Styrken til bisresorcinol fra Heliciopsis Terminalis på hudaldring: in vitro bioaktiviteter og molekylære interaksjoner del 2

Molekylær interaksjonsanalyse

Molekylær dokking ble brukt for å forutsi bindingssteder av testforbindelser til proteinreseptorer, slik som kollagenase, elastase og tyrosinase, sammenlignet med kjente hemmere av et tilsvarende enzym (tilleggsinformasjon). I samsvar med tidligere publikasjoner ble den relative bindingsaffiniteten evaluert, mens bindingsinteraksjoner ble illustrert gjennom den best predikerte konformasjonen (Teajaroen et al., 2020; Jewboonchu et al., 2020; Tanawattanasuntorn et al., 2020; Saeloh et al., 20170. ).

I følge relevante studier er cistanche en vanlig urt som er kjent som "mirakelurten som forlenger livet". Hovedkomponenten er cistanosid, som har forskjellige effekter som antioksidant, anti-inflammatorisk og immunfunksjon. Mekanismen mellom cistanche og hudbleking ligger i antioksidanteffekten av cistanche-glykosider. Melanin i menneskelig hud produseres ved oksidasjon av tyrosin katalysert av tyrosinase, og oksidasjonsreaksjonen krever deltakelse av oksygen, så oksygenfrie radikaler i kroppen blir en viktig faktor som påvirker melaninproduksjonen. Cistanche inneholder cistanosid, som er en antioksidant og kan redusere dannelsen av frie radikaler i kroppen, og dermed hemme melaninproduksjonen.

Klikk på Cistanches Herba For Whitening

For mer info:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

For kollagenase-enzymet ble resultatene av ligand-protein-interaksjoner demonstrert i fig. 3 og tabell S1. Bindingsenergien til -5,89 kcal mol-1 til clostridial kollagenase (PDB ID 2Y6I) ble presentert av bisresorcinol. Et område av bindingsenergien mellom -3,68 og -7,90 kcal mol-1 ble bestemt for andre kjente kollagenasehemmere, inkludert koffeinsyre.

Både bisresorcinol og koffeinsyre delte kollagenasebindingssetene (fig. 3A). Fire aminosyrer ansvarlige for koffeinsyrebinding inkluderte His524, Trp496, His527 og Trp539 (fig. 3B). His524 og Trp496 interagerte koffeinsyre ved hydrogenbindinger gjennom karboksyl- og fenol-hydroksylgruppe(r). His527 og Trp539 bundet til den fenoliske ringen ved π-π-stabling. Andre aminosyrer i enzymlommen bidro med deres binding gjennom Van der Waals-kraften (fig. 3C). Interaksjoner mellom kollagenasen og bisresorcinolen ble vist i fig. 3D og 3E, som involverer Trp496 og Trp539 aminosyrer som donerte π-elektroner for å binde seg til den fenoliske ringen til bisresorcinolen. Tilstedeværelsen av hydrogenbindinger mellom hydroksylgruppene til bisresorcinolen og aminosyrene Asp601 og Ser602 ble observert. Dessuten kan Zn-atomet i det aktive enzymet være koordinert med både bisresorcinol og koffeinsyre.

Det var en likhet i binding til elastasen til bisresorcinol og ursolsyre (fig. 4A). Når det gjelder ursolsyre, ble hydrogenbinding foreslått for en syklisk alifatisk hydroksylgruppe og Ser96, samt en karboksylgruppe og Asn192 (fig. 4B og 4C). Interessant nok ble det antatt strukturell folding av bisresorcinol. Dette kan lette interaksjoner mellom fenoliske hydroksylgrupper i forbindelsen og aminosyrer som Asn147, Ser190, Phe215 og Ser217 gjennom hydrogenbinding (fig. 4D og 4E).

For å undersøke forbindelsers bindingsaffinitet til tyrosinase, ble krystallstrukturen til sopptyrosinase (PDB ID 2Y9X) brukt. Resultatene ble vist i fig. 5 og tabell S3, som indikerer at bindingsenergien til bisresorcinolen var -6,57 kcal mol-1, og var i området -4,63 til -8,12 kcal mol-1 for andre kjente hemmere. I motsetning til dette var alle kjente substrater tett bundet til tyrosinasen i henhold til en enorm reduksjon av bindingsenergien til et område fra -15,46 og -23,94 kcal mol-1.

Koordinatkovalente bindinger mellom metallioner og -arbutin eller bisresorcinolen ved det aktive tyrosinasestedet oppstod sannsynligvis. Imidlertid ble kobberioner (Cu2 plus ) erstattet av sinkioner (Zn2 plus ) i AutodockTool, fordi kraftfeltet for Cu2 plus er utilgjengelig og Cu2 pluss og Zn2 pluss ioner er ganske identiske i ladninger og størrelser (Santos-Martins et al. ., 2014). For -arbutin kan ett sinkion binde seg kovalent til den fenoliske hydroksylgruppen, og et annet sinkion interagerte med fenolringen gjennom en π-kationbinding med His259- og His263-rester (fig. 5B og 5C). I tillegg er aminosyrer, slik som Asn260, Ser282 og Val283, knyttet til hydroksylgruppene deres ved hydrogenbinding. Gitt bisresorcinolen, dannet den fenoliske hydroksylgruppen hydrogenbindinger med Met280, Ala 246 og Glu239. Den π-π-stablede interaksjonen mellom fenolringen og His263, og π-kationattraksjonen mellom en annen fenolring og Arg321 ble tydelig observert.

Oppsummert ble molekylære interaksjoner og bindingsaffinitet mellom bisresorcinol og kollagenase, elastase eller tyrosinase tatt opp i tabell 2.

DISKUSJON

Curcuminoid, en fenolforbindelse fra Curcuma longa L., har blitt inkludert i ulike kosmetiske produkter som en antioksidant for antialdringsegenskaper (Gopinath & Karthikeyan, 2018). Siden fenoliske hydroksydeterminanter fantes, ble bisresorcinolen fra H. terminals stamme forventet å ha antialdringsaktivitet tilsvarende (fig. 1). I de nylige in vitro-hemmende assayene ble bisresorcinol funnet å dominere elastase- og tyrosinaseaktiviteter i stedet for kollagenase-motparten (fig. 2). Følgelig ble det utført dokkingeksperimenter i silico for å fastslå bindingsaffiniteten til bisresorcinolen som er relevant for disse aldrende enzymene. Interaksjoner angående π-elektroner og hydrogenbindinger ble antatt å være nøkkeldeterminanter for bindingene. Videre kan hydrofobe interaksjoner som skjedde mellom fenoliske hydroksylgrupper og aminosyrerester ved/i nærheten av de enzymaktive stedene være bidragsytere til tap av enzymfunksjoner, som består av tidligere litteratur (Medvidović-Kosanović et al., 2010; Pientaweeratch, Panapisal & Tansirikongkol, 2016). Heri ble bindingsegenskapene til bisresorcinolen til hvert enzym tydelig forklart basert på strukturell sammenligning som tilsvarer en spesifikk inhibitor. Hemming av klostridial kollagenase av koffeinsyre, EGCG, quercetin og katekin er dokumentert (Szewczyk et al., 2020; Pluemsamran, Onkoksoong & Panich, 2012; Hong et al., 2014). I likhet med andre kjente hemmere ble hydroksyfenolgruppene til bisresorcinol foreslått å interagere med nøkkelaminosyrer i kollagenasebindingsstedet gjennom π-π-interaksjon og hydrogenbinding. Interessant nok kan den lange fleksible strukturen til bisresorcinol foldes eller forlenges. Når den er forlenget, kan den ubundne fenolringen på den andre siden binde seg til aminosyrerester på det aktive stedet, noe som resulterer i økt bindingsstyrke. På denne måten ble bisresorcinolens hemmende potensial på kollagenaseaktivitet foreslått (fig. 6).

I samsvar med en tidligere studie (Huang et al., 2013), var binding til elastase-enzymet til både bisresorcinol og kjente hemmere, som procyanidin, quercetin og ursolsyre, identiske, og involverte dannelse av hydrogenbindinger. Videre ble det spekulert i interaksjoner mellom bisresorcinol og aminosyrer bortsett fra enzymlommen for å mediere den utfoldede fenolringen til stoffet (fig. 7).

Gitt tyrosinaseinhibitorisk aktivitet, har hemmere som kojinsyre, rutin og L-mimosin vist seg å binde seg konkurrerende til tyrosinaseenzym med L-tyrosin, noe som fører til hemming av melaninsyntese (Channar et al., 2018; Nguyen & Tawata, 2015 ; Si et al., 2012). I fig. 8 ble π-π-interaksjonene mellom en hvilken som helst testforbindelse og histidinrester av det aktive kobbersetet til tyrosinase foreslått. I samsvar med tidligere forskning ga dette spesielt en forklaring på andre antagonistiske effekter på tyrosinaseaktiviteten til slike forbindelser (Lai et al., 2017). Det fenoliske skjelettet i strukturer har vært involvert i utformingen av derivater av indanon (Jung et al., 2019) og tiazolylresorcinol (Mann et al., 2018), noe som støtter muligheten for å bruke bisresorcinol som en antagonist av tyrosinaseenzym.

KONKLUSJON

Bisresorcinolen kan tjene som en konkurrerende hemmer for kollagenase, elastase og tyrosinase med sammenlignbare bindingsmåter sammenlignet med kjente inhibitorer. Imidlertid var den lange og fleksible strukturen til bisresorcinol interessant ved at ytterligere interaksjoner mot en ubundet fenolring til naboaminosyrene til enzymene kan være tydelige. Dette funnet ble først rapportert og kan gi en idé for utvikling av nye kosmetiske produkter som inneholder bisresorcinol for antialdrings- og blekingseffekter. Likevel var det ytterligere behov for å undersøke styrken in vivo og gjennom kliniske studier.

TAKK

Forfatterne takker andre leverandører av forskningsfasiliteter, for eksempel Graduate School ved Prince of Songkla University; Drug Delivery System Excellence Center, Fakultet for farmasøytiske vitenskaper, Prince of Songkla University; Graduate School of Biomedical and Health Sciences (farmasøytiske vitenskaper), Hiroshima University, Hiroshima, Japan; og Institutt for biomedisinske vitenskaper og biomedisinsk ingeniørvitenskap, Det medisinske fakultet, Prince of Songkla University, Thailand.

Finansiering

Dette forskningsprosjektet ble støttet økonomisk av The Royal Golden Jubilee Ph.D. Program (Ph.D./0151/2556), Thailand Research Fund (TRF), Thailand og National Research Council of Thailand (NRCT). Finansierne hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutningen om å publisere eller utarbeidelsen av manuskriptet

Grant Disclosures

Følgende stipendinformasjon ble avslørt av forfatterne: The Royal Golden Jubilee: Ph.D./0151/2556. Thailand Research Fund (TRF). Thailand, og National Research Council of Thailand (NRCT).

Konkurrerende interesser

Forfatterne erklærer at de ikke har noen konkurrerende interesser.

Forfatterbidrag

·Charinrat Saechan unnfanget og designet eksperimentene, utførte eksperimentene, analyserte dataene, utarbeidet figurer og/eller tabeller, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Uyen Hoang Nguyen utførte eksperimentene, analyserte dataene, utarbeidet figurer og/eller tabeller og godkjente det endelige utkastet.

·Zhichao Wang utførte eksperimentene, analyserte dataene, utarbeidet figurer og/eller tabeller og godkjente det endelige utkastet.

· Sachiko Sugimoto unnfanget og designet eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Yoshi Yamano unnfanget og designet eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Katsuyoshi Matsunami unnfanget og designet eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret, og godkjente det endelige utkastet.

·Hideaki Otsuka utførte eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Giang Minh Phan utførte eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Viet Hung Pham utførte eksperimentene, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Varomyalin Tipmanee unnfanget og designet eksperimentene, utførte eksperimentene, analyserte dataene, utarbeidet figurer og/eller tabeller, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

·Jasadee Kaewsrichan unnfanget og designet eksperimentene, analyserte dataene, utarbeidet figurer og/eller tabeller, forfattet eller vurderte utkast til papiret og godkjente det endelige utkastet.

Datatilgjengelighet

Følgende informasjon ble gitt om datatilgjengelighet:

Rådata for IC50-verdier for de bisresorcinale og positive standardene for enzymatiske hemmende analyser angående kollagenase, elastase og tyrosinase er tilgjengelig i tilleggsfilene.

Tilleggsinformasjon

Tilleggsinformasjon for denne artikkelen kan finnes på nettet.

REFERANSER

1. Abhijit S, Manjushree D. 2010. Anti-hyaluronidase, anti-elastaseaktiviteten til Garcinia indica. International Journal of Botany 6(3):299–303 DOI 10.3923/ijb.2010.299.303.

2. BIOVIA. 2020. Discovery studio. San Diego: Dassault Systèmes.

3. Channar PA, Saeed A, Larik FA, Batool B, Kalsoom S, Hasan MM, Ashraf Z. 2018. Syntese av arylpyrazol via Suzuki-koblingsreaksjon, in vitro sopptyrosinase-enzymhemmingsanalyse og silico komparativ molekylær dockinganalyse med kojic syre. Bioorganic Chemistry 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. Nye cytotoksiske bis 5-alkylresorcinol-derivater fra bladene til Oncostemon bojerianum fra Madagaskars regnskog. Journal of Natural Products 65(11):1627–1632 DOI 10.1021/np0201568.

5.Dobos G, Lichterfeld A, Blume-Peytavi U, Kottner J. 2015. Evaluering av aldring av huden: en systematisk gjennomgang av kliniske skalaer. British Journal of Dermatology 172(5):1249–1261 DOI 10.1111/bjd.13509.

6. EU-kommisjonen, vitenskapelig komité for forbrukersikkerhet. 2010. Opinion on resorcinol, SCCS/1270/09.

7. Giang PM, Nga NT, Van Trung B, Anh DH, Viet PH. 2019. Evaluering av antioksidant, leverbeskyttende og anti-inflammatorisk aktivitet av bisresorcinol isolert fra stammen til Heliciopsis terminaler. Pharmaceutical Chemistry Journal 53(7):628–634 DOI 10.1007/s11094-019-02051-7.

8. Gopinath H, Karthikeyan K. 2018. Gurkemeie: et krydder, kosmetikk og kur. 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. Fysiologiske effekter av en formulering som inneholder tannase-konvertert grønn te-ekstrakt på hudpleie: fysisk stabilitet, kollagenase-, elastase- og tyrosinaseaktiviteter. Integrativ medisinforskning 3(1):25–33 DOI 10.1016/j.imr.2013.12.003.

10. Huang Y, Chen L, Feng L, Guo F, Li Y. 2013. Karakterisering av totale fenoliske bestanddeler fra stammene til Spatholobus suberect ved bruk av LC-DAD-MSn og deres hemmende effekt på human neutrofil elastaseaktivitet. Molecules 18(7):7549–7556 DOI 10.3390/molecules18077549.

11. Humphrey W, Dalke A, Schulten K. 1996. VMD-visuell molekylær dynamikk. 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. Atomistisk innsikt og modellert belysning av conessine mot Pseudomonas aeruginosa effluxpumpe. 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-screening av elastase-, kollagenase-, hyaluronidase- og tyrosinaseinhiberende og antioksidantaktiviteter av 22 halofyttplanteekstrakter for nye kosmetiske midler. 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 og in silico innsikt i tyrosinasehemmere med (E)-benzyliden-1-indanonderivater. Computational and Structural Biotechnology Journal 17(Suppl. 2):1255–1264 DOI 10.1016/j.csbj.2019.07.017.

15. Lai X, Wichers HJ, Soler-Lopez M, Dijkstra BW. 2017. Strukturen til humant tyrosinase-relatert protein 1 avslører et binukleært sinkaktivt sted som er viktig for melanogenese. Angewandte Chemie International Edition 56(33):9812–9815 DOI 10.1002/anie.201704616.

16.Mann T, Scherner C, Röhm KH, Kolbe L. 2018. Struktur-aktivitetsforhold av tiazolylresorcinoler, potente og selektive hemmere av human tyrosinase. International Journal of Molecular Sciences 19(3):690 DOI 10.3390/ijms19030690.

17.Medvidović-Kosanović M, Šeruga M, Jakobek L, Novak I. 2010. Elektrokjemiske og antioksidantegenskaper til (pluss)-katechin, quercetin og rutin. Croatica Chemica Acta 83(2):197–207.

18. Nguyen BCQ, Tawata S. 2015. Mimosindipeptidenantiomerer: forbedrede hemmere mot melanogenese og cyklooksygenase. Molecules 20(8):14334–14347 DOI 10.3390/molecules200814334.

19.Pientaweeratch S, Panapisal V, Tansirikongkol A. 2016. Antioksidant-, anti-kollagenase- og anti-elastase-aktiviteter av Phyllanthus emblica, Manilkara zapota og silymarin: en in vitro-komparativ studie for antialdringsapplikasjoner. Pharmaceutical Biology 54(9):1865–1872

20.Pluemsamran T, Onkoksoong T, Panich U. 2012. Koffeinsyre og ferulsyre hemmer UVA-indusert matriksmetalloproteinase-1 gjennom regulering av antioksidantforsvarssystemet i keratinocytt HaCaT-celler. Photochemistry and Photobiology 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. Effekter av rhodomyrton på gram-positive bakterielle tubulin homolog FtsZ. PeerJ 5(9):e2962 DOI 10.7717/peerj.2962.

22.Santos-Martins D, Forli S, Ramos MJ, Olson AJ. 2014. AutoDock4Zn: et forbedret AutoDock-kraftfelt for dokking av små molekyler til sinkmetalloproteiner. 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-metallionkomplekser: en ny klasse av terapeutiske midler. Medicinal Research Reviews 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. Døgnrytme i huden og annet elastisk vev. Matrix Biology 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. En integrert studie av tyrosinaseinhibering av rutin: fremgang ved hjelp av en beregningssimulering. 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. Fenolisk sammensetning og hudrelaterte egenskaper til luftdelens ekstrakt av forskjellige Hemerocallis-kultivarer. Antioksidanter 9(8):690 DOI 10.3390/antioks9080690.

27. Tanawattanasuntorn T, Thongpanchang T, Rungrotmongkol T, Hanpaibool C, Graidist P, Tipmanee V. 2020. (-)-Kusunokinin som en potensiell aldosereduktasehemmer: ekvivalens observert via AKR1B1 dynamikksimulering. 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. En rolle for det nylig funnet hjelpestedet i fosfolipase A1 fra thailandsk tigerveps (Vespa-tilknytning) i dens enzymatiske forbedring: i silikohomologi innsikt i modellering og molekylær dynamikk. Toxins 12(8):510 DOI 10.3390/toksiner12080510.

29. Thring TS, Hili P, Naughton DP. 2009. Anti-kollagenase, anti-elastase og antioksidant aktiviteter av ekstrakter fra 21 planter. BMC komplementær og alternativ medisin 9(1):1–11 DOI 10.1186/1472-6882-9-27.

30.Widyowati R, Sugimoto S, Yamano Y, Sukardiman, Otsuka H, ​​Matsunami K. 2016. Nye isolinariiner C, D og E, flflavonoidglykosider fra Linaria japonica. Chemical and Pharmaceutical Bulletin 64(5):517–521 DOI 10.1248/CPB.c16-00073.

For mer informasjon: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501