マイコスポリン様アミノ酸

マイコスポリン様アミノ酸（マイコスポリンようアミノさん、MAAs<マーズ>、Mycosporine-like amino acids）は、シクロへキセノン環（英語版）またはシクロヘキシニミン環（英語版）を有する水溶性のアミノ酸誘導体である。 1990年にLesserらにより初めて報告されて以降、30年に渡って各国の研究者が研究を継続しており、PubMedでは2021年12月末現在で、330報を超える論文が検索される。 MAAsには付加されるアミノ酸やイミノアルコールの違いによってポルフィラ-334、シノリン、アステリア-330、マイコスポリン-グリシンなど30種類以上の構造が報告されている。MAAs、バクテリア、藻、菌類及び植物ではシキミ酸経路により生合成され、必須芳香環アミノ酸であるフェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンが原料となっている。また、ペントースリン酸経路も関与していることが報告されている。MAAsは、シアノバクテリア、植物プランクトン、藻類など様々な水生生物などを中心に見出されている。 様々なソースからのMAAsの精製が試みられてきたが、工程数が多く、回収率が低くなってしまうとの課題があり、化粧品原料として実用化はされてこなかった。 アメリカ合衆国オレゴン州の淡水湖アッパークラマス湖に自生するラン藻アファニゾメノン・フロスアクエ（Aphanizomenon flos-aquae）から、ポルフィラ-334、シノリン、パリチンなどのMAAsが抽出され、NMRで同定されている。ラン藻は24億年前に地球上に出現し、初めて光合成を行なったと考えられている。この湖は、森林公園、国立公園や国立野生動物保護区などの自然環境に囲まれており、噴石由来のミネラル分に恵まれており、このラン藻が自生する唯一の湖である。 藻類でのMAAs含量はUVの強度に応じて大きく変わり、UVが強い浅い水面に多く、また、季節的には夏から秋にかけて多いとの報告がある。収穫されたラン藻は乾燥粉末化され、スーパーフードの一つとして飲料やサプリメントに配合されており、長年の食経験があり、安全性が高い。このラン藻より精製されたラン藻エキスには、ポルフィラ-334及びシノリンが主要なものであったと報告されている。 MAAsを配合した化粧品が発売され、化粧品への応用が進められている他、飲む日焼け止めへの応用も期待されている。 　MAAsは、バクテリア、藻、菌類及び植物ではシキミ酸経路により生合成され、必須芳香環アミノ酸であるフェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンが原料となっている。また、ペントースリン酸経路も関与していることが報告されている。 　MAAsの吸収極大（λmax）は、268-362nmであり、地表に届くUV（295-400nm）の広い領域をカバーする。UV防御のレンジが広いこと、化合物の安定性が高いことが特徴である。またUVを単に吸収し、熱として逃すだけでなく、抗酸化、抗炎症などの働きにより、光老化を防ぐことができると期待される。なぜ他のUV吸収剤と比べて安定であるか検討されている。主にポルフィラ-334、シノリン及びマイコスポリングリシンについて研究が行われており、これらの化合物は、水溶液中では光安定性が非常に高いことが報告されている。 　MAAsは、活性酸素種ROSを発生させることなく、励起に用いられたUVのエネルギーを熱として逃しているとされている。シノリンは特に光に対する安定性が高く、これは、C＝N二重結合の近傍での異性化に関与したN-R1基の置換のためであろうと推察されている[8]。MAAsのUV防御作用は、物理的にUVを吸収して、熱として発散するだけでなく、抗酸化作用、抗炎症作用、DNAダメージからの保護、タンパク質の抗糖化作用、コラゲナーゼ阻害作用なども併せ持っているので、光老化を抑制するという面から見ても非常に有望である。 　皮膚の真皮に存在する線維芽細胞は、コラーゲン、エラスチン及びヒアルロン酸を産生し、皮膚のハリや保湿に関与している。ヒト培養線維芽細胞を用いたin vitro試験から、MAAsには線維芽細胞増殖作用及びヒアルロン酸分泌促進作用があることが示され、そのシグナルメカニズムが報告されている。　 　この報告により、MAAsは、p38、MSK1、CREB、c-Fos及びAP-1から成る細胞内シグナルカスケードの活性化を通して、HAS2 mRNAレベルを亢進させることによりヒアルロン酸の分泌を刺激することが明らかとなった。また、同時に、コラーゲン及びエラスチンのmRNA発現レベルも亢進することも示されている。分子量500kDa以上の成分は肌の奥に入りにくいと言われているが、MAAsの分子量は、300-400kDaであることから、肌の奥まで浸透しやすいと考えられる。 　ポルフィラ-334とシノリンには抗酸化作用が認められ、Keap-1とNrf2の結合に対する直接的なアンタゴニストであると報告されている。Nrf2は、抗酸化剤応答配列AER (antioxidant responsive element)を介した転写レベルの発現調節に関与している。一方、Nrf２は、Keap1との結合により、核内移行が抑制されているが、酸化ストレスに晒されるとNrf2とKeap1は解離し、ストレス応答の転写システムが動き出す。In vitroでのKeap1-Nrf2の結合は、MAAsにより競合阻害を受けただけではなく、UVA照射により酸化ストレスを受けたヒト線維芽細胞において、MAAsはNrf２により制御されている抗酸化応答系を誘導させたことが報告されている。 　緑藻から分離されたポルフィラ-334、シノリン及びマイコスポリングリシンについて、ヒト線維芽細胞HaCaT株を用いて検討した結果、マイコスポリングリシンが、炎症で典型的に亢進する遺伝子COX-2のmRNAの発現を用量依存的に有意に抑制していた。LPS刺激されたマクロファージRAW264.7をマイコスポリングリシンで前処理すると、抗炎症を調節する制御系であるiNOSとCOX-２の発現を有意に抑制した。さらに、スサビノリ由来のポルフィラ-334及びシノリンについて検討した結果、UVで光老化を誘導したマウスの背部皮膚において、炎症に関与するサイトカインであるNF-κB、IL-1β、IL-6及びIL-10のmRNA発現を有意に抑制していた。 ^ Lesser, M. P.; Stochaj, W. R. (1990-06). “Photoadaptation and Protection against Active Forms of Oxygen in the Symbiotic Procaryote Prochloron sp. and Its Ascidian Host”. Applied and Environmental Microbiology 56 (6): 1530–1535. doi:10.1128/aem.56.6.1530-1535.1990. ISSN 0099-2240. PMID 16348202. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16348202/.  ^ Llewellyn, Carole Anne; Airs, Ruth Louise (2010-04-16). “Distribution and abundance of MAAs in 33 species of microalgae across 13 classes”. Marine Drugs 8 (4): 1273–1291. doi:10.3390/md8041273. ISSN 1660-3397. PMC 2866486. PMID 20479978. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20479978/.  ^ a b Carreto, Jose I.; Carignan, Mario O. (2011-03-21). “Mycosporine-like amino acids: relevant secondary metabolites. Chemical and ecological aspects”. Marine Drugs 9 (3): 387–446. doi:10.3390/md9030387. ISSN 1660-3397. PMC 3083659. PMID 21556168. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21556168/.  ^ Righi, Valeria; Parenti, Francesca; Schenetti, Luisa; Mucci, Adele (2016-09-07). “Mycosporine-like Amino Acids and Other Phytochemicals Directly Detected by High-Resolution NMR on Klamath (Aphanizomenon flos-aquae) Blue-Green Algae”. Journal of Agricultural and Food Chemistry 64 (35): 6708–6715. doi:10.1021/acs.jafc.6b02615. ISSN 1520-5118. PMID 27537083. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27537083/.  ^ Jofre, Jocelyn; Celis-Plá, Paula S. M.; Figueroa, Félix L.; Navarro, Nelso P. (2020-01-24). “Seasonal Variation of Mycosporine-Like Amino Acids in Three Subantarctic Red Seaweeds”. Marine Drugs 18 (2): E75. doi:10.3390/md18020075. ISSN 1660-3397. PMC 7074333. PMID 31991623. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31991623/.  ^ Terazawa, Shuko; Nakano, Masahiko; Yamamoto, Akio; Imokawa, Genji (2020-05-22). “Mycosporine-like amino acids stimulate hyaluronan secretion by up-regulating hyaluronan synthase 2 via activation of the p38/MSK1/CREB/c-Fos/AP-1 axis”. The Journal of Biological Chemistry 295 (21): 7274–7288. doi:10.1074/jbc.RA119.011139. ISSN 1083-351X. PMC 7247295. PMID 32284328. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32284328/.  ^ Biba, Erin (2014-11-20). “Protection: the sunscreen pill”. Nature 515 (7527): S124–125. doi:10.1038/515S124a. ISSN 1476-4687. PMID 25407711. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25407711/.  ^ Conde, Federico Rubén; Churio, María Sandra; Previtali, Carlos Mario (2007-06). “Experimental study of the excited-state properties and photostability of the mycosporine-like amino acid palythine in aqueous solution”. Photochemical & Photobiological Sciences: Official Journal of the European Photochemistry Association and the European Society for Photobiology 6 (6): 669–674. doi:10.1039/b618314j. ISSN 1474-905X. PMID 17549269. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17549269/.  ^ Gacesa, Ranko; Lawrence, Karl P.; Georgakopoulos, Nikolaos D.; Yabe, Kazuo; Dunlap, Walter C.; Barlow, David J.; Wells, Geoffrey; Young, Antony R. et al. (2018-11). “The mycosporine-like amino acids porphyra-334 and shinorine are antioxidants and direct antagonists of Keap1-Nrf2 binding”. Biochimie 154: 35–44. doi:10.1016/j.biochi.2018.07.020. ISSN 1638-6183. PMC 6214812. PMID 30071261. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30071261/.  ^ Suh, Sung-Suk; Lee, Sung Gu; Youn, Ui Joung; Han, Se Jong; Kim, Il-Chan; Kim, Sanghee (2017-06-24). “Comprehensive Expression Profiling and Functional Network Analysis of Porphyra-334, One Mycosporine-Like Amino Acid (MAA), in Human Keratinocyte Exposed with UV-radiation”. Marine Drugs 15 (7): E196. doi:10.3390/md15070196. ISSN 1660-3397. PMC 5532638. PMID 28672785. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28672785/.  ^ Tarasuntisuk, Supamate; Palaga, Tanapat; Kageyama, Hakuto; Waditee-Sirisattha, Rungaroon (2019-02-15). “Mycosporine-2-glycine exerts anti-inflammatory and antioxidant effects in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 macrophages”. Archives of Biochemistry and Biophysics 662: 33–39. doi:10.1016/j.abb.2018.11.026. ISSN 1096-0384. PMID 30502329. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30502329/.  ^ Ying, Rui; Zhang, Zhaohui; Zhu, Huiying; Li, Bafang; Hou, Hu (2019-08-14). “The Protective Effect of Mycosporine-Like Amino Acids (MAAs) from Porphyra yezoensis in a Mouse Model of UV Irradiation-Induced Photoaging”. Marine Drugs 17 (8): E470. doi:10.3390/md17080470. ISSN 1660-3397. PMC 6722848. PMID 31416181. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31416181/.  “Mycosporines: are they nature's sunscreens?”. Natural Product Reports 15 (2): 159–72. (April 1998). doi:10.1039/a815159y. PMID 9586224.  “An enzymatic route to sunscreens”. ChemBioChem 12 (3): 363–5. (February 2011). doi:10.1002/cbic.201000709. PMID 21290533.  “Photoprotective compounds from marine organisms”. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 37 (6): 537–58. (June 2010). doi:10.1007/s10295-010-0718-5. PMID 20401734.  “The role of UV-B radiation in aquatic and terrestrial ecosystems--an experimental and functional analysis of the evolution of UV-absorbing compounds”. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 66 (1): 2–12. (2002). doi:10.1016/s1011-1344(01)00269-x. PMID 11849977.  “Effects of abiotic stressors on synthesis of the mycosporine-like amino acid shinorine in the Cyanobacterium Anabaena variabilis PCC 7937”. Photochemistry and Photobiology 84 (6): 1500–5. (2008). doi:10.1111/j.1751-1097.2008.00376.x. PMID 18557824.  Sinha, RP; Klish, M; Groninger, A; Hader, D-P (1998). “Ultraviolet-absorbing/screening substances in cyanobacteria, phytoplankton and macroalgae”. J Photochem Photobiol B 47 (2–3): 83–94. doi:10.1016/s1011-1344(98)00198-5.  Xu, Zhiguang; Gao, Kunshan (2009). “Impacts of UV radiation on growth and photosynthetic carbon acquisition inGracilaria lemaneiformis(Rhodophyta) under phosphorus-limited and replete conditions”. Functional Plant Biology 36 (12): 1057–1064. doi:10.1071/fp09092. PMID 32688717. https://semanticscholar.org/paper/8fa9017f710edf9fb4d49bfb658f590f15f07229.