• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권3호
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• pp.309-316
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• 2021

Trifolin (kaempferol 3-O-galactoside)는 플라보놀 그룹에 속하는 물질로 아토피, 항균, 폐암에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. Trifolin은 다양한 식물에서 추출하여 사용하고 있지만 추출 과정이 복잡하고, 수율이 낮으며, 추출을 위한 바이오매스를 얻는데 계절적 어려움이 있다. 생물전환은 저렴한 화합물에서 고부가가치 화학물질을 생산할 수 있는 대체 수단으로 이용된다. 본 연구에서는 naringenin으로부터 trifolin을 생합성하기 위해 3개의 유전자(PeFLS 및 OsUGE-PhUGT)를 각각의 대장균에 도입한 BL-FLS균주와 BL-UGTE균주를 이용하여 공조배양시스템을 개발하였다. Naringenin으로부터 trifolin을 생합성하기 위해 세포의 밀도, 생물전환 온도, 재조합 단백질 유도의 적정 IPTG농도 및 시간, 기질 공급 농도 등의 최적화를 실시하였다. 최적화된 공동 배양 발효 시스템을 통해 67.3 mg/L의 trifolin을 성공적으로 생합성 하였다.

• Genes and Genomics
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• 제40권11호
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• pp.1199-1211
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• 2018

Soil acidification is one of major problems limiting crop growth and especially becoming increasingly serious in China owing to excessive use of nitrogen fertilizer. Only the STOP1 of Arabidopsis was identified clearly sensitive to proton rhizotoxicity and the molecular mechanism for proton toxicity tolerance of plants is still poorly understood. The main objective of this study was to investigate the transcriptomic change in plants under the low pH stress. The low pH as a single factor was employed to induce the response of the wheat seedling roots. Wheat cDNA microarray was used to identify differentially expressed genes (DEGs). A total of 1057 DEGs were identified, of which 761 genes were up-regulated and 296 were down-regulated. The greater percentage of up-regulated genes involved in developmental processes, immune system processes, multi-organism processes, positive regulation of biological processes and metabolic processes of the biological processes. The more proportion of down-regulation genes belong to the molecular function category including transporter activity, antioxidant activity and molecular transducer activity and to the extracellular region of the cellular components category. Moreover, most genes among 41 genes involved in ion binding, 17 WAKY transcription factor genes and 17 genes related to transport activity were up-regulated. KEGG analysis showed that the jasmonate signal transduction and flavonoid biosynthesis might play important roles in response to the low pH stress in wheat seedling roots. Based on the data, it is can be deduced that WRKY transcription factors might play a critical role in the transcriptional regulation, and the alkalifying of the rhizosphere might be the earliest response process to low pH stress in wheat seedling roots. These results provide a basis to reveal the molecular mechanism of proton toxicity tolerance in plants.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권3호
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• pp.236-245
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• 2019

열매가 성숙하는 과정은 유전학적으로 프로그램화 되어 있는 과정으로 다른 여러 유전자 발현과 효소의 작용에 의한 생화학적, 생리적 조절의 결과물이다. 이런 일련의 과정에서 과실과 채소에 화학적 조성과 활성 물질에 변화가 나타나는 것을 당연한 결과일 것이다. 해당화의 열매가 성숙하는 과정에서 이들 활성 물질의 변화를 측정하기 위해 우리는 성숙단계 별로 채집 된 열매 시료 추출물에서의 항산화 활성의 차이, 항 elastase 활성 및 polyphenol 화합물의 함량을 분석하였다. 결과적으로 미성숙 단계의 열매 추출물에서 높은 phenolic 화합물과 플라보노이드 함량이 검출되었으며, 그에 따라 높은 radical 소거능, 환원력 및 ORAC 활성을 나타냈다. 또한 elastase 저해 활성에서도 다른 성숙 단계의 추출물에 비해 미성숙 단계의 열매 추출물에서 높은 활성을 나타내는 것으로 조사되었다. 더불어 성숙과정에서 플라보노이드 생합성 과정에 관련된 유전자의 발현이 감소하는 것을 확인하였으며, 이를 통해 플라보노이드의 함량이 감소하는 것을 설명할 수 있었다. HPLC분석을 통해 다른 성숙 단계의 추출물과 비교하여 미성숙 열매 추출물에서 높은 함량의 myricetin, caffeic acid, chlorogenic acid, syringic acid, р-coumaric acid 등이 검출되었다. 구조 기반의 molecular doking을 사용하며 이들 화합물과 elastase의 결합부위와 패턴을 분석하였으며 이를 통해 chlorogenic acid와 elastase가 강하게 결합하는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통해서 해당화 열매의 성숙 정도가 이 식물의 약리학적 가치에 영향을 미치는 것을 규명하였고, 미성숙한 해당화 열매는 향후 활성산소 생성에 의해 유발되는 피부 노화 억제 효과뿐 아니라 피부의 탄력성 강화를 위한 기능성 천연소재로서의 가능성을 입증하였다.

• 생명과학회지
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• 제30권1호
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• pp.96-105
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• 2020

서투인 억제제는 유형 III 히스톤 데아세틸라제(HDAC)인 서투인을 억제하는 화합물이며, 약제학적 및 치료학적 가치를 갖는다. 합성 서투인 억제제는 효모 S. cerevisiae 에서 세포-기반 스크린을 사용하여 발견되었고 특성화되었으며 서투인의 기능과 관련된 노화, 발암 및 당뇨병을 연구하는데 사용되었다. 의학 분야에서 합성 서투인 억제제는 보다 강력한 효능과 특이성을 얻기 위해 개발되어 왔다. 니코틴아미드 및 티오아세틸리신 함유 화합물, β-나프톨 함유화합물, 인돌 유도체. 수마린, 테노빈 및 그 유사체가 개발 되었다. 서투인 억제제는 식물 발달에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌으며 식물의 화학적 유전학에 사용되었다. 그러나, 시르티놀-내성 돌연변이 체는 알데히드 옥시다제에 대한 몰리브돕테린 보조인자의 생합성 유전자에 돌연변이가 있었다. 일부 천연 플라보노이드, 카테킨 유도체 및 퀴르세틴 유도체는 서투인 억제제로서 작용하며 치료 목적을 위한 보다 강력한 억제제를 찾기 위해 연구 되고 있다. 이 리뷰에서, 서투인을 소개하면서 치료제에서 개발된 서투인 억제제를 소개한다. 서투인 억제제인 서티놀은 식물에서 화학적 유전학에 예기치 않게 사용되었습니다. 보다 강력하고 선택적인 서투인 억제제가 치료제에서 개발되어야 하고, 약학에서 개발된 다른 서투인 억제제는 식물에서 보다 진정한 서투인을 찾기 위해 사용되어야 한다.

• 생명과학회지
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• 제28권2호
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• pp.247-256
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• 2018

심혈관계 질환은 질환별 사망률 순위에 있어서 세계에서는 1위이며, 우리나라에서는 2위인 질병이다. 심혈관계 질환 발생의 주 위험 요인인 콜레스테롤은 HMG-CoA reductase에 의해 간에서 신생합성이 조절된다. 현재 고콜레스테롤혈증 치료에 statin이 널리 사용되고 있지만 광범위한 부작용이 보고되고 있어서 이를 대체하거나 보조할 수 있는 천연물 유래의 기능성 물질 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 혈장 콜레스테롤 감소 활성을 가지는 물질을 발굴하고자 98종의 플라보노이드 및 그와 관련된 화합물들을 대상으로 $10{\mu}g/ml$ 농도에서 HMG-CoA reductase 저해 활성을 탐색하였다. 그 결과, sophoraflavanone G, morin, 및 kuraridin이 각각 54.6%, 45.04% 및 21.9%의 저해활성을 타내었으며, $IC_{50}$값을 계산한 결과, sophoraflavanone G가 $7.3{\mu}g/ml$로 가장 낮았으며 morin과 kuraridin은 각각 $13.3{\mu}g/ml$과 $87.4{\mu}g/ml$으로 확인되어, 향후 고콜레스테롤혈증 예방 및 치료제의 가능성을 제시하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제44권2호
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• pp.122-128
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• 2001

감귤류 유래 플라보노이드인 hesperidin 및 naringin과 이들의 agIycone 형태인 hesperetin 및 naringenin의 생리기능 활성에 대하여 동물(흰쥐 및 햄스터)실험을 통한 지질대사,인체 간종양 세포주 HepG2 세포를 이용한 암세포 생육 및 지질대사, 노화와 질병의 원인이 되는 불포화 지방산의 지질 과산화 억제 작용을 중심으로 고찰하였다. 이들 감귤류 플라보노이드는 흰쥐에서의 콜레스테롤 농도 저하작용 및 햄스터에서의 중성지질 농도 저하작용을 나타내었다. 이러한 대사 기작으로서 콜레스테를 및 중성지질 합성의 중요 조절효소로 알려진 acyl-CoA: cholesterol acyltransferase(ACAT) 및 phosphatidate phosphohydrolase(PAP) 활성이 in vivo 및 in vitro 실험계에서 현저히 저해되었으며, 특히 aglycone 형태의 플라보노이드에서 그 효과가 강하게 나타났다. 또한,이들 플라보노이드는 인체 간종양 세포주 HepG2 세포를 이용한 실험에서 암세포 생육 억제 및 세포내 콜레스테롤과 중성지질 농도를 저하시키는 효과도 인정되었다. Hesperetin은 실험적으로 유도한 간질환을 개선시켰다. 노화 및 질병의 발생과 깊이 관련된 것으로 알려진 불포화지방산 과산화 반응을 억제시키는 항산화 효과도 확인되었는데, hesperetin에서 좋은 효과를 나타내었다. 이상의 결과에서 감귤류 유래 플라보노이드는 동물의 혈중 콜레스테롤 및 중성지질 억제작용에 의한 혈관계 질환 개선효과, 지방간을 비롯한 간질환 개선효과, 암세포 증식억제 작용, 노화 및 질병의 원인이 되는 지질 과산화 억제 작용 등 건강에 관련된 다양한 생리기능 활성이 존재하는 것을 확인하여 기능성 성분의 연구로 일정의 효과를 얻었다. 따라서 이러한 감귤류 유래의 생리활성 성분의 연구목적은 건강증진 효과를 높이는 식품의 개발과 식품 첨가물의 신규 수요를 증대시켜 국민의 건강을 향상시키는데 있다.

• 생명과학회지
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• 제18권2호
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• pp.234-240
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• 2008

매향' 딸기의 안토시아닌 생합성은 개화 후 26일째 시작되어 과실의 성숙기 동안 계속된다. 딸기로부터 안토시아닌의 생합성에 관여하는 주요 유전자를 분리하였다. 각각의 유전자에 대해, 다양한 식물체의 유사 유전자의 염기서열을 비교하여 PCR (polymerase chain reaciton) primer를 제작하였다. 숙기의 딸기에서 분리된 total RNA로부터 합성된 CDNA와 각 primer를 이용하여 RT (reverse transcriptase)-PCR을 수행하였다. 각 CDNA clone의 염기서열을 작성하여 분석한 결과, 이들은 안토시아닌 생합성에 관여하는 phenylalanine ammonia lyase (PAL), 4-cummarate CoA ligase (4CL), chalcone synthase (CHS), chalcone isomerase (CHI), flavanone-3-hydroxylase (F3H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), anthocyanidine synthase (ANS) 그리고 UDP-glucose:flavonoid-3-O-glucosyltransferase (UFGT) 효소에 해당되었다. Northern blot 분석 결과, 이들 유전자는 과실 발달과정에서 시기적으로 조절되었다. 특히 PAL을 제외한 모든 유전자는 과실에서만 주로 발현되었다. PAL, DFR 그리고 ANS유전자는 과실 초기 발달 단계인 개화 후 10일에 검출된 후 감소하다가, 22일에 다시 증가하기 시작하여 34일에 최대가 되었다. 한편, 다른 유전자들은 초기에는 발현되지 않다가, 안토시아닌이 축적되기 시작하는 개화 후 $22{\sim}30$일에 처음으로 검출되었다. 본 연구를 통해, 딸기 과실 발달과정에서 안토시아닌 생합성 과정에 관여하는 여러 유전자가 과실 숙기에 함께 조절되는 현상을 알 수 있다. 이러한 연구 결과는 안토시아닌 합성과정을 제어하는 조절 유전자가 존재한다는 것을 시사한다. 그리고 딸기의 안토시아닌 생합성 유전자의 발현패턴을 크게 두 가지로 나눌 수 있는 것으로 보아, 딸기의 안토시아닌 생합성에는 적어도 두 가지 서로 다른 조절 기작이 관여하여 색소 발달 과정을 제어할 것으로 보인다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제19권3호
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• pp.393-399
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• 2012

본 연구는 눈개승마의 에탄올 추출물과 물 추출물의 항산화 및 주름개선 효과에 대하여 알아보고자 하였다. 실험결과, 눈개승마의 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량은 에탄올 추출물이 122 ${\mu}g/g$, 36 ${\mu}g/g$이고 물 추출물이 87 ${\mu}g/g$, 26 ${\mu}g/g$으로 나타났다. 눈개승마 에탄올 및 물 추출물의 DPPH 활성에 대한 $RC_{50}$ 값은 각각 395 ${\mu}g$와 4,682 ${\mu}g/mL$이였고 ABTS 활성에 대한 $RC_{50}$ 값은 227 ${\mu}g/mL$과 336 ${\mu}g/mL$로 나타났다. 에탄올 추출물의 환원력은 2 mg/mL에서 1.58을 보였고 물 추출물에서는 2 mg/mL에서 0.88로 나타났다. 에탄올 추출물과 물 추출물의 수렴효과는 10,000 ${\mu}g/mL$에서 각각 91.27, 16.35%로 나타났다. 또한 자외선을 조사하여 세포사멸을 유도한 실험에서 눈개승마 에탄올 추출물을 100 ${\mu}g/mL$의 농도로 처리한 실험군에서는 세포생존율이 10% 정도 개선되었으며, 세포내 콜라겐 생합성량은 33% 정도가 증가하였다. 반면 콜라겐 분해와 관련 된 MMP-1의 발현은 동일농도에서 16.8% 감소하였다. 이러한 결과를 종합하면 눈개승마 에탄올 추출물은 항산화 및 주름개선을 효과적으로 개선함으로써, 천연화장품 소재로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.