Sloučenina monoterpenoid karvonu získaná z kmínu kořenného a máty klasnaté vykazuje neobvyklý molekulární mechanismus, který může být v budoucnu využit při ochraně lidské kůže proti poškození slunečním zářením. Blokuje totiž aryl uhlovodíkový receptor (AhR), což je klíčový buněčný regulační protein hrající důležitou roli v lidském zdraví a imunitě. Ochranný účinek monoterpenoidu karvonu proti negativnímu vlivu ultrafialového záření na kůži potvrdily laboratorní pokusy. Vyplývá to ze studie vědců z Univerzity Palackého a odborníků z Albert Einstein College of Medicine v New Yorku. Výsledky jejich vědecké práce byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Nature Communications.
Buněčný receptor AhR je kvůli své nezastupitelné roli v lidském zdraví slibným terapeutickým cílem v léčbě střevních a kožních zánětlivých onemocnění. Vědci a lékaři se dosud zaměřovali na konvenční cílení v rámci tzv. ligand-vazebné domény receptoru, avšak tato strategie má řadu úskalí. „Zjistili jsme, že sloučeniny obsažené v kmínu a mátě působí unikátním mechanismem, kdy se na AhR receptor vážou tzv. allostericky. Tyto látky, zvané karvony, se napojí na AhR způsobem, kterým atypicky blokují jeho funkci. Allosterická blokáda AhR provedená pomocí karvonu měla protektivní účinky na myší kůži, kterou jsme v laboratoři vystavili působení UV záření,“ uvedl korespondující autor článku Zdeněk Dvořák z katedry buněčné biologie a genetiky Přírodovědecké fakulty UP.
Vědci při studiu inhibičních účinků přírodní látky karvonu vůči AhR receptoru objevili a objasnili unikátní mechanismus jeho působení. S využitím buněčných modelů a moderních technik chemické biologie a molekulární farmakologie zjistili, že karvon se váže atypicky na tzv. allosterické místo v N-koncové části AhR proteinu. „Po vazbě karvonu byla narušena interakce mezi AhR s klíčovým partnerským proteinem ARNT. Díky tomu byla inhibována aktivace AhR působením všech dosud známých ligandů AhR, které se váží do konvenční ligand-vazebné domény, což znamená obrovskou přednost užití karvonu oproti konvenčním tzv. orthosterickým AhR antagonistům,“ podotkl Zdeněk Dvořák.
Prvenství vědců z Olomouce a New Yorku v identifikaci unikátních allosterických antagonistů AhR otevírá cestu k jejich širokému využití v laboratorních podmínkách i v živém organismu. „Na rozdíl od orthosterických antagonistů inhibují allosteričtí antagonisté účinek všech agonistů, a to bez ohledu na jejich chemickou strukturu a povahu interakce s vazebným místem. Allosterické cílení AhR ze své podstaty přináší příznivější farmakologický profil v kontextu specificity a modulace cíle,“ dodal Zdeněk Dvořák.
Vědcům se podařilo prokázat potenciální klinický význam jejich objevu. Demonstrovali totiž protektivní účinek karvonu v myších uších vystavených působení UV záření. „Je známo, že UV záření spouští produkci chemokinu cxcl5, který je zodpovědný za bolest způsobenou spálením kůže slunečním zářením. Karvon aplikovaný myším na ušní boltce ozářené UV světlem inhiboval AhR-řízenou produkci cxcl5 a snižoval množství buněk poškozených UV zářením,“ doplnil Zdeněk Dvořák.
Na výzkumu se v rámci Přírodovědecké fakulty UP podíleli vědci z kateder buněčné biologie a genetiky, biochemie, experimentální biologie a organické chemie. Zapojena do něj byla také řada špičkových zahraničních výzkumných institucí, včetně Albert Einstein College of Medicine (New York, USA), University of Oxford (UK) a IUF-Leibniz-Research Institute for Environmental Medicine (Düsseldorf, D).