• 생명과학회지
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• 제32권1호
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• pp.51-55
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• 2022

Matrix metalloproteinases (MMPs)는 세포의 기저막 분해에 관여하는 효소로 과발현된 MMPs는 암세포 침윤과 전이에 직접적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 항산화, 항염증, 항균활성 있는 것으로 보고되어 있는 염주괴불주머니 추출물을 이용하여 PMA로 유도된 인간 섬유육종세포 HT-1080 세포에서 MMP-2, MMP-9의 발현 조절에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 염주괴불주머니 추출물은 TIMP-1 및 TIMP-2를 증가시키면서 MMP-2 및 MMP-9의 mRNA 및 단백질 발현 수준을 모두 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 p38, JNK, ERK의 인산화를 억제하였으며, 이를 통해 염주괴불주머니 추출물은 MAPKs 신호 전달 경로 조절에 영향을 줌으로써 MMPs 발현을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 연구의 결과는 염주괴불주머니를 이용한 암 전이 억제 소재 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제33권3호
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• pp.234-241
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• 2023

최근 세계 여러 나라에서 대마초 및 대마제품을 합법화하고 대마를 이용한 다양한 치료법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 대마에는 생물학적 효과가 아직 확립되지 않은 여러 화합물들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 인간 모유두 세포(HDPC)의 모발 성장에 대한 칸나비디올(CBD)의 효과를 조사하였다. 2,2'-Azino-bis (3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonic acid) (ABTS) 및 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거 분석법을 활용하여 CBD의 항산화 활성을 측정하였다. 모유두 세포에서 CBD의 세포생존률은 WST-1 분석법으로 측정하였다. CBD 처리에 의한 모유두 세포에서 모발 성장과 관련된 인자의 발현은 real-time PCR 및 western blot으로 측정하였다. CBD의 항산화 활성 측정결과, DPPH 및 ABTS 자유 라디칼 소거 활성의 IC50 값은 각각 15.46±0.24 μM 및 13.90±0.06 μM으로 뛰어난 활성 산소 제거능을 나타냈다. CBD 처리군은 대조군에 비해 세포 증식이 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 모유두 세포에서 Real-Time PCR과 Western blotting을 통해 모발 성장 관련 인자를 측정한 결과, CBD 처리로 인하여 성장 관련 인자들이 증가하는 것으로 나타났다. 종합적으로, 항산화 활성이 높은 CBD는 모유두 세포에서 세포 증식을 증가시키고 모발 성장 관련 인자들을 긍정적으로 조절합니다. 이러한 결과는 CBD가 탈모증에 대한 잠재적으로 활용될 수 있음을 시사한다.

• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.463-470
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• 2016

Xylan의 효소적 가수분해는 고부가가치 기능성 물질 또는 바이오에너지 생산을 위한 발효성 당을 얻는 가장 유용한 방법 중 하나이다. endo-${\beta}$-Xylanase는 xylan 주사슬 내부의 ${\beta}$-1,4-결합을 가수분해하여 xylobiose, xylotriose를 포함한 다양한 XOS를 생산하는 핵심 효소이다. 이들 효소 중에서 glucuronoxylanase GH30은 methylglucuronic acid가 측쇄에 수식된 xylan에 특이적으로 작용한다. 본 연구에서는 Paenibacillus amylolyticus KCTC 3005에서 유래한 2종의 xylan 가수분해효소(PaXN_10과 PaGuXN_30) 유전자를 클로닝하고, Escherichia coli에서 각각 발현시켰다. PaXN_10 (38.7 kDa)은 ${\beta}$-xylanase GH10 계열, PaGuXN_30 (58.5 kDa)은 glucuronoxylanase GH30에 해당하는 효소이며, $50^{\circ}C$와 pH 7.0에서 최대 활성을 나타내었다. 가수분해 특성 연구를 통해 P. amylolyticus가 목질계 glucuronoxylan을 분해하는 효소 시스템을 제안하였다. 세포 외로 분비되는 PaGuXN_30은 glucuroxylan을 가수분해하여 methylglucuronic acid 측쇄를 가지는 다양한 aldouronic acid mixtures를 생성하며, 이러한 분해산물은 세포 내로 이동하여 PaXN_GH10에 의해 xylose, xylobiose와 같은 저분자 XOS로 분해되어 세포 내 대사경로에 이용될 수 있다. 또한 이들 효소의 가수분해특성을 이용하여 다양한 탄수화물 소재 생산이 가능할 것으로 기대한다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.356-361
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• 2007

시아노박테리아 같은 수중 미생물에 대한 2차대사물질에 대한 연구는 육상식물이나 미생물에 관련된 연구방법을 응용하고 있으며 아직까지 체계화 되어있지 않아 시아노박테리아를 보다 효율적으로 조사하기 위한 새로운 연구기술의 모색이 절실히 필요하다. 이 연구에서는 의학적인 관점에서 시아노박테리아를 조사하기 위한 유용한 접근 방법을 모색하였고 체계화시켰다. 균주마다 특성화된 최적 배양을 하였고 PCR 증폭을 이용한 분자생물학적인 방법과 HPLC를 통한 정성분석으로 의학적으로 의미있는 NPs를 생산하는 유망 균주를 선별하였다. 선별된 균주에서 나온 추출액은 SPE와 preparative HPLC를 거쳐 분리 정제되어지고, 정제된 물질들은 질량분석기에 의해 분자량과 구조가 결정되어 졌으며, 생활성 테스트에 의해서 그 생물학적인 활성을 정함으로써 의학적인 가능성이나 활용성에 대해서 고찰하였다. 이번 시험에서 98개의 실험균주 중 46개의 균주가 NRPS 또는 PKS 관련 gene을 함유하고 있었으나 HPLC를 이용한 정성분석에서 단지 5개의 균주가 상당히 의미있는 관련 단백질을 생산하고 있음이 알려졌다. 즉, 41 균주에서 관련 gene은 존재하였지만 그 발현이 미약하였고 또는 프로모터의 활성이 이루어지지 않았다. 이와같은 휴먼 gene의 활성화는 자외선 조사 또는 건조를 이용한 자극과 배양액의 성분 조절로 이루어질 수 있고 이를 통해 흥미있는 결과를 이끌어낼 수 있다(13, 14). 이번 연구에서는 HPLC를 통한 정성분석은 Biomass에 대해서 이루어졌다. 그러므로 배양액으로 유출되는 extracellular substances에 대한 분석은 행해지지 않았다. 시아노박테리아가 NRPS/PKS 관련 유전자를 함유하고 있을 때, 특히 biomass에서 NPs 이 검출되지 않을 경우 배양액 안에서의 존재 가능성 대해서 조사할 필요성이 요구되어진다. 시아노박테리아는 대표적인 photoautotroph 미생물로써 $CO_2$를 탄소성분과 에너지원으로 사용한다. 그러므로 E. coli 같은 미생물보다 배양시 경제적이고 또한 다른 종류의 미생물이 탄소영양분의 부족과 cyanobacterial NPs의 생물학적 환성에 의해서 공생하기 어려워 옥외배양을 통한 대량생산이 가능하다. 그러나, 생산되는 cyanobacterial NPs의 높은 구조적 안정성까지 포함하여 시아노박테리아는 미래의학산업의 중요한 천연소스임에 틀림이 없지만 개체 분화의 시간이 4$\sim$10시간 정도로 다른 미생물에 비해 길고 배양시 광원의 필요성 등 한계 요소를 지니고 있다(15). 그러므로 최근에는 개체 분화가 빠른 시아노박테리아나 또는 다른 미생물에 대해서 cyanobacterial NRPS/PKS gene의 heterologous expression 이 연구되어지고 있다(16).

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.47-57
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• 2015

세계보건기구(World Health Organization)는 식료품에 함유된 NaCl을 낮출 것을 권하고 있으며, 식품 내 NaCl 수치 감소시키는 것은 중요한 연구분야가 되었다. 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)의 과다 섭취는 고혈압, 골다공증, 뇌졸증, 신장결석, 심혈관계 질환 등의 다양한 질병과 직접 또는 간접적으로 많은 연관되어 있다. 산업국가에서는 치즈등의 가공식품을 통해 많은 양의 소금을 섭취하고 있기 때문에, 치즈 내 NaCl의 함유량 감소에 대한 연구가 진행 중에 있다. 따라서 최근에 치즈 내 NaCl의 함유량을 감축하기 위한 많은 방법들이 이용되고 있다. NaCl은 치즈 내에서 방부제 역할을 하며, 식품의 풍미를 높이고, 치즈의 주요 기능적 특성을 담당하기 때문에, 치즈의 품질에 영향을 주지 않으면서 치즈에 함유된 NaCl을 감소하는 것은 쉽지 않다. 대체방법을 사용하지 않고, 치즈에 함유된 NaCl을 감축시키는 연구가 진행되어 왔지만, NaCl 감소 시에 발생하는 식품의 관능적 특성, 유동학 및 안정성 문제들이 보고되고 있다. 지금까지의 연구 결과에 의하면 식품 내 NaCl을 감소시키는 방법으로는 NaCl 대체(NaCl substitution)라고 불리는 방법이 있으며, 이 방법은 NaCl을 부분적으로 다른 염분(염화칼륨, 염화마그네슘, 염화칼슘)으로 대체함으로써 식품에 함유된 NaCl 수치를 감소시킨다. 실례로 자연치즈에 함유된 NaCl을 KCl로 대체하였을 때 치즈의 특성, 특히 맛에 변화와 안정선에 문제가 야기되었다. 반면, 가공치즈에 함유된 NaCl을 KCl로 대체하였을 때, 치즈의 특성이 큰 영향을 받지 않았기 때문에, 이 방법을 사용하여 치즈에 함유된 NaCl의 수치를 감소시킬 수 있는 가능성이 높다는 것을 나타냈다. 이와 같은 결과는 자연치즈 내의 NaCl 함량을 감축하기 위해서는 치즈에 함유된 NaCl의 역할, NaCl과 건강문제, NaCl 감소 방법, 다른 염분(특히 염화칼륨으로 NaCl 대체하는 방법)을 사용하는 방법 등에 관한 더 많은 향후 연구가 많이 필요하며, 적극적으로 진행되어야 할 것이다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권3호
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• pp.581-587
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• 1997

쌀을 이용한 기능성 식품개발을 위하여 쌀전분에서 직접 발효가능한 amylolytic Bifidobacterium을 한국인에서 분리하여 쌀발효를 통한 bifidus발효식품을 개발 하고자 하였다. 한국인 38명으로부터 한천배지에서 amylolytic Bifidobcterium 18균주를 선발하였고 이중 amylase 활성이 높은 4균주를 최종선발하였다. Bif. sp. FBD-12는 세포외 amylase역가가 0.17 U/mg였고 세포내 역가는 1.8 U/mg로 가장 우수한 균이었다. 그리고 이중 Bif. sp. FBD-12, Bif. sp. FBD-16, Bif. sp. FBD-17은 산에 대한 내성이 강했으나 Bif. sp. FBD-6는 내산성이 비교적 약해 pH 5.0배지에서의 생육이 대조구의 $10^2$로 감소하고 있었다. 이들을 이용하여 쌀을 발효한 결과 초기균수 $10^6\;CFU/mL$에서 $10^9\;CFU/mL$까지 생육이 잘 이루어지고 있음을 알았다. 발효물의 기호와 기능을 제고하기 위하여 배지환원제인 cysteine대신 ascorbic acid를 0.1%첨가했을 때 같은 생육효과를 보여 주었으며 분리대두단백첨가 쌀배지에서 발효시켰을 때 3%첨가시가 가장 좋았다. 쌀배지에 0.1%의 ascorbic acid와 3% 분리대두단백을 첨가하여 발효시켰을 때 발효가 빨리 일어나 초기 $10^7\;CFU/mL$에서 12시간만에 $10^9\;CFU/mL$까지 증가하였고, pH는 초기 6.5에서 3.8로 저하되었다. 산도도 $0.8{\sim}1.0%$로 증가하였으며 환원당도 증가하였는데 Bif. sp. FBD-6은 2mg/mL에서 15.5 mg/mL이 생성되어 cysteine만을 첨가했을 때에 비해 현저히 향상된 발효특성을 보여주었다. 발효물에 대한 관능검사결과 Bif. sp. FBD-12에 의한 발효물은 기호도가 양호하게 나타나 Bifidobacterium에 의한 쌀식품개발에 대한 가능성을 제시해주고 있다.

• 생명과학회지
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• 제22권9호
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• pp.1224-1230
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• 2012

항암화학요법제는 의약품 시장 중 가장 큰 시장의 하나이며, 세계적으로 수많은 연구와 신약의 개발이 진행되고 있다. 그러나 암 세포 뿐만 아니라 정상세포와 조직에 대한 독성과 내성으로 인해 심각한 부작용이 지속되어, 최근 신혈관형성 억제와 천연물 유래의 암 치료제 개발이 많은 관심을 얻고 있다. 본 연구에서는 오미자의 활성성분 중 하나인 Gomisin A의 종양성장 및 전이억제 효과와 이들의 작용기전에 대해 확인하고자 하였다. Gomisin A의 종양성장 억제활성은 B16BL6 cell line을 C57/BL6 mice의 피하에 주입하여 유도된 종양모델을 활용 하였으며, Gomisin A 10 ${\mu}g/ml$, 100 ${\mu}g/ml$에서 양성 대조군에 비해 각각 $80.5{\pm}8.1%$, $96.2{\pm}2%$의 유의한 억제활성을 나타내었다. Gomisin A의 암세포에 대한 직접적인 독성은 MTT assay를 통해 확인하였고, 정상세포(HUVECs)와 종양세포주(A549, B16BL6, Du145, Huh7)에 대한 유의한 독성은 관찰되지 않았다. 종양조직에 의해 유도되는 신혈관형성 억제능은 C57/BL6 mice에 배양된 B16BL6 cell line을 피하주사하여 종양조직을 형성하고, 이들이 유도하는 신생혈관에 대한 Gomsin A의 억제활성을 확인하였다. Gomisin A를 10 ${\mu}g$/head와 100 ${\mu}g$/head에서 신혈관형성 억제활성은 양성 대조군에 비해 각각 $151{\pm}16.9%$, $98.5{\pm}29.5%$의 유의한 감소활성을 나타내었다. 종양전이 억제활성은 B16BL6 cell line을 C57/BL6 mice 미정맥에 주입하여 in vivo 폐전이 모델을 만들고 폐에 전이된 종양의 colony를 측정하여 확인하였다. Gomisin A의 농도 10 ${\mu}g$/head, 100 ${\mu}g$/head에서 각각 양성 대조군에 비해 $13.5{\pm}8.56%$, $58.3{\pm}9.12%$의 전이 억제활성을 나타내었다. 또한 Gomisin A는 B16BL6 cell line이 세포외기질에 대한 부착능을 유의하게 감소시킴을 확인하였다. 이러한 결과는 Gomisin A의 종양성장 억제활성이 암세포에 대한 직접적인 독성에 의한 것이 아닌 신혈관형성 억제에 의한 것이며, 또한 종양 전이 억제 활성을 나타냄으로서 향후, 암 예방 및 치료제 개발의 선도물질을 제공할 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 오미자의 주요 생리활성 물질인 Gomisin A의 종양성장 억제 활성과 전이억제 활성을 규명하고자 하였다. Gomisin A가 종양성장 억제활성이 있음을 확인하였고, 이러한 효과는 종양세포에 대한 직접적인 독성에 의한 것이 아니라, 종양조직에 의해 유도되는 신혈관형성 저해 활성에 의해 나타나는 것을 규명하였다. 이러한 결과는 대부분의 항암화학요법제가 가지는 독성작용을 극복하고, 선택적인 종양성장 억제제로서의 개발 가능성을 시사하여 주고 있다. 또한 Gomisin A는 종양세포의 세포외기질 부착억제활성을 통해 암 전이 억제활성을 나타냄을 확인하였다. 지금까지의 결과는, Gomisin A를 활용한 부작용이 적으며 효과적인 암 치료제 개발의 선도 물질로서 활용 가능성을 나타내 주고 있으며, 또한 고 기능성 식품 및 화장품의 개발에 활용이 가능할 것이다. 그러나, 향후 종양 면역활성, 암세포 자살 유도능과 같은 다양한 부분의 연구가 수반되어야 할 것이다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권1호
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• pp.148-157
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• 2019

개망초의 항산화능 측정으로 전자공여능을 측정한 결과 농도 의존적으로 활성이 증가하여 $500{\mu}g/ml$에서 82%의 높은 전자공여능을 나타내었다. $ABTS^+$ 라디칼 소거능 측정 결과 농도가 증가함에 따라 활성이 증가하였으며, $500{\mu}g/ml$에서 87% 이상의 활성을 나타내었다. Tyrosinase 저해 활성 측정결과 개망초 에탄올 추출물이 $100{\mu}g/ml$에서 69%의 효과를 나타내었다. 농도가 증가함에 따라 억제활성이 증가하는 것을 확인할 수 있었고, $100{\mu}g/ml$에서 32.2%의 효과를 나타내었다. 개망초 추출물에 대한 수렴효과를 측정한 결과 농도의존적으로 활성이 증가하였으며, $100{\mu}g/ml$에서 80%이상의 우수한 수렴효과를 확인할 수 있었다. 세포 생존율을 MTT 분석법을 통해 확인한 결과 농도 구간이 $100{\mu}g/ml$ 일 때 96%의 생존율을 보였으며, 따라서 관련 실험을 세포생존율이 100%에 가까운 25, 50, $100{\mu}g/ml$에서 진행하였다. B16F10 세포에 개망초 에탄올 추출물을 처리한 결과 MITF, TRP-2의 단백질 발현양이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, TRP-1과 tyrosinase 발현양이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 상위 단계 유전자인 ERK와 CREB의 발현양은 미비했으나, 인산화된 ERK와 인산화된 CREB에서 농도가 증가함에 따라 단백질 발현양이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 개망초 에탄올 추출물을 25, 50, $100{\mu}g/ml$의 농도 별로 처리하였으며 MITF, TRP-1, TRP-2, tyrosinase의 mRNA 발현 측정 결과 농도가 증가함에 따라서 mRNA 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 항산화 및 멜라닌 생합성에 관여하는 그 하위 유전자 및 상위 유전자의 발현을 저해하여 멜라닌 생성을 억제하는 것으로 추측되고 그에 따라 우리나라 전역에서 재배가 가능하고 국화과에 속하는 신귀화식물 개망초를 기능성 천연 미백소재로써 이용 가능성을 확인하였다.