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不止是水通道修理工——α-甘油葡萄糖苷

   日期:2022-02-23     来源:网络    浏览:433    评论:0    
核心提示:由于α-GG具有稳定蛋白质结构和激活细胞内保护酶等的能力,因此可以被用做蛋白质稳定剂以及化妆品成分。日本一些传统发酵食品(如清酒、味增)中,也被发现含有生物活性化合物α-GG。另外,α-GG可以作为渗透保护物质在异养细菌(如假单胞菌、寡养单胞菌)和蓝藻(如集胞PCC6803、聚球藻PCC7002)细胞中进行从头合成和积累。
  
 一、初识α-GG

α-甘油葡萄糖苷(α-Glucosyl Glycero,简写为α-GG)是自然界中一种由甘油分子和葡萄糖分子通过糖苷键连接而形成的糖苷类有机物。 是由一些受到环境压力胁迫(如干燥、高渗透压、极端温度、紫外线等)的生物体所合成的渗透保护物质。

由于α-GG具有稳定蛋白质结构和激活细胞内保护酶等的能力,因此可以被用做蛋白质稳定剂以及化妆品成分。日本一些传统发酵食品(如清酒、味增)中,也被发现含有生物活性化合物α-GG。另外,α-GG可以作为渗透保护物质在异养细菌(如假单胞菌、寡养单胞菌)和蓝藻(如集胞PCC6803、聚球藻PCC7002)细胞中进行从头合成和积累。

二、水通道蛋白AQP3的修理工

皮肤角质细胞层中含有大量的水通道蛋白AQP3,该蛋白调控着细胞中水分的吸收和运输,但容易受到年龄、环境等压力的影响而损伤(详见《硬核科普:皮肤水嫩的密码--水通道蛋白AQP3》)

通过培养人体角化细胞的相关测试表明,α-GG极易被细胞吸收(其分子大小只有玻尿酸的三分之一),能够显著提高细胞内编码AQP3的mRNA(信使RNA)的转录,从而使细胞大量合AQP3,恢复细胞膜上水通道的正常水平,维持皮肤的水合作用。

(上图为添加α-GG培养细胞的对照实验。绿色荧光为细胞膜内的水通道蛋白AQP3,蓝色荧光为细胞核)

三、不死草重生的密码

密罗木,也叫不死草,生长在遥远古老神秘的南非高原,是世界上唯一一种能复活的木本植物。这株传奇般的复苏植物能够承受极限的挑战,经过十年缺水干枯,却只需一滴水便可在24小时内恢复生命力,重新蓄积水分,并会在短短数小时内恢复健康饱满外形,展现出极强的抵抗力!它能承受最严酷阳光热度或极地干寒、面临长时间亮光或黑暗,在极端干旱的情况下,它的枝叶会紧紧收缩成球状,牢牢锁住体内珍贵的最后一滴水,即使丧失自身高达98%的水分,仍可顽强生存!

这一奇迹发生的秘密,就在于密罗木细胞中含有大量的α-GG。当组成细胞膜的磷脂双分子层脱水时,α-GG的存在能降低流体-凝胶相转变温度的增加值。这可用膜间距效应来解释,小分子溶质对膜相行为的影响主要与水分含量有关。随着α-GG浓度的增加,渗透压也增加。在负水势状态下,高渗透压可使吸力减小(即低负压),从而使膜间水流失减少。膜平均间距增大,水合力减小。脱水期膜双分子层间的溶质还具有体积作用:在含水量极低情况下,α-GG的分子体积可增加双分子层间距,从而降低膜间水合力。因此,在低水合作用时,像α-GG这种小分子溶质的浓度高,降低了细胞膜的应力应变,即细胞膜变为胶状的趋势降低,从而保护了细胞膜和细胞的结构不变性、不损坏。

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四、全细胞工厂技术和α-GG

由于α-GG具有诸如:增加水通道蛋白AQP3的表达、稳定细胞膜结构、强效保湿锁水易吸收(吸水性是玻尿酸的4.6倍、分子量是玻尿酸的三分之一)、激活细胞代谢活力等诸多优点,它成功的成为了诸多国际大牌护肤品的升级首选。

目前α-GG的生产有化学合成法和生物合成法两种。

化学合成法是用传统的化工方法,通过有机化学反应生产。该方法会产生较多的杂质(主要是异构体β-GG)、有害的有机溶剂等。

舒朵丽系列产品使用的α-GG等主要原料,是同国内顶级高校联合开发的全细胞工厂技术生产。细胞工厂(Cell Factory)作为21世纪初新兴的生物学研究领域,对细胞进行有目标的设计、改造乃至重新合成,可以创造解决生物医药、环境能源、生物材料等问题的微生物、细胞和蛋白酶等新“生命”。

通过改造和调控微生物体内“酶”的方法,构建的“细胞工厂”,以可再生原料为碳源进行α-GG的绿色生产。相比传统方式,生产过程简单,全部在水溶液中进行,不需要苯等毒性溶剂,有害物质零排放,残渣可生物降解。最重要的是产品纯度和含量高,不含有异构体等杂质,生物活性和利用度更高。

 
     
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