초록 ▼

Ⅰ. 제 목 한국 자생 버섯의 다양성 및 자원화 이용기술 개발연구 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 ○ 지구상의 생물종은 매년 약 250-300종이 멸종되고 있는 것으로 추산되고 있으며 이와 같은 생물다양성의 소실과 훼손은 생물공학 기술 개발에 필수적인 유전자원의 소실이라고 하겠다. ○ 지구상에는 수천 종의 버섯이 자생하고 있어 유전자원으로서의 중요성이 지대할 뿐만 아니라 기호성 식품소재 내지는 각종 약리 활성을 나타내는 기능성 소재로도 크게 주목을 받고 있다. ○ 우리나라에 자생하고 있는 버섯

Ⅰ. 제 목 한국 자생 버섯의 다양성 및 자원화 이용기술 개발연구 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 ○ 지구상의 생물종은 매년 약 250-300종이 멸종되고 있는 것으로 추산되고 있으며 이와 같은 생물다양성의 소실과 훼손은 생물공학 기술 개발에 필수적인 유전자원의 소실이라고 하겠다. ○ 지구상에는 수천 종의 버섯이 자생하고 있어 유전자원으로서의 중요성이 지대할 뿐만 아니라 기호성 식품소재 내지는 각종 약리 활성을 나타내는 기능성 소재로도 크게 주목을 받고 있다. ○ 우리나라에 자생하고 있는 버섯은 총 1000여종이 보고되었고 그중 328종이 식용 및 약용버섯으로 활용 가능한 것으로 분류되고 있으며 전체 재배 면적도 현재 3,602,000평, 농가호수는 18,349호로 농가 소득작물의 중요한 위치를 차지하고 있다. ○ 또한 년도별 재배 생산량을 보면 1985년 44,405 M/T, 1990년 63,923 M/T, 1995년 92,600M/T 으로 생산량이 급격히 증가하고 있고 수출입 량도 매년 증가하고 있어 국가적으로도 매우 중요한 농산 자원으로 인정받고 있다. ○ 그 이유로는 버섯류가 함유하고 있는 각종 성분 특히 생리활성 성분이 규명되어 고부가가치 기능성 식물소재로 인정받기 때문이며 더 나아가서는 신규 의약품으로의 개발 가능성까지 기대되어 크게 주목을 받고 있기 때문이다. ○ 따라서 국내 자생 버섯류의 자원확보 및 버섯 유래 기능성 생리활성물질의 응용개발연구는 농가의 소득증대는 물론 신규 약리활성 소재로 개발하여 2000년 약 2,736억불로 예상되는 세계 의약품 시장에 적극 참여하여 국제화 개방화에 따른 국제 경쟁력 제고에 크게 기여할 것이다. Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 본 연구과제는 생명공학연구소, 우석대학 등 학연이 협력하여 연구를 수행하였다. 국내 자생버섯류의 확보, 수집, 및 분포조사 분류동정은 우석대학에서 담당하였으며 버섯이 생산하는 유용물질의 탐색 및 추출정제 화학구조, 생물활성 연구는 생명공학연구소가 담당하였다. 1. 국내 자생 버섯의 자원조사 자생버섯이 풍부한 지리산 지역을 중심으로 자생버섯의 자원을 수집, 분류, 동정하여 그 다양성을 밝히고 표본을 확보한다. 2. 국내 자생 버섯류의 균학적 특성조사 확보된 자생버섯의 갓의 크기, 모양, 표면상태, 색, 냄새 등 육안적 형태를 관찰한 후 자실층의 모양, 대의 부착상태, 밀도, 주름살의 상태 등 균학적 특성을 조사한다. 3. 국내 자생버섯으로부터 유용물질 생산 균주의 탐색 및 선발 항암활성 및 항산화 활성물질 탐색계를 이용하여 확보된 자생 버섯류로부터 강력한 활성산소소거물질 및 항암활성물질을 생산하는 우수한 버섯류를 선발 확보한다. 4. 자생 버섯으로부터 유용물질의 추출정제 수집된 자생 버섯으로부터 약리 활성을 나타내는 물질을 유기용매 추출, column chromatography, TLC, HPLC 등의 각종 분리․정제기술을 이용하여 순수 분리한다. 5. 자생버섯으로부터 추출한 화합물의 물리화학적 특성조사 및 화학구조분석 순수하게 분리 정제된 약리활성 물질의 각종 물리화학적 특성을 조사하며, NMR, MS, IR spectroscopy 등 여러 가지 기기분석을 통하여 물리화학적 특성 및 완전 화학구조를 결정한다. 6. 유용물질의 약리활성 연구 버섯류가 생산하는 신규 화합물의 약리활성을 규명함과 동시에 안전성 등을 검토하여 독버섯 유무를 판정하고 활용성을 검토한다. 7. 자생버섯의 자원화 국내 자생 버섯으로부터 각종 유용물질 생산 여부를 판정하고 새로운 활용 가능성이 높은 버섯을 개발하여 농가소득 증대에 기여할 수 있는 기반기술을 확립한다. Ⅳ. 연구개발결과 1. 국내 자생 버섯의 다양성을 조사하기 위하여 한라산 국립공원, 지리산 국립공원, 변산반도 국립공원, 전라북도 대아리 수목원, 만덕산, 가야산, 소백산, 오대산, 두륜산, 한국도로공사 수목원 등을 대상지역으로 조사한 결과, 1문, 2아문, 4강, 2아강, 13목, 54과, 133속, 295종의 다양한 버섯이 자생하고 있는 것을 확인하였다. 2. 국내 자생 버섯의 계절별 우점종은 봄에는 목이류. 목재부후 자낭균류, 여름에는 송이과, 무당버섯과, 가을에는 끈적버섯과, 그물버섯과, 구멍장이버섯과가 우점하고 있었다. 3. 본 연구에 의해서 아직 보고되지 않은 다음과 같은 16종의 미기록종의 버섯이 자생하고 있음을 확인하엿다. 송이과 : Collybia neofucipes Hongo (신암갈색애기버섯) Marasmius wettsteinii Sacc. & Syd. (뭍낙엽버섯) Mycena oortiana Hora (알애주름버섯) 광대버섯과 : Amanita esculenta Hongo & Matsuda (맛광대버섯) 갓버섯과 : Cystoderma japonicum Thoen & Hongo (일본낭피버섯) Lepiota fucipes Hongo (암갈색갓버섯) Leucocoprinus subglobisporus Hongo(둥근포자각시버섯아재비) L. denudatus ( Rab.) Sing. f. major Hongo (벗은각시버섯아재비) Leucocoprinus lanzonii Bon, Migliozzi & Brunori (비듬각시버섯) 먹물버섯과 : Coprinus narcoticus (Batsch. : Fr.) Fr. (마취먹물버섯) 벚꽃버섯과 : Hygrocybe coccineocrenata (Orton) Moser (진빨간꽃버섯아재비) 끈적버섯과 : Cortnarius aureobrunneus Hongo (황금끈적버섯) 굴뚝버섯과 : Phellodon tomentosus Corner (솜살팽이버섯) Hydnellum careulum (Hornem.:Pers.) Karst.(살갗갈색깔대기버섯) 독청버섯과 : Phaeomarasmius erinaceella (Peck) Sing. (바늘갈색낙엽버섯) 흰목이과 : Tremella pulvinaria Kobay. (방석흰목이) 4. Tylopilus neofelleus (제주쓴맛그물버섯)의 자실체로부터 신규 peptide계 항생물질 tylopeptin A 및 B를 분리 정제하였다. 본 화합물은 흰색분말로 분자량 1,539, 분자식 C73H120N18O19의 신규 항생물질 tylopeptin A 및 분자량 1,548, 분자식 C72H118N18O19의 신규 항생물질 이었으며 gram양성 세균에 선택적으로 강한 항균활성을 나타냈다. 5. Boletus sp.의 자실체 메탄올 추출물로부터 높은 항균활성 및 항암활성을 나타내는 신규 항생물질 boletusin 및 chrysospermin A, B, C, D를 분리 정제하고 물리화학적 특성 및 화학구조를 규명하였다. boletusin 및 chrysospermin A, B, C, D 화합물은 흰색분말의 분자식 C90H140N22O23, C91H142N22O23, C91H142N22O23, C92H144N22O23, C91H142N22O23인 5종의 peptide 항생 항암 물질로 밝혀 졌으며 그 중 boletusin은 신규 화합물이다. 이들 화합물은 다양한 병원성 세균에 강한 항균활성과 leukemia, 전립선 암세포주에 강한 항암효과를 나타내었다. 6. Paxillus panuoides의 자실체 메탄올 추출물로부터 높은 지질과산화 억제 활성을 나타내는 화합물 leucomentin-2, 4, 5 및 6을 분리 정제하고 물리화학적 특성 및 화학구조를 규명하였다. Leucomentin-2, 4, 5 및 6은 각각 분자량 766, 546, 698 및 750, 분자식 C42H38O14, C30H26O10, C38H34O13, C42H38O13인 4종의 terphenyl 화합물로 그 중 leucomentin-5 및 -6은 신규 화합물이다. 이들 화합물은 천연 항산화제인 vitamin E보다 10배 이상 강한 지질과산화 저해효과를분리 정제하고 물리화학적 특성 및 화학구조를 규명하였다. 본 화합물은 흰색분말로 분자식 C15H22O3, C15H22O3인 신규 sesquiterpene계 항생물질이었으며 항균활성을 나나냈다. Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 본 연구는 한라산 국립공원, 지리산 국립공원, 변산반도 국립공원, 전라북도 대아리 수목원, 만덕산, 가야산, 소백산, 오대산, 두륜산, 한국도로공사 수목원 등을 대상으로 국내 자생 버섯의 다양성을 조사하였으며 그 결과 1문, 2아문, 4강, 2아강, 13목, 54과, 133속, 295종의 다양한 버섯이 자생하고 있는 것을 확인하였다. 이같은 버섯 다양성의 조사결과는 국내 생물 생태의 변화 및 자연 환경 변화 조사에 유용한 기초자료로써 활용될 것이다. 또한 국내에서 미보고된 16종의 미기록종의 균류는 학문적 성과 뿐 많이 아니라 새로운 생물자원의 개발을 가져왔으며 앞으로 균류를 이용한 유용물질 탐색에 새로운 생물자원을 제공하게 되었다. 또한 Tylopilus neofelleus(제주쓴맛그물버섯)의 자실체로부터 신규 peptide계 항생물질 tylopeptin A, B 및 Boletus spp.의 자실체 메탄올 추출물로부터 높은 항균활성 및 항암활성을 나타내는 신규 항생물질 boletusin A, B, C, D, E를 분리 정제하였다. 앞으로 이들 화합물의 정확한 활성기작의 규명 및 독성실험을 수행한다면 새로운 항생 항암물질의 개발을 가져올 수 있는 근거를 제공할 것이다. 그 외에 Paxillus panuoides의 자실체 메탄올 추출물로부터 높은 지질과산화 억제 활성을 나타내는 신규 화합물 leucomentin-2, 4, 5 및 6을 분리 정제하고 화학구조를 규명하였으며 이들 화합물이 널리 활용되고 있는 항산화제인 vitamin E보다 10배 이상 강한 지질과산화 저해효과를 나타냄을 밝혀 새로운 천연 산화억제제의 개발을 도출하였다. 앞으로 이들 화합물은 새로운 항생 항암물질 및 천연 항산화제로 활용할 수 있을 것이며 또한 이들 화합물을 화학합성적으로 변형하는 연구를 수행한다면 새로운 합성 항생 항암물질 및 항산화제의 개발에 선도물질로서도 활용될 것이다.

Abstract ▼

Research Title Studies on the Diversity of Korean Mushroom and Development of Bioactive Compounds Results We investigated the diversity of Korean mushroom on national parks and representative mountains of Korea including Halla-mountain, Chiri-mountain, Odae-Mountain, and Sokni-mountain. In re

Research Title Studies on the Diversity of Korean Mushroom and Development of Bioactive Compounds Results We investigated the diversity of Korean mushroom on national parks and representative mountains of Korea including Halla-mountain, Chiri-mountain, Odae-Mountain, and Sokni-mountain. In result, we found 295 species in 133 genus. Among them, 16 species are reported for the first time in Korea. The unreported species in Korea are as follows: 1) Collybia neofucipes Hongo, 2) Marasmius wettsteinii Sacc. & Syd, 3) Mycena oortiana Hora, 4) Amanita esculenta Hongo & Matsuda, 5) Cystoderma japonicum Thoen & Hongo, 6) Lepiota fucipes Hongo, 7) Leucocoprinus subglobisporus Hon., 8) L. denudatus (Rab.) Sing. f. major Hon., 9) Leucocoprinus lanzonii Bon, Mig. & Bru., 10) Coprinus narcoticus (Batsch. : Fr.) Fr. 11) Hygrocybe coccineocrenata (Orton) Moser, 12) Cortnarius aureobrunneus Hongo, 13) Phellodon tomentosus Corner, 14) Hydnellum careulum (Hornem.:Pers.) Karst. 15) Phaeomarasmius erinaceella (Peck) Sing., 16) Tremella pulvinaria Kobay. In the course of the searching for biologically active compounds from the Korean mushroom, we have isolated the short sequence peptaibol compounds, tylopeptins A and B, from Tylopilus neofelleus. Tylopeptins A and B were isolated from the methanolic extract of the fruiting body of the mushroom Tylopilus neofelleus. These peptides were identified as peptaibols possessing an acetylated N-terminal residue, fourteen amino acids, and leucinol as the C-terminal amino alcohol. Sequential determination and complete 1H and 13C NMR assignments were carried out on the basis of positive ion FAB mass spectroscopy and two dimentional NMR techniques. These prptides were subsequently shown to be active against some Gram-positive bacteria but inactive against pathogenic fungi and Gram-negative bacteria. A new peptaibol, boletusin, was also isolated from the methanolic extract of the fruiting body of the mushroom Boletus spp. Sequential determination by positive FAB MS/MS showed that boletusin is a peptide consisting of 19 amino acids, with one acetylated N-terminus residue, phenylalanine, and a C-terminal amino alcohol, tryptophanol. This peptide also showed antimicrobial activity against several Gram-positive bacteria. Free radicals such as active oxygen species are involved in the pathogenesis of various diseases including myocardial and cerebral ischemia, atherosclerosis, diabetes, rheumatoid arthritis, cancer-initiation and the aging process. These diseases have been reported to be ameliorated by antioxidative agents and thus useful free radical scavengers have been searched from natural sources. We have screened biologically active antioxidants having the potential as protective agents against free radical injury from basidiomycetes. In result, we have isolated four p-terphenyl compounds from the methabolic extract of the fruit body of Paxillus panuoids. Two of them were identified as leucomentin-2 and -4, which were previously isolated from Paxillus atrotomentosus and the others were determined to be new leucomentin derivatives through spectroscopic analysis and by the comparison with NMR spectra of the known leucomentins. These compounds showed strong lipid peroxidation inhibition activities with IC50 values of 0.06-0.11 ㎍/ml, in a dose-dependent fashion. Also, two new sesquiterpene antibiotics were isolated from the culture broth of the mushroom Stereum hirsutum. The structures of both compounds with same molecular formula of C15H22O3 were also determined by various spectroscopic analysis.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...14
• 제 2 장 국 내 외 기 술 개 발 현 황...16
• 제 1 절 국 내의 기 술 개 발 현 황...16
• 제 1 절 국 외 의 기 술 개 발 현 황...17
• 제 3 장 연 구 개 발 수 행 내 용 및 결 과...19
• 제 1 절 재료 및 방법...19
• 1. 실험재료...19
• 2. 분석기기...19
• 가. 선광도...19
• 나. 자외선 스펙트럼 (UV spectrum )...19
• 다. 적외선 스펙트럼 (IR spectrum )...19
• 라. 질량분석 스펙트럼 (m ass spectrum )...20
• 마. 핵자기공명 스펙트럼 (NM R spectrum )...20
• 3. 기타 시약...20
• 4. 활성물질의 추출 및 분리...20
• 5. 지질과산화 억제 활성...21
• 가. M icrosom e의 분리...21
• 나. 지질과산화 억제 활성의 측정...23
• 6. 세포독성 측정...25
• 가. 암세포주의 배양...25
• 나. 세포독성의 측정...25
• 7. 항균활성...25
• 제 2 절 국내 자생 버섯류의 분류동정 및 지리적 분포...27
• 1. 1997년도 국내 자생 버섯류의 분류동정 및 지리적 분포...27
• 가. 연구된 균류...27
• 나. 우점종...27
• 다. 한국산 미기록종...27
• 라. 균류의 다양성 및 지리적 분포...27
• 2. 1998년도 국내 자생 버섯류의 분류동정 및 지리적 분포...36
• 가. 연구된 균류...36
• 나. 우점종...36
• 다. 한국산 미기록종...36
• 라. 균류의 다양성 및 지리적 분포...38
• 3. 1999년도 국내 자생 버섯류의 분류동정 및 지리적 분포...50
• 가. 연구된 균류...50
• 나. 우점종...50
• 다. 한국산 미기록종...50
• 라. 균류의 다양성 및 지리적 분포...50
• 제 3 절 생리활성물질의 분리, 동정 및 생물활성...65
• 1. 제주쓴맛 그물버섯 (Tylopilus neofelleus)으로부터 분리한 신규 peptaibol 화합물 tylopeptin A 및 B...65
• 가. 제주쓴맛 그물버섯 (Tylopilus neofelleus)의 채취 및 분류 동정...65
• 나. 신규 peptaibol 항생물질 tylopeptin A 및 B의 분리 및 정제...65
• 다. Tylopeptin A 및 B의 물리화학적 특성...66
• 라. Tylopeptin A 및 B의 화학구조...68
• 마. Tylopeptin A 및 B의 항균활성...77
• 2. 버섯 Boletus sp.로부터 분리한 항암항균활성 펩타이드...79
• 가. Boletus sp. 버섯 유래 항암항균활성 펩타이드의 분리 및 정제...79
• 나. 분리된 펩타이드의 물리화학적 특성...80
• 다. Boletusin의 화학구조 결정...80
• 라. Boletus sp. 버섯 유래 펩타이드 화합물의 생물활성...85
• 3. 꽃구름버섯 (Stereum hirsutum )의 배양액으로부터 신규 화합물 sesquinin A 및 B의 분리...87
• 가. 연구개요...87
• 나. 꽃구름버섯 (Stereum hirsutum )의 분류 동정...87
• 다. 꽃구름버섯으로부터의 균사체 획득...87
• 라. 꽃구름버섯의 생장곡선 및 화합물의 생성양상...88
• 마. 꽃구름버섯 배양액으로부터 sesquinin A 및 B의 분리 정제...88
• 바. Sesquinin A 및 B의 물리 화학적 특성...89
• 사. Sesquinin A 및 B의 화학구조 해석...90
• 4. Paxillus panuoides로부터 분리한 para- terphenyl 화합물 leucom entin- 2, - 4, - 5 및 - 6...94
• 가. 연구개요...94
• 나. Paxillus panuoides로부터 leucom entin 화합물의 분리정제...94
• 다. Leucom entin- 2, - 4, - 5 및 - 6의 물리 화학적 특성...95
• 라. Leucom entin의 화학구조...96
• 마. Leucom entin- 2, - 4, - 5 및 - 6의 생물활성...99
• 5. 느타리 버섯 (Pleurotus ostreatus)이 생산하는 생리활성물질...101
• 가. 느타리버섯의 일반적인 특성...101
• 나. 느타리버섯의 형태학적 특성...101
• 다. 느타리버섯으로부터 분리한 지방산 및 nucleoside...102
• 라. Leucom entin의 화학구조...96
• 마. Leucom entin- 2, - 4, - 5 및 - 6의 생물활성...99
• 제 4 장 연 구 개 발 목 표 달 성 도 및 대 외 기 여 도...104
• 제 1 절 연 구 개 발 목 표 의 달 성 도...104
• 제 2 절 연 구 개 발 의 대 외 기 여 도...107
• 제 5 장 연 구 개 발 결 과 의 활 용 계 획...108
• 제 6 장 참고문헌...109