酵素動態と銅キレートにより分類される天然由来のチロシナーゼ阻害剤

Naturally-Occurring Tyrosinase Inhibitors Classified by Enzyme Kinetics and Copper Chelation.

抄録

現在、天然物のin vitro美白活性の検証には、キノコのチロシナーゼを用いる方法、ヒトのチロシナーゼを用いる方法、ドーパクロムタウトメラーゼ（またはチロシナーゼ関連タンパク質-2、TRP-2）を用いる方法の大きく3つの測定方法がある。美白剤の開発は、メラノサイトでのメラニン合成抑制とメラノサイト刺激のダウンレギュレーションという2つの方法からなります。メラニン量については、メラノサイトの細胞株を用いて、TRP-1やTRP-2の発現量とメラニン合成量を調べている。表皮表面細胞やメラノサイトの増殖は、エンドセリン-1、α-メラノサイト刺激ホルモン、一酸化窒素、ヒスタミン、ペアボックス3、小眼球関連転写因子、ピリミジン二量体、セラミド、幹細胞因子、メラノコルチン1受容体、cAMPなどの細胞内シグナル受容体、因子、またはメディエーターによって刺激される。また、チロシナーゼを含むメラニン合成遺伝子のプロモーター領域は、メラノサイト特異的な転写因子によってアップレギュレーションされている。このように、遺伝子発現レベルでの成長とメラニン合成の抑制は、チロシナーゼ阻害に代わる美白研究手法として注目されています。最近、多くの研究者が美白剤の生理活性を考慮した分画、発見、精製、同定を発表している。メラニン生成抑制は、チロシナーゼ阻害、銅キレート、メラニン関連タンパク質のダウンレギュレーションという3種類の方法で得ることができる。現在、酵素阻害のメカニズムに基づき、競合型、非競合型、競合・非競合混合型、非競合型という4種類の阻害剤が特徴づけられている。可逆的阻害剤タイプは自殺基質として作用し、従来の阻害剤は酵素の分子認識特性に基づいて不活性化剤と可逆的阻害剤に分類される。マイナーな役割として、転写因子は阻害剤によってダウンレギュレーションされることもある。現在、コウジ酸やカルコンなどの活性部位銅鉄結合阻害剤がチロシナーゼ阻害活性を示す。チロシナーゼ阻害剤のメカニズム決定には、チロシナーゼ触媒部位構造が重要であるため、阻害剤の酵素認識と阻害メカニズムを理解することは、チロシナーゼ阻害剤の新規開発には不可欠である。本総説では、酵素動態と銅キレート反応によりチロシナーゼ酵素阻害作用を示すことが確認された現在の天然物を分類することを意図している。

Currently, there are three major assaying methods used to validate in vitro whitening activity from natural products: methods using mushroom tyrosinase, human tyrosinase, and dopachrome tautomerase (or tyrosinase-related protein-2, TRP-2). Whitening agent development consists of two ways, melanin synthesis inhibition in melanocytes and downregulation of melanocyte stimulation. For melanin levels, the melanocyte cell line has been used to examine melanin synthesis with the expression levels of TRP-1 and TRP-2. The proliferation of epidermal surfaced cells and melanocytes is stimulated by cellular signaling receptors, factors, or mediators including endothelin-1, α-melanocyte-stimulating hormone, nitric oxide, histamine, paired box 3, microphthalmia-associated transcription factor, pyrimidine dimer, ceramide, stem cell factors, melanocortin-1 receptor, and cAMP. In addition, the promoter region of melanin synthetic genes including tyrosinase is upregulated by melanocyte-specific transcription factors. Thus, the inhibition of growth and melanin synthesis in gene expression levels represents a whitening research method that serves as an alternative to tyrosinase inhibition. Many researchers have recently presented the bioactivity-guided fractionation, discovery, purification, and identification of whitening agents. Melanogenesis inhibition can be obtained using three different methods: tyrosinase inhibition, copper chelation, and melanin-related protein downregulation. There are currently four different types of inhibitors characterized based on their enzyme inhibition mechanisms: competitive, uncompetitive, competitive/uncompetitive mixed-type, and noncompetitive inhibitors. Reversible inhibitor types act as suicide substrates, where traditional inhibitors are classified as inactivators and reversible inhibitors based on the molecule-recognizing properties of the enzyme. In a minor role, transcription factors can also be downregulated by inhibitors. Currently, the active site copper iron-binding inhibitors such as kojic acid and chalcone exhibit tyrosinase inhibitory activity. Because the tyrosinase catalysis site structure is important for the mechanism determination of tyrosinase inhibitors, understanding the enzyme recognition and inhibitory mechanism of inhibitors is essential for the new development of tyrosinase inhibitors. The present review intends to classify current natural products identified by means of enzyme kinetics and copper chelation to exhibit tyrosinase enzyme inhibition.