Maharjan, Sony;Park, Byoung Kwon;Lee, Su In;Lim, Yoonho;Lee, Keunwook;Kwon, Hyung-Joo
Biomolecules & Therapeutics
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제26권3호
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pp.322-327
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2018
A type of breast cancer with a defect in three molecular markers such as the estrogen receptor, progesterone receptor, and human epidermal growth factor receptor is called triple-negative breast cancer (TNBC). Many patients with TNBC have a lower survival rate than patients with other types due to a poor prognosis. In this study, we confirmed the anti-cancer effect of a natural compound, Gomisin G, in TNBC cancer cells. Treatment with Gomisin G suppressed the viability of two TNBC cell lines, MDA-MB-231 and MDA-MB-468 but not non-TNBC cell lines such as MCF-7, T47D, and ZR75-1. To investigate the molecular mechanism of this activity, we examined the signal transduction pathways after treatment with Gomisin G in MDA-MB-231 cells. Gomisin G did not induce apoptosis but drastically inhibited AKT phosphorylation and reduced the amount of retinoblastoma tumor suppressor protein (Rb) and phosphorylated Rb. Gomisin G induced in a proteasome-dependent manner a decrease in Cyclin D1. Consequently, Gomisin G causes cell cycle arrest in the G1 phase. In contrast, there was no significant change in T47D cells except for a mild decrease in AKT phosphorylation. These results show that Gomisin G has an anti-cancer activity by suppressing proliferation rather than inducing apoptosis in TNBC cells. Our study suggests that Gomisin G could be used as a therapeutic agent in the treatment of TNBC patients.
본 연구의 목적은 오미자로부터 순수분리한 리그난이 무의 종자발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조사함으로서 생장조절제와 천연물의 생물검증 방법을 개발하기 위해서 수행하였다. 오미자로부터 순수 분리한 schisandrin, schisandrin C, gomisin A 및 gomisin N 등 4종의 리그난이 무 종자의 발아 및 유묘생육에 미치는 영향을 조사하였다. 무 종자를 $10^{-5}$, $10^{-6}$ 및 $10^{-7}M$의 schisandrin, schisandrin C, gomisin A 및 gomisin N 용액에 1시간 침지 후 발아율을 비교한 결과, 4종의 리그난류 처리는 대조구에 비해 발아속도가 빨랐다. 리그난류의 처리 48시간 후 대조구를 기준으로 하여 발아율의 촉진 또는 억제 효과를 비교한 결과, schisandrin과 gomisin A는 $10^{-6}M$의 농도에서, schisandrin C와 gomisin N은 농도가 높을수록 발아율이 억제되는 경향이었다. 리그난이 유묘생육에 미치는 영향을 대조구를 기준으로 하여 생육 촉진 또는 억제 효과를 조사한 결과, 하배축은 gomisin A와 gomisin N의 처리시 $10^{-5}M$의 고농도에서, gomisin N의 경우에는 $10^{-6}M$에서 생육이 촉진되었으며, 뿌리의 길이는 schisandrin $10^{-4}M$의 고농도에서 가장 길었다. 유식물체당 총 생체중 및 건물중은 $10^{-7}M$의 저농도 처리시에 촉진되었으며, schisandrin C는 $10^{-5}M$의 고농도 처리시에 생체중과 건물중이 감소하였다. 따라서 오미자로부터 순수분리한 리그난은 종자발아 또는 유묘의 생장을 조절할 수 있는 생장조절제로서 이용가능이 있을 것으로 기대된다.
Cell growth and gomisin J production by suspension cultures of Schisandra chinensis Baillon were investigated under various culture media, initial sucrose concentrations, shaking speeds, and inoculum sizes. Callus was induced from in vitro cultivated leaf segments on MS medium supplemented with $1\;mg/{\ell}$ NAA. The maximum dry cell weight of 2.23 g was obtained at inoculum size of 0.5 g fresh cell weight and in MB5 medium supplemented with $1\;mg/{\ell}$ NAA, 3% sucrose after 8 weeks. The production of gomisin J in suspension cell cultures was maximized in WPM medium containing 5% sucrose. The shaking speed for maintaining maximal cell dry weight was 100 rpm while the best shaking speed for gomisin J accumulation was 140 rpm.
Transformed roots of Schisandra chinensis were obtained following co-cultivation of in vitro cultivated plantlet segments with Agrobaterium rhizogens ATCC15834. This root was examined for its growth and gomisin J contents under various culture conditions. Among the six basal culture media tested, WPM (Lloyd & McCown, 1980) medium supplemented with 5% sucrose was the best roots growth 6.2 (g D.W/flask) and gomisin J accumulation 1.56 $(X10^{-3}\;ug/g\;D.W)$. Initial inoculum size correlated with the yield of biomass while gomisin J contents was not affect. Gomisin J production was influenced by the initial sucrose concentration and the highest production yield was achieved at the concentration of 7%. The optimal shaking speeds for roots growth and gomisin J production was 120 and 140 rpm, respectively.
Deoxyschizandrin, gomisin N, schizandrin, wuweizisu C, gomisin A and angeloylgomisin H were isolated from fruits of Schisandra chinensis BAILLON, and the lignan contents in shred and smoke of 'Balloon-Flower' cigarettes were quantitatively analyzed by capillary-GC(FID). The GC column was SPB-1 fused silica capillay (0.25mm id$\times$30m, Supelco) and the column oven temperature was programmed from 20$0^{\circ}C$ to 30$0^{\circ}C$ at the rate of 4$^{\circ}C$/min. In the shred of 'Balloon-Flower' cigarettes deoxyschizandrin. gomisin N, schizandrin, gomisin A and angeloylgomisin H were detected and schizandrein contets were the highest among them, 22.77$\mu\textrm{g}$/cig., gomisin N, schizandrin and gomisin A were 0.023, 0.054, 0.0849 and 0.167$\mu\textrm{g}$/cig. respectively, and angeloylgomisin H was not detected.
In attempting to identify effective anticancer drugs from natural products that are harmless to humans, we found that the gomisin J from Schisandra chinensis fruit has anticancer activity. Schisandra chinensis fruits are used in traditional herbal medicine and gomisin J is one of their chemical constituents. In the present study, we examined the anticancer activity of gomisin J in MCF7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines and in MCF10A normal cell line, in a time- and concentration-dependent manner. Our data revealed that gomisin J exerted a much stronger cytotoxic effect on MCF7 and MDA-MB-231 cancer cells than on MCF10A normal cells. Gomisin J suppressed the proliferation and decreased the viability of MCF7 and MDA-MB-231 cells at relatively low (<10 ㎍/ml) and high (>30 ㎍/ml) concentrations, respectively. Our data also revealed that gomisin J induced necroptosis, a programmed form of necrosis, as well as apoptosis. Notably, gomisin J predominantly induced necroptosis in MCF7 cells that are known to have high resistance to many pro-apoptotic anticancer drugs, while MDA-MB-231 exhibited a much lower level of necroptosis but instead a higher level of apoptosis. This data indicated the possibility that it may be used as a more effective anticancer drug, especially in apoptosis-resistant malignant cancer cells. In an extended study, gomisin J exhibited a strong cytotoxic effect on all tested various types of 13 cancer cell lines, indicating its potential to be used against a wide range of different types of cancer cells.
무주산 오미자로부터 lignan 화합물인 deoxyschizandrin, gomisin N, schizandrin, gomisin A, wuweizisu C, angeloygomisin H 및 tigloylgomisin H를 분리 동정하고 capillary-GC (FID)를 이용하여 이들 화합물의 정량성을 조사하였다. 이 때 lignan 화합물의 동정에는 GC/MS (Finigan MAT 212; El, 70eV), 1H-NMR (Bruker FT; 300MHz) 및 IR (Perkin Elmer 599B)을 이용하였으며, lignan 화합물의 정량에는 FID 및 integrator(Hewlett-Packard 3393A)가 부착된 GC (Hewlett-Packard 5890A)를 이용하였다. 한편, GC column은 SPB-1 fused silica capillary$(0.25mm\;ID{\times}30m,\;Supelco)$를 사용하였고 column oven의 온도는 $200^{\circ}C$부터 $300^{\circ}C$까지 분당 $4^{\circ}C$씩 승온하였으며, carrier gas는 $N_2$, 1.0ml/min(split ratio=40 : 1)을 사용하였다. 각 lignan 화합물의 정량 가능농도범위는 deoxyschizandrin과 wuweizisu C가 $2{\sim}500ppm$이었고 gomisin N, schizandrin, gomisin A, angeloylgomisin H 및 tigloygomisin H 가 $5{\sim}500ppm$이었으며 무주산 오미자의 lignan성분 함량은 schizandrin이 6.50mg/g으로 가장 높았고 gomisin N, gomisin A, wuweizisu C, angeloylgomisin H, deoxyschizandrin, tigloylgomisin H의 순으로 낮은 경향이었다.
오미자 추출물의 n-hexane 분획으로부터 open column chromatography, 분취용 HPLC 등 여러 가지 크로마토그라피를 이용하여 총 15종의 화합물을 분리하였다. 분리된 화합물들은 각각의 기기분석 데이터를 문헌치와 비교하여, 각각 wuweizisu C (1), gomisin N (2), deoxyschisandrin (3), gomisin A (4), schisandrin (5), chamigrenal (6), schisanlactone D (7), methylgomisin O (8), angeloylgomisin O (9), (-)-gomisin $L_2$ (10), schisandronic acid (11), (-)-gomisin $L_1$ (12), (+)-gomisin $K_3$ (13), gomisin J (14), tigloylgomisin H (15)으로 동정하였다. 이들 중 methylgomisin O (8)는 이 식물에서 처음으로 분리되었다. 분리된 화합물들은 HL-60 (human leukemia), HeLa (human cervical carcinoma) 및 MCF-7 (breast cancer cells) 세포주에 대하여 세포독성 실험을 실시하였다. 그 결과 화합물 7, 8 및 9는 HL-60 세포주에 대하여 각각 7.37, 6.60 및 $8.00{\mu}M$의 $IC_{50}$로 비교적 강한 세포독성 효과를 나타냈다. 화합물 6은 MCF-7에 대하여 $IC_{50}$$30.50{\mu}M$로 적정한 세포독성을 나타냈다. 그리고 화합물 8은 HeLa cells에 대하여 $IC_{50}$$1.46{\mu}M$로 비교적 강한 세포 독성으로 나타냈다.
고려인삼학회 1990년도 Proceedings of International Symposium on Korean Ginseng, 1990, Seoul, Korea
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pp.75-78
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1990
Two lignanes, Comp.-I, mp 108-1$0^{\circ}C$ and Comp.-II, mp 50-52$^{\circ}C$ were isolated from Korean ginseng extract by repeated column chromatographic purification. Comp-1 was identified as gomisin-N and Comp. -II as gomisin-A by spectrometric analysis, both of which have already been described as the anti-hepatotoxic lignin components of Schizandra chinensis Bail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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