Grupa naukowców z Uniwersytetu Meijo nie jest jedną grupą prowadzącą badania nad filtrami UV. Już wspominaliśmy o tym, że naukowcy z Nanyang Technological University w Singapurze opracowali filtr przeciwsłoneczny, który nie tylko skutecznie blokuje szkodliwe promieniowanie UV, ale też chłodzi skórę, a przy tym nie szkodzi środowisku. Zamiast chemicznych filtrów czy popularnych minerałów, jak tlenek tytanu czy cynku, wykorzystano w nim naturalny pyłek kwiatów kamelii.
Tajemnica tkwi w aminokwasach
Sinice to bakterie fotosyntetyczne, które produkują tlen i są znane ze swojej zdolności przetrwania w trudnych warunkach. Aby radzić sobie z ekstremalnym stresem, wytwarzają szeroką gamę związków chemicznych. Wśród nich znajdują się aminokwasy mykosporynopodobne (MAA), czyli małe, rozpuszczalne w wodzie cząsteczki, które pochłaniają promieniowanie ultrafioletowe (UV).
MAA pomagają chronić komórki przed szkodliwym działaniem słońca i działają jako przeciwutleniacze, neutralizując reaktywne formy tlenu (ROS) wywołane stresem. Chociaż cząsteczki te mają wspólną podstawową strukturę, ich zróżnicowanie powoduje różne aktywności i funkcje biologiczne.
MAA wyróżniają się biokompatybilnością i są uważane za bezpieczne dla ludzi. Te cechy sprawiają, że są obiecującymi kandydatami do wykorzystania w zrównoważonej biotechnologii i produkcji na dużą skalę naturalnych alternatyw dla filtrów przeciwsłonecznych.
Naukowcy odkryli nowy związek chemiczny
Jak czytamy w artykule opublikowanym w Science of The Total Environment zespół naukowców z Uniwersytetu Meijo i z Uniwersytetu Chulalongkorn zidentyfikowali nowy MAA wytwarzany przez termofilne sinice żyjące w gorących źródłach w Tajlandii. Oprócz identyfikacji nowej cząsteczki, badania rzucają światło na to, jak te organizmy adaptują się do ekstremalnych warunków.
Zrozumienie biosyntezy reagującej na stres u ekstremofilnych sinic może przyspieszyć rozwój biotechnologii przemysłowej w zakresie produkcji naturalnych pigmentów i przeciwutleniaczy
Naukowcy zbadali gorące źródła
Naukowcy wyizolowali osiem szczepów odpornych na ciepło sinic z gorącego źródła Bo Khlueng w prowincji Ratchaburi w Tajlandii. Podczas eksperymentów laboratoryjnych jeden szczep znany jako Gloeocapsa, gatunek BRSZ, wytworzył nieznany wcześniej związek absorbujący promieniowanie UV pod wpływem promieniowania UV-A i UV-B. Związek ten, zidentyfikowany jako hydroksymykosporyna-sarkozyna związana z β-glukozą (GlcHMS326), został następnie szczegółowo zbadany w celu zrozumienia jego struktury i funkcji.
Produkcja GlcHMS326 znacząco wzrasta, gdy sinice są wystawione na działanie promieniowania UV-A, UV-B oraz wysokie stężenie soli. Chociaż organizmy te pochodzą z gorących źródeł, ten specyficzny związek nie jest aktywowany przez stres cieplny. Modyfikacje chemiczne występujące w GlcHMS326 przyczyniają się do jego niezwykłej struktury i zwiększonej wydajności.
Metylacja poprawia stabilność, absorpcję promieniowania UV i aktywność antyoksydacyjną związków MAA. Glikozylacja dodatkowo wspiera stabilność, fotoprotekcję i obronę antyoksydacyjną. W porównaniu z bardziej powszechnymi MAA, GlcHMS326 wykazuje silniejsze działanie wymiatające wolne rodniki. Tym samym jego zmodyfikowana struktura odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu jego działania antyoksydacyjnego.
Będą nowe ekologiczne kremy z filtrem UV?
Ekstremofilne sinice ujawniają niezwykłe cząsteczki, które mogą inspirować nowe kierunki w naukach podstawowych i zrównoważonej biotechnologii
Nowo zidentyfikowany związek wyróżnia się wszechstronnością i potencjałem do zrównoważonej, masowej produkcji z wykorzystaniem „biofabryk” sinicowych. Może on stanowić alternatywę dla niektórych syntetycznych filtrów UV, które budzą obawy o środowisko, przyczyniając się do rozwoju bardziej ekologicznych kremów przeciwsłonecznych. Jego właściwości przeciwutleniające sugerują również potencjalne zastosowanie w preparatach do pielęgnacji skóry, m.in. typu anty aging, i produktach farmaceutycznych.