Đặt vấn đề Sắc tố tạo nên màu của da, tóc, màng nhầy và võng mạc của mắt. Sắc tố được hình thành do sự lắng đọng của sắc tố melanin. Trong khi đó, melanin được sản xuất bởi các tế bào melanocytes và sắc tố da có ở lớp đáy của thượng bì, các sắc tố melanin có tác dụng chống lại ảnh hưởng của tia cực tím UV từ mặt trời. Sắc tố melanin được chia thành hai loại: Eumelanin có màu đen hoặc nâu sẫm và được tìm thấy ở những người có làn da xỉn, mờ (nó có tác dụng bảo vệ da tránh được tia UV).
Pheo-melanin: loại sắc tố này còn được gọi là melanin đỏ, thường xuất hiện ở những người có làn da trắng hoặc tóc đỏ. Pheo-melanin không có tác dụng bảo vệ chống lại tia UV. Ngược lại, sự tổng hợp của loại sắc tố này sẽ tạo ra các gốc tự do tấn công da. Hai loại sắc tố melanin này thường xuất hiện ở tất cả các làn da của mỗi người.
Tuy nhiên, với từng cá nhân sẽ có tỷ lệ khác nhau. Số lượng hai loại sắc tố này sẽ là yếu tố quyết định màu da tự nhiên của mỗi người, cũng như độ rám nắng của họ khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Sắc tố da là kết quả của một quá trình hoạt động với bốn giai đoạn phức tạp. Giai đoạn đầu tiên, tia cực tím và các chất trung gian sinh học (các chất được tìm thấy trong tế bào da) kích thích quá trình tạo sắc tố.
Giai đoạn tiếp theo, melanin được sản xuất bởi melanocytes. Giai đoạn thứ ba, melanin sản xuất bởi melanocytes được phân phối qua hai lớp biểu bì da. Giai đoạn cuối cùng, sắc tố melanin di chuyển đến bề mặt da thông qua sự đổi mới liên tục của các tế bào trong lớp biểu bì. Nám da, sạm đen là các dấu hiệu bệnh lý do sự biểu hiện vượt mức melanin ở da.
Để khắc phục các triệu chứng này, người ta thường sử dụng các hóa chất có khả năng ức chế enzyme tyrosinase tham gia sinh tổng hợp melanin. Tuy nhiên, việc sử dụng các hóa chất này có thể gây ra tác dụng phụ cho người dùng, trong số đó một số loại đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước. Vậy nên những hoạt chất chiết xuất từ dược liệu có khả năng ức chế tyrosinase được sử dụng bởi hiệu quả làm trắng da và tính an toàn, vẫn là mối quan tâm của các ngành công nghệ dược phẩm và hóa mỹ phẩm Các chiết xuất từ vi tảo như: Endarachne binghamiae, Schizymenia dubyi, Ecklonia cava, Sargassum silquastrum, Scenedesmus obliquus đã chứng 1 minh hoạt động ức chế tyrosinase mạnh mẽ tương tự như acid arbutin đối chứng. Việc nghiên cứu và phát triển thuốc mới ức chế tyrosinase là một quy trình rất tốn kém cả về thời gian và tiền bạc, tuy nhiên tỷ lệ thất bại lại tương đối cao.
Do đó, trong nghiên cứu này đã ứng dụng phương pháp tính toán và mô phỏng phân tử (gọi tắt là phương pháp invitro silico) trên ba chủng vi tảo Spirulina Platensis để sàng lọc các hợp chất ức chế enzyme tyrosinase nhằm giảm thiểu chi phí và thời gian tìm kiếm hợp chất tiềm năng ức chế enzyme tyrosinase. Mục đích và yêu cầu đề tài 1. Mục đích của đề tài Khảo sát và đánh giá khả năng ức chế enzyme tyrosinase từ ba loại cao chiết vi tảo Spirulina platensis: S. Yêu cầu của đề tài Tách chiết thu cao chiết từ ba chủng vi tảo Spirulina platensis: S.platensis 5 Nghiên cứu đánh giá thử hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase từ ba chủng vi tảo Spirulina platensis: S.Ý nghĩa khoa học Sàng lọc và phát hiện một số loại vi tảo có hoạt chất ức chế enzyme tyrosinase từ đó làm cơ sơ thực hiện những nghiên cứu tiếp theo, ví dụ như làm kem trắng sáng da.
Ý nghĩa thực tiễn Dựa vào kết qủa nghiên cứu để lựa chọn một số loại vi tảo làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm làm kem làm trắng da. 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu về enzyme tyrosinase 2. Khái niệm và nguồn gốc của enzyme tyrosinase trong tự nhiên Enzyme tyrosinase (EC 1.1) hay còn gọi là enzyme polyphenol oxidase (PPO), là một enzyme monooxygenase có chứa đồng tham gia vào hai phản ứng của quá trình chuyển hóa melanin; một là hydroxyl hóa monophenol thành O- dophenol, hai là oxi hóa O-diphenol thành O-quinon; sau đó, O-quinon tham gia một loạt các phản ứng ức chế để tạo thành melanin.
Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh sự hiện diện của enzyme chứa đồng trong các mô động vật và thực vật, xúc tác bởi quá trình oxy hóa từ tyrosine melanin và các sắc tố khác. Ở thực vật, tyrosinase là enzyme chịu trách nhiệm tạo ra màu nâu không mong muốn khi để thực vật trong không khí (ví dụ như khoai tây). Tyrosinase nằm trong các tế bào sắc tố da, đặc biệt trong các melanosome. Gen TYR là gen chịu trách nhiệm mã hóa tyrosinase ở người.
Cấu trúc của enzyme tyrosinase (Ali Nawaz và cs. (2017) Do có nhiều nguồn tyrosinase, đặc tính cấu trúc của enzyme rất đa dạng trong tự nhiên cùng với sự phân bố của chúng trong các mô và tế bào, vì vậy không có loại protein chung nào được quan sát thấy ở tất cả các loài. Sự khác biệt được quan sát thấy trong cấu trúc chính, kích thước, ở các vị trí như vị trí hoạt động và trong cơ chế glycosyl hóa. Điểm chung ở tất cả các tyrosinase là tâm đồng loại III của chúng chứa hai nguyên tử đồng, mỗi nguyên tử được kết nối với sáu phân tử histidine ở vị trí hoạt động của chúng.
3 Enzyme tyrosinase đã được phân lập và tinh chế từ các nguồn khác nhau chẳng hạn như một số thực vật, động vật, nấm và vi sinh vật,. Trong số các nguồn tyrosinase khác nhau, tyrosinase từ nấm: Agaricus bisporus, Agaricus bisporus, Neurospora crassa, Amanita muscaria, Lentinula edodes, Aspergillus oryzae, Portabella mushrooms, Pycnoporussanhuineus, Lentinula boryana (Ali Nawaz và cs. (2017) là một nguồn chính và rẻ của enzyme tyrosinase với tính tương đồng và tương đồng cao so với tyrosinase của người. Do những đặc tính tốt này, cấu trúc, chức năng và đặc điểm sinh hóa của tyrosinase nấm đã được được nghiên cứu rộng rãi như một hệ thống mô hình để sàng lọc tyrosinase các chất ức chế và các nghiên cứu tạo hắc tố, các phản ứng xúc tác bởi enzyme và các nghiên cứu cấu trúc chất ức chế enzyme cho đến nay.
Tyrosinase từ Agaricus bisporus với hai đơn vị con, nặng và nhẹ, được phân lập đầu tiên bởi Bourquelot và Bertrand năm 1895. Nó có ba miền và hai vị trí liên kết đồng liên kết với sáu gốc histidine và tương tác với oxy phân tử trong vị trí hoạt động của tyrosinase, liên kết disulfua ổn định cấu trúc hơn. Bên cạnh đó tyrosinase được thu nhận từ vi khuẩn: Rhizobium, Symbiobacterium thermo-philum, Pseudomonas maltophilia, Sinorhizobium meliloti, Marinomonas mediterra-nea, Thermomicrobium roseum, Bacillus thuringiensis, Pseudomonas putida, Streptomyces castaneoglo-bisporus, Ralstoniasolana cearum, Verrucomicrobium spino-sum (Ali Nawaz và cs. Tyrosinase thu nhận từ thực vật: Monastrell grape, táo, hoa hướng dương, Solanum melongena, Portulaca grandiflora (Ali Nawaz và cs.Vai trò và ứng dụng của enzyme tyrosinase Ứng dụng y tế / lâm sàng Tyrosinase tham gia vào quá trình sinh tổng hợp melanin trong các melanosome gây ra sắc tố da, tóc và mắt ở động vật có vú, giúp bảo vệ chống lại tia UV.
Đóng một phần quan trọng trong phản ứng miễn dịch và chữa lành vết thương ở thực vật, động vật không xương sống khác nhau cũng như bọt biển. Tyrosinase có ý nghĩa đối với sự hình thành bào tử, bảo vệ sự tồn tại của các mô sau một số tổn thương hoặc tổn thương ở nấm, là một phần quan trọng trong việc bảo vệ vi khuẩn. 4 Các ứng dụng y tế quan trọng bao gồm tổng hợp melanin cho mục đích điều trị, sản xuất L-DOPA, một loại thuốc được sử dụng để điều trị bệnh Parkinson, sản xuất lincomycin kháng sinh và điều trị các bệnh thần kinh khác nhau tyrosinase nấm có ứng dụng lâm sàng để điều trị bệnh bạch biến. Là tiền chất trong xét nghiệm miễn dịch và vi phân giải kháng thể để sản xuất L-DOPA.
(Ali Nawaz và cs. (2017) Ngành công nghiệp thực phẩm Tyrosianse tạo ra hydroxyl tyrosol có ứng dụng làm phụ gia thực phẩm. Điều này được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm, chẳng hạn như để sản xuất theaflavin, một tập hợp các hợp chất trong trà đen có tác dụng chống ung thư và các đặc tính khác. Các chất tạo màng sinh học đang được phát triển bởi các ngành công nghiệp thực phẩm có các đặc tính cụ thể.
Các đặc tính của thịt như khả năng tạo gel, đặc tính kết cấu và liên kết là rất quan trọng để sản xuất các sản phẩm thịt khác nhau Sự kết dính của các protein cơ gây ra bởi nhiệt rất nghiêm trọng trong quá trình chế biến thịt vì nó quyết định kết cấu của sản phẩm cuối cùng. Trong chế biến sữa để liên kết chéo các protein sữa khác nhau. Vì vậy, các tyrosinae liên kết ngang được khai thác để điều chỉnh các đặc tính gel hóa này. Các tyrosinase như transglutaminase, laccase và tyrosinase gần đây đã được sử dụng để kiểm tra protein thịt lợn và gà (Ali Nawaz và cs.
Khử nhiễm phenol bằng tyrosinase Các ngành công nghiệp khác nhau như giấy, hóa chất, dệt may, khai thác mỏ, than đá và dầu mỏ tạo ra nước thải bao gồm các phenol và các dẫn xuất của nó. Tyrosinase có khả năng oxy hóa phenol thành các chất không hòa tan có thể được loại bỏ bằng cách kết tủa hoặc lọc chúng. Các hợp chất phenolic có trong dung dịch nước có thể được loại bỏ bằng cách hấp phụ chúng vào than hoạt tính dạng hạt. Vì tyrosinase là chất khử độc của xenobiotics có cấu trúc phenol, do đó trong số đó, chlorophenol là chất gây ô nhiễm cụ thể có trong nước thải.
Các ngành công nghiệp như da, dệt, dược phẩm và giấy, tạo ra các loại thuốc nhuộm khác nhau, chủ yếu là thuốc nhuộm azo, là chất nguy hiểm cho môi trường. Trong những điều kiện nhất định, chúng bị vi khuẩn khử màu và sau đó bị phân hủy bởi tyrosinase. Cơ chế như 5 chất nhũ hóa và sản xuất thực phẩm ít chất béo hơn và ít calo hơn. Làm cảm biến sinh học để phát hiện hợp chất phenolic độc hại.
Các polyme tự nhiên có thể được liên kết chéo để tạo ra các polyme mới bằng cách sử dụng tyrosinase của nấm. Chúng hình thành các liên kết chéo trên cơ sở khả năng tiếp cận và sự phong phú của protein mục tiêu. Những thay đổi trong các đặc tính là rất quan trọng để sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như chế biến thực phẩm.