바위수염 메탄올 추출물이 B16F10 흑색종 세포에서의 멜라닌합성에 미치는 영향 Inhibitory Effects of Myelophycus simplex Papenfuss Methanol Extract on Melanogenesis in B16F10 Melanoma Cells원문보기
본 연구는 바위수염메탄올 추출물이 천연 미백 소재로의 가능성을 알아보기 위해 멜라닌 함량, 세포 내 tyrosinase 활성 측정 및 단백질 발현 실험이 수행되었다. 바위수염 메탄올 추출물의 농도에 따른 MTT assay를 통해 세포 생존율 및 증식에 큰 영향을 미치지 않는 $500{\mu}g/mL$ 농도까지를 실험 조건으로 설정하였다. B16F10 melanoma cell의 멜라닌 생성에 미치는 영향을 측정한 결과 대조군에 비하여 ${\alpha}-MSH$만 처리한 경우 뚜렷하게 증가하였고, 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, $500{\mu}g/mL$의 농도로 각각 처리한 결과 ${\alpha}-MSH$만을 처리한 것과 비교해 27%, 41%, 59%로 농도 의존적으로 감소하였다. Tyrosinase 활성도 마찬가지로 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, $500{\mu}g/mL$의 농도로 각각 처리한 결과 ${\alpha}-MSH$만을 처리한 것과 비교해 18%, 49%, 61%로 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났다. 바위수염 메탄올 추출물이 멜라닌 합성 관련 단백질 발현에 대한 영향을 확인하기 위하여 western blot으로 미백관련 전사인자인 MITF, TRP-1, TRP-2, tyrosinase 발현을 조사하였다. ${\alpha}-MSH$를 단독 처리한 경우에 각 단백질의 발현이 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있었으나, 바위수염 메탄올 추출물을 처리한 경우 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 $500{\mu}g/mL$의 농도에서 매우 효과적으로 억제되었다. 이상의 결과로부터 바위수염 추출물은 멜라닌 생합성에 있어서 상위신호단계에 있는 전사인자 MITF의 활성을 억제한다고 보고, 향후 미백 기능성 화장품 소재로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 바위수염 메탄올 추출물이 천연 미백 소재로의 가능성을 알아보기 위해 멜라닌 함량, 세포 내 tyrosinase 활성 측정 및 단백질 발현 실험이 수행되었다. 바위수염 메탄올 추출물의 농도에 따른 MTT assay를 통해 세포 생존율 및 증식에 큰 영향을 미치지 않는 $500{\mu}g/mL$ 농도까지를 실험 조건으로 설정하였다. B16F10 melanoma cell의 멜라닌 생성에 미치는 영향을 측정한 결과 대조군에 비하여 ${\alpha}-MSH$만 처리한 경우 뚜렷하게 증가하였고, 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, $500{\mu}g/mL$의 농도로 각각 처리한 결과 ${\alpha}-MSH$만을 처리한 것과 비교해 27%, 41%, 59%로 농도 의존적으로 감소하였다. Tyrosinase 활성도 마찬가지로 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, $500{\mu}g/mL$의 농도로 각각 처리한 결과 ${\alpha}-MSH$만을 처리한 것과 비교해 18%, 49%, 61%로 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났다. 바위수염 메탄올 추출물이 멜라닌 합성 관련 단백질 발현에 대한 영향을 확인하기 위하여 western blot으로 미백관련 전사인자인 MITF, TRP-1, TRP-2, tyrosinase 발현을 조사하였다. ${\alpha}-MSH$를 단독 처리한 경우에 각 단백질의 발현이 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있었으나, 바위수염 메탄올 추출물을 처리한 경우 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 $500{\mu}g/mL$의 농도에서 매우 효과적으로 억제되었다. 이상의 결과로부터 바위수염 추출물은 멜라닌 생합성에 있어서 상위신호단계에 있는 전사인자 MITF의 활성을 억제한다고 보고, 향후 미백 기능성 화장품 소재로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
Myelophycus simplex Papenfuss, a type of brown algae, is known to be majorly distributed in along the southern coast of Korea and Japan. The purpose of this study was to investigate the effects of M. simplex Papenfuss methanol extract (MSPME) on melanogenesis in ${\alpha}$-melanocyte-stim...
Myelophycus simplex Papenfuss, a type of brown algae, is known to be majorly distributed in along the southern coast of Korea and Japan. The purpose of this study was to investigate the effects of M. simplex Papenfuss methanol extract (MSPME) on melanogenesis in ${\alpha}$-melanocyte-stimulating hormone-stimulated B16F10 melanoma cells. Melanin contents of B16F10 melanoma cells were decreased by 27, 41, and 59% in a dose-dependent manner, upon MSPME treatment at 100, 300, and $500{\mu}g/mL$, respectively. Tyrosinase activities in B16F10 melanoma cells were decreased by 18, 49, and 61% in a dose-dependent manner, upon MSPME treatment at 100, 300, and $500{\mu}g/mL$, respectively. MSPME suppressed expression of tyrosinase, tyrosinase-related protein-1, tyrosinase-related protein-2, and melanocyte-inducing transcription factor in B16F10 melanoma cells. Concentration of $50{\mu}g/mL$ of MSPME especially induced greater decreases in tyrosinase activity, melanin contents, and melanogenic enzyme protein expressions. This results indicate that MSPME inhibits melanin synthesis and tyrosinase activity, and M. simplex Papenfuss extract may be an ideal candidate as a skin whitening agent.
Myelophycus simplex Papenfuss, a type of brown algae, is known to be majorly distributed in along the southern coast of Korea and Japan. The purpose of this study was to investigate the effects of M. simplex Papenfuss methanol extract (MSPME) on melanogenesis in ${\alpha}$-melanocyte-stimulating hormone-stimulated B16F10 melanoma cells. Melanin contents of B16F10 melanoma cells were decreased by 27, 41, and 59% in a dose-dependent manner, upon MSPME treatment at 100, 300, and $500{\mu}g/mL$, respectively. Tyrosinase activities in B16F10 melanoma cells were decreased by 18, 49, and 61% in a dose-dependent manner, upon MSPME treatment at 100, 300, and $500{\mu}g/mL$, respectively. MSPME suppressed expression of tyrosinase, tyrosinase-related protein-1, tyrosinase-related protein-2, and melanocyte-inducing transcription factor in B16F10 melanoma cells. Concentration of $50{\mu}g/mL$ of MSPME especially induced greater decreases in tyrosinase activity, melanin contents, and melanogenic enzyme protein expressions. This results indicate that MSPME inhibits melanin synthesis and tyrosinase activity, and M. simplex Papenfuss extract may be an ideal candidate as a skin whitening agent.
바위수염은 푸코이단을 함유하여 기능성을 많이 함유할 것으로 예상되지만 이제까지 진행된 연구는, 바위수염의 신경세포 보호 효과(16), 항비만 효과(17) 외에는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 바위수염 메탄올 추출물을 활용하여 멜라닌 합성에 대한 억제 효과를 검증하여 피부 미백 소재로의 활용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
바위수염 메탄올 추출물을 각각 100~700 μg/mL의 농도로 처리한 결과 100~500 μg/mL의 농도에서는 90% 이상의 생존율을 보여 이전 연구의 독성실험 결과(17)와도 일치하였다. 따라서 생존율 및 증식에 큰 영향을 미치지 않는 500 μg/mL 농도까지를 실험 조건으로 설정하였다(Fig. 1).
바위수염 메탄올 추출물이 B16F10 생존율에 미치는 영향을 알아보기 위하여 세포독성을 측정하였다. 바위수염 메탄올 추출물을 각각 100~700 μg/mL의 농도로 처리한 결과 100~500 μg/mL의 농도에서는 90% 이상의 생존율을 보여 이전 연구의 독성실험 결과(17)와도 일치하였다.
바위수염 메탄올 추출물이 α-MSH 자극에 의해 유도된 tyrosinase 활성과 멜라닌 생성을 억제하는 것을 확인하기 위하여 western blot으로 미백 관련 전사인자인 MITF,TRP-1, TRP-2, tyrosinase 발현을 조사하였다. Tyrosinase,TRP-1과 TRP-2의 발현을 조절하는 전사인자로는MITF가 관여하는 것으로 알려져 있으며, 실제로 MITF는melanin 생성과 관련된 여러 유전자의 발현을 조절하는 데 중요한 작용을 하고 있다(18).
대상 데이터
단백질 분석을 위하여 사용된 tyrosinase, MITF, TRP1,TRP2 및 actin 항체는 Santa Cruz Biotechnology Inc.(Santa Cruz, CA, USA) 및 Cell Signaling Technology(Beverly, MA, USA)에서 구입하였다. Immunoblotting을 위해 2차 항체로 사용된 peroxidase-labeled donkey anti-rabbit 및 peroxidase-labeled sheep anti-mouse immunoglobulin은 Amersham Life Science Corp.
본 연구에 사용된 바위수염 메탄올 추출물(Myelophycus simplex Papenfuss methanol extracts)은 제주 유용생물자원추출물은행(Jeju Bio-Resource Extract Bank, Jeju, Korea)에서 구입하여 이용하였다. ;
세포주 및 세포 배양
한국세포주은행(Seoul, Korea)에서 B16F10 mouse melanoma cell을 분양받아 10% FBS(fetal bovine serum, WelGENE, Daegu, Korea)와 1% penicillin-streptomycin(Gibco BRL, Gaithersburg, MD, USA)이 첨가된 DMEM(WelGENE)을 사용하여 37°C, 5% CO2 조건에서 배양하였다. 세포수의 증식에 따른 과밀도 현상을 해소하기 위하여 배양한 B16F10 세포를 trypsin(HyClone, Logan, UT,USA)을 이용하여 적정수의 세포를 유지하였다.
데이터처리
모든 실험 결과는 3번 반복 측정하였으며 평균(mean)±표준편차(SD)로 나타내어 바위수염 추출물의 농도에 따른 차이를 비교하였다.
성능/효과
MTT 결과를 참고하여 같은 농도 범위에서 실험을 진행하였다. Tyrosinase 활성도 마찬가지로 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, 500μg/mL의 농도로 각각 처리한 결과 α-MSH만을 처리한 것과 비교해 18%, 49%, 61%로 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 3).
α-MSH를 단독 처리한 경우에 각 단백질의 발현이 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있었으나, 바위수염 메탄올 추출물을 처리한 경우 농도 의존적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 500 μg/mL의 농도에서는 매우 뚜렷하게 억제되어 앞의 실험들과 같은 결과를 확인할 수 있었다(Fig. 4). 이상의 결과로부터 멜라닌 생합성에 있어서 상위신호단계에 있는 전사인자 MITF의 활성을 억제함으로써 하위 신호전달 과정을 억제하는 것임을 의미하며, 향후 추가적인 실험을 통해 바위수염 추출물이 미백 화장품 소재로의 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.
MTT 결과를 참고하여 멜라닌 생성량 측정 실험과 동일한 농도 범위에서 실험을 진행하였다. 멜라닌 생성은 Fig. 2에서 보는 바와 같이 대조군에 비하여 α-MSH만 처리한 경우 뚜렷하게 증가하였고, 바위수염 메탄올 추출물을 100, 300, 500 μg/mL의 농도로 각각 처리한 결과 α-MSH만을 처리한 것과 비교해 27%, 41%, 59%로 농도 의존적으로 감소하였다. 따라서 바위수염 메탄올 추출물은 α-MSH에 의해 유도된 멜라닌 생성에 억제 효과를 나타내는 것으로 보인다.
후속연구
4). 이상의 결과로부터 멜라닌 생합성에 있어서 상위신호단계에 있는 전사인자 MITF의 활성을 억제함으로써 하위 신호전달 과정을 억제하는 것임을 의미하며, 향후 추가적인 실험을 통해 바위수염 추출물이 미백 화장품 소재로의 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
바위수염의 특징은?
바위수염(Myelophycus simplex Papenfuss)은 넓은 미역쇠과에 속하는 갈조류로서 실처럼 가늘고 긴 모양의 가지가 직립하고 뭉쳐서 자라며, 높이 5~15 cm, 굵기 1 mm 정도이다. 바위수염의 주된 분포지는 북태평양 서안과 우리나라의 남부해안 전역 및 일본에 분포하는 것으로 알려져 있다.
멜라닌이 과도하게 합성되면 피부에 어떤 현상이 생기는가?
표피의 기저층에 존재하는 멜라닌은 인간의 피부색을 결정짓는 데 가장 중요한 역할을 하며, 태양 광선으로부터 들어오는 자외선을 차단하는 색소이다. 과도하게 합성되거나노화 등에 의해 피부의 생리기능이 떨어지면 피부 표면에 침착되어 기미, 주근깨 및 다양한 색소로 나타난다(1). 멜라 닌 합성은 tyrosinase, tyrosinase related protein-1(TRP-1)과 tyrosinase related protein-2(TRP-2), cyclicadenosine monophosphate(cAMP) 유도 물질인 adrenocorticotropic hormone(ACTH), forskolin과 α-melanocytestimulating hormone(α-MSH) 등에 의해서 조절된 다(2-4).
표피의 기저층에 존재하는 멜라닌은 무슨 역할을 하는가?
표피의 기저층에 존재하는 멜라닌은 인간의 피부색을 결정짓는 데 가장 중요한 역할을 하며, 태양 광선으로부터 들어오는 자외선을 차단하는 색소이다. 과도하게 합성되거나노화 등에 의해 피부의 생리기능이 떨어지면 피부 표면에 침착되어 기미, 주근깨 및 다양한 색소로 나타난다(1).
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