최근 고도의 산업화 사회진입에 따른 오존층의 파괴로 인하여 자외선이 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 그러므로 자외선 조사에 따른 피부노화 및 피부암에 미치는 영향에 대한 기초 연구 및 이를 조절하는 소재 탐색에 대한 연구들이 매우 활발하다. 즉, 과다한 자외선조사는 피부 염증과 더불어, 피부는 멜라닌 색소의 과다 생성으로 인하여 기미, 주근깨 등과 같은 피부 색소 침착을 유발시킨다. 현재까지는 과색소 조절에 대한 연구는 주로 멜라닌 생성과 관련된 ...
최근 고도의 산업화 사회진입에 따른 오존층의 파괴로 인하여 자외선이 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 그러므로 자외선 조사에 따른 피부노화 및 피부암에 미치는 영향에 대한 기초 연구 및 이를 조절하는 소재 탐색에 대한 연구들이 매우 활발하다. 즉, 과다한 자외선조사는 피부 염증과 더불어, 피부는 멜라닌 색소의 과다 생성으로 인하여 기미, 주근깨 등과 같은 피부 색소 침착을 유발시킨다. 현재까지는 과색소 조절에 대한 연구는 주로 멜라닌 생성과 관련된 tyrosinase, TRP-1 및 TRP-2의 활성조절을 주로 유전자나 단백질의 변화 유무를 연구하는 genomics나 proteomics기술을 이용하여 연구되고 있다. 최근 다양한 분석기기 및 소프트웨어의 발달로 인하여 고도의 미량분석 방법이 확립됨으로써 "-omics" 조류의 하나인 대사체학 (metabolomics) 연구가 다양한 질환모델에서 응용되고 있다. 대사체학은 대사물질(metabolite)을 다양한 분석기기와 통계알고리즘을 이용하여 정성/정량적으로 분석 ∙ 비교 연구하는 분야이다. 대사체학 연구기법을 이용한 다양한 질환에 대한 바이오마커 도출과 약물의 유효성가 국내외에서 진행되고 있으나, 피부 색소체에서의 광조사에 의한 과색소 침착에 관한 대사체 연구는 아직 미흡한 실정이다. 그러므로, 본 연구에서는 대사체학 연구 기법을 통하여 자외선 B조사로 유도된 HM3KO human melanoma 세포 모델에서의 알부틴 처리에 의한 세포내 대사체 변화를 확인하고 이를 토대로 과색소 발현 관련 새로운 기전을 제시하고자 한다. 다양한 양의 자외선 B조사량이 HM3KO 세포에 미치는 영향을 확인하기 위하여 일차적으로 멜라닌 생성량, 세포 생존율, 세포사멸 분석을 수행하였다. 또한, 같은 조건에서 얻어진 HM3KO human melanoma 세포를 포집하여 GC-MS 분석을 수행하여 패턴분석을 확인하였다. 자외선 B 조사량이 많아질수록 HM3KO 세포는 50% 정도의 세포 독성 및 세포 자멸사 비율이 증가하였으나, 세포 생존 대비 멜라닌 생성량은 증가하며, 대사체 변화 패턴 분석시 조사량에 따라 두 가지 군으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 알부틴 처리에 의한 최대의 효과를 확인하기 위하여 자외선 B 조사량을 90 mJ/cm2로 고정하고, 알부틴 농도에 따른 세포 내 대사체 변화를 분석하였다. 알부틴 처리와 함께 자외선 B를 조사하지 않은 군과 자외선 B를 조사한 군을 동시에 분석함으로써, 멜라닌 생합성에 있어 알부틴이 미치는 대사체 변화를 함께 비교 분석 결과, 알부틴 처리에 따른 자외선 B 조사군과 조사하지 않은 실험군 사이에 대사체 변화가 있음을 확인하였다. 변화된 대사체를 판별 분석 결과, 처리된 알부틴 농도에 따라 유의적으로 변화하는 패턴을 보였다. 변화된 대사체는 크게 아미노산, 지방산, 유기산 및 기타로 구분할 수 있으며, 이들 대사체 가운데 일부는 피부 및 자외선과 관련하여 멜라닌 생합성과 세포 내 대사 메커니즘에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 특히, 판별 분석된 대사체 중 다른 대사체와 반대 패턴을 보이는 propyl stearic acid에 대하여 GC를 이용한 정량 분석 및 HM3KO 세포주에서의 멜라닌 생성량 및 세포 생존율에 미치는 직접적인 영향을 확인한 결과, 자외선 B 조사량에 따라, 그리고 알부틴 처리 농도에 따라 세포 내propyl stearic acid의 양에 변화를 보이며, 배양 세포주에서의 색소침착과 관련한 직접적인 영향은 자외선 B조사 시 propyl stearic acid처리 농도에 따라 세포독성 없이 멜라닌 생성량이 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로, HM3KO human melanoma에서의 자외선 B조사 및 알부틴 처리에 의한 변화된 대사체를 GC-MS분석을 통하여 확인 ∙ 동정하였다. 특히, 아미노산 및 지방산은 자외선 B조사한 군 및 비조사 군 모두에서 알부틴 처리에 의하여 유의적으로 변화되는 대사체들이다. 이는 피부 melanogenesis와 관련된 바이오 마커로서의 잠재적인 가능성을 지닌다고 할 수 있다. 다만, stearic acid로 증가된 과색소 침착이 UVB 조사에 의하여 propyl stearic acid가 생성됨으로써 색소체에서 어떠한 현상을 나타내는 지를 확인하고 나아가 이들 대사체가 어떠한 과정을 거쳐서 만들어지는지 등과 같은 부분은 추후 연구를 통하여 구명되어야 할 것이다.
최근 고도의 산업화 사회진입에 따른 오존층의 파괴로 인하여 자외선이 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 그러므로 자외선 조사에 따른 피부노화 및 피부암에 미치는 영향에 대한 기초 연구 및 이를 조절하는 소재 탐색에 대한 연구들이 매우 활발하다. 즉, 과다한 자외선조사는 피부 염증과 더불어, 피부는 멜라닌 색소의 과다 생성으로 인하여 기미, 주근깨 등과 같은 피부 색소 침착을 유발시킨다. 현재까지는 과색소 조절에 대한 연구는 주로 멜라닌 생성과 관련된 tyrosinase, TRP-1 및 TRP-2의 활성조절을 주로 유전자나 단백질의 변화 유무를 연구하는 genomics나 proteomics기술을 이용하여 연구되고 있다. 최근 다양한 분석기기 및 소프트웨어의 발달로 인하여 고도의 미량분석 방법이 확립됨으로써 "-omics" 조류의 하나인 대사체학 (metabolomics) 연구가 다양한 질환모델에서 응용되고 있다. 대사체학은 대사물질(metabolite)을 다양한 분석기기와 통계알고리즘을 이용하여 정성/정량적으로 분석 ∙ 비교 연구하는 분야이다. 대사체학 연구기법을 이용한 다양한 질환에 대한 바이오마커 도출과 약물의 유효성가 국내외에서 진행되고 있으나, 피부 색소체에서의 광조사에 의한 과색소 침착에 관한 대사체 연구는 아직 미흡한 실정이다. 그러므로, 본 연구에서는 대사체학 연구 기법을 통하여 자외선 B조사로 유도된 HM3KO human melanoma 세포 모델에서의 알부틴 처리에 의한 세포내 대사체 변화를 확인하고 이를 토대로 과색소 발현 관련 새로운 기전을 제시하고자 한다. 다양한 양의 자외선 B조사량이 HM3KO 세포에 미치는 영향을 확인하기 위하여 일차적으로 멜라닌 생성량, 세포 생존율, 세포사멸 분석을 수행하였다. 또한, 같은 조건에서 얻어진 HM3KO human melanoma 세포를 포집하여 GC-MS 분석을 수행하여 패턴분석을 확인하였다. 자외선 B 조사량이 많아질수록 HM3KO 세포는 50% 정도의 세포 독성 및 세포 자멸사 비율이 증가하였으나, 세포 생존 대비 멜라닌 생성량은 증가하며, 대사체 변화 패턴 분석시 조사량에 따라 두 가지 군으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 알부틴 처리에 의한 최대의 효과를 확인하기 위하여 자외선 B 조사량을 90 mJ/cm2로 고정하고, 알부틴 농도에 따른 세포 내 대사체 변화를 분석하였다. 알부틴 처리와 함께 자외선 B를 조사하지 않은 군과 자외선 B를 조사한 군을 동시에 분석함으로써, 멜라닌 생합성에 있어 알부틴이 미치는 대사체 변화를 함께 비교 분석 결과, 알부틴 처리에 따른 자외선 B 조사군과 조사하지 않은 실험군 사이에 대사체 변화가 있음을 확인하였다. 변화된 대사체를 판별 분석 결과, 처리된 알부틴 농도에 따라 유의적으로 변화하는 패턴을 보였다. 변화된 대사체는 크게 아미노산, 지방산, 유기산 및 기타로 구분할 수 있으며, 이들 대사체 가운데 일부는 피부 및 자외선과 관련하여 멜라닌 생합성과 세포 내 대사 메커니즘에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 특히, 판별 분석된 대사체 중 다른 대사체와 반대 패턴을 보이는 propyl stearic acid에 대하여 GC를 이용한 정량 분석 및 HM3KO 세포주에서의 멜라닌 생성량 및 세포 생존율에 미치는 직접적인 영향을 확인한 결과, 자외선 B 조사량에 따라, 그리고 알부틴 처리 농도에 따라 세포 내propyl stearic acid의 양에 변화를 보이며, 배양 세포주에서의 색소침착과 관련한 직접적인 영향은 자외선 B조사 시 propyl stearic acid처리 농도에 따라 세포독성 없이 멜라닌 생성량이 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로, HM3KO human melanoma에서의 자외선 B조사 및 알부틴 처리에 의한 변화된 대사체를 GC-MS분석을 통하여 확인 ∙ 동정하였다. 특히, 아미노산 및 지방산은 자외선 B조사한 군 및 비조사 군 모두에서 알부틴 처리에 의하여 유의적으로 변화되는 대사체들이다. 이는 피부 melanogenesis와 관련된 바이오 마커로서의 잠재적인 가능성을 지닌다고 할 수 있다. 다만, stearic acid로 증가된 과색소 침착이 UVB 조사에 의하여 propyl stearic acid가 생성됨으로써 색소체에서 어떠한 현상을 나타내는 지를 확인하고 나아가 이들 대사체가 어떠한 과정을 거쳐서 만들어지는지 등과 같은 부분은 추후 연구를 통하여 구명되어야 할 것이다.
In this study, metabolites related to skin melanogenesis produced in response to UVB radiation and arbutin treatment in HM3KO human melanoma cells were detected and identified by a GC-MS-based metabolomics technique. The volatile metabolomic approach for skin and melanomas has been reported previous...
In this study, metabolites related to skin melanogenesis produced in response to UVB radiation and arbutin treatment in HM3KO human melanoma cells were detected and identified by a GC-MS-based metabolomics technique. The volatile metabolomic approach for skin and melanomas has been reported previously; however, this is the first report of metabolite profiling to determine the relationship between non-irradiated and UVB-radiated cells treated with arbutin. Amino acids and fatty acids were preferentially expressed in both non-irradiated and UVB-radiated cells treated with arbutin, indicating that they are candidate biomarkers related to the regulation of skin melanogenesis. This study suggests that the metabolomic approach for detecting regulatory metabolites of UV radiation-induced skin hyperpigmentation is a useful tool for discovering melanogenesis-regulatory compounds using these metabolites.
In this study, metabolites related to skin melanogenesis produced in response to UVB radiation and arbutin treatment in HM3KO human melanoma cells were detected and identified by a GC-MS-based metabolomics technique. The volatile metabolomic approach for skin and melanomas has been reported previously; however, this is the first report of metabolite profiling to determine the relationship between non-irradiated and UVB-radiated cells treated with arbutin. Amino acids and fatty acids were preferentially expressed in both non-irradiated and UVB-radiated cells treated with arbutin, indicating that they are candidate biomarkers related to the regulation of skin melanogenesis. This study suggests that the metabolomic approach for detecting regulatory metabolites of UV radiation-induced skin hyperpigmentation is a useful tool for discovering melanogenesis-regulatory compounds using these metabolites.
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