초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 제안과제는 국내외적으로 활성화가 안 된 신규 및 다양성을 갖는 고부가가치 1) 카로틴노이드 구조의 확보/외래숙주 기반 생산과 2) 이러한 화학적 구조에 기인한 항암, 항산화, 줄기세포 분화 유도 등의 생리활성능을 세포배양을 통해 조사하여 신규 항암제, 항산화제, 줄기세포 후보군을 탐색하는 것을 본 연구의 최종 목표로 설정하였음.
연구결과
신규 구조의 카로틴노이드 확보/외래숙주 기반 생산 및 구조 분석과 생리활성 탐색을 위하여 다음과 같이 3단계의 체계적인 연구를 수행하였음.
○ 다양성

연구의 목적 및 내용
본 제안과제는 국내외적으로 활성화가 안 된 신규 및 다양성을 갖는 고부가가치 1) 카로틴노이드 구조의 확보/외래숙주 기반 생산과 2) 이러한 화학적 구조에 기인한 항암, 항산화, 줄기세포 분화 유도 등의 생리활성능을 세포배양을 통해 조사하여 신규 항암제, 항산화제, 줄기세포 후보군을 탐색하는 것을 본 연구의 최종 목표로 설정하였음.
연구결과
신규 구조의 카로틴노이드 확보/외래숙주 기반 생산 및 구조 분석과 생리활성 탐색을 위하여 다음과 같이 3단계의 체계적인 연구를 수행하였음.
○ 다양성을 갖는 카로틴노이드 구조 개발 및 외래숙주 기반 생산 기술 개발
· 분자진화 기술과 대사회로 조합법을 이용한 천연/비천연 형태의 다양한 구조의 C₃₀ 카로틴노이드 생산에 성공하였음.
· 시스템 수준의 대사공학을 통한 외래숙주 (대장균)로부터 카로틴노이드 생산기술을 개발 및 확보하였음.
○ 신규 구조 분석 및 생리활성 후보군 탐색
· 다양한 구조의 카로틴노이드의 구조를 LC/MS, NMR 등을 이용하여 분석하였음.
· 항암, 항산화 효과를 갖는 후보 구조를 세포배양 (5종)을 통하여 탐색하였음.
· 줄기세포 분화 (쥐 간엽줄기세포 이용)유도체 후보 구조를 탐색하였음.
○ 탐색된 후보 구조로부터 생리활성 검증
· 탐색된 구조에 대한 항암 또는 항산화능 측정 및 비교 연구를 수행하였음.
· 탐색된 구조에 대한 줄기세포의 분화 유도능 측정 및 비교 연구를 수행하였음.
연구결과의 활용계획
○ 지난 3년간 구축한 카로틴노이드 분리 및 정제 기술과 항암 및 항산화 효과 측정 기반 기술을 활용하여, 미확인된 고부가가치 카로틴노이드 구조 발굴 및 산업화 후보물질로의 개발에 추가적으로 이용할 계획임.
○ 또한, 극한/극지 (남극) 미생물로부터 유래한 다양한 새로운 구조의 카로틴노이드를 탐색하여 구조적 다양성을 높이고 보다 높은 생리활성 효과를 지니는 신규 구조를 선별하여 신규 고기능 생리활성 소재 개발에 이용할 계획임.
○ 구체적으로, 줄기세포 분화능/항암능/항산화능을 갖는 고부가가치 물질로서의 카로틴노이드의 활용성 증대를 위하여 카로틴노이드의 화학적 구조-기능성의 관련성 연구에도 이용할 계획임.

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this study is to discover new bioactive small compounds, which are used as new anticancer drugs, antioxidants, stem cell differentiating inducers etc., through creating the structural diversity of carotenoids as candidate structures and assessing them in a cell-bas

Purpose&contents
The purpose of this study is to discover new bioactive small compounds, which are used as new anticancer drugs, antioxidants, stem cell differentiating inducers etc., through creating the structural diversity of carotenoids as candidate structures and assessing them in a cell-based system.
Result
The following specific topics were carried out to fulfill the objective of this study "To discover new bioactive compounds such as anticancer drugs or antioxidants through creating new structures and assaying them in a cell-based system".
○ Creation of novel structures of carotenoids or carotenoid-derivatives
· Diversifying structures by directed evolution and combinatorial synthesis.
· Developing the biological systems for producing diverse carotenoid structures.
○ Structural analysis and screening of new bioactive structures
· Structural analysis of carotenoids or carotenoid-derivatives using LC/MS and NMR analysis.
· Screening of anticancer or antioxidant compounds by a cell-based assay.
· Screening of stem cell (rBMSCs, rat Bone marrow mesenchymal stem cells) differentiating inducers.
○ Assessing the screened structures for new bioactive candidates
· Evaluation of the structures for new anticancer drugs or antioxidants.
· Evaluation of the structures for new stem cell-differentiating inducers.
Expected Contribution
○ New or diverse structures developed in this study for last three years will be used as promising candidates for developing new bioactive compounds such as anticancer drugs or antioxidants and serving a chemical library for functional food, cosmetics, medicine industries based on the technologies of carotenoids purification and measurment of biological activities.
○ Furthermore, more diverse structures of carotenoids that contains higher biological activities will be screened from extreme/antarctic microorganisms for developing bioactive novel compounds with higher effects.
○ Specifically, relationship of chemical structure-functional study will be performed for enlargement of utilization of carotenoids as valuable compounds containing stem cell differentiation/anticancer/antioxidative effect.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 17
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 76
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 77
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 80
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 82
• 8. 참고문헌 ... 83
• 9. 연구성과 ... 85
• 10. 기타사항 ... 94
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 95