탄수화물분해 효소인 $\alpha$-glucosidase의 활성을 저해하는 물질을 생성하는 미생물을 검색하기 위하여 토양시료로 부터 수종의 미생물을 검색하였다. 토양 시료에서 강력한 $\alpha$-glucosidase 저해제를 생성하는 방선균PM718을 분리하였고 그 저해제의 활성을 기지물질인 acarbose와 비교 측정한 결과 우수한 활성을 나타냄을 확인하였다. 또한 그 활성은 pH 변화에도 안정된 활성을 유지하는 것을 확인하였다.
구기자, 구기엽, 지골피 추출물을 이용한 요구르트를 제조하여 항산화효과, ACE (angiotensin converting enzyme) 저해 효과 및 ${\alpha}-glucosidase$ 저해 활성을 시험하였다. 구기자 첨가 발효유의 Antioxidants activity는 물 추출물보다 methanol 추출물에서 더 많은 항산화 활성능을 보였으며 특히 구기엽 요구르트에서 83.85%의 높은 활성능을 보였다. 구기자와 지골피 요구르트에서는 각각 47%와 54%내외의 활성능을 나타냈다. 구기자 첨가 발효유의 ACE(angiotensin converting enzyme) 저해 효과는 원재료에서는 물 추출물이 angiotensin converting enzyme 저해능이 높았고, 구기자 요구르트의 경우 물 추출물과 methanol 추출물 모두가 angiotensin converting enzyme 저해능이 높은 것으로 나타났다. 구기자 첨가 발효유의 ${\alpha}-glucosidase$ 저해 활성은 구기자, 구기엽 및 지골피 4% 첨가 요구르트에서 methanol 추출물의 경우 각각 8.2%, 5.6%, 7.3%의 ${\alpha}-glucosidase$ 저해능을 나타냈는데 이들 모두 원재료 보다는 활성 저해능이 큰 것으로 나타났으나 물 추출물의 경우에는 활성 저해능이 거의 나타나지 않았다.
본 연구에서는 선정한 생약재 및 복합처방단의 ${\alpha}$-glucosidase 저해 활성을 알아보았으며, 이 방법이 미백 소재 스크리닝을 위한 유용한 평가법인지를 알아보았다. 한의학과 민간에서 당뇨의 개선 및 치료 효과가 우수하다고 알려진 생약재 및 처방 중 죽력, 귀전우, 적양, 연자육, 마인, 청심연자음의 ${\alpha}$-glucosidase 활성 저해 효과는 식후 혈당조절제인 acarbose와 비교하여 볼 때 우수한 효과를 나타내었다. 미백 효과가 알려진 연자육을 함유한 청심연자음 hydrolyzed EtOAc layer는 $100{\mu}g/mL$ 농도에서 약 50% 멜라닌 생성 저해 효과를 보였다. 또한 청심연자음 hydrolyzed EtOAc layer는 ${\alpha}$-glucosidase 활성 저해 효과가 우수하였으나 mushroom tyrosinase 활성 저해 효과는 나타나지 않았다. 이로써 청심연자음 hydrolyzed EtOAc layer는 ${\alpha}$-glucosidase 활성을 저해시켜 tyrosinase의 glycosylation을 저해함으로써 멜라닌 생성 억제 효과가 나타나는 것으로 생각된다. 이상의 결과로 볼 때 ${\alpha}$-glucosidase 활성 억제 효과가 있으면서 당뇨병에 효과가 있는 생약재들은 N-linked glycoprotein인 tyrosinase의 glycosylation을 저해하여 tyrosinase의 세포 내 이동이나 활성을 억제함으로써 멜라닌 생성을 억제할 것으로 사료되며, 본 연구에서 선정된 생약재들은 당뇨병 치료를 위한 목적뿐만 아니라 화장품에서 새로운 미백 소재로서의 활용가치가 있을 것으로 판단된다. 또한 미백에 효과가 있는 소재 스크리닝을 위해 현재 널리 사용되고 있는 mushroom tyrosinase 활성 저해 효과와 다른 접근 방법으로써 ${\alpha}$-glucosidase 활성 측정 방법도 하나의 평가법으로 유용할 것으로 생각된다.
오대산에 자생하는 야생버섯 60종의 메탄올추출물을 이용하여 혈관계 질환과 당뇨병의 치료에 효과 있는 버섯을 확인하기위해, 혈전용해 활성과 ${\alpha}-glucosidase$ 저해 활성을 확인한 결과 11종의 버섯이 혈전용해 활성을 나타냈고, 6종의 버섯이 50% 이상의 ${\alpha}-glucosidase$ 저해 활성을 나타냈다. 뽕나무버섯류가 4.2 plasmin units의 가장 큰 혈전용해 활성을 나타냈으며, 독우산광대버섯, 미치광이 버섯류, 민자주방망이버섯이 2.3 plasmin units, 애괄대버섯은 2.1 plasmin units, 흰보라끈적버섯은 2.0 plasmin units 의 높은 혈전용해 활성을 나타냈다. ${\alpha}-Glucosidase$ 저해 활성 측정결과 노란다발버섯이 98.5%의 가장 큰 저해 활성을 나타냈고 비단그물버섯과 점마개버섯도 60% 이상의 높은 저해 활성을 나타냈다. 본 연구는 뽕나무벗섯류와 노란다발버섯은 혈관계질환 치료용 의약이나 기능성 식품으로 개발될 수 있음을 보여준다.
당가수분해효소 저해제는 2형 당뇨병, 암, 바이러스 감염제 개발의 주요 타켓화합물이 되고 있다. 본 연구에서는 기능성식품 소재로 이용될 수 있는 대나무 잎에서 ${\alpha}$-glucosidase 저해제를 탐색하였다. 대나무 잎을 메탄올 용매로 추출하고, 이들을 핵산, 클로로포름, 부탄올로 용매분획 하였다. 용매 분획된 각 추출물의 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 검정시험에서 핵산 분획층에서 강한 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성(IC50 33.5 ${\mu}$g/ml)을 관찰하였다. 높은 저해활성을 보여준 핵산 분획층의 활성물질은 linoleic acid로 구조동정 되었다. 분리된 linoleic acid는 IC50이 12.4 ${\mu}$M로 높은 ${\alpha}$- glucosidase 저해활성을 나타내었다. 저해활성 메커니즘 연구에서 linoleic acid는 비경쟁적 저해 양상을 나타내었다. 본 연구는 대나무가 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 나타내는 첫 번째 연구 결과이다.
${\beta}$-Glucan 분획을 제거한 신령버섯 균사체 액체 배양액(${\beta}$-glucan-free HEAB)으로부터 새로운 형태의 ${\alpha}$-glucosidase 활성저해 소재를 개발하였다. ${\beta}$-Glucan-free HEAB를 용매분획하여 10 mg/ml 농도에서 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 측정한 결과 EA분획이 가장 강한 활성(61.6% 저해)을 나타내었고, 경구혈당강하제인 acarbose (5 mg/ml; 39.5% 저해) 보다 강하였다. EA분획을 더 분획하여 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성이 80.4%인 분획을 얻었다. 이 분획에는 ${\alpha}$-glucosidase 저해 활성을 갖는 daidzin 및 genistin과 같은 isoflavone과 isoflavone의 sugar conjugate된 물질이 함유되어 있었다. 따라서 ${\alpha}$-glucosidase 저해 활성을 나타내는 ${\beta}$-glucan-free HEAB나 EA분획물은 인체의 혈당을 조절할 수 있는 소재로 활용될 수 있을 것이다.
${\alpha}-Amylase$ 저해제는 소장에서 전분의 소화를 저해하여 포도당의 흡수를 지연시킴으로써 혈당 조절 목적으로 이용된다. 따라서 본 연구에서는 ${\alpha}-amylase$ 저해제를 탐색할 목적으로 국내 자생 목본류 약 1400여종의 70% ethanol 추출액을 대상으로 ${\alpha}-amylase$ 저해제 분포를 검색하였다. 수종의 목본류에서 ${\alpha}-amylase$ 저해제가 분포하고 있음이 확인되었으며, 그 중 활성이 비교적 높은 말채나무 기원의 저해제를 대상으로 연구를 진행하였다. 기원별 효소에 따른 저해 활성도를 살펴보면 salivary와 pancreatic ${\alpha}-amylase$, 미생물 기원의 ${\alpha}-glucosidase$에는 탁월한 저해 활성을 보인 반면 돼지 기원의 ${\alpha}-glucosidase$ 저해제에 대해서는 매우 낮은 저해 활성을 보였다. ${\alpha}-Amylase$와 ${\alpha}-glucosidase$의 kinetic을 분석하면 salivary와 pancreatic 두 효소에 모두 경쟁적 저해제로, 효모의 ${\alpha}-glucosidase$에는 비경쟁적과 반경쟁적의 혼합형 저해제로 나타났다. 또한 열과 산성에 대한 안정성을 확인한 결과 비교적 안정적인 것으로 나타났다. 본 추출물의 식이 섭취에 따른 혈당 강하 효과와 체중에 미치는 영향에서는 혈당과 체중 상승을 억제하는 효과가 확인되었고, mRNA수준에서 대퇴근 세포에 있어서 GLUT4의 발현이 증가됨을 확인하였다.
산사 추출물로부터 ${\alpha}-amylase$, ${\alpha}-glucosidase$ 저해활성을 탐색하고 Sephadex LH-20($5{\times}45$ cm)와 MCI-gel CHP-20를 이용하여 저해활성 물질을 정제하고 구조분석을 하였다. 산사 추출물의 페놀화합물의 함량은 물 추출물에서 22.5 mg/g, 60% ethanol 추출물에서 19.2 mg/g으로 나타났으며, 산사 물 추출물 (200 ${\mu}g/ml$)에서 ${\alpha}-amylase$, ${\alpha}-glucosidase$ 저해활성이 각각 100%와 82.6%로 나타났으나, 60% ethanol 추출물(200 ${\mu}g/ml$)에서는 ${\alpha}-glucosidase$ 저해활성이 12%로 낮은 저해활성을 나타내어 산사 물 추출물을 Sephadex LH-20를 이용하여 분획한 결과 I, II, III, IV의 4가지 분획물을 획득하고 다시 Sephadex LH-20과 MCI-gel을 이용하여 nomal phase type인 $EtOH{\rightarrow}H_2O$와 reverse phase type인 $H_2O{\rightarrow}MeOH$로 유기용매의 농도를 증가 시키며 용출하여 A, B, C, D의 compounds를 얻었다. 4가지 compound 중 compound C(200 ${\mu}g/ml$)가 ${\alpha}$-amylase, ${\alpha}$-glucosidase 저해활성이 각각 97.6%, 97.7%로 가장 높게 나타났으며, FAB-MS, NMR과 IR spectrum을 분석한 결과 chlorogenic acid로 동정되었다.
몽골산 I. bungei를 80% 메탄올로 침지 추출하여 얻어진 추출물에 대해 n-hexane, EtOAc 및 n-BuOH의 유기용매를 활용하여 순차 분획을 실시하였고, 얻어진 결과물에 대하여 총 페놀함량, DPPH, $ABTS^+$ 라디칼 소거능 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 평가하였다. DPPH 라디칼 소거활성은 페놀성 화합물의 함량이 높은 EtOAc 가용 분획물에서 $IC_{50}$ 값이 $148.7{\pm}1.6{\mu}g/mL$으로 우수한 DPPH 라디칼 소거 활성을 확인하였고, $ABTS^+$ 라디칼 소거활성 역시 I. bungei의 EtOAc 가용 분획물에서 $IC_{50}$ 값이 $27.8{\pm}0.9{\mu}g/mL$의 매우 우수한 라디칼 소거활성을 확인하였고, 다량 존재하는 페놀성 화합물과 라디칼 소거활성의 관련성을 나타내었다. 또한 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 평가한 결과 EtOAc 가용 분획물에서 $IC_{50}$값은 $4.6{\pm}0.1{\mu}g/mL$의 강력한 저해활성을 나타내었으며, 이는 양성 대조군인 acarbose의 $IC_{50}$ 값인 $473.2{\pm}5.5{\mu}g/mL$과 비교했을 때 매우 우수한 활성을 나타내었으며, 다양한 화합물이 함유된 상태의 추출물 시료를 단일물질로 정제할 경우 더욱 우수한 활성의 화합물이 존재할 가능성을 기대하게 한다. 향후 이들 추출물의 활성물질 동정을 통한 활성 기작에 대한 연구가 필요하며, 본 연구결과로 보다 우수한 라디칼 소거활성 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 가지는 새로운 천연 기능성 소재 발굴을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
검은비늘버섯을 이용하여 심혈관계 질환과 관련된 기능성 식품 개발을 위한 기초자료를 얻기 위해 검은비늘버섯물 추출물과 유기용매 분획물을 이용하여 심혈관계 질환관련 생리활성을 확인하였다. 물 추출물은 57.57%의 항산화활성을 나타냈지만 혈전용해활성, 트롬빈저해활성, ${\alpha}$-glucosidase 저해효과는 매우 낮게 나타났다. 반면 에틸 아세테이트 분획물은 0.70 plasmin unit의 높은 혈전용해 활성과, 87.36%와 46.44%의 높은 트롬빈 저해활성과 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 나타냈으며, 물 분획물은 48.27%의 항산화활성을 나타냈다. 혈전용해활성이 높은 에틸 아세테이트 분획물은 섬유소원의 $A{\alpha}$와 $B{\beta}$ chain은 모두 분해시켰지만 ${\gamma}$ chain과는 반응하지 않았으며, $100^{\circ}C$에서 10분간 가열에도 혈전용해 활성에 변화가 없었다. 실험 결과로부터 검은비늘버섯의 에틸아세테이트 분획물은 높은 혈전용해활성과 트롬빈 저해활성과 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 나타내 심혈관계 질환 관련 치료나 예방을 위한 기능성식품 개발에 이용 가능할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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