrosinase đã chuẩn bị, Pr4 và Pr5, trong đó nhóm phenol và nhóm naphthylamine được kết nối thông qua liên kết urê vào năm 2012. Điều quan trọng là Pr4 là mẫu dò fluorogen bật hai photon đầu tiên được thiết kế để phát hiện hoạt động của tyrosinase trong đệm nước và tế bào sống. Năm 2013, Wang và cộng sự. [34] cho thấy rằng đầu dò huỳnh quang dựa trên NBD-NH2- (Pr6 và Pr7) có chứa gốc phenol (WH) có thể được sử dụng để phát hiện hoạt động của tyrosinase và sàng lọc các chất ức chế tyrosinase tiềm năng bằng cách "bật" chiến lược. Tuy nhiên, không có thí nghiệm sinh học nào liên quan đến hình ảnh tế bào trong công trình này. Vào năm 2016, Li và các đồng nghiệp đã thiết kế một nhóm các mẫu dò mới dựa trên 7- amino-4-(trifluoromethyl)-coumarin dưới dạng FL fluorophore và tổng hợp chúng, Pr8-11, với các khoảng cách khác nhau giữa FL fluorophore và phenol. Pr9 đã được phát hiện là một đầu dò fluorogen "bật" có độ nhạy cao và chọn lọc để chụp ảnh các tế bào khối u ác tính sống [35]. Vào năm 2018, nhóm của Wu là nhóm đầu tiên sử dụng đầu dò huỳnh quang FL (Pr12) để chẩn đoán khối u ác tính sớm ở các mô hình chuột gặm nhấm (Hình 4 & 5A). Đầu dò có thể được kích hoạt bằng quá trình oxy hóa qua trung gian tyrosinase và sau đó thủy phân các liên kết urê để tạo ra tín hiệu huỳnh quang. Đồng thời, nó cũng có thể theo dõi mức độ tyrosinase nội sinh trong tế bào sống và cá ngựa vằn một cách nhạy cảm và chọn lọc (Hình 5 B/C) [36].

Vào năm 2016, nhóm của Ma [37] đã phát triển một mẫu dò fluorogen mới có tên là Mela-TYR (Pr13, Hình 4) để nhắm mục tiêu các melanosome nhằm phát hiện hoạt động của tyrosinase. Pr13 được thiết kế bằng cách kết hợp phthalimide với morpholine và urê có nguồn gốc từ 4-amino-phenol. Đầu dò cho thấy phản ứng kích hoạt chọn lọc và có độ nhạy cao đối với tyrosinase thông qua phản ứng phân tách oxy hóa. Các đầu dò huỳnh quang được mô tả ở trên chủ yếu chứa nhóm 4-hydroxyphenyl dưới dạng gốc nhận biết (WH) và cho thấy phản ứng huỳnh quang song song với một số loại oxy phản ứng (ROS) và tyrosinase, do đó bị ROS can thiệp. Nhóm của Ma đã phát hiện ra một hợp chất nhận biết tyrosinase mới, 3-hydroxy benzyloxy (WH), cho thấy các cơ chế phản ứng đa dạng đối với tyrosinase và ROS [38]. Đầu dò huỳnh quang NIR (Pr14, Hình 4) đã được phát triển bằng cách cài đặt 3- hydroxy benzyloxy vào chất huỳnh quang NIR (HXPI) và cho thấy phản ứng bật tắt đặc hiệu cao đối với tyrosinase thay vì ROS, do đó khắc phục được nhiễu. Sự hiện diện của nhóm hydroxy 3- tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hydroxyl hóa bởi tyrosinase ở vị trí trống 4-chứ không phải bởi ROS và chất trung gian sẽ trải qua quá trình loại bỏ sắp xếp lại 1,6-tự phát, giải phóng fluorophore tự do. Độ đặc hiệu cao của mẫu dò đã phát triển đã được chứng minh bằng cách chụp ảnh và phát hiện hoạt động tyrosinase nội sinh trong tế bào sống và cá ngựa vằn, và độ đặc hiệu cao của mẫu dò đã được xác minh thêm bằng xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme (Hình 4 và 6). Sau đó, nhóm của Ma đã phát triển một đầu dò fluorogen bật khác (Pr15, Hình 4) dựa trên resorufin được kết hợp với 3-nhóm hydroxyphenyl [39]. Nó được sử dụng để phát hiện và chụp ảnh hoạt động của tyrosinase nội sinh trong nhiều loại tế bào sống. Lấy cảm hứng từ thiết kế trên, Zhang và đồng nghiệp [40] đã đề xuất một mẫu dò tyrosinase phát huỳnh quang (Pr16, Hình 4) với resorufin là một chất huỳnh quang và m-tolyl boronic acid pinacol ester (WH) là một chất nhận biết tyrosinase mới. thị trấn. Cuộc thăm dò cho thấy tính chọn lọc cao đối với tyrosinase so với các chất sinh học khác, bao gồm cả ROS. Tuy nhiên, nó bị H2O2 cản trở nghiêm trọng. Năm 2019, Hu et al. [41] đã báo cáo một mẫu dò fluorogen mới có tính chọn lọc hóa học cao dựa trên fluorescein (Pr17, Hình 4), có thể theo dõi tyrosinase trong ống nghiệm và trong cơ thể sống, đồng thời nhận ra khả năng phát hiện tyrosinase có tính chọn lọc hóa học cao. Ngoài ra, mẫu dò đã phản ứng trong dung dịch nước và thể hiện sự tăng cường huỳnh quang hơn 24 lần khi có mặt tyrosinase. Ngoài ra, Pr17 cho thấy các đặc tính thẩm thấu mô và màng tế bào tuyệt vời, giúp nó thành công trong việc theo dõi hoạt động tyrosinase nội sinh trong các mô hình cá ngựa vằn và tế bào sống được trợ giúp khác biệt. Nhóm của Ding đã chế tạo một đầu dò huỳnh quang NIR hòa tan trong nước mới (Pr18, Hình 4) có thể nhận dạng cụ thể tyrosinase, vốn có tính ổn định cao trong nhiệt độ và độ pH sinh lý, đồng thời có thể phát hiện chính xác tyrosinase trong các hệ thống sinh học mà không bị các thực thể có mặt khắp nơi làm nhiễu loạn. Nó có thể được sử dụng để chụp ảnh tyrosinase trong các tế bào sống, cá ngựa vằn và mô hình chuột dị loại [42].

Sidhu et al. đã nghĩ ra và tổng hợp một đầu dò huỳnh quang đo lường (Pr19, Hình 4) dựa trên naphthalimide. Pr19 có độ chọn lọc và độ nhạy cao đối với tyrosinase và giới hạn phát hiện (LOD) khá thấp [43]. Sự dịch chuyển phổ phát xạ hoặc kích thích xảy ra sau khi đầu dò được kết hợp với chất phản ứng. Nó có thể được ghi lại bằng cách sử dụng tỷ lệ cường độ huỳnh quang được đo ở hai bước sóng khác nhau, được gọi là phép đo tỷ lệ. Các đầu dò huỳnh quang đo lường dựa trên nguyên tắc này cho thấy độ nhạy và tính chọn lọc của chúng và có thể được sử dụng để nghiên cứu chức năng enzyme trong các hệ thống sống [44]. Nhóm của Guo đã đề xuất một đầu dò huỳnh quang NIR bật và đo lường mới (Pr20, Hình 4) để phát hiện hoạt động tyrosinase nội sinh theo thời gian thực. Những đặc điểm đặc biệt này của Pr20, kết hợp với khả năng gây độc tế bào hiếm gặp, các đặc tính quang vật lý vượt trội và tính thấm của màng tế bào, làm cho nó trở nên lý tưởng để phát hiện định lượng hoạt động tyrosinase nội sinh [45]. Các dẫn xuất của xyanine, như thuốc nhuộm huỳnh quang NIR điển hình, có thể được tổng hợp một cách có kiểm soát trong dung dịch nước và do đó thể hiện nhiều tính chất quang phổ khác nhau đáng kể. Nguyên tử clo ở trung tâm của bộ xương xyanine dễ dàng bị thay thế bởi các nhóm chức năng khác. Dựa trên chức năng này, Zhang et al. [46] đã phát triển một đầu dò huỳnh quang dựa trên xyanine mới (Pr21, Hình 4) để phát hiện hoạt tính tyrosinase bằng phép đo huỳnh quang bằng phép đo (Hình 7). Việc xác định tỷ lệ thu được tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tốt và giá trị LOD của hoạt động tyrosinase là 0,02 U/mL. Ngoài ra, Pr21 đã được sử dụng thành công trong việc chụp ảnh hoạt động tyrosinase nội sinh trong các tế bào B16 và phân biệt định tính nó với các tế bào ung thư/bình thường khác khi không có tyrosinase (Hình 7).

7. Chất ức chế tyrosinase

Các chất ức chế thường được chia thành các chất ức chế có thể đảo ngược và các chất ức chế không thể đảo ngược dựa trên việc các chất ức chế tương tác với enzyme có gây ra sự bất hoạt vĩnh viễn của enzyme hay không. Đặc tính ức chế của tyrosinase là ức chế thuận nghịch. Đối với sự ức chế được đặc trưng bởi sự ức chế thuận nghịch, sự kết hợp giữa chất ức chế và enzyme là một quá trình cân bằng động thuận nghịch [47e49]. Tăng nồng độ của chất ức chế sẽ làm giảm hoạt tính của enzim nhưng chất ức chế chỉ ức chế hoạt động của enzim chứ không làm vô hoạt vĩnh viễn enzim. Khi nồng độ chất ức chế giảm, hoạt động của tyrosinase sẽ tăng lên. Trong khi đó, sự ức chế không thể đảo ngược sẽ là sự bất hoạt vĩnh viễn của tyrosinase. Theo các vị trí và phương pháp khác nhau của chất ức chế tyrosinase tương tác với enzyme, chúng có thể được chia thành bốn dạng: cạnh tranh, không cạnh tranh, hỗn hợp và liên kết chậm.

Flavonoid là một tập hợp các hợp chất bao gồm hai vòng benzen được nối với nhau bằng chuỗi ba carbon. Bởi vì các nhóm chuỗi bên hydroxyl, methoxy và glycoside nằm trong vòng benzen nên sự sắp xếp có thể được chia nhỏ thành flavonol, chalcone, dihydroflavon và màu cam (Hình 8) [56]. Flavonoid được phân bố rộng rãi trong lá, hạt, vỏ và thân cây, và các nhà nghiên cứu đã xác minh được hơn 4000 loại flavonoid. Đối với một số loại thực vật, flavonoid và các dẫn xuất của chúng có tác dụng bảo vệ chống lại tia UV, mầm bệnh và động vật ăn cỏ [57]. Phân tích cấu trúc của chiết xuất rễ cam thảo cho thấy khả năng ức chế tyrosinase của neo glycyrrhizin, glycyrrhizin, isoliquiritigenin và glycyrrhizin có liên quan đến tính ưa ẩm của chúng. Trong số đó, sự ức chế của monophenol hiệu quả hơn so với diphenol, cho thấy đây là phản ứng giới hạn tốc độ trong bước đầu tiên của phản ứng oxy hóa [58].

Một số flavone chứa cấu trúc {{0}}hydroxy-4-xeton có thể ức chế cạnh tranh hoạt động của enzym bằng cách chelate hóa đồng tại vị trí hoạt động của tyrosinase, dẫn đến sự bất hoạt không thể phục hồi của tyrosinase. Sau khi loại bỏ tyrosinase, về mặt lý thuyết, phân tử này sẽ mất cấu trúc phẳng và trở nên biến dạng. Các chất ức chế cạnh tranh thường có cấu trúc song song với cơ chất nên phân tử dễ dàng đi vào vị trí hoạt động của tyrosinase và ngăn chặn sự xâm nhập của L-DOPA [59,60]. Jeong và cộng sự. chiết xuất hai flavonol từ lá Zanthoxylum piperitum. Các flavonol có thể ức chế hoạt động tyrosinase của nấm, đây là một sự ức chế cạnh tranh, nhưng nó không thể ức chế quá trình sản xuất melanin của Streptomyces bikiniensis. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng hợp chất flavonoid được phân lập từ Formosa Philippines cũng có thể ức chế tyrosinase và tác dụng ức chế tốt hơn so với axit kojic [62]. Lương và cộng sự. phát hiện ra rằng sắc tố màu vàng của cây rum cũng có thể ức chế hoạt động tyrosinase của nấm, với giá trị nồng độ ức chế tối đa một nửa (IC50) là 1,01 mg/mL. Mối quan hệ ức chế này dường như phụ thuộc vào liều lượng [63]. (2R, 3R)-(þ)-purpurin được chiết xuất từ ​​Shuiliao ức chế 70 phần trăm hoạt động của tyrosinase và nồng độ là 0,50 mM. Khả năng ức chế tốt hơn so với axit kojic và arbutin [64].

7,8,40 -trihydroxyflavone là một dẫn xuất flavonoid ức chế hoạt động của tyrosinase diphenolase theo cách không cạnh tranh với giá trị IC50 là 10.31 ± 0,41 mM và Ki là 9,50 ± 0,40 mM. Cơ chế hoạt động của hợp chất này với tyrosinase là một cơ chế tĩnh và hiển thị một vị trí liên kết duy nhất với hằng số liên kết là (7,05 ± 1,20) × 104 M-1 ở 298 K. Các thông số nhiệt động lực học cho thấy quá trình liên kết có liên quan đến liên kết hydro và lực van der Waals [51].

3,8-hydroxyquinoline (In1, Fig. 9 [65]) được tách ra từ Scolopendra trợ cấp mutilans có thể ức chế quá trình sản xuất và oxy hóa hắc tố trong tế bào Melan-a. In1 cho thấy tác dụng chống oxy hóa phát triển ở nồng độ và ức chế đáng kể hoạt động tyrosinase của nấm thông qua sự ức chế không cạnh tranh. Đồng thời, In1 được phát hiện là không gây độc tế bào trong nghiên cứu như trong Bảng 1 [65]. Phần ethyl axetat của chiết xuất hoa Nymphaea nuchal (NNFE) (100 mg/mL) có thể làm giảm hiệu quả quá trình sản xuất hắc tố và ức chế hoạt động tyrosinase của nấm. Cơ chế cơ bản liên quan đến việc can thiệp vào các yếu tố phiên mã và các con đường truyền tín hiệu phổ quát trong quá trình tổng hợp melanin [66]. Capsaicin (In2, Fig. 9 [67]) và dihydrocapsaicin (In3, ​​Fig. 9) được chiết xuất từ ​​hạt tiêu có thể ức chế hoạt động của tyrosinase. Kết quả cho thấy giá trị IC50 của In2 nhỏ hơn 1,73 lần so với In3. Hằng số ức chế (Ki) cũng hỗ trợ hoạt động ức chế của In3 (0,39 mM, Bảng 1) trên tyrosinase kém hơn so với In2 (0,30mM, Bảng 1) [67]. Người ta phát hiện ra rằng caffein (In4, Fig. 9 [68]) được chiết xuất từ ​​phấn hoa trà cho thấy hoạt tính ức chế mạnh đối với men tyrosinase của nấm trong một mô hình không cạnh tranh như trong Bảng 1. In4 thay đổi vị trí liên kết của L-tyrosine và vòng cấu trúc liền kề với trung tâm hoạt động bằng cách liên kết với tyrosinase. Kết quả thí nghiệm cho thấy In4 có tác dụng ức chế rõ ràng đối với hoạt động tyrosinase trong tế bào và việc tạo ra hắc tố của các tế bào khối u ác tính B16F10 có liên quan đến nồng độ [68]. Axit caftaric (In5, Hình 9) được chiết xuất từ ​​nho có thể ức chế tyrosinase một cách cạnh tranh và giá trị IC50 (Bảng 1) thấp hơn so với các hợp chất có liên quan là axit caffeic và axit chlorogen [47]. Phloretin (In6, Hình 9) có thể liên kết với tyrosinase thông qua một quá trình tĩnh, làm cho cấu trúc của tyrosinase thay đổi, do đó ức chế hoạt động của nó. Đồng thời, In6 có khả năng chống oxy hóa mạnh và khả năng khử o-dopaquinone thành LDOPA [48].

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá hai acridine spiro (AMTAC-01, In7, Hình 9) và (AMTAC-02, In8, Hình 9) là chất ức chế tyrosinase. Kết quả cho thấy các dẫn xuất acridine tương tác mạnh với tyrosinase của nấm. In8 hiệu quả hơn trong việc ức chế hoạt động của enzyme so với In7 như thể hiện trong Bảng 1, điều này chỉ ra rằng nhóm methoxy của In8 có tương quan cao với hoạt động ức chế [49]. Một số 21 thiosemicarbazone halogen hóa (TSC) đã được tổng hợp và nghiên cứu. Người ta thấy rằng các TSC 6, 12 và 21 (In9/10/11, Hình 9 [69]) lần lượt thể hiện các đặc tính ức chế mạnh với các IC50 khác nhau (Bảng 1). Chúng thể hiện một cơ chế cạnh tranh và đảo ngược lẫn nhau để ức chế tyrosinase. Trong số các hợp chất được nghiên cứu, các dẫn xuất acetophenone thay thế para của thiosemicarbazones có ái lực cao nhất với enzyme [69]. Penicillin V (In12, Hình 9) là một loại thuốc kháng sinh b-lactam có tác dụng diệt khuẩn. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng In12 có thể ức chế hoạt động của mycophenolate và diphenolase. Các nghiên cứu dập tắt huỳnh quang và lắp ghép phân tử đã chỉ ra rằng In12 có thể hình thành tương tác tĩnh gần túi xúc tác của enzyme, do đó cản trở quá trình vận chuyển cơ chất đến vị trí hoạt động và làm giảm tính dẻo của đồng để xúc tác [70]. Gần đây, Raza et al. đã nghiên cứu khả năng ức chế của N-(được thế-phenyl)-4-{(4-[(E)-3- phenyl-2-propenyl]-1-piperazinyl) butanamit ( 5a-e) trên tyrosinase. Tất cả các hợp chất được phát hiện là có hoạt tính sinh học, với 5b (In13, Hình 9) cho thấy khả năng ức chế cao nhất [71]. Mahajan et al. đã thiết kế và tổng hợp quinazolinone ben amit 4a-h (In14e21, Hình 9). Thông qua nghiên cứu về tác dụng ức chế của các hợp chất đối với hoạt động của tyrosinase, người ta thấy rằng tất cả các hợp chất đều có giá trị IC50 thấp hơn so với axit kojic tiêu chuẩn như trong Bảng 1 [72]. Shen và cộng sự. đã tìm thấy một chất ức chế tyrosinase mới, peptide ECGYF (EF-5, In22) như trong Hình 9. Liên kết giữa In22 và tyrosinase chủ yếu phụ thuộc vào liên kết hydro và tương tác kỵ nước, đồng thời tác dụng ức chế tyrosinase mạnh hơn so với của arbutin và glutathione [73]. Anh ấy và cộng sự. phân lập ba tamariscinol 1/2/3 (In23/24/25) và hai phenolics 4 & 5 (In26 & 27) như trong Hình 9. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng tất cả các phân lập đều có tác dụng ức chế tyrosinase của nấm, với In23 là hiệu quả nhất (Bảng 1) [74].

Để biết thêm thông tin: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501