미역귀 유래 퓨코이단 및 이로부터 생산된 저분자 갈락토퓨코-올리고당의 전립선암세포에 대한 항암활성 Anticancer effect of miyeokgui fucoidan and its low-molecular weight galactofuco-oligosaccharides against PC-3 human prostate cancer cells원문보기
해조류 중 갈조류에 속하는 미역은 Ca2+를 비롯한 무기질과 다당류를 다량 함유하고 있으며, 알긴산은 그 대표적인 다당으로써 현재 점증제등의 식품첨가물로 이용되고 있다. 미역귀에는 중성다당인 laminaran과 황산기를 함유한 산성 다당이 다량 함유되어 있는데 그 대표적인 함황 산성다당이 ...
해조류 중 갈조류에 속하는 미역은 Ca2+를 비롯한 무기질과 다당류를 다량 함유하고 있으며, 알긴산은 그 대표적인 다당으로써 현재 점증제등의 식품첨가물로 이용되고 있다. 미역귀에는 중성다당인 laminaran과 황산기를 함유한 산성 다당이 다량 함유되어 있는데 그 대표적인 함황 산성다당이 fucoidan 이다. 고분자 fucoidan은 여러 약리활성이 있음에도 불구하고, 분자량이 커서 체내 흡수력이 낮고 주사제 개발시 모세혈관 폐쇄 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 연구에서는 Kim의 방법 (Kim et al., 2008) 에 따라 Sphingomonas paucimobilis PF-1균주로부터 fucoidan 분해활성을 갖는 조효소액을 조제하였고 이 조효소액을 이용하여 fucoidan을 분해하여 얻어진 Low-molecular weight galactofuco-oligisaccharide (LMFOs)가 인간전립선암세포주인 PC-3 세포에 대한 세포사멸활성 및 세포사멸기전을 조사하고 이를 고분자 fucoidan과 비교하였다.
Fucoidan과 LMFOs가 인간전립선암세포인 PC-3 세포에 대한 세포사멸 정도를 MTT assay로 확인한 결과, 농도 의존적으로 세포생존율을 감소 시켰다. 또한 광학현미경을 통한 형태학적인 변화를 관찰 하였을 뿐만아니라apoptosis의 지표가 되는 DNA 단편화를 TUNEL assay로 분석함으로써 세포 내에서 DNA가 규칙적으로 절단되는 것을 확인할 수 있었다. 단백질의 발현 정도 또는 활성화를 확인하기 위하여 wester blottong 으로 확인한 결과, Caspase-3, -8, -9의 활성화를 유도 하였으며 PARP의 분절을 초래하였다. 또한 미토콘드리아 단백질인Bcl-2와 Bax 발현에 관여하였고 미토콘드리아 전위차 (MMP)를 무너뜨림으로서 기능장애를 일으키면서 활성산소 (ROS)가 발생함을 확인하였다. 또한, 세포생존과 사멸에 관여하는 대표적인 신호전달 경로인PI3/Akt 경로를 차단하고, 특히 fucoidan은 MAPK 인산화 과정에도 농도 의존적으로 영향을 주었다.
미역귀 유래인 fucoudan과 저분자 갈락토푸코-올리고당이 항암활성을 지니고 있음을 증명할 수 있었고, 이를통해 향후 항암치료제로 개발될 가능성이 충분히 있다고 생각되어 지속적인 연구가 요망된다.
해조류 중 갈조류에 속하는 미역은 Ca2+를 비롯한 무기질과 다당류를 다량 함유하고 있으며, 알긴산은 그 대표적인 다당으로써 현재 점증제등의 식품첨가물로 이용되고 있다. 미역귀에는 중성다당인 laminaran과 황산기를 함유한 산성 다당이 다량 함유되어 있는데 그 대표적인 함황 산성다당이 fucoidan 이다. 고분자 fucoidan은 여러 약리활성이 있음에도 불구하고, 분자량이 커서 체내 흡수력이 낮고 주사제 개발시 모세혈관 폐쇄 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 연구에서는 Kim의 방법 (Kim et al., 2008) 에 따라 Sphingomonas paucimobilis PF-1균주로부터 fucoidan 분해활성을 갖는 조효소액을 조제하였고 이 조효소액을 이용하여 fucoidan을 분해하여 얻어진 Low-molecular weight galactofuco-oligisaccharide (LMFOs)가 인간전립선암세포주인 PC-3 세포에 대한 세포사멸활성 및 세포사멸기전을 조사하고 이를 고분자 fucoidan과 비교하였다.
Fucoidan과 LMFOs가 인간전립선암세포인 PC-3 세포에 대한 세포사멸 정도를 MTT assay로 확인한 결과, 농도 의존적으로 세포생존율을 감소 시켰다. 또한 광학현미경을 통한 형태학적인 변화를 관찰 하였을 뿐만아니라apoptosis의 지표가 되는 DNA 단편화를 TUNEL assay로 분석함으로써 세포 내에서 DNA가 규칙적으로 절단되는 것을 확인할 수 있었다. 단백질의 발현 정도 또는 활성화를 확인하기 위하여 wester blottong 으로 확인한 결과, Caspase-3, -8, -9의 활성화를 유도 하였으며 PARP의 분절을 초래하였다. 또한 미토콘드리아 단백질인Bcl-2와 Bax 발현에 관여하였고 미토콘드리아 전위차 (MMP)를 무너뜨림으로서 기능장애를 일으키면서 활성산소 (ROS)가 발생함을 확인하였다. 또한, 세포생존과 사멸에 관여하는 대표적인 신호전달 경로인PI3/Akt 경로를 차단하고, 특히 fucoidan은 MAPK 인산화 과정에도 농도 의존적으로 영향을 주었다.
미역귀 유래인 fucoudan과 저분자 갈락토푸코-올리고당이 항암활성을 지니고 있음을 증명할 수 있었고, 이를통해 향후 항암치료제로 개발될 가능성이 충분히 있다고 생각되어 지속적인 연구가 요망된다.
Fucoidan, a group of fucose-enriched sulfated polysaccharides isolated from brown algae and marine invertebrates, has been shown to exert anticancer activity in several types of human cancer, including leukemia, breast cancer, and lung adenocarcinoma cells. Previously, fucoidan-degrading enzyme acti...
Fucoidan, a group of fucose-enriched sulfated polysaccharides isolated from brown algae and marine invertebrates, has been shown to exert anticancer activity in several types of human cancer, including leukemia, breast cancer, and lung adenocarcinoma cells. Previously, fucoidan-degrading enzyme activity was partially purified from the cultured cells of Sphingomonas paucimobilis PF-1 mainly by ammonium sulfate precipitation. This enzyme preparation degraded fucoidan (MF) isolated from the Korean Undaria pinnatifida sporophyll (called Miyeokgui in Korea) into low-molecular weight galactofuco-oligosaccharides (LMFOs) with less than 3,749 Da. In this study, anticancer activities of MF and LMFOs were evaluated using PC-3 human prostate cancer cells. PC-3 cells exposed to MF and LMFOs displayed growth inhibition and several typical features of apoptotic cells, such as activation of caspases, accumulation of high intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial dysfunction including depolarization of the mitochondrial membrane potential (MMP, Δψm). MF and LMFOs dose dependently decreased the expression of Bcl-2 family proteins and activated of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt pathway. Furthermore, treatment of PC-3 cells with MF (10-200 µg/ml) resulted in a dose-dependent activation of MAP kinases including extracellular signal-regulated protein kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38. However, unlike fucoidan, LMFOs inhibited the growth of PC-3 cells growth in somewhat different action mode from that of fucoidan; LMFOs did not activate MAPKs. These results suggested that both Miyeokgui fucoidan (MF) and its low-molecular weight galactofuco-oligosaccharides (LMFOs) have potent anticancer activities against human prostate cancer.
Fucoidan, a group of fucose-enriched sulfated polysaccharides isolated from brown algae and marine invertebrates, has been shown to exert anticancer activity in several types of human cancer, including leukemia, breast cancer, and lung adenocarcinoma cells. Previously, fucoidan-degrading enzyme activity was partially purified from the cultured cells of Sphingomonas paucimobilis PF-1 mainly by ammonium sulfate precipitation. This enzyme preparation degraded fucoidan (MF) isolated from the Korean Undaria pinnatifida sporophyll (called Miyeokgui in Korea) into low-molecular weight galactofuco-oligosaccharides (LMFOs) with less than 3,749 Da. In this study, anticancer activities of MF and LMFOs were evaluated using PC-3 human prostate cancer cells. PC-3 cells exposed to MF and LMFOs displayed growth inhibition and several typical features of apoptotic cells, such as activation of caspases, accumulation of high intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial dysfunction including depolarization of the mitochondrial membrane potential (MMP, Δψm). MF and LMFOs dose dependently decreased the expression of Bcl-2 family proteins and activated of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt pathway. Furthermore, treatment of PC-3 cells with MF (10-200 µg/ml) resulted in a dose-dependent activation of MAP kinases including extracellular signal-regulated protein kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38. However, unlike fucoidan, LMFOs inhibited the growth of PC-3 cells growth in somewhat different action mode from that of fucoidan; LMFOs did not activate MAPKs. These results suggested that both Miyeokgui fucoidan (MF) and its low-molecular weight galactofuco-oligosaccharides (LMFOs) have potent anticancer activities against human prostate cancer.
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