초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
□ 혈당강하 기능이 우수한 수수 유전자원 선발 및 안정원료곡 생산기술 개발
○ 혈당강하효과 및 항산화성이 우수한 수수‘밀양3호’를 개발하고 특허출원하였음. 출원된 수수는 황금찰수수 대비 α-amlyase 및 α-glucosidase 억제 효과가 2~4배 증진되었으며, 황금찰수수 대비 항산화 활성(ABTS 라디컬 소거능)도 1.2~1.8배 증가되었음.
○ 수수‘밀양3호’의 농업적 특징은 흑갈색 종실로서 수량 372kg/10a로 다수성이고, 내병성 및 도복저항성이 강하여 농업적 특성이 우

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
□ 혈당강하 기능이 우수한 수수 유전자원 선발 및 안정원료곡 생산기술 개발
○ 혈당강하효과 및 항산화성이 우수한 수수‘밀양3호’를 개발하고 특허출원하였음. 출원된 수수는 황금찰수수 대비 α-amlyase 및 α-glucosidase 억제 효과가 2~4배 증진되었으며, 황금찰수수 대비 항산화 활성(ABTS 라디컬 소거능)도 1.2~1.8배 증가되었음.
○ 수수‘밀양3호’의 농업적 특징은 흑갈색 종실로서 수량 372kg/10a로 다수성이고, 내병성 및 도복저항성이 강하여 농업적 특성이 우수함
□ 선발 수수를 이용한 혈당강하 기능 소재의 규격화와 제품 개발
○ 혈당강하효과와 항산화활성이 뛰어난 수수덕음차 제조방법을 특허출원하였음. 출원된 수수 덕음차는 붉은 계열의 수수를 적정하게 도정하고 덖음처리한 밝은 붉은색의 수수차로서 5% 도정 수수 이용시 통곡(미도정곡) 대비 α-glucosidase 억제 15%, ABTS 라디컬 소거능은 4배 증진됨.
○ 메수수 밀양3호를 이용한 수수머핀가능성 검토하였음
○ 항산화성이 우수한 메수수 밀양3호를 이용한 수수생면 제조결과‘밀양3호’ 분말이 20% 첨가된 생면의 폴리페놀 함량은 대조구(밀가루100%) 대비 2.6배 증가하였음.
□ 혈당강하 기능 작용에 따른 관련 저분자 단백질 및 효소의 작용기전 연구
○ 수수의 혈당강하 12계통의 종자 단백질을 추출하여 SELDI-TOF MS의 CM10과 Q10 단백질 칩을 이용하여 2~12kDa 범위의 저분자 단백질을 프로파일링하였음.
○ CM10과 Q10 단백질 칩 모두에서, 계통 간 고도의 유의성 있는 단백질 피크를 이용하여 분류한 수수 12계통은 혈당강하와 관련된 수수 육성 계통들의 분류와 완전히 일치한 결과를 얻어, 유의성 있게 검출된 단백질 피크가 수수 계통 분류 뿐만 아니라 혈당에 관련된 단백질 마커로 활용될 가능성을 제시하고 있음.
○ 혈당 강하와 관련된 Up regulate된 5kDa 이하의 저분자 단백질을 CM10과 Q10 단백질 칩에서 각각 5종씩 총 10종의 저분자 단백질을 선발하였음(특허출원).
□ 선발 수수 및 물질의 혈당강하 기능에 대한 in vitro 활성 평가
<수수 추출물 유래 fatty acid amides의 탄수화물 가수분해효소에 대한 억제 효능>
○ 한국 국내산 황금찰수수 추출물들을 대상으로 하여 a-amylase와 a-glucosidase의 효소작용을 저해하는 효능을 in vitro에서 비교 조사하고 저해능이 높았던 유기용매 하위 분획들에 대해 GC-MS 분석을 수행한 결과, fatty acid amide인 oleamide (C18H35NO), myristamide (C14H29NO), palmitamide C16H33NO) 및 stearamide (C18H37NO)가 여러 분획들에서 공통적으로 발견되었음.
- oleamide는 acarbose보다 α-amylase 저해능력이 우수한 것으로 확인되었으며, Myristamide와 palmitamide는 a-glucosidase에 대한 저해활성이 carbose이 비해 100배 이상 뛰어난 것으로 확인(특허출원)
○ fatty acid amide의 저해기전 확인 결과 oleamide의 a-amylase 저해기전은 competitive inhibition, myristamide, palmitamide 및 stearamide의 a-glucosidase 에 대한 저해기전은 mixed-competitive inhibition이었음
<수수 추출물로부터 AMPK 인산화 관련 항당뇨 활성 소재 탐색>
○ 수수추출물로부터 우수한 항산화력과 항당뇨 활성이 우수한 에틸아세테이트 추출물을 선별하고, 다시 thin layer chromatography를 거처 19개의 분 획으로 분리한 각 분획물을 마우스 3T3L1 preadipocytes 와 mouse myoblast 실험계를 이용하여 후보 AMPK agonist로써 분획 E, F, G, Q을 선별함.
○ C2C12 cell에서 MTT assay, glucose uptake assay 그리고 p-AMPK의 western blot의 수행결과 AMPK agonist로써의 효과적인 EtOAc 분획 S-EtOAc-F를 선별하였음.
○ S-EtOAc-F분획내의 AMPK agonist로써의 물질을 선별하기 위해 GC-MS수행한 결과 oleamide와 p-vinylguaiacol이 AMPK 활성화 후보 소재로 추정되었으며, 이에 대한 glucose uptake assay, p-AMPK western blot을 수행 결과 황금찰수수 S-EtOAc-F내에 존재하는 oleamide와 p-vinylguaiacol은 효과적인 AMPK agonist임을 규명하였음.
□ 수수 혈당강하 기능에 대한 동물에서의 작용기전 구명
○ 수수 추출물은 제1형과 2형 당뇨 동물모델에서 각각 혈당 및 콜레스테롤 강하효과가 있었으며, 이는 pAMPK/AMPK ratio 증가, PEPCK와 phosphor-p38/p38 ratio 감소와 관련된 간에서의 포도당 유입 증가와, PPAR-gamma의 발현을 통해 인슐린민감성을 개선에 의한 기전임을 밝힘.
□ 수수 혈당강하 물질의 장‧단기 투여 동물모델을 통한 독성평가 연구
○ 수수물질 5 g/kg, 2.5 g/kg, 1.25 g/kg, 0.625 g/kg으로 단회 경구 투여 독성시험 결과 일반상태의 변화, 중독증상, 운동성, 외관, 자율신경 및 사망동물의 유무를 관찰한 결과 무증상이었으며, 사망동물은 없었다. 체중 및 음수, 사료 소비량 모두 특이적 변화는 보이지 않았다. 또한 뇌, 뇌하수체, 흉선, 심장, 턱밑샘, 폐, 방광, 간, 비장, 부신, 신장을 적출하여 부검 시 체중으로 나눈 절대장기무게를 산출한 결과 특이적 변화는 관찰되지 않았다.
○ 혈액학적 검사를 실시한 모든 개체에서 혈액학적 이상은 관찰되지 않았고, 전해질검사 및 응고타임 검사, 조직병리학적 검사에 있어서도 특이 사항은 관찰되지 않았다 또한 현미경을 통해 조직을 관찰한 결과 전 개체 모두 정상적인 육안적 소견을 보였다
○ 용량설정(DRF)실험에서는 최대용량인 5000 mg/kg으로 투여한 군에 있어서도 독성은 나타나지 않았으므로 LD50는 5000 mg/kg 이상으로 사료되었다.
○ 28일 반복 독성 투여 시험을 통한 수수 제품에 대한 독성평가 결과 단회 독성시험결과와 마찬가지로 일반상태의 변화, 중독증상, 운동성, 외관, 자율신경, 체중, 음수․사료 소비량, 절대장기무게, 혈액학적 검사, 전해질검사 및 응고 타임 검사, 조직병리학적 검사 아무런 독성 증상이 나타나지 않았다.

Abstract ▼

<1> Select a hypoglycemic effective sorghum variety and to evaluate production stability of selected resource
The present study was conducted to select a hypoglycemic effective sorghum variety and to evaluate production stability of selected accession during 2011～2012 years. Morphological, antidi

<1> Select a hypoglycemic effective sorghum variety and to evaluate production stability of selected resource
The present study was conducted to select a hypoglycemic effective sorghum variety and to evaluate production stability of selected accession during 2011～2012 years. Morphological, antidiabetic effects and agricultural characteristics were considered for selection of the antidiabetic effective sorghum variety. In the first time, 10 sorghum accessions were selected by morphological characteristics such as grain color and heights and 4 accessions were selected by antidiabetic effects(α-amlyase and α-glucosidase inhibitory activity) and agricultural characteristics such as yields, and resistances disease and lodging at the second time. At the last time, one sorghum accession was selected from a point of view of production stability and antidiabetic effects. The α-amlyase inhibitory activity and α- glucosidase activity of selected sorghum extracts were increased 2.6 fold and 6.3 fold than a extracts of control variety, Hwanggumchal sorghum, respectively. The yields was higher 46% than Hwanggumchal sorghum, also.
The antidiabetic effects of sorghum by cultural region were significantly different from Wonju and Milyang region. The sorghum extracts cultivated in Wonjoo, which was lower average air temperature and bigger amount of sunshine, showed higher α-amlyase and α- glucosidase inhibitory activity than sorghum extracts in Milyang.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 11
• 목 차 ... 17
• 제1장 서 론 ... 18
• 제1절 혈당강하기능이 우수한 수수 유전자원 선발 및 안정원료곡 생산기술 개발 ... 18
• 제2절 선발 수수를 이용한 혈당강하 기능 소재의 규격화와 제품 개발 ... 19
• 제3절 혈당강하 기능 작용에 따른 관련 저분자 단백질 및 효소의 작용기전 연구 ... 20
• 제4절 선발 수수 및 물질의 혈당강하 기능에 대한 in vitro 활성 평가 ... 22
• 제5절 수수 혈당강하 기능에 대한 동물에서의 작용기전 구명 ... 23
• 제6절 수수 혈당강하 물질의 장‧단기 투여 동물모델을 통한 독성평가 연구 ... 24
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 25
• 제1절 혈당강하 기능이 우수한 수수 유전자원 선발 및 안정원료곡 생산기술 개발 ... 25
• 제2절 선발 수수를 이용한 혈당강하 기능 소재의 규격화와 제품 개발 ... 26
• 제3절 혈당강하 기능 작용에 따른 관련 저분자 단백질 및 효소의 작용기전 연구 ... 28
• 제4절 선발 수수 및 물질의 혈당강하 기능에 대한 in vitro 활성 평가 ... 31
• 제5절 수수 혈당강하 기능에 대한 동물에서의 작용기전 구명 ... 33
• 제6절 수수 혈당강하 물질의 장‧단기 투여 동물모델을 통한 독성평가 연구 ... 34
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 35
• 제1절 혈당강하 기능이 우수한 수수 유전자원 선발 및 안정원료곡 생산기술 개발 ... 35
• 제2절 선발 수수를 이용한 혈당강하 기능 소재의 규격화와 제품 개발 ... 47
• 제3절 혈당강하 기능 작용에 따른 관련 저분자 단백질 및 효소의 작용기전 연구 ... 75
• 제4절 선발 수수 및 물질의 혈당강하 기능에 대한 in vitro 활성 평가 ... 112
• 제5절 수수 혈당강하 기능에 대한 동물에서의 작용기전 구명 ... 139
• 제6절 수수 혈당강하 물질의 장‧단기 투여 동물모델을 통한 독성평가 연구 ... 148
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 167
• 제1절 목표대비 달성도 ... 167
• 제2절 정량적 성과 ... 170
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 173
• 제1절 타 연구에의 응용 ... 173
• 제2절 추가 연구 필요성 ... 173
• 제 3절 추진 중인 연구 성과 ... 174
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 175
• 제7장 기타 중요 변동사항 ... 176
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 176
• 제9장 참고문헌 ... 177