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Kafe 바로가기주관연구기관 | 서울대학교 Seoul National University |
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연구책임자 | 황금택 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2023-03 |
과제시작연도 | 2022 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 | TRKO202300010481 |
과제고유번호 | 1711163549 |
사업명 | 개인기초연구(과기정통부) |
DB 구축일자 | 2023-10-11 |
키워드 | 탄닌.염증성 장질환.글루카곤 유사 펩타이드-1.쓴맛 수용체.장내 마이크로바이옴.Tannin.Inflammatory bowel disease.Glucagon-like peptide-1.Bitter taste receptor.Gut microbiome. |
□ 연구개요
혀 이외에 위장관에도 존재하는 쓴맛 수용체(TAS2R)는 glucagon-like peptide-1(GLP-1) 분비를 통해 장내 염증 조절에 기여하며, 식이에 의한 장내 균총 및 이의 metabolite의 변화는 장내 건강 유지를 돕는다. 본 연구팀은 과일의 씨에 풍부한 탄닌(tannin)은 장내에 도달하나 체내로 흡수되지 않는 점과 쓴맛 수용체 (TAS2R)에 결합할 수 있다는 선행연구를 기반으로, 탄닌류의 조성 및 구조적 차이는 TAS2R 자극-GLP-1 분비, 장내 균총 및 미생물 유래 metabolite의
□ 연구개요
혀 이외에 위장관에도 존재하는 쓴맛 수용체(TAS2R)는 glucagon-like peptide-1(GLP-1) 분비를 통해 장내 염증 조절에 기여하며, 식이에 의한 장내 균총 및 이의 metabolite의 변화는 장내 건강 유지를 돕는다. 본 연구팀은 과일의 씨에 풍부한 탄닌(tannin)은 장내에 도달하나 체내로 흡수되지 않는 점과 쓴맛 수용체 (TAS2R)에 결합할 수 있다는 선행연구를 기반으로, 탄닌류의 조성 및 구조적 차이는 TAS2R 자극-GLP-1 분비, 장내 균총 및 미생물 유래 metabolite의 변화 등의 장내 환경 변화를 유도하여 장염증을 완화할 것이라고 가설을 세웠다. 따라서 본 연구의 최종 목표는 블랙라즈베리 씨(BS) 유래 ellagitannin과 포도 씨 (GS) 유래 proanthocyanidin의 구조 특성이 염증성 장질환(IBD)에 미치는 영향을 1) host의 장내 TAS2R 활성화를 통한 GLP-1 분비, 2) 장내 microbiome의 조성 및 다양성, 3) 장내 미생물 유래 metabolite의 변화를 중심으로 총체적으로 규명하고자 하였다.
□ 연구 목표대비 연구결과
(탄닌의 함량을 높일 수 있는 추출 및 분획 방법 개발)
- 머신러닝 모델(ANN-GA)을 이용하여 최적화한 BS ellagitannin의 가속용매 추출 조건은 다음과 같음: 추출용매 63.7% acetone, 추출시간 4.21분, 추출온도 43.9 ℃
(장염증 모델에서 탄닌의 섭취가 대장 내 GLP-1과 마우스 TAS2R(mTAS2R)에 미치는 영향)
in vivo (dextran sulfate sodium-induced colitis model)
- 항염증 효과: 대장 내 염증성 cytokine(TNF-α, IL-1β, IL-6) 감소, 항염증성 cytokine(IL-10, TGF-β1) 및 GLP-1 증가
- 장염에 의해 mTAS2R108의 유전자 발현량 크게 감소
- BS ellagitannin 섭취: 주로 mTAS2R108, 119, 126, 131, 138, 140의 유전자 발현 조절
- GS proanthocyanidin 섭취: 주로 mTAS2R108, 119, 126, 143의 유전자 발현 조절
(탄닌의 구조가 GLP-1 분비, mTAS2R signaling pathway 발현 변화에 미치는 영향)
in vitro
- 마우스에서 분리한 장내분비세포주인 STC-1을 실험에 사용
- BS ellagitannin(sanguiin H-6, casuarictin, pedunculagin, acutissimin A, castalagin, vescalagin) 모두 GLP-1 분비와 mTAS2R108, 119, 126, 131, 138, 140의 유전자 발현량 증가를 유도
- GS proanthocyanidin(catechin, epicatechin, epicatechin-3-O-gallate, procyanidn B2, procyanidin C1) 모두 GLP-1 분비 유도하지 못하였고, procyanin C1을 제외한 나머지 proanthocyanidin류 모두 mTAS2R119의 유전자 발현량 증가 유도 --> 동물모델에서 proanthocyanidin의 metabolite가 GLP-1 분비를 유도했을 것으로 추정
(탄닌의 mTAS2R에 대한 결합 방식 스크리닝)
in silico
- mTAS2R108, 119, 126, 131, 138, 140, 143의 구조를 예측 후, 예측 구조에 분자도킹 시뮬레이션을 통해 mTAS2R에 대한 탄닌 개별물질의 결합 친화도 등 예측
- BS ellagitannin: 특히 mTAS2R131, 140에 대해 크기에 따른 결합력의 차이가 뚜렷할 것으로 예측
- GS proanthocyanidin: 특히 mTAS2R108에 대해 중합도(degree of polymerization)에 따른 결합력의 차이가 클 것으로 예측
(탄닌의 섭취가 장내 균총 및 미생물 유래 metabolite의 조성 변화에 미치는 영향)
- 장염에 의해 장내 Verrucomicrobiota, Proteobacteria의 조성 증가
- 탄닌 섭취에 의하여 장내 미생물총의 알파다양성 증가
- BS ellagitannin의 섭취는 체내 urolithin 생성과 연관된 Eubacterium 속을 조절하고 GS proanthocyanidin의 섭취는 Desulfovibrio 속의 변화 유도
- BS ellagitannin의 섭취는 분변 내 dimethyl ellagic acid와 urolithin류의 생성 유도, GS proanthocyanidin의 섭취는 분변 내 (-)-epicatechin, phenylacetic acid류, benzoic acid류, phenylpropionic acid류 조성에 영향
□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 본 연구개발과제에서 규명한 탄닌의 GLP-1 분비 기전은 다른 탄닌 함유 식품의 당뇨 및 비만 등의 기타 대사질환 완화 효능 검증에도 활용 가능함.
- 본 연구팀이 확인한 장염증에 크게 반응하는 대장 TAS2R subtype에 관한 정보는 다른 phytochemical의 새로운 IBD 완화 기전(‘TAS2R agonist’) 발굴에 활용될 수 있음
- 본 연구 결과는 과실주 등을 생산하고 남은 과일 씨의 부가가치를 높이며, 이는 궁극적으로 농가와 식품 기업 간의 지속가능한 상생을 통한 부산물 처리 비용 감소, 제품 원가 절감 효과 등의 효과를 창출할 수 있음.
(출처 : 연구결과 요약문 2p)
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