В поиске более безопасных и натуральных средств для защиты от солнца ученые совершили открытие в неожиданном месте – горячих источниках Таиланда. Международная команда исследователей обнаружила, что обитающие там теплолюбивые цианобактерии производят ранее неизвестное соединение с мощными УФ-фильтрующими свойствами. Это открытие не только открывает путь к созданию нового поколения солнцезащитных кремов, но и проливает свет на удивительные механизмы выживания микроорганизмов в экстремальных условиях.
Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, – это фотосинтезирующие бактерии, способные выживать в самых суровых средах. Для защиты от стрессов, таких как интенсивное ультрафиолетовое излучение, они вырабатывают особые вещества – микоспориноподобные аминокислоты (МАА). Эти молекулы поглощают УФ-лучи и действуют как антиоксиданты, защищая клетки от повреждений. Растущая обеспокоенность по поводу рисков, связанных с химическими УФ-фильтрами в традиционных солнцезащитных кремах, – от аллергических реакций до вреда для окружающей среды – заставляет ученых активно искать природные и безопасные альтернативы. МАА считаются идеальными кандидатами благодаря их биосовместимости.
Команда под руководством профессора Хакуто Кагеямы из Университета Мэйдзё и профессора Рунгарун Вадити-Сирисатты из Университета Чулалонгкорн выделила восемь штаммов термоустойчивых цианобактерий из горячего источника Бо Кхлуенг. В ходе лабораторных экспериментов один из штаммов, Gloeocapsa species BRSZ, начал производить неизвестное УФ-поглощающее вещество под воздействием ультрафиолета. «Понимание биосинтеза в ответ на стресс у экстремофильных цианобактерий может ускорить развитие промышленной биотехнологии для производства натуральных пигментов и антиоксидантов», – объясняет профессор Кагеяма.
Новое соединение, названное GlcHMS326, оказалось уникальным. Его молекула подвергается сразу трем редким химическим модификациям, ранее не встречавшимся у МАА из цианобактерий: гликозилированию, гидроксилированию и метилированию. Генетический анализ показал, что бактерия обладает уникальным набором генов, ответственным за эти процессы. Интересно, что выработка вещества активируется не высокой температурой, привычной для бактерий из горячих источников, а воздействием УФ-излучения и высокой концентрацией соли.
Эти химические «улучшения» придают молекуле выдающиеся свойства. Известно, что метилирование повышает стабильность и УФ-поглощающую способность МАА, а гликозилирование усиливает фотозащиту и антиоксидантную активность. В результате GlcHMS326 демонстрирует более сильную способность нейтрализовать свободные радикалы по сравнению с известными аналогами, что делает его мощным природным антиоксидантом.
Открытие имеет большое значение не только для косметологии, но и для фундаментальной науки. Оно показывает, как в ходе эволюции у микроорганизмов в экстремальных условиях развились специализированные метаболические пути для создания высокоэффективных защитных соединений. «Цианобактерии считаются уникальными в микробном мире, – говорит профессор Вадити-Сирисатта. – Наше исследование подчеркивает, что они не только важны экологически, но и представляют собой ключевую область исследований для многих дисциплин».
В будущем новое вещество может стать основой для производства экологически чистых солнцезащитных средств с помощью цианобактериальных «биофабрик». Его антиоксидантные свойства также открывают перспективы для использования в антивозрастной косметике и фармацевтике. «Это открытие напоминает нам, что природа все еще таит в себе много химических сюрпризов, – заключает профессор Кагеяма. – Экстремофильные цианобактерии открывают нам необычные молекулы, которые могут вдохновить на новые направления в науке и устойчивой биотехнологии».
