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B16F10 멜라닌 세포에서 신규 헥사펩타이드의 MITF 조절을 통한 멜라닌 생성 저해 효과
Inhibitory Effects of Novel Hexapeptide on Melanogenesis by Regulating MITF in B16F10 Melanoma Cells 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.46 no.1, 2020년, pp.11 - 22  

이응지 ((주)케어젠 중앙연구소) ,  김잔디 ((주)케어젠 중앙연구소) ,  정민경 ((주)케어젠 중앙연구소) ,  이영민 ((주)케어젠 중앙연구소) ,  정용지 ((주)케어젠 중앙연구소) ,  김은미 ((주)케어젠 중앙연구소)

초록
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본 연구에서는 6 개의 아미노산으로 이루어진 헥사펩타이드(hexapeptide)의 미백 효능에 대해 수행하였다. 실험 결과 헥사펩타이드 처리에 의해 유의한 수준의 멜라닌 생성 저해가 관찰 되었고, 멜라닌 생성 과정에 관여하는 주요 효소인 tyrosinase의 활성이 농도 의존적으로 억제됨이 관찰 되었다. 멜라닌 생성 관련 인자들의 발현을 관찰 한 결과 tyrosinase (TYR), tyrosinase-related protein 1 (TYRP1) 및 이들의 상위 전사인자인 microphthalmia-associated transcription factor (MITF)의 발현이 헥사펩타이드 처리에 의해 유의한 수준으로 저해 되었다. 또한 헥사펩타이드 처리에 의해 MITF 발현을 조절하는 상위 전사인자인 cAMP-response element binding protein (CREB)의 인산화가 저해 되었고 MITF 인산화를 통해 프로테아좀 분해(proteasomal degradation)를 유도하는 extracellular signal-regulated kinase (ERK) 인산화가 증가 되었다. 이외에도, 멜라노좀의 세포 내 이동에 관여하는 복합체의 구성 인자들로 알려진 Rab27A, melanophilin, myosinVa의 발현도 헥사펩타이드에 의해 유의한 수준으로 저해 되었다. 이 결과를 통해, 본 연구의 헥사펩타이드는 멜라닌세포의 멜라닌 생성 관련 핵심 전사인자인 MITF의 발현 및 분해 조절을 통해 멜라닌 생성 억제 및 멜라노좀 이동과 같은 전반적인 멜라노좀 성숙 과정에 저해 효과를 나타내는 것으로 보인다. 헥사펩타이드의 이러한 미백 효능은 신규 미백 기능성 화장품 소재로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we investigated anti-pigmentation effect of a hexapeptide. The peptide significantly reduced melanin contents and inhibited tyrosinase activity in a dose-dependent manner, in which tyrosinase is a key enzyme in melanogenesis. The peptide also significantly reduced the expression level...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 6 개의 아미노산으로 이루어진 헥사펩타이드의 미백 활성을 확인 해 보았다. 본 연구의 헥사펩타이드는 멜라닌세포에서 유의한 수준의 멜라닌 생성 억제 및 tyrosinase 활성 억제 기능을 보였으며, 이는 tyrosinase TYRP1 및 이들의 전사인자인 MITF의 유전자 발현과 단백질 수준 저해를 통한 작용임을 확인할 수 있었다.
  • 본 연구자들은 멜라닌 합성 저해 활성을 보이는 펩타 이드 소재를 확보하기 위해, 소속기관에서 보유한 2 ~ 20 개 아미노산으로 이루어진 펩타이드 라이브러리를 확보 및 탐색하였고, 이 중 탁월한 효능을 보이는 헥사펩타이드를 발굴하였다. 본 연구에서는 이 헥사펩타이드의 멜라닌 합성 억제 기전을 밝히고자 연구를 수행하였다.
  • 본 연구자들은 멜라닌 합성 저해 활성을 보이는 펩타 이드 소재를 확보하기 위해, 소속기관에서 보유한 2 ~ 20 개 아미노산으로 이루어진 펩타이드 라이브러리를 확보 및 탐색하였고, 이 중 탁월한 효능을 보이는 헥사펩타이드를 발굴하였다. 본 연구에서는 이 헥사펩타이드의 멜라닌 합성 억제 기전을 밝히고자 연구를 수행하였다.
  • 헥사펩타이드의 멜라닌 생성 억제 효과가 멜라닌 생성 과정의 주요 효소인 tyrosinase 활성 억제에 의한 것인지 확인하기 위해 세포 내 tyrosinase 활성 억제 실험을 진행하였다. 그 결과 헥사펩타이드에 의한 농도 의존적인 tyrosinase 활성 억제가 관찰되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
멜라닌세포 표면의 수용체는 무엇에 의해 자극되는가? 멜라닌은 자외선, 미세먼지, 각종 화합물 등 외부 유해 환경에 대한 세포 보호를 위해 표피 기저층의 색소형성세포(melanocytes)에서 생성된다[1]. 주로 자외선 조사에 의해 각질 형성 세포에서 분비된 alpha melanocyte stimulating hormone(α-MSH), adrenocorticotropic hormone(ACTH),stem cell factor(SCF), endothelin 1(ET-1), hepatocyte growth factor(HGF), basic fibroblast growth factor(bFGF), granulocyte-macrophage colony-stimulating factor(GM-CSF)와 같은 인자들에 의해 멜라닌세포 표면의 수용체가 자극되며, 리소좀 관련 소기관(lysosome-related organelles)인 멜라노좀(melanosome)내에서 생성된다[2-7]. 이 중 각질 형성 세포에서 유리된 α-MSH는 pro-opiomelanocortin(POMC)에서 유래된 작은 펩타이드 호르몬으로 멜라닌 세포 표면의 melanocortin 1 receptor(MC1R)에 결합하여 세포 내 cAMP 수준을 올리고 protein kinase A(PKA)의 활성을 유도한다[8,9].
멜라닌은 어디에서 생성되는가? 멜라닌은 자외선, 미세먼지, 각종 화합물 등 외부 유해 환경에 대한 세포 보호를 위해 표피 기저층의 색소형성세포(melanocytes)에서 생성된다[1]. 주로 자외선 조사에 의해 각질 형성 세포에서 분비된 alpha melanocyte stimulating hormone(α-MSH), adrenocorticotropic hormone(ACTH),stem cell factor(SCF), endothelin 1(ET-1), hepatocyte growth factor(HGF), basic fibroblast growth factor(bFGF), granulocyte-macrophage colony-stimulating factor(GM-CSF)와 같은 인자들에 의해 멜라닌세포 표면의 수용체가 자극되며, 리소좀 관련 소기관(lysosome-related organelles)인 멜라노좀(melanosome)내에서 생성된다[2-7].
펩타이드 소재의 단점을 극복하기 위해 어떤 방법이 연구되고 있는가? 펩타이드 소재는 단백질의 최소 단위인 아미노산들이 서로 연결되어 이루어지는 단일 물질로 생체친화성이 높고 인체내 단백질과 같은 활성을 유사하게 보일 수 있는 장점이 있어, 최근 화장품 및 의약품 업계에서 활성 소재로 많은 연구 개발이 이루어지고 있지만[23,24] 대체로 친수성의 성격을 가지고 있기에 지질로 구성된 경피 투과에 어려움이 있으며 피부에 존재하는 단백질 분해효소 들에 의해 쉽게 분해되는 단점도 보유하고 있다[25]. 이를 극복하기 위해, 먼저 경피 투과에 대한 부분은 alcohols, azones, hexanoates, unsaturated fatty acids와 같은 투과 유도제를 사용하는 방법, 투과를 용이하게 해 주는 특정 펩타이드 서열을 이용하는 방법, 친유성 유도체를 결합하는 방법, 그리고 liposomes, transfersomes, niosomes, ethosomes 과 같이 펩타이드를 캡슐화 하는 방법 등이 연구되고 있다[26-28]. 또한 단백질 분해 효소들에 의한 분해를 막아 펩타이드의 안정성을 높이는 방법으로는 절단 서열 예측을 통해 해당 부위의 아미노산을 치환하는 방법, 또는 N 말단을 아세틸화(acetylation) 하거나 C 말단을 아미드화(amidation) 하는 방법 등이 연구되고 있다[29].
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참고문헌 (29)

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  27. S. Marepally, C. H. Boakye, P. P. Shah, J.R . Etukala, A. Vemuri, and M. Singh, Design, synthesis of novel lipids as chemical permeation enhancers and development of nanoparticle system for transdermal drug delivery, PLoS ONE, 8(12), e82581 (2013). 

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