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문제 정의
- 본 연구에서는 국내에 자생하는 개비자 나무에서의 알칼로이드 함량과 성분을 조사하고, 이를 다른 Cephalotaxus 종과 비교하였다. 또한, 조직별, 계절별 알칼로이드 함량의 변화에 대해서도 조사하였다.
제안 방법
- Cephakmxus의 다른 종과의 알칼로이드 함량과 조성의 차이를 알아보기 위해 중국산 개비자 (C fortunee 일본산 개비자 (C. hmingtgia)와 C. sinensise 줄기와 잎을 포함한 잔 가지로부터 알칼로이드를 분석하였다 (Table 2). 총 알칼로이드 함량은 건중량의 173 mg/g을 함유한 C.
- 5% ammonium hydroxide에 녹이고 (10 ml/g), 동량의 chloroform으로 3회 분획한 다음, 분리한 chloroform 층을 감압농축 시켰다. 건고물을 methanol (1 ml/g)에 녹인 후 0.2 “m filter로 여과하여 HPLC로 분석하였다.
- 또한, 조직별, 계절별 알칼로이드 함량의 변화에 대해서도 조사하였다. 이 결과들은 향후 개비자 나무의 알칼로이드 연구에 기초적인 자료가 될 뿐 아니라, 항암제로 가능성이 있는 homoharringtonine의 산업적인 생산에 이용할 수 있다.
- 식물 조직에서의 알칼로이드 함량을 분석하기 위해 국내 자생하는 20개체의 개비자로부터 잎과 줄기를 분리하여 알칼로이드를 정량하였다 (Figure 3). 개비자 나무 잎에서의 총 알칼로이드 함량은 79.
- 알칼로이드 분석은 Wickremesinhe 방법(9)을 변형시켜 사용하였다. 건조 시킨 식물체 1 g을 methanol (50 ml)에 녹인 후 10분 간 sonication하여 추출하였다.
- 이 조건에서 알칼로이드의 검출 시간은 cephalotaxine: 5 min, harringtonine: 17 min, homoharringtonine: 24 min (Figure 2) 이었다. 알칼로이드의 정량은 Sigma사에서 구입한 표준 물질의 피크 면적으로 표준 정량선을 작성한 후 계산하였다.
- 이들 국내 자생하는 개비자 나무의 알칼로이드를 분석하기 위해 국내 수목원 (광릉 수목원, 홍릉 수목원, 서울대 수원 수목원, 전주 수목원, 제주도 여미지, 한라 수목원)과 산 (관악산, 충북 음성, 소백산, 주홀산, 계룡산, 덕유산, 내장산, 지리산, 월출산, 한려수도, 다도해)에서 개비자 나무를 채집하여 그들의 알칼로이드 함량과 조성을 HPLC를 이용하여 분석하였다. 총 알칼로이드는 분석한 cephalotaxine, harringtonine, homoharringtonine (Figure 1)의 합으로 측정하였다.
- 이들 국내 자생하는 개비자 나무의 알칼로이드를 분석하기 위해 국내 수목원 (광릉 수목원, 홍릉 수목원, 서울대 수원 수목원, 전주 수목원, 제주도 여미지, 한라 수목원)과 산 (관악산, 충북 음성, 소백산, 주홀산, 계룡산, 덕유산, 내장산, 지리산, 월출산, 한려수도, 다도해)에서 개비자 나무를 채집하여 그들의 알칼로이드 함량과 조성을 HPLC를 이용하여 분석하였다. 총 알칼로이드는 분석한 cephalotaxine, harringtonine, homoharringtonine (Figure 1)의 합으로 측정하였다. 그림 2의 HPLC chromatogram 에서 보이는 것과 같이 3가지 알칼로이드들이 분명하게 분리되므로 본 실험에 사용한 분석 조건이 적합하다는 것을 알 수 있었다.
대상 데이터
- HPLC 분석은 C18 Column (4.6 X 250 mm, 5 印n) 에서 이동상으로는 methanol과 0.1 M ammonium formate 용액을 사용하였다. 용매의 gradient 조건은 1.
- Table 1. The contents of cephalotaxine (CT), harringtonine (HT), and homoharringtonine (HHT) from 17 different sites of Korea.
- 계절별 알칼로이드 함량의 변화를 관찰하기 위해 계룡산에 서식하는 개비자 나무를 1999년 3월에서 2000년 1월까지 각 계절마다 채집하여 분석하였다. 계절에 따른 총 알칼로이드의 함량 변화를 살펴보면 봄 (3월)에 채집한 개비자 나무의 알칼로이드 함량은 건조 중량의 약 18 mg/g이고, 여름 (7월) 에 가장 낮게 존재한다.
- 5 m 높이에서 잎과 줄기를 포함한 잔가지를 채취하였으며, 한 지역에서 2 내지 4개체의 개비자 나무에서 채집하였다. 다른 종의 Cephalotaxus는 천리포 수목원, Arnold Arboretum (미국), Royal Botanical Garden in Edinburgh (영국)에서 입수하였다. 식물체 시료는 60도에서 16시간 동안 건조 시킨 후 분쇄하고 0.
- 본 연구에 사용한 한국산 개비자 나무 (C. koreana)는 1999 년 2월에서 2000년 I월까지 국내의 수목원과 산에서 채집하였다. 수고 1.
- koreana)는 1999 년 2월에서 2000년 I월까지 국내의 수목원과 산에서 채집하였다. 수고 1.5 m 높이에서 잎과 줄기를 포함한 잔가지를 채취하였으며, 한 지역에서 2 내지 4개체의 개비자 나무에서 채집하였다. 다른 종의 Cephalotaxus는 천리포 수목원, Arnold Arboretum (미국), Royal Botanical Garden in Edinburgh (영국)에서 입수하였다.
성능/효과
- 국내에 자생하는 개비자 나무 (Cephalotaxus 加7倒w)에서의 알칼로이드 (homoharringtonine, harringtonine와 cephalotaxine)의 함량과 조성을 분석하였다 알칼로이드의 함량은 지역과 개체군에 따라 큰 차이를 보였는데, 건중량의 H.8 mg/g에서 195.2 mg/g의 범위 내에 존재하였다. 알칼로이드의 함량은 남부 지방에서 자생하는 수목에서 더 높게 존재하는 경향을 보였다 알칼로이드의 성분 조성은 homoharringtonine°] 총알칼로이드의 40%로 가장 많은 부분을 차지하고 haningtonine (32%), cephalotaxine (28%) 순이었다.
- 생장과 이차 대사산물은 여러 식물과 세포 배양에서 역관계를 가진다고 보고_(11)되어 있다. 그러므로 이 결과를 바탕으로 볼 때 homoharTingtonine의 생산을 위해 개비자를 채취할 경우 겨울이 가장 적절한 시기라고 생각된다.
- 총 알칼로이드는 분석한 cephalotaxine, harringtonine, homoharringtonine (Figure 1)의 합으로 측정하였다. 그림 2의 HPLC chromatogram 에서 보이는 것과 같이 3가지 알칼로이드들이 분명하게 분리되므로 본 실험에 사용한 분석 조건이 적합하다는 것을 알 수 있었다.
- 다른 Cephalotaxus 종과 .비교한 결과 C. k아wma는 C. harringtonia 등과 달리 비교적 높은 homoharringtonine를 함유하고 있었다. 이 결과로 볼 때 C.
- 2 mg/g의 범위 내에 존재하였다. 알칼로이드의 함량은 남부 지방에서 자생하는 수목에서 더 높게 존재하는 경향을 보였다 알칼로이드의 성분 조성은 homoharringtonine°] 총알칼로이드의 40%로 가장 많은 부분을 차지하고 haningtonine (32%), cephalotaxine (28%) 순이었다. 개비자 나무의 잎에서의 총 알칼로이드와 homoharringtonine 함량은 줄기에 비해 약 2배 정도 높게 존재하였다.
- harringtonia 등과 달리 비교적 높은 homoharringtonine를 함유하고 있었다. 이 결과로 볼 때 C. koreana는 homohanin응tonine의 생산에 적합한 원료로 사용될 수 있다.
- 0 mg/g로 높게 나타났다. 자생하는 개비자와 수목원에 식재되어 있는 개비자의 알칼로이드 함량 차이는 개체간의 차이를 감안할 때 거의 무시할 만한 수준이었다. 전체 분포에서 보면 남쪽으로 갈수록 총 알칼로이드와 homoharringtonine의 함량이 증가되는 경향을 나타내었다.
- 자생하는 개비자와 수목원에 식재되어 있는 개비자의 알칼로이드 함량 차이는 개체간의 차이를 감안할 때 거의 무시할 만한 수준이었다. 전체 분포에서 보면 남쪽으로 갈수록 총 알칼로이드와 homoharringtonine의 함량이 증가되는 경향을 나타내었다. 개비자의 알칼로이드 함량은 기후와 환경 조건에 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.
- 2 mg/g의 범위 안에 존재하였다 (Table 1). 조사 지역 중 특히 월출산과 다도해의 개비자에서의 알칼로이드 함량이 195.2 mg/g와 159.6 mg/g로 가장 높았으며 수목원의 개비자의 경우 전주 수목원에 식재되어 있는 개비자에서의 알칼로이드 함량이 147.0 mg/g로 높게 나타났다. 자생하는 개비자와 수목원에 식재되어 있는 개비자의 알칼로이드 함량 차이는 개체간의 차이를 감안할 때 거의 무시할 만한 수준이었다.
- sinensise 줄기와 잎을 포함한 잔 가지로부터 알칼로이드를 분석하였다 (Table 2). 총 알칼로이드 함량은 건중량의 173 mg/g을 함유한 C. 所㎛在가 가장 높았으며 C. harringtonia (119.0 m이g), C. koreana (87.0 mg/g), C. sinensis (24.7 mg/g) 순이었다. 개비자 나무와 근연관계에 있는 비자나무 (T이Teya mQ/冰tz) 와 주목 (Taxus ms/?泌zS)에서는 homoharringtoninee0] 거의 검출되지 않았다.
- 총 알칼로이드 함량이 지역별, 개체별로 큰 차이를 보임에도 불구하고, 분석한 3가지 알칼로이드의 존재 비는 homo-harringtonine의 함량이 총 알칼로이드의 40%로 가장 높게 존재하였고, harringtonine0] 32%, 그리고 cepbalotaxii此의 함량이 28%로 가장 낮게 함유되어 있었다 (Table 1). 개비자 나무에서의 알칼로이드의 조성비는 Delfel 등(11)이 지적했듯이 Cephalotaxus 알칼로이드의 생합성 경로와 깊은 관련이 있다고 생각된다.
- 총 알칼로이드의 함량은 지역에 따라 큰 차이를 보였는데 건중량의 11.8 mg/g에서 195.2 mg/g의 범위 안에 존재하였다 (Table 1). 조사 지역 중 특히 월출산과 다도해의 개비자에서의 알칼로이드 함량이 195.
후속연구
- koreanae 특이적으로 존재하는 물질일 가능성이 있다. 그러므로 이들 화합물에 대한 좀 더 깊은 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 또한, 조직별, 계절별 알칼로이드 함량의 변화에 대해서도 조사하였다. 이 결과들은 향후 개비자 나무의 알칼로이드 연구에 기초적인 자료가 될 뿐 아니라, 항암제로 가능성이 있는 homoharringtonine의 산업적인 생산에 이용할 수 있다.
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