[논문]동충하초 유래 cordycepin의 항암 활성 기전 최근 연구 동향

정진우; 최영현

doi:10.5352/jls.2015.25.5.607

동충하초 유래 cordycepin의 항암 활성 기전 최근 연구 동향
Anti-cancer Properties and Relevant Mechanisms of Cordycepin, an Active Ingredient of the Insect Fungus Cordyceps spp., 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.25 no.5 = no.181, 2015년, pp.607 - 614

정진우 (동의대학교 한의과대학 생화학교실) , 최영현 (동의대학교 한의과대학 생화학교실)

초록
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암은 전 세계 사망률과 질병률의 가장 큰 원인이다. Cordycepin (3'-deoxyadenosine)은 동양의 전통의학에서 널리 사용되고 있는 동충하초의 주요 기능성 구성요소이자 아데노신 유사체로 알려져 있다. 지난 10년간 cordycepin은 in vitro 및 in vivo 모델에서 면역활성 기능뿐 만 아니라 항염증, 항산화 및 항암 등 다양한 약리학적 특성을 가진다고 보고되어왔다. 최근 들어 많은 연구들은 cordycepin을 화학예방요법 작용제 측면에서 흥미로운 특성을 보고하였고, 실험적인 증거들에 의해 세포사멸 촉진, 세포주기 정지 유도, 세포 내 신호 전달 경로 조절, 암세포의 침윤 및 전이 억제를 통해 암의 증식을 지연시킨다고 보고되어 왔다. Cordycpin은 많은 암 세포에서 retinoblastoma protein (RB)의 인산화를 막고 cyclin-dependent kinases (Cdks) inhibitors를 활성화시켜 G2/M기의 진행을 막는 효력이 있음이 밝혀졌다. 또한, 세포 사멸을 유도하기 위해 세포 내/외부에 존재하는 경로를 활성화시켜 활성 산소종을 생성하고 하위에 존재하는 kinase cascade 반응을 개시한다. 아울러 cordycepin은 또 다른 세포 사멸인 autophagy와 같은 대체 경로를 활성화 시킬 수도 있으며, nuclear factor-kappa B 및 activated protein-1 신호 경로를 포함한 다양한 기전을 통하여 암세포 분리, 이주, 침윤 및 전이 또한 억제 할 수 있다. 본 총설에서는 cordycepin의 항암 작용 기전을 요약하고, 다양한 암 발생의 치료제로서 가능성을 논의하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cancers are the largest cause of mortality and morbidity all over the world. Cordycepin, an adenosine analog, is a major functional component of the Cordyceps species, which has been widely used in traditional Oriental medicine. Over the last decade, this compound has been reported to possess many pharmacological properties, such as an ability to enhance immune function, as well as anti-inflammatory, antioxidant and anti-cancer effects. Recently, numerous studies have reported interesting properties of cordycepin as a chemopreventive agent as well. There is an accumulating body of experimental evidences suggesting that cordycepin impedes cancer progression by promoting apoptosis, inducing cell cycle arrest, modulating intracellular signaling pathways, and inhibiting invasion and metastasis of cancer cells. In many cancer cell lines, cordycepin inhibits growth and cell cycle progression by inducing arrest of the G2/M phase, resulting from the inhibition of retinoblastoma protein phosphorylation and induction of cyclin-dependent kinase inhibitors. To induce apoptosis, cordycepin activates the extrinsic and intrinsic pathways, which promotes reactive oxygen species generation and the downstream activation of kinase cascades. Cordycepin also can activate alternative pathways to cell death such autophagy. In addition, cordycepin can inhibit the pro-metastatic processes of cancer cell detachment, migration, and invasion through a variety of mechanisms, including the nuclear factor-kappa B and activated protein-1 signaling pathways. In this review, we summarized the variety of action mechanisms by which cordycepin may mediate chemopreventive effects on cancer and discussed the potential of this natural product as a promising therapeutic inhibitor of cancer development.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Cordycepin의 효능은 1970년대 핵산 합성(특히 폴리아데닐화 억제) 억제 효과에 대해 알려지면서 활발히 진행되어 왔으며, 암을 포함한 다양한 인체질환의 예방 및 치료제로서의 발굴 가능성을 보여주고 있다. 본 총설에서는 cordycepin의 항암활성에 대한 최근연구들의 결과를 소개하고자 한다.

성능/효과

그들의 결과에 의하면, cordycepine MDA-MB-231 세포에서 에스트로겐 수용체와는 무관하게 pro-apoptotic Bax의 미토콘드리아로의 전이에 의한 cytochrome c의 방출-caspase-9 및 caspase-3의 활성에 연결된 caspase cascade가 관여함이 밝혀졌고, MCF-7 세포에서는 autophagy가 연관되어 있음이 보고된 바 있다. 그들의 결과에 의하면 cordycepin에 의한 autophagy 유발은 세포 죽음의 촉진 과정인 것으로 나타나 LNCaP 전립선 암세포에서와는 상반된 결과였다. 최근 Lee et al.
CKIs는 p21, p27 및 p57과 같은 CIP/KIP fam- ily와 p15, p16 및 p18과 같은 INK4 family로 나누어지며, 이들 CKIs는 Cdks와 결합을 함으로서 cyclins/Cdks의 복합체 형성을 억제함으로써 세포주기 진행을 억제하는 것으로 알려져 있다[3, 48]. 또한, 세포주기 조절에 있어서 또 다른 중요한 조절자로 알려진 retinoblastoma protein (pRB) family 단백질은 종양 억제인자로서 인산화의 정도에 따라 전사조절인자 E2F family와의 결합을 통해 E2F 인자들의 전사 활성을 조절하는데, 인산화되지 않은 pRB는 histone deacetylase (HDAC) 1과 복합체를 이루고 염색질의 구조 변형(염색질을 밀집시켜 전사인자의 접근을 막는 역할)을 유도하여 전사 작용을 억제하는 것으로 알려졌다. 다양한 cyclin/Cdk 복합체에 의하여 pRB가인산화되면 E2F family와의 결합이 억제되어 자유로워진 E2F 가 유리되며, 유리된 E2F 전사인자는 S기로의 세포주기에 관여하는 유전자들의 발현을 유발하는 것으로 알려져 있다[38, 39, 61].
대장암세포(HCT116)에서도 cordy- cepin에 의한 apoptosis는 세포주기 G2/M기 진행 차단과 연관되어 있음이 보고된 바 있으며[29], cordycepine 자궁내막 증세 포(11z)에서 p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK)와 pRB의 인산화 촉진과 연관된 p21의 발현 증가와 cyclin D1 발현 감소를 통하여 세포증식을 억제함이 보고된바 있다[11]. 이상의 결과들에서 cordycepine 아마도 암세포의 증식을 세포주기 G2/M기에서 억제함과 동시에 apoptosis 를 유발함으로써 항암 활성을 보이는 것 같다.
많은 실험적 연구 결과를 통하여 cordycepin는 면역활성, 암세포성장억제, 부착, 침윤 및 전이억제 등을 보여주었고, 다양한 암세포에서 apop- tosis 유발 및 약재내성 극복 가능성을 효능이 있음이 제시되고 있다. 특히 cordycepine 다양한 세포 내 신호전달계의 조절 및 단백질 인산화효소 등의 활성 변화를 통하여 세포주기 조절인자, 종양억제인자, apoptosis 조절인자, 전이조절인 자들 등의 발현과 활성 변화를 유도함이 밝혀졌다. 본 총설에서는 비록 cordycepin에 의한 세포주기, apoptosis 및 전이 억제 관련 최근 연구 결과들만을 소개하였으나, 이러한 결과들은 cordycepin의 항암활성의 생화학적 기전 해석을 이해하고 향후 지속적인 연구를 위한 기초 자료로서 그 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.

후속연구

비록 암세포의 종류에 따라 약간의 차이는 있으나, cordycepine 대체로 세포주기의 G2/M기에서 G1기로의 전이를 억제하는 것으로 판단된다. 그러나, G2/M기 중에서 G2 또는 M기에 대한 정확한 조절 상의 위치에 대한 구체적인 연구는 더 진행이 되어야 하며, G2/M 기 상위 조절계에 대한 정보도 여전히 부족한 실정이며 이에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것이다.
특히 cordycepine 다양한 세포 내 신호전달계의 조절 및 단백질 인산화효소 등의 활성 변화를 통하여 세포주기 조절인자, 종양억제인자, apoptosis 조절인자, 전이조절인 자들 등의 발현과 활성 변화를 유도함이 밝혀졌다. 본 총설에서는 비록 cordycepin에 의한 세포주기, apoptosis 및 전이 억제 관련 최근 연구 결과들만을 소개하였으나, 이러한 결과들은 cordycepin의 항암활성의 생화학적 기전 해석을 이해하고 향후 지속적인 연구를 위한 기초 자료로서 그 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.
이러한 실험적 결과를 바탕으로 한 임상실험에서 cordycepine 현재 임상 적용에는 아직 제한적이지만, 현재 항암제의 독성을 최소화하려는 병합 처리에 의한 항암제 상승효과가 있을 것으로 여전히 기대를 모으고 있다.

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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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