초록 ▼

상황버섯(Phellinus linteus)에서 추출한 β-glucan의 구조에 따른 물리적 특성 및 생리활성을 살펴보고자, crude β-glucan, 중성 및 산성 획분별 특성과 화학적 치환을 달리한 구조 변화별 특성을 살펴보았다. 물리적 특성을 살펴보고자 분자량, 물에 대한 용해도와 점도를 측정하였으며, 시료의 생리적 활성은 대식세포 활성능, 황산화능 및 세포독성효과로 측정하였다. 면역활성과 항산화능을 측정하기 위하여 nitric oxide(NO) synthase activity 와 DPPH radical 소거능을 측정하였다.

상황버섯(Phellinus linteus)에서 추출한 β-glucan의 구조에 따른 물리적 특성 및 생리활성을 살펴보고자, crude β-glucan, 중성 및 산성 획분별 특성과 화학적 치환을 달리한 구조 변화별 특성을 살펴보았다. 물리적 특성을 살펴보고자 분자량, 물에 대한 용해도와 점도를 측정하였으며, 시료의 생리적 활성은 대식세포 활성능, 황산화능 및 세포독성효과로 측정하였다. 면역활성과 항산화능을 측정하기 위하여 nitric oxide(NO) synthase activity 와 DPPH radical 소거능을 측정하였다. 또한 세포독성효과를 살펴보기 위하여 MTT assay를 수행하였다.
상황버섯 β-glucan은 자실체를 열수추출법으로 얻었으며 분석결과 단백 다당체로서 주요 아미노산 구성은 alamine, leucine 및 proline이었으며 NMR 분석을 통해 다당체 구조는 β-(1-3)을 주쇄로 하며 β-(1-6)의 측쇄를 가진 β-glucan으로 확인되었다.
Crude β-glucan(CF)은 중성(NF) 및 산성 획분 (AF)으로 분리하였다. CF, NF 및 AF의 평균분자량은 각각 860,000, 280,000, 820,000 Da이었고 NF와 AF가 CF에 비해 용해도는 높고 점도는 감소하는 특징을 보였다.
대식세포 nitric oxide(NO) 생성에 대한 CM, NF 및 AF 시료별 농도(0-200ug/mL)를 달리하여 측정한 결과 모든 획분에서 농도에 비례하여 활성이 증가하다가 감소하는 경향을 보였으며 획분별 최대 NO생성을 나타내는 시료 농도는 CF과 AF에서는 50ug/mL이었으나 NF는 100ug/mL으로 나타났다. 획분별 최대 NO 생성량(uM)을 비교한 결과 CF (20.06)> AF(19.45)> NF(10.76) 획분 순이었다. DPPH radical 소거능을 이용한 항산화능에서는 AF 및 NF에서 활성이 미비하거나 관찰되지 않았으나 CF는 농도(0-1,000 ug/mL)에 따라 활성이 증가하였고 SC50은 461.84ug/mL이었다. 세포독성효과는 HT1080, MCF7 및 SNU-C2A 에 대하여 측정하였으며 각 획분의 농도(0-1,000 ug/mL)를 달리한 결과 모든 획분에서 농도에 비려하여 활성이 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. HT1080 및 MCF7에 대해서 각각 CF와 NF 가 각각 72.16%, 54.39%의 최대 활성을 나타냈다. SNU-C2A에 대한 세포독성효과는 AF가 가장 높은 활성(61.9%)을 나타내었으며 AF을 3개의 분자량별로 분리(AF 1,2 와 3)하여 측정한 세포독성효과는 분자량 크기에 영향을 받지 않았으며 각각의 분자량별 세포독성효과가 AF의 효과보다 약간 감소하였다.
따라서 NF 와 AF는 CF에 비해 점도는 낮고 물에 대한 용해도가 높은 것을 확인하였고 대식세포 활성능 및 항산화능에서는 CF가 NF와 AF보다 높은 활성을 보였으며 세포독성효과에서는 세포종류에 따라 높은 활성을 나타내는 획분이 다른 것을 알 수 있었다.
또한 작용기에 따른 물리적인 특성 및 생리활성을 살펴보았다. CF를 화학적으로 요도체화하기 위하여 carboxymethylation(-COOCH3, CM), sultation(-SO3SF) 및 amination(-NH2, AM)하였고 각각의 유도체는 IR과 EA분석 또는 potentiometric titration을 통하여 유도체화 확인 및 치환도 측정을 하였다. 각 유도체의 치환도는 0.63, 0.41, 0.54이었으며, 평균분자량은 CM이 CF에 비하여 34.53% 증가하였으며 SF와 AM은 각각 42.67, 25.00 %씩 감소하였다. 각 유도체의 점도는 CF에 비하여 감소하였으며 각 유도체간의 차이는 없었다. 물에 대한 용해도는 CM과 SF에서 carboxymethyl과 sulfate group의 도입으로 인하여 증가하였으며, AM은 용해도가 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다.
대식세포 활성능은 CM이 CF에 비해 모든 농도에서 높게 나타났으며 최고 활성을 비교할 경우 효과가 84.72% 높아지는 것을 확인하였다. 또한 AM, SF에서도 대식세포 활성능이 증가하였으며 최대 활성 증가율은 각각 63.38, 42.08%이었다. 항산화 활성에서의 CM의 DPPH radical 소거능이 CF와 비슷한 경향을 보였으나 AM 및 SF의 경우 그 활성이 감소하였다. 세포독성효과에서는 CM이 HT1080 cell에 대하여 시료의 농도가 50, 200 ug/mL일 때 활성이 유의적으로 증가하였으며 SF는 SNU-C2A cell에 대하여 높은 세포독성효과(68.63%)를 보였다. 또한 AM은 HT1080 cell 에 대해서 시료의 농도가 40 ug/mL일 때 82.57%의 가장 높은 세포성장저해효과를 나타내었다.

Abstract ▼

Physicochemical characteristics and biological activities of β-glucan extracted from Phellinus linteus and its derivatives (carboxymethylation, sulfation and aminiation) were investigated.
Crude β-glucan (CF) was hot-water extracted from Phellinus linteus, and it consisted of 62.63% carbohydrate

Physicochemical characteristics and biological activities of β-glucan extracted from Phellinus linteus and its derivatives (carboxymethylation, sulfation and aminiation) were investigated.
Crude β-glucan (CF) was hot-water extracted from Phellinus linteus, and it consisted of 62.63% carbohydrate and 3.90% protein. The amino acid pattern showed that CF contained large amounts of alanine, leucine and proline.
Neutral (NF) and acidic fractions (AF) were seperated from CF by anion exchange chromatography. The molecular weights of CF, NF and AF were 860,000, 280,000 and 820,000 Da, respectively. The viscosities of NF and AF were decreased from 0.40 to 0.26 Pa/sec-1 at the shear rate of 500 sec-1, and water solubilities of NF and AF was improved from 73.33 to 94.58 and 91.25%, respectively. NO formation showed a dose-dependent manner in all fractions, and macrophages treated with CF and AF produced 20.06 and 19.46uM of NO at the dosage of 50 ug/mL, while macrophages treated with NF exhibited significantly lower NO production (10.76 uM) at the concentration of 100 ug/mL. In the cytotoxic activity test against 3 different animal tumor cell lines, CF and NF exhibited the highest activity (72.16% and 54.39%) against HT1080 cell and MCF7, and AF displayed the highest activity (61.85%) toward SNU-C2A cells. Therefore, the effect of molecular weight on SNU-C2A cell growth was investigated. There was no clear relationship between the molecular weights and the tumor cell growth inhibition effect. It was assumed that there was a potent factor on cytotoxic activity. CF showed stronger antioxidant ability than NF and AF in assay using DPPH, and its IC50 was 461.84 ug/mL.
In addition to the fractionation of crudeβ-glucan, derivatives of crudeβ-glucan extracted from Phellinus linteus were prepared through chemical modifications and their physiological properties were characterized.
β-glucan was subjected to reductive carboxymethylation, sulfation and amination and their degree of substitution were obtained from potentiometric titration and elemental analysis, which were 0.63, 0.41 and 0.54, respectively. Also, the existence of functional groups in the β-glucan derivative was verified by FT-IR analysis. NO synthase activity of derivatives exhibited the increased generation of NO by the derivatives. Macrophages treated with CM produced the highest contents of NO at the most dosage, and SF and AM also increased the generation of NO contents compared with CF.
Moreover, the β-glucan derivatives had cytotoxic activity effects against HT1080, MCF7 and SNU-C2A tumor cell lines. CM showed higher cytotoxic activity against HT1080 cell at the low dosage (50, 200 ug/mL) compared with CF, and activity of SF toward SNU-C2A cell displayed the highest suppressing effect (68.63%) at the concentration of 400 ug/mL. AM showed the highest inhibition effect (82.57%) at the dosage of 400 ug/mL against HT1080 cell. These results showed that CM, SF and AM advanced NO synthase activity and cytotoxic effects toward tumor cell lines. But DPPH radical scavenging activities of derivatives were decreased.
In this study, indicate physical properties and biological activities of β-glucan extracted from Phellinus linteus and chemical derivatives. Particularly, chemical derivatives of CF exhibited higher NO synthase activities, and cytotoxic effect toward tumor cell lines. So they proposed the possibility of many applications in the food industry and in cosmetics and pharmaceuticals etc.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 연구개발결과 요약문 ... 5
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 9
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 9
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 16
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 42
• 4. 사업화 목표 달성도 및 계획(개발과제만 해당) ... 43
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 43
• 6. 연구개발결과의 파급효과 ... 53