[학위논문]Lactobacillus sakei가 분비하는 Cyclic Dipeptide류의 구명 및 파골세포 분화 억제 효과 Structural Determination of Cyclic Dipeptides Produced by Lactobacillus sakei and Their Activity to Inhibit Osteoclast Differentiation원문보기
Lactobacillus sakei는 동형 또는 이형발효를 하는 유산간균으로, 유제품이나 채소의 발효과정에서 흔히 볼 수 있는 미생물이다. 선행 연구에 의하면, 배추김치로부터 분리한 Lactobacillus sakei CVL-001 배양액의 파골세포 분화 억제 효과를 밝혀내어 골다공증 등 골 질환 개선 및 예방 효과가 기대되었다. 그러나 Lactobacillus sakei가 분비하는 성분연구는 매우 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Lactobacillus sakei 배양액에 함유된 파골세포 분화 억제 활성을 가진 화합물들을 분리하고, 그 구조를 밝히고자 하였다. L. sakei 배양액(5 L)을 용매분획하여 ...
Lactobacillus sakei는 동형 또는 이형발효를 하는 유산간균으로, 유제품이나 채소의 발효과정에서 흔히 볼 수 있는 미생물이다. 선행 연구에 의하면, 배추김치로부터 분리한 Lactobacillus sakei CVL-001 배양액의 파골세포 분화 억제 효과를 밝혀내어 골다공증 등 골 질환 개선 및 예방 효과가 기대되었다. 그러나 Lactobacillus sakei가 분비하는 성분연구는 매우 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Lactobacillus sakei 배양액에 함유된 파골세포 분화 억제 활성을 가진 화합물들을 분리하고, 그 구조를 밝히고자 하였다. L. sakei 배양액(5 L)을 용매분획하여 n-hexane, CHCl3, EtOAc 및 BuOH 획분을 얻었다. 얻어진 용매분획물들을 mouse로부터 분리한 대식세포에 농도별로 처리하고 RANKL로부터 파골세포의 분화를 유도한 결과, 농도 의존적으로 파골세포의 분화 형성을 저해하는 효과가 있음이 확인되었다. L. sakei에 함유된 화합물들을 분자수준에서 밝히고자 비교적 양이 많고 순도가 높은 CHCl3층과 EtOAc층을 대상으로 silica gel, ODScolumn chromatography 및 ODS-HPLC를 실시하여 총 13종의 화합물들을 분리하였다. 이들 화합물은 NMR 및 MS 분석을 통해 cyclo(prolyl-glycyl) (1), cyclo(prolyl-threonyl) (2), cyclo(prolyl-alanyl) (3), cyclo(valyl-alanyl) (4), cyclo(prolyl-tyrosyl) (5), cyclo(prolyl-valyl) (6), cyclo(4-hydroxyprolyl-phenylalanyl) (7), cyclo(prolyl-aminovaleroyl) (8), cyclo(prolyl-isoleucyl) (9), cyclo(prolyl-phenylalanyl) (10), cyclo(4-hydroxyprolyl-leucyl) (11), cyclo(alanyl-isoleucyl) (12), cyclo(alanyl-leucyl) (13)로 구조해석 되었다. 본 연구에서 분리된 화합물 중 순도가 높은 6종(화합물 1~4, 9, 10)을 대상으로 RANKL에 의해 유도된 파골세포 분화 억제를 평가한 결과, 모든 화합물은 활성을 나타냈으나 단일화합물임에도 불구하고 그 활성은 상대적으로 낮았다. 그래서 화합물 1~4, 9, 그리고 10을 혼합하여 최종 10 μM 농도로 처리한 결과, 그 혼합처리가 단일 화합물을 처리했을 때에 비해 파골세포 분화를 강하게 억제함을 확인하였다. 본 연구에서 동정된 cyclic dipeptide는 최근에 각종 항생, 항바이러스, 항암, 항균 활성 등의 다양한 생리활성이 보고되고 있어, L. sakei를 이용하여 제조된 유산균 발효식품의 품질 관리에 있어서 지표성분 및 유효성분으로 활용이 기대된다. 또한, 파골세포 분화 억제 효과를 갖는 L. sakei는 김치 등 발효식품의 종균으로서 활용이 기대되는 바가 크다.
Lactobacillus sakei는 동형 또는 이형발효를 하는 유산간균으로, 유제품이나 채소의 발효과정에서 흔히 볼 수 있는 미생물이다. 선행 연구에 의하면, 배추김치로부터 분리한 Lactobacillus sakei CVL-001 배양액의 파골세포 분화 억제 효과를 밝혀내어 골다공증 등 골 질환 개선 및 예방 효과가 기대되었다. 그러나 Lactobacillus sakei가 분비하는 성분연구는 매우 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Lactobacillus sakei 배양액에 함유된 파골세포 분화 억제 활성을 가진 화합물들을 분리하고, 그 구조를 밝히고자 하였다. L. sakei 배양액(5 L)을 용매분획하여 n-hexane, CHCl3, EtOAc 및 BuOH 획분을 얻었다. 얻어진 용매분획물들을 mouse로부터 분리한 대식세포에 농도별로 처리하고 RANKL로부터 파골세포의 분화를 유도한 결과, 농도 의존적으로 파골세포의 분화 형성을 저해하는 효과가 있음이 확인되었다. L. sakei에 함유된 화합물들을 분자수준에서 밝히고자 비교적 양이 많고 순도가 높은 CHCl3층과 EtOAc층을 대상으로 silica gel, ODS column chromatography 및 ODS-HPLC를 실시하여 총 13종의 화합물들을 분리하였다. 이들 화합물은 NMR 및 MS 분석을 통해 cyclo(prolyl-glycyl) (1), cyclo(prolyl-threonyl) (2), cyclo(prolyl-alanyl) (3), cyclo(valyl-alanyl) (4), cyclo(prolyl-tyrosyl) (5), cyclo(prolyl-valyl) (6), cyclo(4-hydroxyprolyl-phenylalanyl) (7), cyclo(prolyl-aminovaleroyl) (8), cyclo(prolyl-isoleucyl) (9), cyclo(prolyl-phenylalanyl) (10), cyclo(4-hydroxyprolyl-leucyl) (11), cyclo(alanyl-isoleucyl) (12), cyclo(alanyl-leucyl) (13)로 구조해석 되었다. 본 연구에서 분리된 화합물 중 순도가 높은 6종(화합물 1~4, 9, 10)을 대상으로 RANKL에 의해 유도된 파골세포 분화 억제를 평가한 결과, 모든 화합물은 활성을 나타냈으나 단일화합물임에도 불구하고 그 활성은 상대적으로 낮았다. 그래서 화합물 1~4, 9, 그리고 10을 혼합하여 최종 10 μM 농도로 처리한 결과, 그 혼합처리가 단일 화합물을 처리했을 때에 비해 파골세포 분화를 강하게 억제함을 확인하였다. 본 연구에서 동정된 cyclic dipeptide는 최근에 각종 항생, 항바이러스, 항암, 항균 활성 등의 다양한 생리활성이 보고되고 있어, L. sakei를 이용하여 제조된 유산균 발효식품의 품질 관리에 있어서 지표성분 및 유효성분으로 활용이 기대된다. 또한, 파골세포 분화 억제 효과를 갖는 L. sakei는 김치 등 발효식품의 종균으로서 활용이 기대되는 바가 크다.
Lactobacillus sakei, lactic acid bacillus, is commonly found in the fermentation process of dairy products or vegetables. Several previous studies have been reported that Lactobacillus sakei CVL-001 culture medium isolated from kimchi, a korean fermented vegetable food, inhibited osteoclast differen...
Lactobacillus sakei, lactic acid bacillus, is commonly found in the fermentation process of dairy products or vegetables. Several previous studies have been reported that Lactobacillus sakei CVL-001 culture medium isolated from kimchi, a korean fermented vegetable food, inhibited osteoclast differentiation, which expects prevention of bone diseases such as osteoporosis. However, studies on chemical constituents of secreted by Lactobacillus sakei have not yet been performed. Therefore, the aim of this study is to purify and isolate the active compounds having osteoclast differentiation inhibitory activity in its culture broth. The culture broth of L. sakei (5 L) was solvent-fractionated and then n-hexane, CHCl3, EtOAc, and BuOH layers were obtained. These layers inhibited osteoclast differentiation osteoclast in the RANKL-treated BMDMs. CHCl3 and EtOAc layers had the strong inhibitory activities of osteoclast differentiation. Thirteen compounds were purified and isolated by silica gel and ODS column chromatography and ODS-HPLC. These compounds were identified as cyclo(prolyl-glycyl) (1), cyclo(prolyl-threonyl) (2), cyclo(prolyl-alanyl) (3), cyclo(valyl-alanyl) (4), cyclo(prolyl-tyrosyl) (5), cyclo(prolyl-valyl) (6), cyclo(4-hydroxyprolyl-phenylalanyl) (7), cyclo(prolyl-aminovaleroyl) (8), cyclo(prolyl-isoleucyl) (9), cyclo(prolyl-phenylalanyl) (10), cyclo(4-hydroxyprolyl-leucyl) (11), cyclo(alanyl-isoleucyl) (12), cyclo(alanyl-leucyl) (13), based on NMR and LC-MS experiments. Six compounds (1~4, 9 and 10) with high purity significantly inhibited RANKL-induced osteoclast differentiation. Compounds 1~4, 9 and 10 mixture (Final conc. 10 μM) strongly inhibited osteoclast differentiation in the RANKL-treated BMDMs. Cyclic dipeptides had been reported to exert for various biological effects, such as antibiotic, antiviral, anticancer, and antibacterial activities. These results warant further studies for evaluating the quality and biological efects of L. sakei culture.
Lactobacillus sakei, lactic acid bacillus, is commonly found in the fermentation process of dairy products or vegetables. Several previous studies have been reported that Lactobacillus sakei CVL-001 culture medium isolated from kimchi, a korean fermented vegetable food, inhibited osteoclast differentiation, which expects prevention of bone diseases such as osteoporosis. However, studies on chemical constituents of secreted by Lactobacillus sakei have not yet been performed. Therefore, the aim of this study is to purify and isolate the active compounds having osteoclast differentiation inhibitory activity in its culture broth. The culture broth of L. sakei (5 L) was solvent-fractionated and then n-hexane, CHCl3, EtOAc, and BuOH layers were obtained. These layers inhibited osteoclast differentiation osteoclast in the RANKL-treated BMDMs. CHCl3 and EtOAc layers had the strong inhibitory activities of osteoclast differentiation. Thirteen compounds were purified and isolated by silica gel and ODS column chromatography and ODS-HPLC. These compounds were identified as cyclo(prolyl-glycyl) (1), cyclo(prolyl-threonyl) (2), cyclo(prolyl-alanyl) (3), cyclo(valyl-alanyl) (4), cyclo(prolyl-tyrosyl) (5), cyclo(prolyl-valyl) (6), cyclo(4-hydroxyprolyl-phenylalanyl) (7), cyclo(prolyl-aminovaleroyl) (8), cyclo(prolyl-isoleucyl) (9), cyclo(prolyl-phenylalanyl) (10), cyclo(4-hydroxyprolyl-leucyl) (11), cyclo(alanyl-isoleucyl) (12), cyclo(alanyl-leucyl) (13), based on NMR and LC-MS experiments. Six compounds (1~4, 9 and 10) with high purity significantly inhibited RANKL-induced osteoclast differentiation. Compounds 1~4, 9 and 10 mixture (Final conc. 10 μM) strongly inhibited osteoclast differentiation in the RANKL-treated BMDMs. Cyclic dipeptides had been reported to exert for various biological effects, such as antibiotic, antiviral, anticancer, and antibacterial activities. These results warant further studies for evaluating the quality and biological efects of L. sakei culture.
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