酪氨酸酶抑制剂在极端环境微生物中的分布规律及其作用机理研究

Tyrosinase plays a key role in the formation of melanin. Both mammalian abnormal melanin pigmentation and fruits or vegetables enzymatic browning are correlated with tyrosinase catalytic activity and tyrosinase mRNA transcription. So screening of tyrosinase inhibitors and inhibition of tyrosinase activity have been important approaches to treat hyperpigmentation and inhibit undesired browning of fruits and vegetables. Most of the studies reported in the present papers are related to tyrosinase inhibitors discovered from natural plants and microorganisms from marine environment. However, the research on tyrosinase inhibitors of microbial origin from extreme environments in Xinjiang, such as extremely salty or extremely alkaline condition is scarcely reported. Mushroom tyrosinase immobilized will be used as stationary phase of the affinity chromatography. We will establish an effective tyrosinase inhibitors-producing strains screening model based on the enzyme-inhibitor interaction. This model is applied in screening of extremophilic microorganisms' metabolites from Lop Nur and Aydin Lake, Xinjiang. We will investigate the distribution of tyrosinase inhibitors-producing strains in extremophiles and screen out microorganisms for antityrosinase activity in a cell free system and B16 melanoma cells. This study shows that the extreme environment microorganisms, especially the halophiles and alkaliphiles, are the important resources for bioactive compounds and tyrosinase inhibitors. Study on inhibitory effects of microorganisms' metabolites containing bioactive contents of tyrosinase inhibitors will encourage researchers to seek new potent lead compounds to tyrosinase inhibitors.

酪氨酸酶是生物体黑色素合成的关键酶，人体皮肤色素沉着性疾病和果蔬的褐变都与酪氨酸酶的表达和活性有关。因此，筛选酪氨酸酶抑制剂，抑制酪氨酸酶活性，已成为预防和治疗皮肤色素沉着性疾病和防止果蔬褐变的一种重要途径。目前酪氨酸酶抑制剂的研究主要集中在植物和海洋微生物产生的天然产物，而对来自新疆高盐或高盐碱环境微生物的酶抑制剂则鲜有报道。本项目以固定化蘑菇酪氨酸酶作为亲和介质，利用酶和抑制剂特异性吸附的特性建立酪氨酸酶抑制剂产生菌筛选模型，对新疆罗布泊、艾丁湖等古老盐湖的极端微生物进行筛选，探索酪氨酸酶抑制剂在极端环境微生物中的分布规律。结合无细胞系统和鼠B16黑色素瘤细胞系统筛选出具有抑制酪氨酸酶活性能力的微生物，为新药筛选中微生物资源的定向分离提供依据。通过进一步探讨极端微生物中酶抑制剂活性组分的作用机理，为寻找新颖的酪氨酸酶抑制剂先导物奠定基础。

酪氨酸酶是生物体黑色素合成的关键酶，人体皮肤色素沉着性疾病和果蔬的褐变都与酪氨酸酶的表达和活性有关。因此，筛选酪氨酸酶抑制剂，抑制酪氨酸酶活性，已成为预防和治疗皮肤色素沉着性疾病和防止果蔬褐变的一种重要途径。目前酪氨酸酶抑制剂的研究主要集中在植物和海洋微生物产生的天然产物，而对来自新疆高盐或高盐碱环境微生物的酶抑制剂则鲜有报道。本项目采用抑制比基尼链霉菌黑色素的生成结合测定蘑菇酪氨酸酶抑制活性的方法，对新疆罗布泊、盐湖、奇台黑碱土中的极端环境微生物进行了系统筛选，结果获得具有较高抑制黑色素合成和酪氨酸酶活性双重功能的细菌15株，放线菌5株，真菌2株，可见，酪氨酸酶抑制剂广泛分布于新疆各种极端环境微生物中。本项目采用无细胞系统定向筛选出可用于新药开发的细菌菌株3株，抑制率均达90 %以上；放线菌菌株4株，抑制率达70 %以上。选择其中两株放线菌，研究它们产生的代谢产物粗提取物对B16小鼠黑色素瘤细胞的生物学效应，为美白化妆品的开发提供理论依据。在100～1000 μg/mL质量浓度范围内放线菌各种代谢产物作用B16细胞48 h时对细胞的增殖均没有明显的抑制作用（ｐ＞0.05），但是它们对细胞内酪氨酸酶活性和黑色素合成量有不同程度的影响，其中菌株89-2-2上清液提取物的抑制效果最明显。菌株89-2-2上清液提取物在浓度为750 μg/mL时，可使细胞内酪氨酸酶总活性降低为对照的50 %左右；浓度为100 μg/mL时，使细胞内黑色素总量仅为对照的（57.01±0.8）%。选择抑酶活性较高的六种放线菌，研究它们的代谢产物对蘑菇酪氨酸酶的抑制作用机理，为寻找新颖的酪氨酸酶抑制剂先导物奠定基础。实验结果显示，六种放线菌的代谢产物提取物对酪氨酸酶活力均有明显的抑制作用，且抑制强度与浓度呈依赖性关系。随着提取物浓度的增大，酶活力逐渐下降，导致酶活力下降50 %所需的代谢产物提取物的浓度（IC50）为0.27～0.33 mg/mL。这六种放线菌的代谢产物提取物对酪氨酸酶的抑制效应均表现为可逆抑制作用。