하이퍼리신(Hypericin, HyH)은 예로부터 성 요한의 풀(St. John's Wort)로 널리 알려져 있는 서양고추나물(Hypericum perforatum)에서 추출되는 약리성분이다. 서양고추나물은 국내에서는 자생하지 않으나 같은 속의 고추나물(H. erectum) 등이 이속에 속하며 우리나라에 자생한다 . 고추나물을 조직배양으로 RNA를 추출하고 cDNA를 합성한 후 Hyp 유전자를 추출하여 서열화한 결과, 전체 크기는 732 bp로 나타났으며 서양고추나물의 HyH-1과 거의 99.8% 서열 일치를 나타내었다. 이 서열의 152개 아미노산 역시 서양고추나물의 항산화효소와 98% 일치하였으며 자작나무와 능금속 식물에서 유발되는 알레르기 유발유전자와 약 60% 일치를 나타내었다. 본 연구 결과 우울증치료제로 사용되는 하이퍼리신 추출에 우리나라 자생종인 고추나물이 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
Four antioxidative flavonoids were isolated from the aerial parts of Hypericum erectum. Their structures were identified as quercitrin (I), isoquercitrin (Ⅱ), hyperoside (Ⅲ) and orientin (IV) on the basis of spectroscopic means. Antioxidative activities for flavonoids $I{\sim}IV$ were determined by measuring lipid peroxide using 2-thiobarbituric acid (TBA) method and by evaluation the radical scavenging activity on 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical. Compound IV, orientin, was found to have strong antioxidative potency.
Random amplified polymorphic DNAs (RAPD) 분석을 통해 한국산 물레나물 속 (Hypericum) 식물에서의 유연관계를 분석한 결과, 병풍산 고추나물과 지리산 고추나물 사이에 상당한 유전적 차이가 있음을 확인할 수 있었고, 지리산의 500m, 1000m 그리고 1300m 고도 차이에 따른 군락지별로도 밴드 패턴의 차이가 확인되었다. 동일 과(科)에 속한 물레나물보다는 서양고추나물이라고 불리는 St. John's wort가 고추나물과 유연관계가 더 가깝게 나타났다.
Kim, Ok-Tae;Bang, Kyong-Hwan;In, Dong-Soo;Kim, Tae-Soo;Seong, Nak-Sul;Cha, Seon-Woo;Ahn, Jun-Cheul;Hwang, Baik
한국약용작물학회지
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제14권5호
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pp.278-281
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2006
The effect of plant growth regulators was investigated on in vitro shoot proliferation from axillary bud explants of Hypericum erectum. To determine the optimal cytokinin for proliferation of axillay buds, we carried out screening four cytokinins (BA, kinetin, 2iP, TDZ). When nodal segments were cultured on MS medium supplemented with $4.5\;{\mu}M$ TDZ (thidiazuron), a number of shoots were induced. Our results indicated that the addition of TDZ to culture medium resulted in the induction of significantly more axillary buds than in the addition of other cytokinins. The optimal concentration of TDZ for proliferation of axillary buds was $10\;{\mu}M$. 92% of shoots spontaneously rooted without any plant growth regulator (PGR) and formed whole plantlets within one month. More than 95% of these regenerants survived and they did not show any detectable variation in morphology or growth characteristics compared to their donor plants.
Inter simple sequence repeat (ISSR) markers were performed in order to analyse the phylogenetic relationships of eight Hypericum electum populations in Korea. The six primers were produced 37 reproducible ISSR bands. Analysis of ISSR from individual plants of Korean H. erectum resulted in 22 polymorphic bands with 59.5%. Across populations, the mean number of alleles per locus was 1.348 and Shannon's information index was 0.203.Population Mt. Gyeryong had the highest expected genetic diversity (0.175) among all populations. When species were grouped by eight populations, within group diversity was 0.140 (Hs), while among group diversity was 0.472 (G$_{ST}$) on a per locus basis. The estimated gene flow (Nm) for H. erectum was very low (0.561). It is suggested that reproductive isolation by the isolation of geographical distance among H. electum populations and genetic drift may have played roles in shaping the population structure of this species. In phonetic tree, all populations were well separated from each other. Thus, ISSR markers are very effective in classifying natural population levels of genus Hypericum in Korea.
2003년 6, 8월에 지리산과 전남 담양군의 병풍산에서 자생하는 고추나물과 물레나물을 채집하여 TLC 분석을 하고, TLC-densitometry를 이용해 정량한 결과, 물레나물에서는 hypericin이 확인되지 않은 반면, 고추나물의 꽃봉오리와 잎에서는 다량의 hyepricin이 확인되었다. 그리고 지리산에 자생하는 고추나물보다 병풍산 고추나물의 hypericin함량이 더 높게 나타났고, 고도가 낮을수록 hypericin 함량이 높은 것으로 나타났다. 채집 시기별로 비교했을 때, 병풍산은 6월보다 7월에서 hypericin함량이 높게 나타났고, 지리산에서는 7월에 가장 진하게 보였다. St. John's wort와 고추나물을 비교하였을 때, 2.22 $mg/{\ell}$ hypericin을 함유한 St. John's wort 보다 3.2 $mg/{\ell}$의 함량을 보이는 병풍산 고추나물에서 hypericin함량이 더 높은 것으로 확인되었다.
기관배양을 통한 대량증식 방법의 일환으로 액아배양을 이용한 multiple shoot 유도 조건을 조사하였다. 기내 배양 중인 식물체로부터 액아를 절취하여 TDZ와 BA를 각각 농도 별로 첨가한 MS배지와 1/2 MS배지에서 6주간 배양한 결과, MS기본배지에 $0.005\;mg{\cdot}L^{-1}$ TDZ가 첨가된 처리구에서 효과가 가장 양호하였다. 한편 발생된 신초를 $1\;mg{\cdot}L^{-1}\;GA_3$와 $0.5\;mg{\cdot}L^{-1}$ IBA가 첨가된 1/2 MS배지에 배양했을 때 뿌리의 발생과 신장이 가장 양호하였다. 발근된 식물체를 포트에서 순화시켜 온실로 이식하였을 때 90%에 가까운 생존율을 보였으며 형태적인 변이 없이 생장하였다. 이상의 결과는 액아유도를 통한 대량번식의 가능성을 제시한다.
본 연구에서는 퇴행성 질환의 하나인 치매의 예방 및 치료를 위한 물질 탐색의 기초자료로서 식물 추출물에서 AChE 저해와 항산화 활성을 살펴보았다. AChE 효소의 저해 활성을 살펴본 결과, 식물 전초(whole plant) 추출물에서는 당근, 땃딸기와 고추나물에서 20%-30% AChE 저해 활성을 보였으며, 또한 식물 부위별(stem, leaf, fruit, root) 추출물의 AChE저 해 활성을 살펴본 결과, 줄기 부위 추출물에서는 은행나무(Gingko biloba)가 32.1%, 잎 부위 추출물에서는 산철쭉(Rhododendron yedoensa var. poukhanense)이 33.9%, 열매 부위 추출물에서는 선인장(Opuntia ficus-indica var. saboen)이 18.2%의 AChE 저해 활성을 보였다. 항산화 활성을 살펴본 결과, 식물 전초에서는 땃딸기(Fragaria yezoensis)에서 90.4%의 라디칼 제거 효과로 L-ascorbic acid와 거의 유사한 항산화력이 나타나났다. 식물 부위별 추출물의 라디칼 제거 효과를 살펴본 결과, 줄기와 뿌리 부위 추출물의 은행나무, 잎 추출물에서 털진달래(Rhododendron mucronulatum var. ciliatum)가 약 90%의 라디칼 제거 효과를 보였으며, 열매 부위 추출물의 산수유(Cornus officinalis)는 약 95% DPPH 라디칼 제거 효과로 가장 높은 항산화 활성을 보였다. 따라서 식물 전초 추출물의 땃딸기와 고추나물, 식물 부위별 추출물에서는 줄기 부위의 은행나무와 잎 부위의 산철쭉이 AChE 효소 저해와 항산화력 활성이 높으므로 퇴행성 질환의 하나인 치매를 예방하고 치료하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
현재 알츠하이머 질환의 주요한 치료제는 아세틸콜린 분해 저해제(acetylcholinesterase inhibitors)이나, tacrine의 경우 간독성 때문에 지금은 거의 사용되지 않고 있다. 이외에 알츠하이머 질환의 잠재적 치료로서 항산화제와 항아밀로이드 요법이 대두되어 치매의 예방 및 치료를 위한 무독성의 약물 개발을 위해서 많은 연구가 수행되고 있으나 아직까지 치매의 발병 기전이나 뚜렷한 효능을 가진 치료제에 대한 보고가 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 자원에서 알츠하이머 질환의 치료제로서의 가능성을 탐색하고자 전초 추출물 35종과 부위별 추출물 36종의 식물 추출물 71종에서 DPPH 라디칼 소거능과 PEP 활성 저해율을 측정하였다. 항산화 활성을 살펴 본 결과, 식물 전초에서는 땃딸기(Fragaria yezoensis)에서 $90.4\%$의 라디칼 제거 효과를 보였고, 은행나무(Gingko biloba), 치자나무(Gardenia jasminoides for. grandiflora), 산철쭉(Rhododendron yedoensa var. poukhanense)등의 줄기, 털진달래(Rhododendron mucronulatum var. ciliatum), 치자나무(Gardenia jasminoides for. grandiflora)와 물개암나무(Corylus sieboldiana var. mandshurice)의 잎 부위에서 $88\%$ 이상의 높은 라디칼 제거 효과를, 산수유(Cornus officinalis) 열매 부위 추출물에서는 약 $95\%$ DPPH 라디칼 제거 효과를, 은행나무(Gi템 biloba), 우산고로쇠(Acerokamotoaum)등의 뿌리 부위에서 $85\%$ 이상의 DPPH 라디칼 제거 효과를 보였다. PEP활성의 저해율을 측정하여 비교한 결과, 식물 전초의 경우 딸기(Fragaria ananassa), 땃딸기(Fragaria yezoensis), 고추나물(Hyperircum erectum)에서 높은 저해율을 줄기 부위의 경우 다래(Actinidia arguta), 산철쭉 (Rhododendron yedoensa var. poukhanense)의 줄기 부위, 산철쭉(Rhododendron yedoensa var. poukhanense)과 생열귀나무(Rosa davurica), 삼나무(Cryptomeria japonica), 털진달래(Rhododendron mucronulatum var. ciliatum)의 및 부위에서 90$\%$ 이상의 높은 PEP 활성 저해율을, 산수유(Cornus officinalis)의 열매 추출물이 95.3$\%$의 저해율을, 우산고로쇠(Acer okamotoanum) 뿌리 추출물이 $83.3\%$의 저해율을 나타냈다. 식물 추출물 71종에서 땃딸기(Fragaria yezoensis) 전초, 산수유(Cornus officinalis) 열매 부위의 경우 DPPH 라디칼 소거능과 PEP 활성 저해율에서 모두 $90\%$ 이상의 활성을 보이는 등 DPPH 라디칼 소거능과 PEP 활성 저해율 사이에 유의수준 0.000에서 양의 상관관계가 있었다. 따라서 PEP 활성 저해 메커니즘에 대한 항산화 작용의 영향을 더욱 더 조사할 필요가 있을 것으로 판단되며, 산수유와 땃딸기와 같은 식물 자원은 항산화활성과 PEP 활성 저해능이 모두 높으므로 알츠하이머 질환의 치료 및 예방 물질로서의 개발 가능성이 큰 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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