随着紫外线辐射增强与皮肤癌发病率上升，寻找安全、生物相容的天然防晒成分成为迫切需求。 名城大学Kageyama Hakuto与朱拉隆功大学Rungaroon Waditee-Sirisattha团队在 Science of The Total Environment 发表的研究，从泰国Bo Khlueng热泉中分离出一种嗜热蓝藻（Gloeocapsa sp. BRSZ），在UV-A/UV-B辐照与高盐条件共同诱导下，产生了一种此前未知的类菌孢素氨基酸（MAA）——β-葡萄糖基-羟基-肌孢素-肌氨酸（GlcHMS326）。该分子具有三重化学修饰（糖基化、羟基化、甲基化），在已知蓝藻来源MAA中前所未见。与典型MAA相比，GlcHMS326表现出更强的自由基清除能力（抗氧化活性），且其生物合成涉及独特的基因簇。该发现为开发可持续、生态友好的天然防晒剂、抗氧化护肤品提供了新分子模板。
嗜热蓝藻：极端环境下的“化工厂”
蓝藻（蓝细菌）是地球上最古老的光合微生物之一，能适应热泉、高盐、强辐射等极端环境。为了应对UV辐射与氧化应激，它们合成类菌孢素氨基酸（MAAs）——一类水溶性、吸收紫外光的小分子化合物，同时具有抗氧化功能。已知MAAs的核心结构为环己烯酮骨架，但其侧链修饰（如糖基化、甲基化、硫酸化）差异决定其吸收波长与生物活性。
本研究聚焦于泰国Ratchaburi省Bo Khlueng热泉中分离的8株嗜热蓝藻，在实验室中模拟UV-A/UV-B与盐胁迫条件，筛选能诱导新型MAA的菌株。
新分子：GlcHMS326的三重修饰
1. 结构鉴定
通过液相色谱-质谱（LC-MS）与核磁共振（NMR），研究者鉴定出GlcHMS326的独特结构：
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核心为肌孢素（mycosporine）骨架；
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糖基化：连接β-葡萄糖；
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羟基化：在特定碳位添加羟基；
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甲基化：在肌氨酸部分引入甲基。
这是首次在蓝藻来源MAA中发现同时具备糖基化、羟基化、甲基化三重修饰的化合物。
2. 诱导条件
GlcHMS326的产生受UV-A（315-400 nm）、UV-B（280-315 nm）与NaCl（高盐） 共同上调，但与热应激无关（尽管菌株来自热泉）。这表明该化合物是专门针对UV辐射与渗透压双重胁迫的适应性产物。
3. 生物合成基因簇
基因组分析发现，该蓝藻携带一个独特的基因簇，编码糖基转移酶、甲基转移酶、羟化酶等，与已知MAA合成途径不同。这提示可能存在一条尚未被描述的MAA生物合成分支。
功能优势：更强的抗氧化活性
与传统MAA（如类菌孢素-甘氨酸）相比，GlcHMS326在DPPH自由基清除实验中表现出显著更高的抗氧化活性。研究者推测，三重修饰增强了分子的电子离域能力，使其更高效地中和UV诱导的活性氧（ROS）——这是皮肤光老化与DNA损伤的关键机制。
应用前景：天然、可持续的防晒成分
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替代化学防晒剂
目前商业防晒霜中的化学UV过滤剂（如氧苯酮、桂皮酸盐）可能引起皮肤过敏、内分泌干扰，且对环境（珊瑚礁）有害。GlcHMS326作为天然、生物相容、可生物降解的分子，具有替代潜力。
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“蓝藻生物工厂”
嗜热蓝藻可在开放式培养系统中低成本、可持续地生产GlcHMS326，无需化学合成，符合绿色化学原则。
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抗氧化护肤品
除了防晒，GlcHMS326的强抗氧化活性还可用于抗衰老、修复类产品，减少UV与环境污染引起的氧化损伤。
未来方向
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优化培养条件（光强、盐度、营养）以提高GlcHMS326产量；
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测试其在人体皮肤模型中的透皮吸收、光稳定性与防晒效能（SPF值）；
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利用合成生物学将生物合成基因簇导入高效宿主（如大肠杆菌），实现工业化生产；
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评估其对珊瑚、海洋生态的影响，确认为“礁友好”防晒成分。
参考信息
Reference: “Discovery of a novel natural sunscreen from thermophilic cyanobacteria with a potentially unique biosynthetic pathway and its transcriptional response to environmental stresses” by Sasiprapa Samsri, Taiki Aono, Sophon Sirisattha, Yasuhiro Nishikawa, Osamu Hara, Stephen B. Pointing, Hakuto Kageyama and Rungaroon Waditee-Sirisattha, 1 December 2025, Science of The Total Environment.
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.181006
(责任编辑：泉水) |