Kim, Hyun-Yul;Kim, Kwang-Hee;Han, Shin-Ha;Lee, Seong-Jung;Kwon, Jeung-Hak;Lee, Sung-Won;Kim, Kyung-Jae
IMMUNE NETWORK
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v.7
no.2
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pp.57-65
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2007
Background: Cordyceps militaris have been reported to modify the immune and inflammatory responses both in vivo and in vitro. Macrophages play important roles in the innate immunity through the phagocytosis of antigens. This study examined the effects of Cordyceps militaris on the activation of murine macrophage RAW 264.7 cells and primary macrophages. Methods: The components contained in culture broth of Cordyceps militaris were purified by propyl alcohol extraction and HP 20 column chromatography to CMDB, CMDBW, CMDB5P, and CMDB25P. The amounts of nitric oxide (NO) were determined by using ELISA, Griess reagent respectively. The amounts of some cytokines were determined by using ELISA, western blot, and RT-PCR The expression levels of cell surface molecules (ICAM-1, B7-1 and B7-2) were measured by flow cytometric analysis. Results: All the components of Cordyceps militaris produced significant amounts of NO. In particular, CMDB produced much more NO in RAW 264.7 cells and primary macrophages than other fractions of Cordyceps militaris. CMDB increased significantly the production of tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$, interleukin (IL)-1${\beta}$, and IL-6 dose-dependently in RAW 264.7 cells. Examination of the gene expression level also showed that the enhanced production of cytokines was correlated with the up-regulation of i-NOS expression, cycloxygenase (COX)-2 expression, IL-1${\beta}$ and IL-6 expression, and TNF-${\alpha}$ expression on the expression of mRNAs by semi-quantitative RT-PCR Western blot analysis also confirmed that CMDB enhances the expression level of these cytokines. Conclusion: These results show that CMDB stimulates the production of NO and pro-inflammatory cytokines and can also up-regulate the gene expression levels in macrophages.
Hong, In-Pyo;Kang, Pil-Don;Kim, Ki-Young;Nam, Sung-Hee;Lee, Man-Young;Choi, Yong-Soo;Kim, Nam-Suk;Kim, Hye-Kyung;Lee, Kwang-Gill;Humber, Richard A.
Mycobiology
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v.38
no.2
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pp.128-132
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2010
Injection inoculation protocols for fruit body formation of Cordyceps militaris (C. militaris) were investigated to improve the incidence of infection in the silkworm species Bombyx mori (B. mori). Injection, with suspensions of C. militaris hyphal bodies into living silkworm pupae, was used to test for fruit body production. Use of Daeseungjam rather than Baegokjam or Keumokjam varieties of B. mori is thought to be suitable for infection by C. militaris. From mounting, nine-day-old to 11-day-old pupae showed the best incidence of infection with a $100\;{\mu}L$ injection volume. Silkworm pupae injected with a hyphal suspension concentration of more than $2\;{\times}\;10^5$ colony-forming unit (cfu) recorded a greater than 96% incidence of infection. Also, fruit bodies of C. militaris were induced and produced at a light intensity between 500 and 1,000 lx.
The C. militaris belongs to entomopathogenic fungi, which have their specific sequences in internal transcribed spacer regions (ITS1 and ITS2) depending on species. In this study, to identify the phylogenetic relationship of the strain hybrided by mating of C. militaris, we compared DNA sequences of ITS regions and 5.8S ribosomal DNA (rDNA) repeat unit of hybrid strain and its parental strains. The result revealed that hybrid strains are C. militaris species. In addition, cordycepins produced by hybrid strains and other strains of C. militaris were analyzed by HPLC with 20mM $KH_2PO_4$ of mobile phase and C-18 columns. The result indicated that the strain hybrided by mating produce higher concentration of phytochemical cordycepin than other C. militaris strains.
The comparative effects of the fibrinolytic action, antioxidative activity, and tyrosinase inhibition of Cordyceps militaris powder and fermented Cordyceps militaris powders were investigated using several microscopic organisms. The nutritional components such as phenolic compounds, flavonoids, and minerals were also measured. The total phenolic compounds and flavonoid concentrations were highest in the Cordyceps militaris powder fermented by Aspergillus oryzae. Major minerals were K, Ca, Mg, and Zn. Native polyacrylamide gel electrophoresis (native-PAGE) analysis of the total protein patterns of Cordyceps militaris powder and fermented Cordyceps militaris powders revealed slight varietal differences. Fibrinolytic activity was highest in the Cordyceps militaris powder fermented by Bacillus subtilis and Aspergillus kawachii. The DPPH radical scavenging activity was slightly stronger in the powder fermented by Monascus purpureus; however, these samples all exhibited a relatively low activity when compared with butylated hydroxytoluene (BHT). Tyrosinase inhibition activity was stronger in the powder fermented by Aspergillus oryzae than in unfermented powder. These results may provide basic data for understanding the biological activities and chemical characteristics of Cordyceps militaris powder fermented by several microscopic organisms for the development of functional foods.
In a continuation of investigation on Cordyceps militaris, thirteen compounds were isolated from the $CH_2Cl_2$ and n-BuOH-soluble fraction of C. militaris. They were identified as twelve diketopiperazines such as cyclo($\small{L}$-Gly-$\small{L}$-Pro) (1), cyclo($\small{L}$-Ala-$\small{L}$-Pro) (2), cyclo($\small{L}$-Ser-$\small{L}$-Pro) (3), cyclo($\small{L}$-Val-$\small{L}$-Pro) (4), cyclo($\small{L}$-Thr-$\small{L}$-Pro) (5), cyclo($\small{L}$-Pro-$\small{L}$-Pro) (6), cyclo($\small{L}$-Thr-$\small{L}$-Leu) (7), cyclo($\small{L}$-Tyr-$\small{L}$-Ala) (8), cyclo($\small{L}$-Phe-$\small{L}$-Ser) (9), cyclo($\small{L}$-Phe-$\small{L}$-Pro) (10), cyclo($\small{L}$-Tyr-$\small{L}$-Pro) (11) and brevianamide F (13), and an amino acid, tryptophan (12). Their structures were identified on the basis of chemical evidences and spectroscopic analysis including 1D-NMR ($^1H$, $^{13}C$), 2D-NMR (HSQC, HMBC) and MS spectral data. Among the isolated compounds, compounds 1, 2, 6-11 are first reported from C. militaris.
Conidial development of Cordyceps militaris was observed from germinating ascospores and vegetative hyphae through light and scanning electron microscopy (SEM). Ascospores were discharged from fresh specimens of C. militaris in sterile water as well as Sabouraud Dextrose agar plus Yeast Extract (SDAY) plates. We observed ascospore germination and conidial formation periodically. Under submerged condition in sterile water, most part-spores germinated unidirectionally and conidia were developed directly from the tips of germinating hyphae of part-spores within 36 h after ascospore discharge, showing microcyclic conidiation. First-formed conidia were cylindrical or clavate followed by globose and ellipsoidal ones. Germination of ascospores and conidial development were observed on SDAY agar by SEM. Slimy heads of conidia on variously arranged phialides, from solitary to whorl, developed 5 days after ascospore discharge. Besides, two distinct types of conidia, elongated pyriform or cylindrical and globose, were observed in the same slimy heads by SEM. Conidia were shown to be uninucleate with 4,6-diamidino-2-phenylindole staining. Conidiogenous cells were more slender than vegetative hyphae, having attenuated tips. Microcyclic conidiation, undifferentiated conidiogenous hyphae (phialides), polymorphic conidia and solitary, opposite to whorled type of phialidic arrangement are reported here as the characteristic features of asexual stage of C. militaris, which can be distinguished from other Cordyceps species.
Characteristic growth patterns of Cordyceps militaris isolates on various media, under varying light conditions and at varying incubation periods were examined. Light was found to be the most critical single factor in determining the density, texture, and pigmentation of the mycelial culture of the fungus. However, under the light condition, the degree of pigmentation and mycelial density were found to be affected by the incubation period and type of medium. Irrespective of the variations in medium type or incubation period, there was no pigmentation of the mycelium under dark condition. Radial growth of the mycelium was faster under dark incubation rather than under light incubation. Abundant mycelial density and darkest pigmentation of C. militaris isolates were produced in nutritionally rich media like SDAY, SMAY and CZYA, suggesting that these media may fulfill all the requirements for vegetative growth of the fungus. Growth characteristics of C. militaris isolates could be easily observed by the simple agar culture method, which would be useful to characterize the phenotypic characteristics of large number of pure cultures of the fungus under given conditions of growth factors such as medium, light and temperature.
The ascomycete fungus Cordyceps militaris infects lepidopteran larvae and pupae and forms characteristic fruiting bodies. Owing to its immune-enhancing effects, the fungus has been used as a medicine. For industrial application, this fungus can be grown on geminated soybeans as an alternative protein source. In our study, we performed a comprehensive transcriptomic analysis to identify core gene sets during C. militaris cultivation on germinated soybeans. RNA-Seq technology was applied to the fungal cultures at seven-time points (2, 4, and 7-day and 2, 3, 5, 7-week old cultures) to investigate the global transcriptomic change. We conducted a time-series analysis using a two-step regression strategy and chose 1460 significant genes and assigned them into five clusters. Characterization of each cluster based on Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes databases revealed that transcription profiles changed after two weeks of incubation. Gene mapping of cordycepin biosynthesis and isoflavone modification pathways also confirmed that gene expression in the early stage of GSC cultivation is important for these metabolic pathways. Our transcriptomic analysis and selected genes provided a comprehensive molecular basis for the cultivation of C. militaris on germinated soybeans.
The ascomycete fungus Cordyceps militaris infects lepidopteran insect pupae, forming characteristic fruiting bodies called "Dong Chung Ha Cho" in Korean. They have been used as medicines owing to their anti-allergic, anti-inflammatory, and immune-enhancing effects. This fungus can be grown on the geminated soybeans Rhynchosia nulubilis, which also contains several novel isoflavones. We performed a comparative transcriptome analysis to determine core gene sets or pathways contributing to biologically active products such as isoflavone. Initially, we sequenced 2-week-old fungal cultures on different soybean agar media, where different amounts of water agar were implemented to show different surface topology. We selected 830 upregulated and 188 downregulated genes by comparing linear models of the samples (two-fold change threshold). Gene ontology analysis identified that the "IMP biosynthesis" term was significantly found in the upregulated gene sets. The pathway is involved in the synthesis of cordycepin, the reference chemical for C. militaris. This finding in the transcriptome data is consistent with the previous observation: increased cordycepin concentrations in the C. militaris cultured on germinated soybean.
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2022.09a
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pp.115-115
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2022
The Food and Agriculture Organization (FAO) has been estimating the potential of insects as human food and animal feed for convincing food security since 2010. On account of this reason, Tenebrio molitor larvae have been gaining considerable attention as an alternative protein source for various foods. However, consumers do not prefer them because of their disgusting appearance. Therefore, it is necessary to develop a method that improve their appearance as to lead to T. molitor larvae consumption. In this study, T. molitor larvae which is prepared for optimally sampling conditions (shade drying, 30 min boiling after hot air drying, 30 min steaming after hot air drying), were cultured with Cordyceps militaris mycelia, and measured growth and density of mycelial. Also analyzed the cordycepin and adenosine content compared with commercial C. militaris. As a result, T. molitor larvae cultivated with C. militaris mycelia showed the highest cordycepin content (13.75 mg/g) was observed in optimal sampling conditions (shade drying). Therefore, we report that the methods which T. molitor larvae cultivated with C. militaris mycelia not only improve their appearance but also increase cordycepin content, which can be contributed to lead T. molitor larvae consumption.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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