Thioharnstoff-Derivate

Laut einschlägigen StudienCistancheist ein weit verbreitetes Kraut, das als „Wunderkraut, das das Leben verlängert“ bekannt ist. Sein Hauptbestandteil istCistanosid, das verschiedene Wirkungen hat, wie z. B. antioxidative, entzündungshemmende und die Immunfunktion fördernde Wirkung. Der Mechanismus zwischen Cistanche undHautAufhellungliegt in derAntioxidansWirkung von CistancheGlykoside. Melanin in der menschlichen Haut entsteht durch die durch Tyrosinase katalysierte Oxidation von Tyrosin. Die Oxidationsreaktion erfordert die Beteiligung von Sauerstoff, sodass die sauerstofffreien Radikale im Körper zu einem wichtigen Faktor werden, der die Melaninproduktion beeinflusst.Cistancheenthält Cistanosid, ein Antioxidans, das die Bildung freier Radikale im Körper reduzieren und so die Melaninproduktion hemmen kann.

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Phenylthioharnstoff (PTU) ist einer der bekanntesten Tyrosinase-Inhibitoren, die in der Literatur untersucht wurden89–91. Das Schwefelatom von PTU bindet an beide Kupferionen am aktiven Zentrum der Tyrosinase und blockiert die Enzymaktivität. Professor Jung et al. untersuchten kürzlich die SAR von PTU-Derivaten auf Pilztyrosinase92,93. Obwohl die Wirkung von PTU-Derivaten in erster Linie auf ihre Hemmung der Melanogenese in B16-Melanomzellen untersucht wurde, wurde später bestätigt, dass sie auf die Hemmung der Tyrosinaseaktivität zurückzuführen war. Die SAR-Studien haben die wichtigen strukturellen Anforderungen sowohl für die Melanogenese als auch für die Tyrosinase-Hemmung hervorgehoben (Abbildung 9(a)): (i) direkte Verbindung der p-planaren Struktur mit Thioharnstoff (24a–24b), (ii) hydrophober Substituent am para- oder meta-Position des Phenylrings akzeptiert wurde (24c–24d), ein Substituent an der ortho-Position wurde nicht toleriert (24e), deutete darauf hin, dass C2-substituiertes Phenyl die Komplexbildung von Thioharnstoff mit Kupferionen behindern könnte das aktive Zentrum der Tyrosinase. Darüber hinaus waren (iii) freie 3-Aminowasserstoffe für die Tyrosinase-Hemmung wichtig, jedoch nicht für die Melanogenese-Hemmung auf B16-Zellen. 1,3-disubstituierte Derivate zeigten eine größere Wirksamkeit bei der Melanogenese-Hemmung (24f). Diese Ergebnisse legen nahe, dass 1,3-disubstituierte Derivate über einen anderen Weg als die katalytische Aktivität der Tyrosinase wirken, um die Melanogenese zu verhindern. Die molekulare Docking-Analyse von 1-Phenylthioharnstoff und 1,3-Diphenylthioharnstoff ergab, dass die direkte Verbindung von planarem Phenyl mit der Thioharnstoffeinheit und freiem 3-NH2 eine Voraussetzung für die Tyrosinaseaktivität war (Abbildung 10).

Andererseits berichteten Crinton et al. über eine Reihe von N-Hydroxy-N0 -phenylharnstoffderivaten, die in PTU91 Schwefel durch Sauerstoff und 3-NH2 durch N-Hydroxylamin ersetzten. Die Ergebnisse zeigten, dass die berichteten Derivate wirksamer waren, insbesondere N-Hydroxy-N0 -phenylharnstoff (25a) erwies sich als sechsmal wirksamer als PTU. Im Gegensatz dazu zeigten N-Hydroxy-N0 -phenylthioharnstoff-Derivate (25b) keine Hemmung, was darauf hindeutet, dass die Chelatbildungsfähigkeit von N-Hydroxyharnstoff für die Tyrosinase-Hemmung wichtig ist (Abbildung 9(a)).

Neben synthetischen oder natürlichen Quellen ist das Screening eine weitere alternative Strategie, um neue Inhibitoren zu finden. Das Screening klinisch zugelassener Arzneimittel hat bei vielen biologischen Zielmolekülen zunehmend zugenommen. Die mit einem bestehenden Medikament verbundenen Daten reduzieren den Zeit- und Kostenaufwand, der mit den geistigen Rechten für die Entwicklung neuartiger Arzneimittel verbunden ist. Dieser Ansatz hat mehrere Vorteile; einschließlich Verfügbarkeit, geringere Kosten und Sicherheit/Verträglichkeit. Phenylthioharnstoff ist seit langem als Tyrosinase-Inhibitor89–91,94 bekannt. Die durch ligandenbasiertes virtuelles oder HTS-Screening durchgeführte chemische Ähnlichkeitsanalyse identifizierte Ethionamid (26a) und seine Analoga (26c–26e), einschließlich Prothionamid (26b), als Tyrosinase-Inhibitoren95 (Abbildung 9(a)). Ethionamid ist ein zugelassenes Zweitlinien-Antituberkulose-Medikament zur Behandlung multiresistenter Tuberkulose. Im Gegensatz dazu war Isoniazid, ein Strukturanalogon und das Mittel der ersten Wahl gegen Tuberkulose, ein schlechter Inhibitor der Tyrosinase. In B16-Zellen reduzierten die Inhibitoren Pyridin-2-carbothioamid und Thiobenzamid den Melaningehalt erheblich um 44 Prozent bzw. 37 Prozent. Nach einer umfassenden Strukturanalyse deuten die SAR-Daten darauf hin, dass Carbothioamid eine zentrale Einheit für die Entwicklung neuer und wirksamer Tyrosinase-Inhibitoren war.

In einer kürzlich durchgeführten Studie haben die Forscher die aus Thioharnstoff gewonnenen Arzneimittel im klinischen Einsatz gefunden und ihre Wirkung auf die Tyrosinase-Aktivitäten mithilfe enzym- und zellbasierter Tests untersucht96. Es wurde beobachtet, dass die Antithyroidwirkstoffe Methimazol 27a, 97 Carbimazol 27b, 97 Thiouracil 27c, 97 Methylthiouracil 27d97 und Propylthiouracil 27e97 die Pilztyrosinase hemmten (Abbildung 9(b)). Darüber hinaus wurden in kinetischen Studien thioharnstoffhaltige Arzneimittel als nicht-kompetitive Inhibitoren eingestuft. Die SAR-Studien erklärten, dass Thioharnstoff selbst die Aktivität des Tyrosinase-Enzyms konzentrationsabhängig hemmt. Dies zeigt, dass die Hemmwirkung von Thioharnstoffanaloga von den Schwefel- und Stickstoffatomen herrühren muss.

In einer anderen Studie wurde eine Klasse neuartiger N-Aryl-N0 --substituierter Phenylthioharnstoff-Derivate auf die Diphenolaseaktivität der Pilztyrosinase98 untersucht. Die Ergebnisse zeigten wenige 4,5,6,7-Tetrahydro- 2-[[(phenylamino)thioxomethyl]amino]-benzo[b]thiophen-3-carbonsäurederivate (28a–28d, ( Abbildung 9(b)) zeigte eine mäßige Hemmwirkung auf die Diphenolaseaktivität von Tyrosinase. Als das Gerüst von 4,5,6,7-Tetrahydrobenzo[b]thiophen-3-carbonsäure durch 2–(1,3,4-thiadiazol-2-yl) ersetzt wurde Thioessigsäure wurde die Hemmwirkung der Verbindungen (z. B. 29a–29d, Abbildung 9(b)) 98 gegen Tyrosinase verbessert. Insbesondere 29d (IC50=6.13 lM) zeigte eine stärkere Hemmwirkung als Kojisäure (IC50=33.3 lM).

Seit 1885 ist Saccharin, 1,2-Benzisothiazol-3-one-1,1-dioxid eine bekannte heterozyklische Verbindung und wird in Form seines Natriumsalzes als Süßungsmittel verwendet . Darüber hinaus wird es für viele biologische Ziele beschrieben und kann daher als privilegiertes Gerüst angesehen werden. Kürzlich wurde eine neuartige Reihe von 6-(Phenylurenyl/Thionyl)-konjugierten Saccharin-Derivaten auf ihre hemmende Wirkung auf die Diphenolase-Aktivität des Bananen-Tyrosinase-Enzyms untersucht99. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Verbindungen die Tyrosinase-Aktivität hemmten. Darunter 6–(3-Chlorphenylurenyl) Saccharin 30a (Ki= 5,85 lM) und 6–(3-Iodphenylthiourenyl) Saccharin 30b (Ki=3,95 lM) Es wurde festgestellt, dass es sich um die aktivsten Verbindungen handelt. Die SAR-Studien zeigten, dass 6-(Phenylthiourenyl)-Saccharin-Derivate eine höhere Hemmwirkung aufwiesen als 6-(Phenylthiourenyl)-Saccharin-Derivate. Eine elektronenziehende Gruppe an der 3--Position des Phenylurenyl-/Thiourenylrings erhöhte ihre Aktivität, insbesondere die Halogenreihe zeigte höhere inhibitorische Aktivitäten.

Inhibitoren vom Thiosemicarbazon-Typ

Thiosemicarbazone gehören aufgrund ihrer klassischen Struktureinheit und der Fähigkeit, Kupferionen am aktiven Zentrum des Tyrosinase-Enzyms zu chelatisieren, zu einer der Hauptklassen der Tyrosinase-Inhibitoren. Kürzlich wurde von verschiedenen Forschungsgruppen über eine große Anzahl von Thiosemicarbazonen99–101 als wirksame Tyrosinase-Inhibitoren berichtet.

Die SAR-Studien ergaben, dass das Thiosemicarbazid-Gerüst eine Schlüsseleinheit für die Bestimmung der Tyrosinase-Hemmaktivität war, da es die beiden Kupferionen am aktiven Zentrum der Tyrosinase effektiv komplexieren konnte. Um die Aktivität zu verbessern, wurde eine Reihe von 4/3-Aminoacetophenonen und abgeleiteten Thiosemicarbazonen wegen ihrer hemmenden Wirkung auf Pilztyrosinase102 beschrieben. Ergebnisse der biologischen Bewertung zeigten, dass die Acylaminoverbindungen (31a–31g, Abbildung 11) wirksamere Tyrosinaseinhibitoren als Kojisäure (IC50=28,5 lM) zeigten, und im Gegensatz dazu zeigten die Aminophenolverbindungen (31 h und 31i). Aktivierung der Tyrosinaseaktivität. Verbindung 31d erwies sich mit einem IC50-Wert von 0,291 µM als die aktivste Verbindung. Die Studien mit SAR-Analyse ergaben auch, dass die Thiosemicarbazidgruppe eine sehr wichtige Rolle bei der Tyrosinase-Hemmung spielt, Acylamino-Einheiten entscheidend für die Verstärkung der Tyrosinase-Hemmaktivität sind und der Acylamid-Substituent an der 4--Position am Phenylring die Tyrosinase-Hemmwirkung erhöht. Darüber hinaus ergab die Untersuchung des Hemmungsmechanismus und der Kinetik, dass Verbindung 31a reversibel und ein nichtkompetitiver Inhibitor war.

Bei der weiteren Suche nach wirksamen Verbindungen als hochwirksamen Tyrosinase-Inhibitoren und dem Verständnis der SARs von Thiosemicarbazon-Verbindungen wurde eine Reihe neuartiger {{0}}Alkoxy- und 4-Acyloxyphenylethylen-Thiosemicarbazon-Analoga (32a –32i, Abbildung 11) wurden synthetisiert und auf ihre Tyrosinase-Hemmwirkung untersucht103. Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten Inhibitoren eine bemerkenswerte Wirksamkeit bei der Hemmung der Tyrosinase mit einem IC50-Wert von weniger als 1,0 µM zeigten. Insbesondere Verbindung 32d zeigte im Vergleich zu anderen Analoga aus dieser Serie eine bemerkenswerte Tyrosinase-Hemmwirkung. Die SAR-Studien zeigten, dass die Thiosemicarbazon-Einheit eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Tyrosinase-Hemmaktivität spielte. Die Länge des Methylen-Linkers zwischen dem Phenylring und der Thiosemicarbazon-Einheit (32f–g) hatte keinen Einfluss auf die Tyrosinase-Hemmwirkung. Die Einführung der Thiocarbonohydrazid-Einheit (32 h–32i) war für die Tyrosinase-Hemmaktivität ungünstig.

Inhibitoren vom Peptidtyp

Um neue Tyrosinase-Inhibitoren zu entdecken, wurde in jüngster Zeit die Aufmerksamkeit auf die Anwendung von Peptidsequenzen zur Tyrosinase-Hemmung gelenkt. Mehrere Tyrosinase-inhibitorische Peptide wie Dipeptide104, zyklische Peptide105, Kurzsequenz-Oligopeptide106 und Kojisäure-Tripeptidverbindungen107 wurden untersucht. Insbesondere Oligopeptide haben sich als wirksame Tyrosinase-Inhibitoren erwiesen. Es wurden zwei Oligopeptide P3, ein Octapeptid (Arg-Ala-Asp-ser-Arg-Ala-Asp-Cys) und ein Dekapeptid P4 (Tyr-Arg-ser-Arg-Lys-Tyr-Ser-Ser-Trp-Tyr) gezeigt erhebliche hemmende Wirkung auf Pilz- und Human-Tyrosinase mit IC50-Werten von 123 und 40 µM im Vergleich zu Hydrochinon. Diese Oligopeptide zeigten keinen Einfluss auf die Zytotoxizität von Melanozyten108. Nach erfolgreicher Formulierung in einer topischen Creme und günstigen klinischen Ergebnissen wurde ein Decapeptid P4, auch bekannt als Decapeptid-12, als Hauptwirkstoff in einem hautaufhellenden Produkt kommerzialisiert109.

In einer aktuellen Studie haben Hsiao et al. entdeckten, dass die dipeptidähnliche Verbindung (A5) und die Tripeptide RCY und CRY die Tyrosinaseaktivität wirksam hemmen109. Insbesondere ein neuartiges Tripeptid CRY zeigte die auffälligste Hemmwirkung gegen Pilztyrosinase (IC50=6.16 lM). Dieses Tripeptid ist wirksamer als die bekannten Oligopeptide und vergleichbar mit Kojisäure-Tripeptiden. CRY und RCY nutzten die Thiolgruppe des Cysteinrests zur Koordination mit Cu-Ionen am aktiven Zentrum der Tyrosinase und zeigten dadurch eine geringe Tyrosinaseaktivität. In einer anderen Studie wurde berichtet, dass die Cystein-haltigen Dipeptide die Tyrosinase-Aktivität wirksam hemmen110. Die Autoren schlugen vor, dass diese Cystein-haltigen Dipeptide das aktive Zentrum der Tyrosinase direkt blockieren und dadurch zu einer starken Hemmung führen könnten. Insbesondere N-terminale Cystein-haltige Dipeptide übertreffen deutlich die C-terminalen und Cystein-haltigen Dipeptide, CE, CS, CY und CW zeigen vergleichbare Bioaktivitäten und Tyrosin-haltige Dipeptide sind substratähnliche Inhibitoren. Darüber hinaus zeigen diese Dipeptide keine signifikante Zytotoxizität in Melanozyten, und CA und PD verringerten den Melaningehalt um 5,6 bzw. 16,5 Prozent bei 100 µM (Tabelle 1).

Li et al. berichteten über eine Reihe von Hydroxypyridinon-L-Phenylalanin-Konjugaten (33a und 33b) ausgehend von Kojisäure (Abbildung 12) 111 wegen ihrer inhibitorischen Wirkung auf Tyrosinase. Die Auswertung der Tyrosinaseaktivität ergab, dass eine der Verbindungen ((S)-(5-(Benzyloxy)-1-octyl-4-oxo{{10}},{{11 }} Dihydropyridin-2-yl)methyl 2-amino-3- phenylpropionat (33b) zeigte IC50-Werte von 12,6 bzw. 4,0 lM für Mycophenolat- bzw. Diphenolase-Aktivitäten. Darüber hinaus waren diese Konjugate vom gemischten Typ Inhibitoren, was darauf hindeutet, dass sie sowohl an das freie Enzym als auch an die Enzym-Substrat-Komplexe binden könnten.

In einer anderen Studie wurden Hydroxypyridinon-L-Aminosäure-Konjugate entwickelt und auf ihre hemmende Wirkung auf Pilztyrosinase untersucht112. Von den untersuchten Verbindungen zeigten nur zwei Verbindungen sowohl eine Mycophenolat- (34, IC50=1.95 lM; 35, IC50=2.79 lM) als auch eine Diphenolase-Hemmung (34, IC50=8.97). lM; 35, IC50=26.20 lM) Aktivität der Tyrosinase (Abbildung 12). Darüber hinaus wurden die Verbindungen 34 und 35 als reversible und gemischte Inhibitoren identifiziert.

Verschiedene Pilz-Tyrosinase-Inhibitoren

In jüngster Zeit haben die Extrakte und isolierten Verbindungen aus natürlichen Quellen als Tyrosinase-Inhibitoren große Aufmerksamkeit erregt und wurden als beliebte Hautaufheller akzeptiert113–123. Um eine sichere und wirksame Bleichsubstanz zu finden, untersuchten Chen et al. mehrere Naturprodukte aus Kräuterpflanzen und isolierten die Verbindungen 36 und 37 aus dem Rhizom von Gastrodia elata als Pilz-Tyrosinase-Inhibitoren124. Nachfolgende SAR-Studien identifizierten die Analoga 38–40 (Abbildung 13). Bis(4-hydroxybenzyl)sulfid 36 zeigte eine hervorragende Hemmwirkung gegen Tyrosinase mit einem IC50-Wert von 0,5 lM und einem Ki-Wert von 58 nM. Die über eine Etherbindung verbundene Verbindung 37 zeigt eine 713-fache Abnahme der Hemmfähigkeit (IC50=378.11 lM), was darauf hindeutet, dass das Schwefelatom bei der Chelatbildung mit den Kupferionen sehr wichtig ist und zu einer größeren Wirkung beiträgt Hemmung der Tyrosinaseaktivität. Andererseits führt die Verkürzung der Kohlenstoffverbindung, die den Schwefel mit den Benzolringen verbindet, zu einer moderaten Tyrosinase-Hemmung von 38. Die Entfernung der Hydroxylgruppe 39 führt zu einer schwachen Tyrosinase-Hemmung, was darauf hinweist, dass zwei Hydroxylgruppen wichtig sind. Mit der Methoxysubstitution reduziert ein Analogon von 36 die Wirksamkeit auf einen IC50-Wert von 40,02 lM, was darauf hindeutet, dass Wasserstoffbrückenbindungswechselwirkungen günstiger waren als die hydrophoben Wechselwirkungen durch Methoxidgruppen.

Die mit 5 0 lM behandelte Verbindung 36 reduzierte den Melaningehalt im menschlichen Melanozytensystem um 20 Prozent ohne nennenswerte Zytotoxizität. Darüber hinaus zeigt der Zebrafisch-In-vivo-Test, dass 36 die Melanogenese wirksam und ohne nachteilige Auswirkungen reduziert. Darüber hinaus bestätigte die Studie zur akuten oralen Toxizität, dass Verbindung 36 bei Mäusen keine erkennbare Zytotoxizität aufwies. Somit ist Verbindung 36 ein potenzieller Kandidat für die Entwicklung eines sicheren und wirksamen pharmakologischen Wirkstoffs zur Hautaufhellung. Kürzlich durchsuchten Ai et al. eine chemische Bibliothek mithilfe eines virtuellen Screening-Ansatzes und identifizierten die Verbindung 41 als wirksamen Pilz-Tyrosinase-Inhibitor125 mit einem IC50-Wert von 8 µM und führten zu einer 29-prozentigen ±17,64-prozentigen Blockierung der Melanin-Biosynthese in B16-Zellen bei einer Konzentration von 0,002 Prozent entsprach das 27,5 Drehmaschinen.

Die rund um Struktur 41 untersuchten SAR-Studien zeigten, dass die Aromatizität des Rings B von Verbindung 41 für die Aktivität wesentlich zu sein scheint, da der Ersatz von Ring B durch einen Cyclohexylring (Verbindung 42b) die hemmende Aktivität der Melaninsynthese in B16-Zellen verliert. Andererseits hatte die Substitution an der 4--Position von Ring A einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Hemmaktivität (42a–42d). Diese Verbindungen waren dosisabhängig und hemmten die Melaninsynthese in B16-Zellen. Die Weiterentwicklung der Verbindung 41 führt jedoch zu einem potenziellen Formulierungsproblem und scheidet als Kandidat für kosmetische Zwecke aus. Eine weitere Substrukturanalyse ergab, dass die Verbindung 43 bei einer Konzentration von 0,001 Prozent (33,6 µM) eine 79-prozentige ±5,34-prozentige Hemmung der Melaninbiosynthese von B16-Zellen aufwies. Diese beiden Verbindungen 41 und 43 besitzen gute biochemische Eigenschaften, erfüllen Lipinskis „Fünfregel“ und zeigten eine erhebliche Hemmwirkung auf die Melaninsynthese in B16-Zellen. Es wurde gezeigt, dass diese Hemmung der Melaninsynthese die Lebensfähigkeit der Zellen nicht beeinträchtigt, was den potenziellen kommerziellen Nutzen dieser Verbindungen weiter unterstreicht.

Es wurde berichtet, dass aus Origanum vulgare isoliertes Vanillin und Vanillinsäure als Wirkstoffe für die Antimelanogenese dienen könnten126. Vor diesem Hintergrund wurde über eine Reihe von Vanillin-Estern mit enthaltener Benzoesäure, Zimtsäure und Piperazin berichtet, die eine Tyrosinase-hemmende Wirkung haben127. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verbindungen 44a–44d eine gute bis ausgezeichnete Hemmung der Pilztyrosinaseaktivität zeigten (Abbildung 14). Insbesondere 44b zeigte mit einem IC50-Wert von 16,13 µM die stärkste Hemmwirkung. Aus struktureller Sicht spielten die substituierten Zimtsäureester und die Hydroxylsubstitution eine wichtige Rolle bei der Tyrosinasehemmung. Die kinetischen Studien ergaben, dass Verbindung 44b ein gemischter Tyrosinase-Inhibitor mit Ki 13 lM und Ki 0 53 lM war und einen reversiblen Enzym-Inhibitor-Komplex bildete.

In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass {{0}}Hydroxytyrosol 45 (2-HT)128 die Pilztyrosinase mit einem IC50-Wert von 13,0 lmol/L hemmt, was genauso wirksam ist wie Kojisäure (IC{{ 7}},8 lmol/L). Darüber hinaus hemmte 2-HT dosisabhängig die Tyrosinaseaktivität (IC50=32,5 lmol/L) im zellfreien Extrakt von B16-Melanomzellen und a-MSH-stimulierte Melaninbildung in intakten B16-Melanomzellen . Es wurde berichtet, dass Methimazol-Derivate (2-Mercapto-1-Methylimidazol) die Pilztyrosinase hemmen129. 2-Mercaptoimidazol (46a), Mercapto-1-methylimidazol (46b) und tert-butyl 3-methyl-2-sulfanyliden-2,3-dihydro{ {30}}H-Imidazol- 1-carboxylat (46c) hemmte die Tyrosinaseaktivität deutlich und zeigte einen IC50-Wert von 4,11 mM bzw. 1,43 mM und 1,45 mM (Abbildung 14). Die kinetische Analyse ergab, dass die Verbindungen 46a und 46b kompetitive Tyrosinase-Inhibitoren waren, während 46c ein nicht-kompetitiver Tyrosinase-Inhibitor war. Darüber hinaus übten die Verbindungen 46a–46c in einer In-vitro-Analyse an B16-Zellen eine starke Hemmwirkung auf die intrazelluläre Melaninproduktion aus, ohne die Zytotoxizität zu beeinflussen.

Für eine Reihe von Triazol-Schiff-Base-Derivaten wurde ihre hemmende Wirkung auf die Tyrosinaseaktivität von Pilzen nachgewiesen130. Die Ergebnisse der biologischen Bewertung zeigten, dass nur drei Verbindungen 47a–47c starke Hemmwirkungen mit IC50-Werten von 12,5, 7,0 und 1,5 lM aufweisen (Abbildung 14). Die kinetische Analyse ergab, dass es sich bei den Inhibitoren um reversible und gemischte Inhibitoren handelt. Untersuchungen zur Fluoreszenzlöschung und zur Kupferinteraktion bestätigten die Wechselwirkung von Inhibitoren mit Tyrosinase und die Fähigkeit zur Chelatbildung mit Kupferionen im aktiven Zentrum. Aus struktureller Sicht zeigte die Substitution an der 2--Position des Benzolrings eine höhere Aktivität (47c) als die 3--Position (47b). Eine neuartige Reihe von Thymol-Analoga, die hydroxylierte Benzoesäuren und Zimtsäuren enthalten, wurde als Pilz-Tyrosinase-Inhibitoren beschrieben131. Im Allgemeinen zeigten die von Zimtsäure abgeleiteten Thymol-Derivate eine bessere Tyrosinase-Hemmung als die Benzoesäure-Derivate, was durch den Vergleich von 48a (IC50 15.20 lM) mit 48b (IC50 91.5 lM) veranschaulicht wird. .

Kürzlich wurde die Wirkung von Picrionosid A 49, das aus den Blättern des koreanischen Ginsengs (P. ginseng CA Mayer) isoliert wurde, untersucht132 und es hat die Aktivität der Pilztyrosinase mit einem IC50-Wert von 9,8 μM gehemmt, was etwa dem 6,8- bis {{7}-fachen höheren Wert entspricht Kojisäure bzw. Arbutin (Abbildung 14). In Melan-Ab-Zellen reduzierte 49 den Melaningehalt dosisabhängig um 17,1 Prozent, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen zu induzieren. Darüber hinaus zeigten mit Picrionosid A behandelte Zebrafische eine bemerkenswerte hemmende Wirkung auf die Pigmentierung des Körpers. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass Picrionosid A ein wirksames Mittel zur Hautaufhellung sein kann133. Im Zuge des Screenings von Melanogenese-Inhibitoren in Streptomyces bikiniensis wurde festgestellt, dass S-(-)-10,11-Dihydroxyfarnesoesäuremethylester (dhFAME, 50), ein von Beauveria bassiana produziertes Insekten-Juvenilhormon CS1029 134 hemmte direkt die Tyrosinaseaktivität. Darüber hinaus reduzieren sie den Melaningehalt deutlich, hemmen die zelluläre Tyrosinaseaktivität sowie die intrazelluläre Akkumulation von cAMP-Spiegeln in Melan-a-Zellen, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen zu induzieren.

Eine neue Klasse wirksamer Tyrosinase-Inhibitoren wurde durch strukturbasierte virtuelle Screening-Vorhersage identifiziert135. Die Struktur der Pilztyrosinase (PDB-ID: 2Y9X) wurde als Vorlage für die Simulation der Molekulardynamik (MD) verwendet. Zunächst wurde mithilfe der Molekulardynamiksimulation ein Ensemble von 10 000-Strukturen generiert. Nachfolgende Screenings ergaben die besten 61 Moleküle für die Bewertung der Pilz-Tyrosinase-Aktivität und die selektiven Inhibitoren (51a–51e) sind in Abbildung 14 angegeben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einheiten von Tetrazol und Triazol in der Lage waren, mit dem katalytischen Dikupferzentrum von zu interagieren die Tyrosinase. Insbesondere die Tetrazolverbindung 51b zeigt die stärkste Aktivität. Die Autoren fanden heraus, dass viele Verbindungen eine deutliche Reduzierung der Melaninproduktion in B16-Melanomzellen ohne Zytotoxizität zeigten. Konkret reduzierte eine Thiosemicarbazon-haltige Verbindung 51e den Melaningehalt um 55 Prozent. Die Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die Modulation der Funktionen von Kupferenzymen des Typs -3.

Captopril ([2S]-N-[3-mercapto-2-methylpropionyl]-L-prolin) ist ein Angiotensin-Converting-Enzym-Inhibitor136,137, der häufig zur Behandlung von Bluthochdruck und Herzinsuffizienz eingesetzt wird. Um neue und wirksame Tyrosinase-Inhibitoren zu identifizieren, wurde die hemmende Wirkung von Captopril (52) auf die Tyrosinase-hemmende Aktivität untersucht. Das Ergebnis zeigte, dass 52 die Tyrosinase-Aktivität mit einem IC50-Wert von 590 lg/ml hemmte (Abbildung 14) 138. Darüber hinaus wurde in In-vitro-Studien an B16-Zellen festgestellt, dass 52 die Tyrosinase-Aktivität139,140 in einer dosisabhängigen Weise hemmt, was zu einer Hemmung der Tyrosinase-Aktivität führt zur Hemmung der Melaninbildung ohne Zytotoxizität.

Humane Tyrosinase-Inhibitoren

Obwohl eine große Anzahl von Tyrosinase-Inhibitoren verfügbar war und einige davon mit starker Hemmwirkung bereits erwähnt wurden, wurden fast alle Inhibitoren gegen Pilztyrosinase getestet. Um neue Inhibitoren gegen menschliche Tyrosinase zu finden, demonstrierten Yoshimori et al. im Vergleich dazu, dass Thujaplicine (52–54; a-, b- und c-Isomere, Abbildung 15) ihre hemmende Wirkung sowohl auf Pilztyrosinase als auch auf menschliche Tyrosinase (Tyr) haben141. Die Ergebnisse zeigten, dass Marken-c-Thujaplicine (53 und 54) die menschliche Tyrosinaseaktivität dosisabhängig wirksam hemmten, mit IC50-Werten von 8,98 bzw. 1,15 µM. Insbesondere c-Thujaplicin 54 war Kojisäure (IC50=17 lM) deutlich überlegen. Die SAR-Studien ergaben, dass die Position von Isopropyl auf dem Tropolon-Gerüst der entscheidende Faktor für die Wirksamkeit von Thujaplicinen war. Die Wirksamkeit von Thujaplicinen ist in der folgenden Reihenfolge: c > b > a-Thujaplicin.

To understand the inhibitory mechanism, the binding mode of c-thujaplicin was predicted using a homology model of hTYR. It showed the carbonyl and hydroxyl group of the c-thujaplicin chelate with two copper ions at the active site of hTYR. Tropolone scaffolds of thujaplicin form stacking interaction with the imidazole ring of His367 and hydrophobic interaction with isopropyl of Val377. The isopropyl group of thujaplicin forms hydrophobic interaction with Ile368. In addition, the results from comparative studies on the inhibitory effects of the other thujaplicins (a and b) indicated that van der Waals (VdW) clashes of the isopropyl group of a-thujaplicin with Val377 and S380 might reduce the inhibitory activity against hTYR. The main reason for the higher inhibitory activity of c–thujaplicin against hTYR among thujaplicins is considered to be the hydrophobic interaction of the isopropyl group with Ile368. In contrast, in many, the Val377, and Ser380 are replaced with proline (P257) and alanine (A260), respectively, therefore it can be considered that there are little VdW clashes of the isopropyl group of a-thujaplicin with A260 and P257 (Figure 16). This explains why the inhibitory effect of a-thujaplicin against mTYR (IC50=9.53 lM) is more than two orders of magnitude stronger than hTYR (IC50>1000 lm). Dementsprechend wurde vermutet, dass der Unterschied zwischen Ala260 im mTYR und Ser380 im hTYR das Hemmprofil von a-Thujaplicin dramatisch beeinflusst.

Wang und Mitarbeiter haben kürzlich herausgefunden, dass die aus den Stängeln von Cinnamomum isolierten Naturstoffe Linderanolid B (55) und Suboxid A (56) in niedrigen Dosen gute In-vitro-Hemmfähigkeiten der Pilztyrosinase aufweisen (Abbildung 15) 142. Beide Verbindungen zeigten dies Zelllebensfähigkeit menschlicher Keratinozyten, Melanozyten und Fibroblasten, die mit verschiedenen Konzentrationen zweier Verbindungen behandelt wurden. Die Behandlung mit einer niedrigen Dosis (0.01–1,0 lM) zeigte keine signifikante Zytotoxizität gegenüber menschlichen Hautzellen. Die Studie ergab, dass beide Verbindungen bei einer Dosis von 1 µM nach einer Behandlung von 48- 50 Prozent der menschlichen Tyrosinase-Aktivitäten reduzieren konnten und die Melaninbildung in HEMn-MP-Zellen wirksam hemmten (Reduzierung um 40 Prozent). Sowohl 55 als auch 56 zeigten selbst bei niedrigen Dosen ein bemerkenswertes Hemmpotenzial auf die In-vivo-Pigmentierung von Zebrafischen ohne erkennbare Toxizität. Daher sind diese beiden Verbindungen wirksame neue Tyrosinase-Inhibitoren, die als Hautaufheller gelten. In einer anderen Studie haben Kolbe et al. untersuchten die hemmende Wirkung von Kojisäure, Hydrochinon und Arbutin mit der anderen bekannten Verbindungsklasse 4-Butylresorcinol (57) auf menschliche Tyrosinase sowie die Hemmung der Produktion der MelanoDermTM-Hautmodellkultur143. Im Jahr 1995 führte 4-Butylresorcin ein Resorcin-Derivat ein, das eine hemmende Wirkung sowohl auf Tyrosinase144 als auch auf TRP-1145,146 hat. Die Ergebnisse zeigten, dass sich 4-Butylresorcinol mit einem IC50-Wert von 21 lmol/L und einer vollständigen Hemmung bei Konzentrationen über 100 lmol/L als hochwirksamer Inhibitor der menschlichen Tyrosinase erwies. 4-Butylresorcinol zeigte eine 20-mal stärkere Hemmwirkung als Kojisäure, die einen IC50 von 500 lmol/L aufwies, und die maximale Hemmung (89 Prozent) wurde bei einer Konzentration von 5,6 mmol/L erreicht. Arbutin und Hydrochinon sind schlechte Inhibitoren der menschlichen Tyrosinase mit IC50-Werten im millimolaren Bereich, d. h. 6500 lmol/L für Arbutin und 4400 lmol/L für Hydrochinon. Allerdings hat keines von beiden die menschliche Tyrosinase vollständig gehemmt.

Im melanoDerm-Hautmodell zeigte Arbutin mit einem IC5{{30}}-Wert von 500 lmol/L nur eine geringe Wirksamkeit auf die Melaninproduktion, während Kojisäure mit einem IC50 von 400 mol/L hemmte. Interessanterweise hemmte Hydrochinon die Melaninproduktion mit einem IC50-Wert unter 40 lmol/L, was wahrscheinlich auf unterschiedliche Mechanismen der Tyrosinase-Hemmung zurückzuführen ist. 4-Butylresorcin war der wirksamste Inhibitor mit einem IC50 von 13,5 mol/L. Die In-vivo-Wirksamkeit von 4-Butylresorcinol wurde in klinischen Studien bestätigt. Patienten mit Altersflecken am Unterarm wurden zweimal täglich mit einer Formel behandelt, die 4-n-Butylresorcinol (57), 4-Hexylresorcinol (58) und 4-Phenylethylresorcinol (59) enthielt ). Innerhalb von 8 Wochen reduzierte 4-Butylresorcinol (57) das Auftreten von Altersflecken deutlich, während 4-Hexylresorcinol und 4-Phenylethylresorcinol nach 12 Wochen signifikante Wirkungen zeigten. Eine zweite Studie zeigte, dass 4-Butylresorcinol wirksamer war als 4-Hexylresorcinol und 4-Phenylmethylsorcinol. Die daraus resultierenden klinischen Ergebnisse zur Hyperpigmentierung zeigen, dass 4-Butylresorcin ein wertvoller Wirkstoff für die Behandlung von Pigmentstörungen sein könnte. 4-Butylresorcinol wurde zur Behandlung von Melasma verwendet. In der gesamten veröffentlichten Literatur zeigte 4-Butylresorcinol 0,1 Prozent Creme eine schnelle Wirksamkeit, Sicherheit und Verträglichkeit, wenn sie zur Melasma-Behandlung verwendet wird147,148. Eine aktuelle Studie berichtete, dass 4-Butylresorcinol 0,3 Prozent Creme bei indischen Patienten mit Melisma sicher, wirksam und gut verträglich ist149.

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