[논문]뱀장어(Anguilla japonica)로부터 추출된 Carnosine의 단백질당화 억제효과

송호수; 이근태; 박성민; 강옥주

doi:10.5657/kfas.2009.42.2.104

뱀장어(Anguilla japonica)로부터 추출된 Carnosine의 단백질당화 억제효과
Inhibitory Effects of Eel (Anguilla japonica) Extracted Carnosine on Protein Glycation 원문보기

한국수산학회지 = Journal of the Korean Fisheries Society, v.42 no.2, 2009년, pp.104 - 108

송호수 (부경대학교 식품생명공학부) , 이근태 (부경대학교 식품생명공학부) , 박성민 (부경대학교 식품생명공학부) , 강옥주 (경남대학교 생명과학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Glycation and oxidation induce formation of carbonyl (CO) groups in proteins, which can be used to develop an index of cellular aging. Methyl glyoxal (MG) and hypochlorite anions are deleterious products of oxygen free-radical reaction. The effects of eel carnosine on protein modification mediated by MG and hypochlorite were studied. MG and hypochlorite induced formation of carbonyl groups with high molecular weight and cross-linked forms of ovalbumin. The presence of eel carnosine effectively inhibited these modifications in a concentration-dependent manner. Imidazole ring in eel carnosine might have a primary role in inhibition of protein glycation. Our data suggests that the eel carnosine may be useful as a "natural" anti-glycating agents.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 뱀장어로부터 추출한 carnosine의 기능특성 규명을 위하여 인체의 생리적 기능에 중요한 역할을 담당하는 단백질의 비가역적 반응에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
본 연구에서 추출한 뱀장어 carnosine의 AGE 생성 억제능을 확인하기 위하여 ¹H-NMR을 통하여 단백질의 당화과정에 관여하는 주요 인자인 methyl glyoxal과의 반응성을 살펴보았으며, carnosine의 AGE 생성 억제능 발현에 imidazole 고리가 관여하는지 여부를 조사하였다.

제안 방법

7.5% polyacrylamide gel을 사용하였으며 시료를 각각 30μL씩 well에 주입하고 25 mM Tris-192 mM glycine 완충용액 (pH 8.3)을 전극액으로 사용하여 전기영동 하였다.
Hypochlorite 처리를 통해 산화 반응시킨 단백질에 뱀장어 추출 carnosine을 첨가한 시료와 첨가하지 않은 시료로 나누고 4℃ 간격으로 60-84℃까지 온도를 증가시키면서 단백질의 열변성을 야기시켜 점도변화를 측정하였다. 점도 측정은 Brookfield viscometer (Model LVTDVII+, Brookfield Eng Labs Inc.
단백질 변성에 carnosine이 미치는 영향을 좀 더 자세히 알아보기 위해 ovalbumin에 뱀장어 carnosine을 0 mM, 20 mM, 40 mM의 농도로 첨가한 후 hypochlorite와 반응시켜 단백질을 변성시킨 후 전기영동을 행한 결과를 Fig. 2에 나타내었다. 1번은 hypochlorite 처리를 하지 않은 ovalbumin이고, 2번은 뱀장어 carnosine을 첨가하지 않고 hypochlorite 만으로 처리한 것이며 3과 4번은 hypochlorite와 함께 carnosine을 각각 20 mM과 40 mM로 첨가한 결과이다.
단백질 산화반응에 의해 생성되는 가교결합 및 당화에 미치는 뱀장어 carnosine의 영향을 알아보기 위해 SDS 전기영동을 행하였다. 전기영동은 Mini-Protein 3 (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)을 사용하여 Laemmli (1970)의 방법에 따라 행하였다.
뱀장어 추출 carnosine의 분자구조 확인 및 AGE 전구체 물질과의 반응성을 살펴보기 위해 핵자기공명분석기 (JEOL, Japan, JNM ECP-400)를 사용하여 Table 1의 분석조건으로 1H-NMR을 측정하였다.
뱀장어로부터 carnosine 추출은 이온교환처리와 한외여과처리 방법을 병행하여 수행하였다. 즉, carnosine 추출은 전 보(Song et al.
즉, carnosine 추출은 전 보(Song et al., 2006)에서 밝힌 바와 같이 뱀장어 육에 10배가량의 1% picric acid를 가해 마쇄한 뱀장어 육을 균질화한 후 8,000×g에서 30분간 원심 분리시켜 침전물을 제거한 상등액을 Dowex-2 chloride column (2.5×30 cm)을 이용하여 단백질 잔여물과 picric acid를 제거하고 저분자 펩타이드인 carnosine 분리를 위해서 membrane filter (XM50, YM30, YM10, YM3, YM1, YC05)로 걸러서 분자량을 최종 500 Da이하까지 조절하였으며 여과액을 -50℃ 이하로 냉동시킨 후 동결 건조하여 실험용 시료로 사용하였다.

대상 데이터

Carnosine 추출을 위해 살아있는 뱀장어를 수욕상에서 3시간 정도 방치시킨 후 즉살시켜 껍질과 두부, 내장, 뼈를 제거한 후 carnosine 추출용 시료로 사용하였다.
Carnosine과 linoleic acid, 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl free radical과 ascorbic acid는 Sigma chemical (St. Louis. MO)에서 구입하였으며 그 외의 모든 시약은 특급시약을 사용하였다.
본 실험에 사용한 뱀장어 (Anguilla japonica)는 부산광역시 남천동 남천해변시장에서 평균체중 300-400 g, 체장 50-70 cm의 뱀장어를 구입하여 살아있는 상태로 실험실로 운반하여 실험에 사용하였다.

이론/모형

단백질의 산화반응에 따른 carbonyl group의 생성율 측정은 Hipkiss (1998)의 방법에 따라 ovalbumin 10 mg을 10 mL의 potassium phosphate (100 mM, pH 7)에 용해시키고 뱀장어 추출 carnosine을 일정 농도로 첨가한 후 10μL의 hypochlorite (100 mM)를 첨가하고 37℃에서 60분간 반응시켰다.
단백질 산화반응에 의해 생성되는 가교결합 및 당화에 미치는 뱀장어 carnosine의 영향을 알아보기 위해 SDS 전기영동을 행하였다. 전기영동은 Mini-Protein 3 (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)을 사용하여 Laemmli (1970)의 방법에 따라 행하였다. 7.
최종당화산물의 전구체 물질인 Methyl glyoxal과 carnosine과의 반응성을 살펴보기 위해 Hipkiss (1998)의 방법에 따라 ovalbumin 100 mg을 11 mL의 potassium phosphate (100 mM, pH 7)에 용해시킨 후 뱀장어 추출 carnosine을 일정 농도로 첨가하고 30분 후 일정량의 methyl glyoxal을 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후 1H-NMR 분석용 시료 및 점도 측정용 시료로 사용하였다.

성능/효과

Carnosine 표품과 뱀장어 추출 carnosine을 ¹H-NMR로 측정한 결과 (Fig. 3, 4) H2, H4 즉 imidazole 고리를 모두 확인할 수 있었다. 표품과 뱀장어 carnosine의 chemical shift 위치가 다른 것은 용매 및 pH 조절에 의한 영향이다.
Ovalbumin에 hypochlorite와 뱀장어 추출 carnosine을 첨가한 후 carbonyl group 감소율을 측정한 결과 (Table 2)에서 10, 20, 30, 40 mM 뱀장어 추출 carnosine을 첨가하였을 때 각각 7.81± 2.16%, 18.37± 1.24%, 32.57± 2.04%, 51.39± 1.86%의 carbonyl group 감소를 나타내었다.
표품과 뱀장어 carnosine의 chemical shift 위치가 다른 것은 용매 및 pH 조절에 의한 영향이다. 뱀장어 carnosine과 methyl glyoxal을 반응시킨 후 측정한 NMR 스펙트럼 (Fig. 5)에서 methyl glyoxal을 첨가하지 않은 carnosine의 경우 H2, H4의 imidazole 고리를 확인할 수 있었으나 methyl glyoxal을 첨가한 carnosine의 경우 H2, H4의 imidazole 고리가 감소하거나 사라진 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과로 미루어 보아 carnosine이 methyl glyoxal과 직접적으로 반응하는 것으로 보여 지며, 특히 이 반응에 carnosine의 imidazole 고리가 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.
, 1998). 이에 본 실험에서는 ovalbumin에 뱀장어 carnosine을 일정량 첨가한 후 hypochlorite를 첨가시켜 단백질 변성을 촉진 시킨 후 60℃에서 84℃까지 4℃씩 온도를 증가시키면서 단백질 열변성에 따른 점도의 변화를 측정한 결과 (Fig. 6). 뱀장어 carnosine 무 첨가구의 경우 온도의 증가에 따라 상대적으로 점도가 증가되는 결과를 나타낸 반면 뱀장어추출 carnosine을 20 mM, 40 mM의 농도로 첨가한 경우 무 첨가구에 비해 상대적으로 낮은 점도를 나타내었으며 40 mM 첨가구가 가장 낮은 점도를 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	단백질에 산화적 손상이 일어나면 무엇이 변하는가	단백질에 산화적 손상이 일어나면 효소활성, 열불안정성(heat lability), 단백분해효소에 대한 반응성 및 항원성 등이 변하게 된다. 이러한 변화는 단백질의 3차구조가 변하기 때문이며 결과적으로 노화된 단백질의 교체가 지연되고 세포내에 축적된다.
	Carnosine의 생리적 기능은 무엇에 기인하는가?	Carnosine은 이상과 같은 산화적 스트레스로 인한 단백질의 기능성 저하 감소와 최종당화산물에 대한 저항성을 증가시키는 기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며 현재까지 보고된 바에 따르면 carnosine의 생리적 기능은 분자 내 이미다졸 고리 (imidazole ring)에 의한 완충작용 (Harris et al., 1990), 금속 킬레이트능 (Quinn et al., 1992) 및 자유라디칼 (Boldyrev et al., 1995)과 활성당분자의 소거능에 기인하는 것으로 추정되고 있다 (Lee et al., 1999).
	뱀장어로부터 carnosine 추출을 위해 이온교환처리와 한외여과처리 방법을 병행하여 수행하는 방법은?	뱀장어로부터 carnosine 추출은 이온교환처리와 한외여과처리 방법을 병행하여 수행하였다. 즉, carnosine 추출은 전 보(Song et al., 2006)에서 밝힌 바와 같이 뱀장어 육에 10배가량의 1% picric acid를 가해 마쇄한 뱀장어 육을 균질화한 후 8,000×g에서 30분간 원심 분리시켜 침전물을 제거한 상등액을 Dowex-2 chloride column (2.5×30 cm)을 이용하여 단백질 잔여물과 picric acid를 제거하고 저분자 펩타이드인 carnosine 분리를 위해서 membrane filter (XM50, YM30, YM10, YM3, YM1, YC05)로 걸러서 분자량을 최종 500 Da이하까지 조절하였으며 여과액을 -50℃ 이하로 냉동시킨 후 동결 건조하여 실험용 시료로 사용하였다.

참고문헌 (22)

Boldyrev, A., H. Abe, S. Stvolinsky and O. Tyulina. 1995. Effects of carnosine and related compounds on generation of free oxygen species: a comparative study. Biochem. Physiol., 112, 481-485

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Bucala, R., A. Cerami and H. Vlassara. 1995. Advanced glycosylation end products in diabetic complications. Diabetes Rev., 3, 258-268
Bussayarat, M. and K.O. Intarapichet. 2005. Heat and ultrafiltration extraction of broiler meat carnosine and its antioxidant activity. Meat Sci., 71, 364-374

상세보기
Frye, E.B., T.P. Degenhardt, S.R. Thorpe and J.W. Baynes. 1998. Role of the Maillard reaction in aging of tissue proteins-advanced glycation end product-dependent increase in imidazolium crosslinks in human lens proteins. J. Biol. Chem., 273, 18714-18719

상세보기
Hamada, Y., N. Araki, N. Koh, J. Nakamura, S. Homuchi and N. Hotta. 1996. Rapid formation of advanced glycation end products by intermediate metabolites of the glycolytic pathway and polyol pathway. Biochem. Biophys. Res. Commun., 228, 539-543

상세보기
Harris, R.C., D.J. Marlin, D.H. Snow and E. Hultman. 1990. Muscle buffering capacity and dipeptide content in the throughbred horse, greyhound dog and man. Biochem. Physiol., 97, 249-251

상세보기
Hipkiss, A.R., C. Brownson and M.J. Carrier. 2001. Carnosine, the anti-ageing, anti-oxidant dipeptide, may react with protein carbonyl groups. Mech. Aging Devel., 122, 1431-1445

상세보기
Hipkiss, A.R., V.C. Worthington, D.T.J. Himsworth and W. Herwig. 1998. Protective effects of carnosine against protein modification mediated by malondialdehyde and hypochlorite. Bioch. Biophy. Acta, 1380, 46-54

상세보기
Hipkiss, A.R. 1998. Carnosine, a protective, anti-aging peptide? Bioche. Cell Biol., 30, 863-868

상세보기
Hobart, L.J., I. Seibel, G.S. Yeargans and N.W. Seidler. 2004. Anti-crosslinking properties of carnosine: Significance of histidine. Life Sci., 75, 1379-1389

상세보기
Laemmli, U.K. 1970. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head bacteriophage T3. Nature, 227, 680-685

상세보기
Lee, B.J., J.H. Park, Y.S. Lee, M.H. Cho, Y.C. Kim and D.G. Hendricks. 1999. Effect of carnosine and related compounds on glucose oxidation and protein glycation in vitro. J. Biochem. Mol. Biol., 32, 370-378

원문보기 상세보기
McManus, I.R. 1957, Some metabolic precursors of the N-1-methyl group of anserine in the rat. J. Bio. Chem., 225, 325-334
Miyata, T., S. Sugiyama, D. Suziki, R. Inagi and K. Kurokawa. 1999. Increased carbonyl modification by lipids and carbohydrates in diabetic nephropathy. Kidney Int., 56, 54-56

상세보기
Nagasawa, T., T. Yokozawa and K. Terassawa. 2001. A study of kampo medicines in a diabetic nephrophathy model. J. Trad. Med., 19, 161-168
Quinn, P.R., A.A. Boldrev and V.E. Formazuyk. 1992. Carnosine : its properties, functions and potential therapeutic applications. Mol. Aspects Med., 13, 379-444

상세보기
Smith, E. and C. Bate. 1983. The buffering of muscle in rigor, protein, phosphate and carnosine. J. Physiol., 92, 336-343
Song, H.S., K.T. Lee and O.K. Kang. 2006. Effect of extraction method on the carnosine, protein, and iron contents of eel (Anguilla japonica) extracts. J. Kor. Fish. Soc., 39, 384-390

원문보기 상세보기
Stadtman, E.R. 1992. Protein oxidation and aging. Science, 257, 1220-1224

상세보기
Thornalley, P.J. 1996. Advanced glycation and the development of diabetic complications. Unifying the involvement of glucose, methylglyoxal and oxidative stress. Endocrinol. Metab., 3, 149-166

상세보기
Torreggiani, A., G. Fini and G. Bottura. 2001. Effect of transition metal binding on the tautomeric equilibrium of the carnosine imidazolic ring. J. Mol. Structu., 565, 341-346

상세보기
Yokozawa, T., T. Nakagawa and K. Terasawa. 2001. Effects of oritental medicines on the production of advanced glycation products. J. Trad. Med., 18, 107-112

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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