Five phenylpropanoids (1-5), a benzofuran neolignan (6), two 8-O-4'-neolignans (7-8), and five tetrahydrofuran lignans (9-13) were isolated from a methanol extract of Myristica fragrans seeds. The structures of 1-13 were determined by $^1H$- and $^{13}C$-NMR spectroscopic data analyses and a comparison with the literature data. Compound 3 was isolated for the first time from this plant. All the isolated compounds were evaluated for their inhibitory activity against tyrosinase. Among them, safrole (1) showed significant inhibitions against both the monophenolase ($IC_{50}=32.11{\mu}M$) and diphenolase ($IC_{50}=27.32{\mu}M$) activities of tyrosinase. The kinetic analysis shows that safrole (1) is competitive inhibitors for both monophenolase and diphenolase. The apparent inhibition constant ($K_i$) for safrole (1) binding with free enzyme was determined to be 16.05 and $13.66{\mu}M$ for monophenolase and diphenolase, respectively.
Kim, Ji Yeong;Lee, Min-Ki;Hwang, Byung Soon;Kim, Gi-Chang;Hwang, In Guk
The Korean Journal of Food And Nutrition
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v.32
no.6
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pp.611-619
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2019
The purpose of this study was to investigate the antioxidant activity and tyrosinase inhibitory activity of Codonopsis lanceolata 50% ethanol extract, and its solvent fractions (n-hexane, ethyl acetate (EA), n-butanol, water). The main components of the EA fraction were qualitatively analyzed using UPLC Q-ToF/MS. Additionally, a quantitative analysis was performed using UPLC. As a result, the total polyphenol content was 113.36 mg gallic acid/g in the EA fraction, which contained the largest amount of the C. lancolata solvent fractions. Also EA showed the highest antioxidant activity than other fractions. The IC50 of DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging activity was 0.03 mg/mL and the IC50 of ABTS [2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)] radical scavenging activity was 0.049 mg/mL. The EA fraction showed tyrosinase inhibitory activity than other fractions and especially inhibited monophenolase oxidase reaction higher than diphenolase oxidase reaction. The monophenolase oxidase inhibited 55% when the concentration of the EA fraction was 0.25 mg/mL. As a result of Q-ToF/MS analysis, it was confirmed that tangshenoside I and lobetyolin were the main components of EA fraction. Thus, these results suggest that C. lanceolata may be used as a potent source of cosmetic agents.
Tyrosinases catalyze the hydroxylation of a monophenol (monophenolase activity) and the conversion of an o-diphenol to o-quinone (diphenolase activity), which are mainly involved in the modification of tyrosine residues into 3,4-dihydroxyphenyl-alanine (DOPA) and DOPA/DOPAquinone-derived intermolecular cross-linking. Previously, we obtained a slightly acidic and cold-active tyrosinase, tyrosinase-CNK, by our recombinant protein approach. The enzyme showed optimal activity at pH 6.0 and 20 ℃ with an abnormally high monophenolase/diphenolase activity ratio and still had approximately 50% activity compared with the highest activity even in ice water. Here, we investigated reaction stability of the recombinant tyrosinase-CNK as a psychrophilic enzyme. The enzyme showed remarkable thermal stability at 0 ℃ and the activity was well conserved in repeated freeze-thaw cycles. Although water-miscible organic solvent as reaction media caused the activity decrease of tyrosinase-CNK as expected, the enzyme activity was not additionally decreased with increased concentration in organic solvents such as ethanol and acetonitrile. Also, the enzyme showed high salt tolerance in chaotropic salts. It was remarkably considered that 2+ metal ions might inhibit the incorporation of Cu2+ into the active site. We expect that these results could be used to design tyrosinase-mediated enzymatic reaction at low temperature for the production of catechols through minimizing unwanted self-oxidation and enzyme inactivation.
Kwon, Hyun Sook;Lee, Kyung Dong;Kim, Su Cheol;Cho, Soo Jeong
Journal of Life Science
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v.25
no.11
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pp.1298-1303
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2015
Machilus thunbergii (Lauraceae) is an evergreen tree cultivated in Korea and Japan. M. thunbergii has long been used as a traditional medicine in Korea, China, and Japan to treat various diseases, including edema, abdominal pain, and abdominal distension. In this study, dried stem bark of M. thunbergii extracted in methanol and extract was partitioned into n-hexane, CHCl3, and BuOH. The CHCl3-soluble extracts chromatographed on silica gel column using a CHCl3/acetone and n-hexane/EtOAc mixture to afford Compound 1 and 2. Two dibenzylbutane lignans, macelignan (1) and meso-dihydroguaiaretic acid (2), were isolated from the CHCl3-soluble extract of M. thunbergii stem bark. The structures of 1 and 2 were determined by 1H- and 13C-NMR spectroscopic data analyses and a comparison with literature data. The tyrosinase inhibitory activity of the isolated compounds was evaluated. Among these compounds, Compound 2 strongly inhibited the monophenolase (IC50=10.2 μM) activity of tyrosinase. A kinetic analysis showed that Compound 2 was a competitive inhibitor. The apparent inhibition constant (Ki) for Compound 2 binding to free enzyme was 4.8 μM. Based on these results, it can be concluded that meso-dihydroguaiaretic acid (2) is a potential candidate for the treatment of melanin biosynthesis-related skin diseases.
Tyrosinase ubiquitously existing from microorganisms to animals and plants is known to be the most critical and rate limiting enzyme during melanin biosynthesis. In order to develop new tyrosinase inhibitor we have synthesized 14 diphenyl ether compounds possessing hydroxyl, bromo, and nitro groups in the structure. Among the compounds prepared, 18 and 19 have shown much stronger inhibition of tyrosinase monophenolase function than arbutin used as a positive control. Both compounds 18 and 19 possess para-hydroxyphenyl moiety in their structure, which might reinforce the importance of p-hydroxyphenyl group in the tyrosinase inhibitory process. In the DPPH radical scavenging activity test, none of the compounds even 18 and 19 showed significant antioxidant activity. The results suggest that elaborate adjustment of diphenyl ether analogues with proper substituents have potential to be developed as new skin whitening agents working on the tyrosinase function.
Tyrosinases catalyze the hydroxylation of monophenolic compounds and the conversion of o-diphenols to oquinones. The enzymes are mainly involved in the modification of tyrosine into L-3,4-dihydroxyphenyl-alanine (L-DOPA) and DOPA/DOPAquinone-drived intermolecular cross-linking, which play the key roles of pigmentation to the cells. It is ubiquitously distributed in microorganisms, plants, and animals all around the nature world. They are classified as copper- containing dioxygen activating enzymes; two copper ions are coordinated with six histidine residues in their active sites and they are distinguished as met-, deoxy-, and oxy-form depending on their oxidative states. Natural extraction and recombinant protein approaches have been tried to obtain practical amounts of the enzymes for industrial application. Tyrosinases have been widely applied to industrial and biomedical usages such as detoxification of waste water containing phenolic compounds, L-DOPA as a drug of Parkinson's disease, biomaterials preparation based on the cross-linking ability and biosensors for the detection of phenolic compounds. Therefore, this review reports the mechanism of tyrosinase, biochemical and structural features and potential applications in industrial field.
Kim, Chowon;Park, Jumin;Lee, Hyeyoung;Hwang, Dae-Youn;Park, So Hae;Lee, Heeseob
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.32
no.5
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pp.594-601
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2022
This study evaluated the biological properties of lemongrass (Cymbopogon citratus) extracts. The EtOAc extract of lemongrass had DPPH, TEAC, and nitric oxide-scavenging activity assay results of 58.06, 44.14, and 41.08% at the concentration of 50, 10, and 50 ㎍/ml, respectively. The EtOAc extract had higher elastase and collagenase inhibitory activities than the 80% MeOH, n-hexane, BuOH, and water extracts and comparable whitening activity toward monophenolase or diphenolase. Also, the EtOAc fraction had higher lipase inhibitory and antimicrobial activities against Cutibacterium acnes among extracts which is known to an important contributor to the progression of inflammatory acne vulgaris, and an opportunistic pathogen present in human skin. Total phenolic and flavonoid concentrations in the EtOAc extract were 132.31 mg CAE/g extract and 104.50 mg NE/g extract, respectively. Biologically active compounds in lemongrass extracts were analyzed by LC-MS. This study confirms that lemongrass extracts have potential use as cosmetic skincare ingredients. Thus, lemongrass can be considered a promising natural source of readily available, low-cost extracts rich in antioxidant, skincare, and antimicrobial compounds that might be suitable for replacing synthetic compounds in the cosmeceutical industry.
An endogenous phenoloxidase (EPO) from earthworm, Lumbricus rubellus, has been purified and characterized. The purified EPO using ammonium sulfate fractionation, Blue-2, Phenyl-, and Q-sepharose chromatography steps was revealed in SDS-PAGE as a single protein banri with Mr. of 59 kl)a. A native strudure of the enzyme was examined with an in situ staining of a nondenatudng-PAGE using DL-dopa as a substrate. The result showed that a single band due to the EPO activity was located siighdy above a standard polypeptide with Mr. of 210 kl)a. These fads indicate that the EPO is an oligomeric enzyme. The presence of a monophenolase activity of the purified EPO, which hydroxylates tyrosine to dopa, was confirmed by observing dopachrome accumulation at 475 nm at PH 8.0 with a typical lag phase during 60 mm. of meausrement. A series of inhibition study has been performed for the enzyme with several divalent cation chelators such as phenyithiourea (Flu), 1, lO-phenanthroline, EDTA, and EGTA. Among them, only V'flj inhibited the enzyme with 1C0.5 of 65 MM, which indicated that copper was critical for the catalysis of EPO. The enzyme was maximally active at 35'C and pH 8.0 when L-dopa to dopachrome conversion was spectrophotometricaily monitored at 475 nm. The apparent Km values of P0 for L-opa were obtained as 1.86 mM and 13.8 mM at pH 6.5 and 8.0, respectively. The catalytic efficiencies at both pH were almost identical [(kat/Km)pH8.0/(kcat/Km)pH6.5 = O.92] while the Vmax at p11 8.0 was 6.6-fold higher than that at pH 6.5. This fact may indicate that pH affeds the catalysis at substrate and/or enzyme-substrate complex level rather than the enzyme itself. Taken together, the EPO was an oligomeric enzyme which did not require proteolysis for its activation. These results also indicated that the enzyme can exist, at least, in part as a latent form In vivo, which might be distinct from the prophenoloxidase activating system. Therefore, it is pertinent to consider that there must be certain regulatory molecules or phenomena in L. rubellus which make the 1,0 in a latent form in vivo before the foreign invasions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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