• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제64권3호
• /
• pp.245-251
• /
• 2021

더덕(Codonopsis lanceolata)은 주로 한국, 중국 등 동아시아 지역에 재배되고 있으며, 더덕의 뿌리는 기침, 기관지염, 천식, 결핵, 소화 불량의 증상을 치료하기 위한 기능성 식품 및 전통 의학으로 사용되어져 왔다. 보고된 바에 의하면 phenylpropanoids, polyacetylenes, saponins, flavonoids와 같은 다양한 식물 천연물 성분들이 항비만, 항염, 항암, 항산화, 항미생물 활성과 같은 약리학적 작용에 관여한다고 보고되어 있다. MS기반 대사체학 분석을 이용한 주산지의 마커 성분을 선정하는 것은 다른 지역에서 재배된 약용 식물의 안전성뿐만 아니라 화학적 조성과 생물학적 효능의 변화와도 관련이 있기 때문에 부작용 없이 더덕의 유익한 효과만을 보장하는데 중요하다. 본 연구에서는 국내산 더덕의 주산지 특성을 구별하기 위해 UPLC-QTOF-MS를 기반으로 하는 대사체 프로파일링과 다변량 통계분석 기법인 PCA 분석을 수행하여 판별모델을 확립하였다. 그 결과 인제(강원도), 횡성(강원도), 무주(전라북도)의 3개 그룹이 PCA와 loading plot 분석결과 tangshenoside I, lancemaside A, lancemaside G는 더덕 주산지를 구별하기 위한 잠재적 대사체 마커들로 제안하였다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
• /
• 제36권11호
• /
• pp.875-890
• /
• 2009

대사체학은 대사 경로 네트워크를 통해 생명 활동을 이해하고자 하는 분야로서, 대사 경로 내의 흐름을 한 눈에 알 수 있도록 가시화하여 보여 주는 도구가 반드시 필요하다. 이러한 가시화 도구의 경우 노드수가 증가할수록 에지 교차가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있다. 따라서 유전체 수준의 대사경로를 연구하기 위해서는 대사 경로 그래프 레이아웃 상에 나타나는 에지 교차를 줄이는 것이 시각화의 매우 중요한 부분이다. 본 논문에서는 대사 경로의 구조적인 특징에 기반한 3차원 공간 상에 대사 경로 그래프를 레이아웃해 주는 모듈을 설계, 구현하였다. 2-계층 레이아웃을 이용하여 대사 경로 그래프를 계층적으로 레이아웃함으로써 표현영역을, 3차원으로 확장시키고 기존의 2차원 레이아웃 알고리즘 적용시 번번히 나타나는 에지 교차의 수를 감소시키는 결과를 얻었다.

• Korean Journal of Acupuncture
• /
• 제25권4호
• /
• pp.147-166
• /
• 2008

Objective : This study is achieved to know the way that we can use metabolomics for the scientific research of Korean medicine. Results : We elucidate that metabolomics can be contributed to four ways for objectification of Korean medicine 1. Diagnosis of BeunJungLonChi(辯證論治). 2. Application toward Personalized medicine. 3. Quantification of Herbal medicine. 4. Evaluation of efficacy/safety for Korean medicine formulation Conclusion : Metabolomics opens up a new opportunity to reinvestigate Korean medicine from holistic perspective. Furthermore, Metabolomics is expected to provide effective method in research of acupuncture and meridian.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제43권3호
• /
• pp.419-424
• /
• 2014

본 연구에서는 LC-MS/MS를 이용한 블루베리의 methanol과 ethyl acetate 추출 분획에 존재하는 대사체의 분석을 통해 효율적인 대사체 profiling의 가능성을 탐색하였다. LC-MS/MS에서 검출되는 대사체를 통계 처리한 결과, methanol 추출 분획에서는 5-O-feruloylquinic acid, malvidin hexoside, malvidin-3-arabinoside, petunidin-3-arabinoside, delphinidin hexoside, delphinidin, petunidin hexoside와 같은 안토시아닌 계열의 화합물들이 존재하였고, ethyl acetate 분획에서는 chlorogenic acid, chlorogenic acid dimer, 6,8-di-C-arabinopyranosylluteolin, luteolin과 같은 플라보노이드 계열의 화합물이 검출되었다. 본 연구는 기존 연구와 달리 대사체학 기법을 이용한 블루베리 추출물 전체 대사물질의 profiling을 시도한 최초의 연구로서 블루베리에 함유된 유용 성분의 스크리닝 등 향후 응용 연구에 유용한 기반으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 분석과학
• /
• 제29권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2016

생약의 원산지를 판별하는 논리적인 일련의 기준을 개발한다면, 현재 유통되는 한약을 좀 더 과학적으로 관리 할 수 있을 것이다. 이러한 노력은 전통적인 한약 산업 발전에 기여할 것이라고 사료된다. 산수유의 원산지 판별법을 개발하기 위해, 본 연구에서는 우선 국산 산수유와 중국산 산수유를 각각 수증기 증류하고 이 때 얻은 휘발성분을 GC/MS를 이용하여 분석하였다. NIST mass spectral library의 데이터베이스로부터 정성분석한 결과를 바탕으로 데이터를 범주화(binning)하여 변수를 얻고, 이에 대하여 PCA, OPLS-DA 등 다변량 통계 분석을 수행함으로써 신속, 정확하게 국산 산수유와 중국산 산수유의 산지를 판별할 수 있는 산지 판별모델을 확립하였다. 산지 판별모델 개발을 위해서 학습집합(n=53)을 분석하여 산지 판별모델을 수립한 후, 검증집합(n=12)을 산지 판별모델에 적용함으로써 그 타당성을 확인하였다. 더불어 1-ethylbutyl-hydroperoxide, nonadecane, butylated hydroxytoluene, 5β,7βH,10α-Eudesm-11-en-1α-ol, 7,9-bis (2-methyl-2-propanyl)-1-oxaspiro[4.5]deca-6,9-diene-2,8-dione, 그리고 2-decyldodecyl-benzene 등 6개의 마커성분을 선정할 수 있었다. 최근에 NMR을 활용한 산수유 원산지 판별에 대한 보고는 있었으나, GC/MS를 기반으로 한 대사체학 연구기법을 이용하여 산지판별 모델을 제시하는 것은 최초의 보고로서 그 의미가 크다. 본 연구결과를 활용하여 한약의 원산지 판별모델 확립과 산수유 원산지의 과학적인 관리에 적용할 수 있으리라 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제37권1호
• /
• pp.12-24
• /
• 2010

식물 대사체 (plant metabolomics) 연구는 식물 세포 및 조직에 존재하는 모든 대사산물의 시간적, 공간적 변화를 추적 조사함으로써 식물의 복잡한 생리 현상을 총체적으로 이해하는 연구이다. 이와 같은 식물 대사체 연구는 최근 개발이 이루어지고 있는 여러 오믹스 연구 분야의 하나로 시스템생물학의 한 분야이다. 식물 대사체 연구는 시료로부터 순수 화합물 또는 복합물을 정제하거나 또는 정제가 이루어지지 않은 혼합액으로부터 대사체 스펙트럼 정보를 확보하여 분석이 이루어지므로 추출액 제조 및 얻어진 대사체 데이터의 분석과정의 표준화가 필수적으로 이루어져야 한다. 이는 대사체 분석 결과의 해상도 및 재현성의 확보의 핵심 요소 이다. 식물 대사체 연구는 기능유전체학의 연구 수단은 물론 식물의 종, 품종, 더 나아가 GM 식물의 식별, 대사조절 기작 규명, 유용물질 생산, 식물의 외부 환경 스트레스 요인에 대한 다양한 생리적 반응 이해 등 다양한 연구 분야에서 활용이 이루어지고 있다. 최근 식물 대사체 연구는 모델식물(벼, 애기장대)의 유전체 정보와 연계하여 돌연변이주의 분석을 통해 유전자의 기능 정의 수단으로 활용되고 있다. 따라서 향후 유전체 정보와 대사체 정보의 연계를 통해 복잡한 대사경로 규명이나 다양한 생리 현상 해석 연구가 더욱 활발하게 진행될 것으로 전망된다.

• 약학회지
• /
• 제60권1호
• /
• pp.29-35
• /
• 2016

Traditional Korean medicines may be managed more scientifically, through the development of logical criterion to verify their cultivation region. It contributes to advance the industry of traditional herbal medicines. Volatile compounds were obtained from 14 samples of domestic Taeksa and 30 samples of Chinese Taeksa by steam distillation. The metabolites were identified by NIST mass spectral library in the obtained gas chromatography/mass spectrometer (GC/MS) data of 35 training samples. The multivariate statistical analysis, such as Principal Component Analysis (PCA), Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA), and Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis (OPLS-DA), were performed based on the qualitative and quantitative data. Finally trans-(2,3-diphenylcyclopropyl)methyl phenyl sulfoxide (47.265 min), 1,2,3,4-tetrahydro-1-phenyl-naphthalene (47.781 min), spiro[4-oxatricyclo[5.3.0.0.(2,6)]decan-3-one-5,2'-cyclohexane] (54.62 min), 6-[7-nitrobenzofurazan-4-yl]amino-morphinan-4,5-epoxy (54.86 min), p-hydroxynorephedrine (55.14 min) were determined as marker metabolites to verify candidates for the origin of Taeksa. The statistical model was well established to determine the origin of Taeksa. The cultivation areas of test samples, each 3 domestic and 6 Chinese Taeksa were predicted by the established OPLS-DA model and it was confirmed that all 9 samples were precisely classified.

• Journal of Pharmaceutical Investigation
• /
• 제38권1호
• /
• pp.23-29
• /
• 2008

Red ginseng is made of white ginseng through the steaming and drying procedure. In this process, the amounts of toxic elements of ginseng are decreased and those of effective components, ginsenosides are increased. In order to identify the components alteration of white ginseng by processing time, we applied HPLC-based metabolomics approach combined with the principal component analysis (PCA) multivariate analysis. White ginsengs were steamed at 0, 1, 2, 4, 8 and 16 h, respectively and followed by drying process at moderate temperature. Then the steamed ginsengs and the commercial red ginsengs were analyzed by HPLC. On the basis of HPLC results, PCA multivariate analysis was applied for evaluating the quality of red ginseng, which showed the processed ginsengs are grouped by processed time because less polar ginsenosides were increased in proportion as the steaming time was increased. The purchased red ginsengs were distributed in the range of $0{\sim}1$ hour steaming time. This pilot experiment suggests that HPLC-based metabolomics approach is able to allow the quality of herbal medicines to be controlled with a simple and economic method.

• 한국약용작물학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.93-100
• /
• 2016

Background: A set of logical criteria that can accurately identify and verify the cultivation region of raw materials is a critical tool for the scientific management of traditional herbal medicine. Methods and Results: Volatile compounds were obtained from 19 and 32 samples of Angelica gigas Nakai cultivated in Korea and China, respectively, by using steam distillation extraction. The metabolites were identified using GC/MS by querying against the NIST reference library. Data binning was performed to normalize the number of variables used in statistical analysis. Multivariate statistical analyses, such as Principal Component Analysis (PCA), Partial Least Squares-Discriminant Analysis (PLS-DA), and Orthogonal Partial Least Squares-Discriminant Analysis (OPLS-DA) were performed using the SIMCA-P software. Significant variables with a Variable Importance in the Projection (VIP) score higher than 1.0 as obtained through OPLS-DA and those that resulted in p-values less than 0.05 through one-way ANOVA were selected to verify the marker compounds. Among the 19 variables extracted, styrene, ${\alpha}$-pinene, and ${\beta}$-terpinene were selected as markers to indicate the origin of A. gigas. Conclusions: The statistical model developed was suitable for determination of the geographical origin of A. gigas. The cultivation regions of six Korean and eight Chinese A. gigas. samples were predicted using the established OPLS-DA model and it was confirmed that 13 of the 14 samples were accurately classified.

• 분석과학
• /
• 제30권6호
• /
• pp.355-378
• /
• 2017

신경전달물질(neurochemicals)은 인체 내의 항상성유지와 인지 및 행동기능에 관여하므로 수많은 퇴행성신경질환 진단에 활용할 수 있어 생물학적 시료 내에서 신경화학물질을 프로파일링할 수 있는 분석플랫폼 개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 크로마토그래피 분리법과 결합된 질량분석법 기반의 분석법은 대사경로 내의 신경전달물질을 프로파일링하는 데 널리 사용되어 오고 있다. 하지만 생물학적 시료내 신경전달물질은 극미량으로 존재하며 화학적으로 불안정한 특징이 있어 정교한 시료전처리 과정과 고감도의 기기분석법의 개발이 수반되어야 한다. 따라서 본 총설 논문에서는 소변, 혈액, 뇌척수액과 생체조직과 같은 다양한 생물학적 시료에서 신경전달물질에 대한 질량분석법 기반의 대사체학 접근법의 분석 연구 경향에 대해서 논의할 예정이다. 이 논문은 향후 퇴행성신경질환의 진단, 예후예측과 치료를 가능하게 하는 생체지표물질을 발굴을 위한 분석플랫폼 개발에 기여할 것으로 기대된다.