천연물 유래 다당류 및 플라보노이드 화합물의 골다공증 개선 및 항암활성과 구조적 특징 Structural features and anti-osteoporosis and anti-cancer activities of natural polysaccharides and flavonoids원문보기
노화는 세포와 신체조직 전 기관에 걸쳐 일어나는 기능적, 구조적 변화를 얘기하며, 기초대사율 감소, 비만유도, 면역력 감소, 암등 다양한 질환의 발생가능성을 높인다. 최근 우리 사회의 급격한 고령화로 인하여 노화와 관련된 질환들의 발생률이 크게 증가 할 것으로 예상되고 있다. 현재까지 다양한 질환들을 치료하거나 예방하는 합성 약물들이 개발되어 처방되고 있지만 많은 부작용들이 발생하고 있다. 따라서 최근 인체에 부작용이 적은 천연 치료제가 신규 치료제 개발의 표적이되고 있다. 천연물은 다양한 생물학적 특성을 나타내며 ...
노화는 세포와 신체조직 전 기관에 걸쳐 일어나는 기능적, 구조적 변화를 얘기하며, 기초대사율 감소, 비만유도, 면역력 감소, 암등 다양한 질환의 발생가능성을 높인다. 최근 우리 사회의 급격한 고령화로 인하여 노화와 관련된 질환들의 발생률이 크게 증가 할 것으로 예상되고 있다. 현재까지 다양한 질환들을 치료하거나 예방하는 합성 약물들이 개발되어 처방되고 있지만 많은 부작용들이 발생하고 있다. 따라서 최근 인체에 부작용이 적은 천연 치료제가 신규 치료제 개발의 표적이되고 있다. 천연물은 다양한 생물학적 특성을 나타내며 생명공학 전반에 걸쳐 적용이 가능하다. 이들의 특징으로는 생분해성이 뛰어나고, 생체적합성이 우수하며 또한 독성이 낮은 특징이 있다. 이러한 이유로 천연물은 식품, 화장품 및 의약품 소재등 다양한 분야에 사용되고 있다. 이러한 천연물 중에서, 글리칸의 구조 및 생물학적 기능에 대해 생화학과 분자생물학을 기초로하는 당생물학은 단백질 및 합성의약품에 비해 관심이 떨어져왔으나, 기존에 해결할 수 없었던 생명현상을 밝힐 수 있는 새로운 연구분야로 주목받고 있다. 글리칸은 생체의 주요 성분으로 자연에 넓게 존재하며, 결합 방식에 따라 단당류, 이당류, 다당류, 당단백질, 당지질, 올리고당등으로 구분되어진고, 생명공학 분야에서 이들 글리칸들의 신규 식의약소재로의 개발 연구가 진행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 천연물에서 분리된 배당체 화합물 및 탄수화물을 포함하는 글리칸들의 구조분석과 골다공증 개선, 항암에 대한 효능과 기전을 세포실험 및 동물실험을 통해 규명함으로서 해당 질환에 대한 효능평가를 통해 식ᆞ의약 소재로의 활용 가능성을 탐색하였다. 처음으로는, 배당체 화합물의 생리활성연구를 진행하였다. 식물에서 발견되는 당화 플라보노이드인 trilobatin은 파골 세포 분화 인자의 발현을 조절하여 RAW 264.7 세포의 파골 세포 분화를 억제하고 액틴 고리 형성을 억제시키며, RANKL로 분화를 유도한 RAW 264.7 세포에서 TRAP (+) 활성을 약화시켰다. 따라서, trilobatin은 파골세포에 직접작용하여 파골세포의 형성 및 활성을 억제함으로 골다공증개선에 이용가능함을 확인하였다. 또한, 어글리콘 (aglycone) 형태인 phloretin과의 효능비교를 진행하였을 때, trilobatin이 mouse model에서 더 강한 항 골다공증활성을 가지는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 flavonoid의 당질화가 더 강한 생리활성을 나타낼 수 있음을 시사한다. 다음으로는, 자연에서 유래된 탄수화물들의 구조분석 및 생리활성 평가를 진행하였다. 본 연구에서는 해조류의 일종인 매생이 및 괭생이 모자반에서 얻어진 다당류를 활용한 연구를 진행하였다. 해조다당류들은 황산기를 다량 함유하는 것으로 알려졌으며, 최근 수많은 연구에서 해조류 유래 다당류의 항산화, 항바이러스, 면역 조절 및 항암 활성이 밝혀졌다. 매생이 유래 다당류인 SPS-CF는 이미 대장암에 대한 억제효능이 있음이 밝혀진 다당류로, 구조분석 결과, SPS-CF는 녹조류에 전형적으로 나타나는 Ulvan형 다당류임을 확인하였다. 그리고, 괭생이 모자반유래 다당류인 SHP의 구조분석결과, SHP는 갈조류에 전형적으로 나타나는 다당류인 fucoidan의 특징인 galactofucan을 기본측쇄로 가지는 것을 확인하였다. 한편으로는 다당류들의 생리활성 평가를 진행하였다. 본 연구에서는 SPS-CF가 TRAF6-gelsolin 신호 전달 경로를 억제함으로써 파골 세포의 분화를 유의미하게 억제 하는 것을 확인하였다. 또한, SPS-CF는 RANKL에 의해 유도 된 RAW264.7 세포에서 CAII 및 integrin β3의 발현 억제를 통해 골 흡수를 억제시켰다. 또한 OVX 마우스에 대한 SPS-CF (400 mg / kg / day)의 경구 투여는 골밀도 (BMD)와 혈청 OPG / RANKL 비율을 증가 시켰다. 이러한 결과는 SPS-CF가 파골 세포 형성과 골 흡수를 완화시켜 항 골다공증 활성을 나타낸다는 것을 보여 준다. 또한, SHP를 이용하여 대장암에 대한 시험관 내 항암 활성을 평가했다. 그 결과, SHP는 HT-29 인간 결장암 세포의 성장을 유의하게 억제하고 DNA 단편화와 caspase 8, 9, 3 및 poly (ADP-ribose) 중합 효소 (PARP)의 절단을 유도했다. 또한, SHP는 HT-29 세포에서 p38의 phsphorylation 및 Bcl-2 단백질의 발현을 억제 하는것을 확인하였다. 이러한 결과는 SHP가 대장암세포의 apoptosis를 유도시킨다는 것을 시사하며, SHP가 대장암에 대한 항암제로서 좋은 후보가 될 수 있음을 보여준다. 이상과 같이 본 저자는 자연으로부터 얻을 수 있는 천연 당질화 화합물 및 천연 고분자를 활용하여 이들의 구조적 분석과 생리활성 평가를 실시하였으며, 이들의 구조와 생리활성간의 관계를 확인하였다. 특히, 본 저자는 고분자 다당류를 포함하는 천연으로부터 얻어진 글리칸의 생리활성 확인하여, 당생물학에 기초한 물질의 다양한 생리활성 결과를 제시함으로써 응용 연구 분야에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
노화는 세포와 신체조직 전 기관에 걸쳐 일어나는 기능적, 구조적 변화를 얘기하며, 기초대사율 감소, 비만유도, 면역력 감소, 암등 다양한 질환의 발생가능성을 높인다. 최근 우리 사회의 급격한 고령화로 인하여 노화와 관련된 질환들의 발생률이 크게 증가 할 것으로 예상되고 있다. 현재까지 다양한 질환들을 치료하거나 예방하는 합성 약물들이 개발되어 처방되고 있지만 많은 부작용들이 발생하고 있다. 따라서 최근 인체에 부작용이 적은 천연 치료제가 신규 치료제 개발의 표적이되고 있다. 천연물은 다양한 생물학적 특성을 나타내며 생명공학 전반에 걸쳐 적용이 가능하다. 이들의 특징으로는 생분해성이 뛰어나고, 생체적합성이 우수하며 또한 독성이 낮은 특징이 있다. 이러한 이유로 천연물은 식품, 화장품 및 의약품 소재등 다양한 분야에 사용되고 있다. 이러한 천연물 중에서, 글리칸의 구조 및 생물학적 기능에 대해 생화학과 분자생물학을 기초로하는 당생물학은 단백질 및 합성의약품에 비해 관심이 떨어져왔으나, 기존에 해결할 수 없었던 생명현상을 밝힐 수 있는 새로운 연구분야로 주목받고 있다. 글리칸은 생체의 주요 성분으로 자연에 넓게 존재하며, 결합 방식에 따라 단당류, 이당류, 다당류, 당단백질, 당지질, 올리고당등으로 구분되어진고, 생명공학 분야에서 이들 글리칸들의 신규 식의약소재로의 개발 연구가 진행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 천연물에서 분리된 배당체 화합물 및 탄수화물을 포함하는 글리칸들의 구조분석과 골다공증 개선, 항암에 대한 효능과 기전을 세포실험 및 동물실험을 통해 규명함으로서 해당 질환에 대한 효능평가를 통해 식ᆞ의약 소재로의 활용 가능성을 탐색하였다. 처음으로는, 배당체 화합물의 생리활성연구를 진행하였다. 식물에서 발견되는 당화 플라보노이드인 trilobatin은 파골 세포 분화 인자의 발현을 조절하여 RAW 264.7 세포의 파골 세포 분화를 억제하고 액틴 고리 형성을 억제시키며, RANKL로 분화를 유도한 RAW 264.7 세포에서 TRAP (+) 활성을 약화시켰다. 따라서, trilobatin은 파골세포에 직접작용하여 파골세포의 형성 및 활성을 억제함으로 골다공증개선에 이용가능함을 확인하였다. 또한, 어글리콘 (aglycone) 형태인 phloretin과의 효능비교를 진행하였을 때, trilobatin이 mouse model에서 더 강한 항 골다공증활성을 가지는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 flavonoid의 당질화가 더 강한 생리활성을 나타낼 수 있음을 시사한다. 다음으로는, 자연에서 유래된 탄수화물들의 구조분석 및 생리활성 평가를 진행하였다. 본 연구에서는 해조류의 일종인 매생이 및 괭생이 모자반에서 얻어진 다당류를 활용한 연구를 진행하였다. 해조다당류들은 황산기를 다량 함유하는 것으로 알려졌으며, 최근 수많은 연구에서 해조류 유래 다당류의 항산화, 항바이러스, 면역 조절 및 항암 활성이 밝혀졌다. 매생이 유래 다당류인 SPS-CF는 이미 대장암에 대한 억제효능이 있음이 밝혀진 다당류로, 구조분석 결과, SPS-CF는 녹조류에 전형적으로 나타나는 Ulvan형 다당류임을 확인하였다. 그리고, 괭생이 모자반유래 다당류인 SHP의 구조분석결과, SHP는 갈조류에 전형적으로 나타나는 다당류인 fucoidan의 특징인 galactofucan을 기본측쇄로 가지는 것을 확인하였다. 한편으로는 다당류들의 생리활성 평가를 진행하였다. 본 연구에서는 SPS-CF가 TRAF6-gelsolin 신호 전달 경로를 억제함으로써 파골 세포의 분화를 유의미하게 억제 하는 것을 확인하였다. 또한, SPS-CF는 RANKL에 의해 유도 된 RAW264.7 세포에서 CAII 및 integrin β3의 발현 억제를 통해 골 흡수를 억제시켰다. 또한 OVX 마우스에 대한 SPS-CF (400 mg / kg / day)의 경구 투여는 골밀도 (BMD)와 혈청 OPG / RANKL 비율을 증가 시켰다. 이러한 결과는 SPS-CF가 파골 세포 형성과 골 흡수를 완화시켜 항 골다공증 활성을 나타낸다는 것을 보여 준다. 또한, SHP를 이용하여 대장암에 대한 시험관 내 항암 활성을 평가했다. 그 결과, SHP는 HT-29 인간 결장암 세포의 성장을 유의하게 억제하고 DNA 단편화와 caspase 8, 9, 3 및 poly (ADP-ribose) 중합 효소 (PARP)의 절단을 유도했다. 또한, SHP는 HT-29 세포에서 p38의 phsphorylation 및 Bcl-2 단백질의 발현을 억제 하는것을 확인하였다. 이러한 결과는 SHP가 대장암세포의 apoptosis를 유도시킨다는 것을 시사하며, SHP가 대장암에 대한 항암제로서 좋은 후보가 될 수 있음을 보여준다. 이상과 같이 본 저자는 자연으로부터 얻을 수 있는 천연 당질화 화합물 및 천연 고분자를 활용하여 이들의 구조적 분석과 생리활성 평가를 실시하였으며, 이들의 구조와 생리활성간의 관계를 확인하였다. 특히, 본 저자는 고분자 다당류를 포함하는 천연으로부터 얻어진 글리칸의 생리활성 확인하여, 당생물학에 기초한 물질의 다양한 생리활성 결과를 제시함으로써 응용 연구 분야에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
Aging induce inevitable biological changes that increase risk of illness and disability. Osteoporosis, cancer, obesity and decreased immunity are among the usually known risk factors for most aging. So far, synthetic drugs have been developed and prescribed to treat or prevent various diseases, but ...
Aging induce inevitable biological changes that increase risk of illness and disability. Osteoporosis, cancer, obesity and decreased immunity are among the usually known risk factors for most aging. So far, synthetic drugs have been developed and prescribed to treat or prevent various diseases, but many side effects have been reported. Due to the side effects of synthetic drugs, natural materials have become a target for development of the novel therapeutic agent. In this context, this study was performed to screen and develop new and better health beneficial materials by investigating the structures and pharmacological activities of natural compounds such as phenolic compounds and polysaccharides. Natural compounds exhibit various biological properties and can be applied throughout biotechnology. These characteristics include excellent biodegradability, excellent biocompatibility, and low toxicity. For this reason, natural products are used in various fields such as food, cosmetics, and pharmaceutical materials. Among these natural compounds, glycobiology, which is based on biochemistry and molecular biology on glycans' structure and biological function, has been less interested than proteins and synthetic drugs. However, it is attracting attention as a new research field that can reveal biological phenomena that could not be solved before are receiving. Glycans exist widely in nature and are classified into monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, glycoproteins, glycolipids, and oligosaccharides according to the binding method. These glycans are being studied as novel food and pharmaceutical materials. Research on food and pharmaceutical materials in glycobiology is largely divided into glycoproteins, glycolipids, carbohydrates, and glycosides. Therefore, in this study, the possibility of application as food and pharmaceutical materials was explored through structural analysis and physiological activity studies of glycoside compounds and glycans isolated from nature. For the first, the author studied the bioactivity of glycoside compounds. Trilobatin, glycosylated flavone found in plants, inhibits the osteoclast differentiation of RAW 264.7 cells by down-regulating the expression of differentiation factors, reduces actin ring organization, and attenuates TRAP (+) activity. In addition, when the efficacy was compared with the aglycone form of phloretin, it was confirmed that trilobatin had more potent anti-osteoporosis activity in the mouse model. These results have shown that trilboatin has an anti-osteoporotic effect in vitro and in vivo via its anti-osteoporotic activity. This study also evaluated structural and physiological activity evaluation of polysaccharides derived from nature. In this study, used polysaccharides obtained from Capsosiphon fulvescens and Sargassum horneri, a kind of seaweed. Seaweed polysaccharides are known to contain a large number of sulfate groups, and numerous recent studies have revealed the anti-oxidant, anti-viral, immunomodulatory, and anti-cancer activities of seaweed-derived polysaccharides. SPS-CF, a polysaccharide derived from C. fulvescens, is a polysaccharide that has already been reported to have inhibitory effects on colorectal cancer. As a result of structural analysis, it was confirmed that SPS-CF is an Ulvan-type polysaccharide typical of green algae. And, as a result of the structural analysis of SHP, a polysaccharide derived from S.horneri, it was confirmed that SHP is a mannogalactofucan, fucoidan type polysaccharide typical for brown algae, having galactofucan backbone with sulfated units as the side chains. Additionally, the biological activity of polysaccharides was evaluated. The SPS-CF significantly inhibited the differentiation of osteoclast cells by inhibits TRAF6-gelsolin signaling pathway. In addition, SPS-CF antagonized osteoclastic bone resorption thorugh the downregulation carbonic anhydrase II and integrin β3 in RANKL-induced RAW264.7 cells. In addition, oral administration of SPS-CF (400 mg/kg/day) to OVX mice significantly augmented the bone mineral density (BMD) and serum OPG/RANKL ratio. These results demonstrated that SPS-CF exerts significant anti-osteoporotic activity by dampening osteoclastogenesis and bone resorption. In addition, SHP was shown potential of anti-cancer acitivity in vitro against colorectal cancer. The SHP significantly inhibited the growth of HT-29 human colon cancer cells up and induced DNA fragmentation and cleaveage of caspase 8, 9, 3 and poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). In addition, SHP disrupted mitochondrial membrane potential (MMP) thorugh the phsphorylation of p38 and downregulation of Bcl-2 in HT-29 cells. These results clearly demonstrated that SHP inhibits growth of colon cancer cell and induce the apoptotic cell death. Conclusively, the author evaluated biological and structural properties of glycosylated compounds and natural polymer from nature. Also, it confirmed the relationship between the structure and the biological activity having them. This study is expected that is able to contribute to the applied research by presenting significant results based on glycobiology.
Aging induce inevitable biological changes that increase risk of illness and disability. Osteoporosis, cancer, obesity and decreased immunity are among the usually known risk factors for most aging. So far, synthetic drugs have been developed and prescribed to treat or prevent various diseases, but many side effects have been reported. Due to the side effects of synthetic drugs, natural materials have become a target for development of the novel therapeutic agent. In this context, this study was performed to screen and develop new and better health beneficial materials by investigating the structures and pharmacological activities of natural compounds such as phenolic compounds and polysaccharides. Natural compounds exhibit various biological properties and can be applied throughout biotechnology. These characteristics include excellent biodegradability, excellent biocompatibility, and low toxicity. For this reason, natural products are used in various fields such as food, cosmetics, and pharmaceutical materials. Among these natural compounds, glycobiology, which is based on biochemistry and molecular biology on glycans' structure and biological function, has been less interested than proteins and synthetic drugs. However, it is attracting attention as a new research field that can reveal biological phenomena that could not be solved before are receiving. Glycans exist widely in nature and are classified into monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, glycoproteins, glycolipids, and oligosaccharides according to the binding method. These glycans are being studied as novel food and pharmaceutical materials. Research on food and pharmaceutical materials in glycobiology is largely divided into glycoproteins, glycolipids, carbohydrates, and glycosides. Therefore, in this study, the possibility of application as food and pharmaceutical materials was explored through structural analysis and physiological activity studies of glycoside compounds and glycans isolated from nature. For the first, the author studied the bioactivity of glycoside compounds. Trilobatin, glycosylated flavone found in plants, inhibits the osteoclast differentiation of RAW 264.7 cells by down-regulating the expression of differentiation factors, reduces actin ring organization, and attenuates TRAP (+) activity. In addition, when the efficacy was compared with the aglycone form of phloretin, it was confirmed that trilobatin had more potent anti-osteoporosis activity in the mouse model. These results have shown that trilboatin has an anti-osteoporotic effect in vitro and in vivo via its anti-osteoporotic activity. This study also evaluated structural and physiological activity evaluation of polysaccharides derived from nature. In this study, used polysaccharides obtained from Capsosiphon fulvescens and Sargassum horneri, a kind of seaweed. Seaweed polysaccharides are known to contain a large number of sulfate groups, and numerous recent studies have revealed the anti-oxidant, anti-viral, immunomodulatory, and anti-cancer activities of seaweed-derived polysaccharides. SPS-CF, a polysaccharide derived from C. fulvescens, is a polysaccharide that has already been reported to have inhibitory effects on colorectal cancer. As a result of structural analysis, it was confirmed that SPS-CF is an Ulvan-type polysaccharide typical of green algae. And, as a result of the structural analysis of SHP, a polysaccharide derived from S.horneri, it was confirmed that SHP is a mannogalactofucan, fucoidan type polysaccharide typical for brown algae, having galactofucan backbone with sulfated units as the side chains. Additionally, the biological activity of polysaccharides was evaluated. The SPS-CF significantly inhibited the differentiation of osteoclast cells by inhibits TRAF6-gelsolin signaling pathway. In addition, SPS-CF antagonized osteoclastic bone resorption thorugh the downregulation carbonic anhydrase II and integrin β3 in RANKL-induced RAW264.7 cells. In addition, oral administration of SPS-CF (400 mg/kg/day) to OVX mice significantly augmented the bone mineral density (BMD) and serum OPG/RANKL ratio. These results demonstrated that SPS-CF exerts significant anti-osteoporotic activity by dampening osteoclastogenesis and bone resorption. In addition, SHP was shown potential of anti-cancer acitivity in vitro against colorectal cancer. The SHP significantly inhibited the growth of HT-29 human colon cancer cells up and induced DNA fragmentation and cleaveage of caspase 8, 9, 3 and poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). In addition, SHP disrupted mitochondrial membrane potential (MMP) thorugh the phsphorylation of p38 and downregulation of Bcl-2 in HT-29 cells. These results clearly demonstrated that SHP inhibits growth of colon cancer cell and induce the apoptotic cell death. Conclusively, the author evaluated biological and structural properties of glycosylated compounds and natural polymer from nature. Also, it confirmed the relationship between the structure and the biological activity having them. This study is expected that is able to contribute to the applied research by presenting significant results based on glycobiology.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.