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문제 정의
- 저자들은 근래 우리나라 야생화들에 분포하고 있는 효모들을 분리하여 국내외 미기록 효모들의 발굴과 함께 효모 종 다양성을 확립하고자 전보[9-11]에서는 제주도, 울릉도, 욕지도 등 우리나라 주요 섬들과 오서산, 백암산, 계족산 등 주요 산들의 야생화들에서 효모들을 분리 동정하였다. 본 연구에서는 이들의 항산화 활성과 xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성 등을 측정하여 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성이 높은 효모들을 선별하였다. 또한 선발된 우수효모들을 이용한 xanthine oxidase 저해물질 생산 조건을 조사하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 이들의 항산화 활성과 xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성 등을 측정하여 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성이 높은 효모들을 선별하였다. 또한 선발된 우수효모들을 이용한 xanthine oxidase 저해물질 생산 조건을 조사하였다.
- 미백성 tyrosinase 저해활성은 시료 25 µL에 5 mM LDOPA 50 µL, 0.1 M potassium phosphate 완충용액(pH 6.8)을 혼합한 후 tyrosinase 40 U을 첨가하여 37oC에서 10분간 반응시켜 475 nm에서 흡광도를 측정한 후 대조구의 값과 비교하여 활성을 계산하였고 3반복의 평균값으로 표시하였다[8].
- 배양상등액과 무세포추출물 중에 함유되어 있는 uric acid 함량을 분광분석기(UV-1601; Shimadzu, Kyoto, Japan)로 292 nm에서 흡광도를 측정하여 정량한 후 다음과 같이 각각의 xanthine oxidase 저해활성을 계산하였고[15], 위와 같이 얻은 저해활성 결과들을 3반복의 평균값으로 표시하였다.
- 시료 60 µL에 DPPH 12.5 mg을 에탄올 100 mL에 용해시킨 DPPH 용액 240 µL를 첨가한 후 10분간 반응시킨 다음 525 nm에서 흡광도를 측정하여 대조구의 값과 비교하여 활성을 계산하였다[13, 14].
- 제주도, 울릉도, 욕지도 등 우리나라 섬들과 계족산, 오서산, 백암산 등의 산에서 서식하는 야생화들에서 분리한 207 효모 균주들을 YPD 배지에 24시간 배양하여 각각의 무세포추출물과 배양상등액을 제조한 후 이들의 항산화활성과 Xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성을 측정하였다. 섬 지역 야생화들에서 분리한 Kuraishia capsulata UL40-2와 산 지역 야생화에서 분리한 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3의 무세포추출물이 각각 46.
- 지금까지 효모를 대상으로 연구가 많이 실시되지 않은 생리기능성 가운데 노화억제에 관련된 항산화활성과 xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성 등을 실시 측정하였다. 항산화활성(전자공여능)은 DPPH를 이용하여 다음과 같이 측정하였다.
- 지금까지 효모를 대상으로 연구가 많이 실시되지 않은 생리기능성 가운데 노화억제에 관련된 항산화활성과 xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성 등을 실시 측정하였다. 항산화활성(전자공여능)은 DPPH를 이용하여 다음과 같이 측정하였다. 시료 60 µL에 DPPH 12.
대상 데이터
- Xanthine oxidase와 tyrosinase, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 제품을 사용하였고, 기타 시약들은 분석용 특급을 사용하였다.
- 위와 같이 섬과 산 지역 야생화들에서 분리한 효모들의 생리기능성 중에서 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성이 가장 우수하였던 Kuraishia capsulate UL40-2와 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3를 최종 선정하였다. 이들을 이용한 XOD 저해물질 생산 조건을 조사한 결과 Fig.
- 제주도와 울릉도, 통영 앞바다의 욕지도 등의 우리나라 섬들과 충남 홍성의 오서산, 대전의 계족산, 전북 정읍의 백암산 등의 야생화들에서 분리 동정한 효모들을[9-11] 실험에 사용하였다.
성능/효과
- 5%를 보였고 PDB 배지와 TSB 배지에서는 30% 미만의 낮은 활성을 보였다(자료 미제시). Sporobolomyces ruberimus 121-Z-3 역시 YM 배지와 YPD 배지에서 배양하였을 때 가장 높은 저해활성(49.8%, 49.0%)을 보여 두 균주 모두 YPD 배지나 YM 배지가 XOD 저해물질 생산에 적당한 것으로 생각된다.
- 또한 yeast extract malt extract (YM), Luria bertani (LB), YPD, tryptic soy broth (TSB)와 potato dextrose broth (PDB) 배지 등을 이용하여 두 효모들의 XOD 저해물질 생산에 미치는 배지의 영향을 검토한 결과 Kuraishia capsulata UL 40-2는 YPD와 YM 배지에서 각각 47.9%와 46.5%를 보였고 PDB 배지와 TSB 배지에서는 30% 미만의 낮은 활성을 보였다(자료 미제시). Sporobolomyces ruberimus 121-Z-3 역시 YM 배지와 YPD 배지에서 배양하였을 때 가장 높은 저해활성(49.
- 7%를 보였을 뿐 대체로 20% 미만으로 미약하였다. 또한 미백성 tyrosinase 저해활성은 제주도 서귀포 시내 야생화에서 분리한 Starmerella bombicola 80-J-1의 무세포추출물에서 36.2%의 활성을 보였고 대부분 배양상등액 보다는 무세포추출물에서 비교적 활성이 높았다.
- 제주도, 울릉도, 욕지도 등 우리나라 섬들과 계족산, 오서산, 백암산 등의 산에서 서식하는 야생화들에서 분리한 207 효모 균주들을 YPD 배지에 24시간 배양하여 각각의 무세포추출물과 배양상등액을 제조한 후 이들의 항산화활성과 Xanthine oxidase 저해활성 및 tyrosinase 저해활성을 측정하였다. 섬 지역 야생화들에서 분리한 Kuraishia capsulata UL40-2와 산 지역 야생화에서 분리한 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3의 무세포추출물이 각각 46.4%와 48.3%의 비교적 높은 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성을 보였다. 또한 Starmerella bombicola 80-J-1의 무세포추출물 역시 36.
- 그 밖의 항산화활성과 tyrosinase 저해활성은 모든 분리효모들에서 없거나 30% 미만으로 미약하였다. 이들 가운데 xanthine oxidase 저해활성이 우수하였던 Kuraishia capsulate UL40-2와 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3의 xanthine oxidase 저해제의 최적 생산 조건을 검토한 결과 두 효모 각각을 YPD에 접종하여 30oC에서 24시간 배양하여 얻은 무세포추출물이 47.2%와 49.5%의 높은 xanthine oxidase 저해활성을 보였다.
- 위와 같이 섬과 산 지역 야생화들에서 분리한 효모들의 생리기능성 중에서 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성이 가장 우수하였던 Kuraishia capsulate UL40-2와 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3를 최종 선정하였다. 이들을 이용한 XOD 저해물질 생산 조건을 조사한 결과 Fig. 1과 같이 Kuraishia capsulate UL40-2와 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3 각각을 YPD 배지에 접종하여 30oC에서 배양하였을 때 배양시간이 경과함에 따라 XOD 저해활성이 증가하여 배양 24시간 후 얻은 무세포추출물이 47.2%와 49.5%로 가장 높은 XOD 저해활성을 보였다.
- 제주도와 욕지도 및 울릉도 등 우리나라 주요 섬들의 야생화들에서 분리 동정한[9, 11] 50종 141 효모 균주들의 생리기능성들을 배양상등액과 무세포추출물로 구분하여 측정한 후 생리기능성별로 활성이 우수한 효모들을 5개씩 선별한 결과는 Table 1과 같다. 항산화 활성은 제주도 성산일출봉 야생화에서 분리한 Rhodosporidium paludigenum89-J-3의 배양상등액이 19.0%로 가장 높았고 무세포추출물들은 대부분 활성을 보이지 않았다. 항통풍성 XOD 저해활성은 울릉도 나리분지의 야생화에서 분리한 Kuraishia capsulata UL40-2의 무세포추출물에서 46.
- 한편 계족산과 오서산 및 백암산 등 우리나라 산에 서식하는 야생화들에서 분리 동정한[10] 32종 66균주 효모들의 무세포추출물과 배양상등액들의 생리기능성을 측정한 후 위와 같이 생리기능성별로 우수효모들을 선별한 결과는 Table 2와 같다. 항통풍성 XOD 저해 활성은 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3의 무세포추출물이 48.3%로 가장 높았고 Pseudozyma antarctica 123-Z-4와 Rhodotorula glutinis 115-Z-1의 무세포추출물들도 각각 46.3%와 45.3%로 비교적 높았으며 Filobasidium floriforme 396-JB-1의 배양상등액에서도 41.8%를 보였다. 그러나 항산화 활성은 Rhodos-poridium fluviale 399-JB-1의 배양상등액에서 22.
- 0%로 가장 높았고 무세포추출물들은 대부분 활성을 보이지 않았다. 항통풍성 XOD 저해활성은 울릉도 나리분지의 야생화에서 분리한 Kuraishia capsulata UL40-2의 무세포추출물에서 46.4%로 비교적 높은 활성을 보였으나 배양상등액에서는 Rhodotorula graminis UL20-3이 25.7%를 보였을 뿐 대체로 20% 미만으로 미약하였다. 또한 미백성 tyrosinase 저해활성은 제주도 서귀포 시내 야생화에서 분리한 Starmerella bombicola 80-J-1의 무세포추출물에서 36.
후속연구
- 통풍은 최근 발병이 급속히 증가하고 있는 만성 소모성 질환의 일종이며 아직까지 효능이 우수하면서 부작용이 적은 항통풍성 건강 소재 개발은 매우 미진한 실정이다[9]. 따라서 본 연구 결과들은 비록 느타리버섯 자실체의 물추출물보다 활성이 낮지만 버섯 자실체의 배양기간(3~4주) 등을 감안하였을 때 배양이 용이하고 배양시간이 짧은 이점이 있는 효모에서의 생산은 경제적 측면에서 더 유리할 것이고 새로운 항통풍성 건강 소재의 산업화에 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
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