[논문]메틸말리올라이드의 NRF2/ARE 유도를 통한 피부 세포 보호 효과

이준; 김기성; 이현기; 박창호; 구민수; 금영삼

doi:10.15230/scsk.2018.44.4.375

초록
AI-Helper

본 연구진은 메틸말리올라이드가 인간 피부 세포주인 HaCaT 세포에서 NRF2를 유도하고 이를 통하여 항산화 효과를 나타내는지 알아보았다. MTT assay를 통하여 메틸말리올라이드는 $10{\mu}M$ 농도에서 24 h 동안 HaCaT 세포에 처리하여도 HaCaT 세포 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다. 본 연구진이 구축한 HaCaT-ARE-GFP-luciferase 세포에 메틸말리올라이드를 처리하고 루시퍼라아제 활성을 측정한 결과 메틸말리올라이드는 양성 대조군인 레스베라트롤보다 ARE 결합에 따른 루시퍼라아제 활성을 더욱 강하게 증가시키는 것을 확인하였다. 또한 HaCaT 세포에 메틸말리올라이드 처리 시 NRF2에 의하여 유도되는 항산화 단백질인 HO-1과 NQO1 mRNA 및 단백질 발현이 통계적으로 유의하게 증가하였다. 마지막으로 메틸말리올라이드는 HaCaT 세포에서 TPA에 의해서 유도된 DNA 및 지질의 산화를 강력하게 억제하였다. 결론적으로 본 연구는 메틸말리올라이드가 NRF2 유도를 통하여 피부 산화적 스트레스를 억제하며 이는 메틸말리올라이드가 신규 항산화 화장품의 소재로 적합하다는 것을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the present study, we have investigated whether methylated marliolide could induce NRF2 thereby exerting anti-oxidant effects. MTT assay showed that methylated marliolide did not exhibit cytotoxicity on HaCaT cells. Methylated marliolide induced a higher ARE-dependent luciferase activation in HaC...

In the present study, we have investigated whether methylated marliolide could induce NRF2 thereby exerting anti-oxidant effects. MTT assay showed that methylated marliolide did not exhibit cytotoxicity on HaCaT cells. Methylated marliolide induced a higher ARE-dependent luciferase activation in HaCaT ARE-GFP-luciferase cells, compared with resveratrol. In addition, exposure of methylated marliolide to HaCaT cells significantly induced NRF2 and transcriptionally activated HO-1 and NQO1, both of which are target genes of NRF2. Finally, methylated marliolide protected HaCaT cells against TPA-induced oxidative damages on nucleotides and lipids. Together, results shows that methylated marliolide could suppress oxidative damages through induction of NRF2 which implies that methylated marliolide might serve as a good candidate for novel cosmetic ingredient with anti-oxidant effects.

주제어

표/그림 (6)

그림 Figure 1. A single step synthesis of methylated marliolide from marliolide whose synthetic scheme was previously reported[8].
그림 Figure 2. MTT assay shows that methylated marliolide does not affect the viability of HaCaT cells.
그림 Figure 3. Luciferase assay shows that methylated marliolide significantly activates ARE-luciferase activity in HaCaT-ARE-GFP-luciferase cells. Resveratrol was included as a positive control.
그림 Figure 4. Western blot shows that methylated marliolide induces HO-1, NQO1, and NRF2 in HaCaT cells. Resveratrol was included as a positive control.
그림 Figure 5. Methylated marliolide transcriptionally induces HO-1 and NQO1 in HaCaT cells.
그림 Figure 6. Immunofluorescence study shows that methylated marliolide suppress TPA-induced generation of 4-hydroxynonenal (4-HNE, Left Panel) and 8-oxodeoxyguanosine (8-OHdG, Right Panel) in HaCaT cells.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

메틸말리올라이드가 NRF2/ARE 활성을 통해 항산화 단백질의 발현을 증가시키는 결과에 기반하여 메틸말리올라이드가 세포 내 산화적 스트레스를 억제할 수있는지 확인하였다. 이를 위하여 산화적 스트레스를 유발하는 phorbol ester인 TPA를 단독 처리하거나 또는 메틸말리올라이드와 동시 처리하여 DNA와 지질의 산화 마커인 8-OH-dG 와 4-HNE레벨을 면역 형광법을 이용하여 관찰하였다.

제안 방법

이후 total RNA를 Hybrid-R RNA extraction kit (GeneAll, Korea)를 이용하여 획득하였다. Total RNA의 농도를 측정하여 1 µg의 RNA를 PrimeScript RT-PCR kit (TAKARA Korea, Korea)를 이용하여 cDNA를 합성하고 이후 cDNA를 SYBR green mix, forward primer, reverse primer 및 증류수와 섞은 후 real-time PCR을 진행하였다. PCR은 95 ℃에서 5 min으로 1 사이클 진행 후 95 ℃에서 10 s, 59 ℃에서 10 s 그리고 72 ℃에서 30 s 로 총 40 사이클 진행 후 72 ℃에서 5 min간 1 사이클 진행하였다.
본 연구진은 최근 말리올라이드가 KEAP1 단백질에 michael 반응을 통해서 KEAP1 단백질에 직접적으로 결합하고 이를 통하여 NRF2 활성을 증가시키는 것으로 보고하였다[6]. 따라서 말리올라이드의 KEAP1 단백질에 대한 반응기를 수정하지 않고 지용성을 높이고자 hydroxyl기에 메틸화를 시도하였고 이를 통해서 산화적 스트레스로부터 피부를 보호하는 신규 말리올라이드 유도체를 합성하였다. 본 논문에 제시한 연구 결과는 신규 항산화 화장품 소재로서 메틸말리올라이드가 사용될 수 있는 과학적인 근거를 제시한다.
메틸말리올라이드에 의한 ARE 유도 효과가 NRF2 유도 효과에 의하여 나타나는지 여부를 조사하기 위하여 HaCaT 세포에 메틸말리올라이드 처리 후 NRF2 및타겟 단백질인 HO-1과 NQO1의 변화를 western blot으로 측정하였다. 본 실험에서 레스베라트롤은 양성 대조군으로 첨가하였다.
상기한대로 NRF2에 의한 항산화 단백질 전사 조절은 ARE (antioxidant response element)의 결합을 통해 이루어 진다[7]. 메틸말리올라이드에 의한 ARE 활성을 알아보고자 메틸말리올라이드와 함께 양성 대조군으로 레스베라트롤을 각각 10 µM의 농도로 HaCaT-ARE-GFP-luciferase 세포에 처리하여 루시퍼라아제 활성을 확인하였다. 결과적으로 메틸말리올라이드와 레스베라트롤 모두 음성 대조군에 비해 통계적으로 유의한 루시퍼라아제 활성을 나타내었다.
메틸말리올라이드가 NRF2/ARE 활성을 통해 항산화 단백질의 발현을 증가시키는 결과에 기반하여 메틸말리올라이드가 세포 내 산화적 스트레스를 억제할 수있는지 확인하였다. 이를 위하여 산화적 스트레스를 유발하는 phorbol ester인 TPA를 단독 처리하거나 또는 메틸말리올라이드와 동시 처리하여 DNA와 지질의 산화 마커인 8-OH-dG 와 4-HNE레벨을 면역 형광법을 이용하여 관찰하였다. 메틸말리올라이드를 HaCaT 세포에 처리 시 TPA로 유도한 8-OH-dG와 4-HNE 레벨을 저해하였다(Figure 6).
본 연구에서 사용된 메틸말리올라이드의 합성은 선행 연구에서 사용했던 말리올라이드를 이용하여 진행 되었다(Figure 1). 합성된 메틸말리올라이드가 HaCaT 세포에서 독성을 나타내는지 알아보고자 MTT assay를 시행하였다. 결과적으로 메틸말리올라이드는 HaCaT 세포에서 24 h 동안 10 µM 농도로 처리하여도 세포독성을 나타내지 않았다(Figure 2).

대상 데이터

HO-1항체는 Enzo Life Science (USA)에서 구입하여 사용하였다. 4-HNE와 NQO1 항체는 Abcam (USA)에서 구입하여 사용하였다.
Phorbol-12-myristate-13-acetate (TPA)와 MTT시약은 Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, USA)에서 구입하여 사용하였다. NRF2, Actin, 8-OH-G 항체는 Santa Cruz biotechnology (USA)에서 구입하여 사용하였다. HO-1항체는 Enzo Life Science (USA)에서 구입하여 사용하였다.
RPMI, fetal bovine serum (FBS), penicillin/streptomycin 은 Welgene (Korea)에서 구입하여 사용하였다. Phorbol-12-myristate-13-acetate (TPA)와 MTT시약은 Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, USA)에서 구입하여 사용하였다. NRF2, Actin, 8-OH-G 항체는 Santa Cruz biotechnology (USA)에서 구입하여 사용하였다.
RPMI, fetal bovine serum (FBS), penicillin/streptomycin 은 Welgene (Korea)에서 구입하여 사용하였다. Phorbol-12-myristate-13-acetate (TPA)와 MTT시약은 Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, USA)에서 구입하여 사용하였다.
본 연구에서 사용된 메틸말리올라이드의 합성은 선행 연구에서 사용했던 말리올라이드를 이용하여 진행 되었다(Figure 1). 합성된 메틸말리올라이드가 HaCaT 세포에서 독성을 나타내는지 알아보고자 MTT assay를 시행하였다.

데이터처리

모든 실험은 3회 이상 반복하였고 평균과 표준편차로 값을 나타내었다. 유의성은 Student’s t-test로 진행하였으며 유의성에 따라서 * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001로 표시하였다.

이론/모형

마찬가지로 메틸말리올라이드에 의한 HO-1 및 NQO1 증가가 전사 레벨에서 이루어지는지를 real-time RT-PCR 기법을 통하여 확인하였다. 결과적으로 음성 대조군과 비교하였을 때 HO-1 및 NQO1 mRNA가 모두 통계적으로 유의하게 증가하는 것을 확인하였다 (Figure 5).

성능/효과

본 실험에서 레스베라트롤은 양성 대조군으로 첨가하였다. 결과적으로 메틸말리올라이드 처리 시 HaCaT 세포에서 NRF2, HO-1 그리고 NQO1 단백질 통계적으로 유의성 있게 증가하는 것을 관찰하 였다(Figure 4).
합성된 메틸말리올라이드가 HaCaT 세포에서 독성을 나타내는지 알아보고자 MTT assay를 시행하였다. 결과적으로 메틸말리올라이드는 HaCaT 세포에서 24 h 동안 10 µM 농도로 처리하여도 세포독성을 나타내지 않았다(Figure 2).
메틸말리올라이드에 의한 ARE 활성을 알아보고자 메틸말리올라이드와 함께 양성 대조군으로 레스베라트롤을 각각 10 µM의 농도로 HaCaT-ARE-GFP-luciferase 세포에 처리하여 루시퍼라아제 활성을 확인하였다. 결과적으로 메틸말리올라이드와 레스베라트롤 모두 음성 대조군에 비해 통계적으로 유의한 루시퍼라아제 활성을 나타내었다. 특히 메틸말리올라이드는 12 h 또는 24 h 처리 시 레스베라트롤보다 높은 루시퍼라아제 활성을 나타내는 것을 관찰하였다(Figure 3).
마찬가지로 메틸말리올라이드에 의한 HO-1 및 NQO1 증가가 전사 레벨에서 이루어지는지를 real-time RT-PCR 기법을 통하여 확인하였다. 결과적으로 음성 대조군과 비교하였을 때 HO-1 및 NQO1 mRNA가 모두 통계적으로 유의하게 증가하는 것을 확인하였다 (Figure 5). 이러한 결과들은 HaCaT 세포에서 메틸말리올라이드가 NRF2 활성 증가를 통해 HO-1과 NQO1의전사를 촉진하였다는 것을 시사한다.
본 연구진은 메틸말리올라이드가 NRF2/ARE 활성을 통하여 항산화 단백질의 발현을 증가시키고 이를 통하여 피부 세포의 산화적 스트레스를 억제한다는 사실을 발견하였다. 이는 구조 변경에 따라서 메틸말리올라이드보다 더욱 강력한 피부 항산화 효과를 갖는 말리올라이드 유도체를 합성할 수 있다는 것을 시사한다.
결과적으로 음성 대조군과 비교하였을 때 HO-1 및 NQO1 mRNA가 모두 통계적으로 유의하게 증가하는 것을 확인하였다 (Figure 5). 이러한 결과들은 HaCaT 세포에서 메틸말리올라이드가 NRF2 활성 증가를 통해 HO-1과 NQO1의전사를 촉진하였다는 것을 시사한다.

후속연구

따라서 말리올라이드의 KEAP1 단백질에 대한 반응기를 수정하지 않고 지용성을 높이고자 hydroxyl기에 메틸화를 시도하였고 이를 통해서 산화적 스트레스로부터 피부를 보호하는 신규 말리올라이드 유도체를 합성하였다. 본 논문에 제시한 연구 결과는 신규 항산화 화장품 소재로서 메틸말리올라이드가 사용될 수 있는 과학적인 근거를 제시한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	메틸말리올라이드를 처리하고 루시퍼라아제 활성을 측정한 결과는 어떤가?	MTT assay를 통하여 메틸말리올라이드는 $10{\mu}M$ 농도에서 24 h 동안 HaCaT 세포에 처리하여도 HaCaT 세포 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다. 본 연구진이 구축한 HaCaT-ARE-GFP-luciferase 세포에 메틸말리올라이드를 처리하고 루시퍼라아제 활성을 측정한 결과 메틸말리올라이드는 양성 대조군인 레스베라트롤보다 ARE 결합에 따른 루시퍼라아제 활성을 더욱 강하게 증가시키는 것을 확인하였다. 또한 HaCaT 세포에 메틸말리올라이드 처리 시 NRF2에 의하여 유도되는 항산화 단백질인 HO-1과 NQO1 mRNA 및 단백질 발현이 통계적으로 유의하게 증가하였다.
	메틸말리올라이드의 항산화 효과는 어떻게 확인하는가?	본 연구진은 메틸말리올라이드가 인간 피부 세포주인 HaCaT 세포에서 NRF2를 유도하고 이를 통하여 항산화 효과를 나타내는지 알아보았다. MTT assay를 통하여 메틸말리올라이드는 $10{\mu}M$ 농도에서 24 h 동안 HaCaT 세포에 처리하여도 HaCaT 세포 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다.
	피부 노화 및 질환을 촉진하는 활성 산소는 피부에서 어떻게 제거되는가?	따라서 피부는 항상성 유지를 위하여 활성 산소를 제거해야 하고 이를 위하여 두 가지 방법을 사용한다. 첫 번째로 피부는 항산화 기능을 갖는 비타민이나 단백질을 세포 내에 보관하고 활성 산소에 노출 시 이를 이용하여 활성 산소를 환원시킨다[2]. 두 번째로 피부 세포는 활성 산소 노출 시 항산화 기능을 갖는 다양한 효소의 전사 및 활성을 촉진하여 활성 산소를 효소 반응을 통하여 제거 한다. 최근 선행 기전 연구를 통하여 두 번째로 기술한 항산화 효소의 전사를 조절하는 인자로 NRF2가 제시 되었다[3].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

메틸말리올라이드의 NRF2/ARE 유도를 통한 피부 세포 보호 효과
Skin Protective Effect of Methylated Marliolide through Induction of NRF2/ARE 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (6)

표/그림 (6)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

메틸말리올라이드의 NRF2/ARE 유도를 통한 피부 세포 보호 효과 Skin Protective Effect of Methylated Marliolide through Induction of NRF2/ARE 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (6) 모든 표/그림 보기

표/그림 (6) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

금영삼 (9)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

메틸말리올라이드의 NRF2/ARE 유도를 통한 피부 세포 보호 효과
Skin Protective Effect of Methylated Marliolide through Induction of NRF2/ARE 원문보기

초록
AI-Helper

표/그림 (6)

표/그림 (6)

AI 본문요약
AI-Helper