목적: Cinnamic acid의 유도체들중에서 항돌연변이 효과가 보고된 바 있어, 본 연구에서는 E. coil PQ37균주를 사용한 SOS chromotest를 이용하여 약 170개 cinnamic acid의 유도체들의 항돌연변이 효과를 확인하고자 하였고, 1차로 확인된 수종의 유도체들에 대한 결과를 보고하고자 한다. 방법: SOS chromotest는 sul A:: lacz fusion strain 인 E. coli PQ37 에서의 chemical로 인한 DNA damage에 대한 SOS response를 $\beta$-galactosidase enzyme activity level로서 측정하는 실험이며, m-RNA 또는 protein synthesis에 대한 test chemicals의 cytotoxic저해효과를 알아보기 위하여 alkaline phosphatase를 병행측정하여 보완하였다. 결과 및 고찰: (-)S-9 경우는 4-nitroquinoline 1-oxide(4-NQO)를 유도물질로 하였으며 대략 Induction factor가 9.7 정도였고, (+)S-9의 경우는 aflatoxinB$_1$을 유도물질로 하였고 이때의 Induction factor는 13.8 정도였다. 이결과 1차로 test된 cinnamic acid유도체 6개중에서 RK001, RK002, RK003, RK004, RK005는 거의 항돌연변이 효과를 나타내지 않았으나, RK006은 항돌연변이 효과를 보여주어 이들의 Structure-Activity Relationship (SAR) 및 Dose-response와 RK006의 항돌연변이 효과의 mechanism에 관해 M13 mp2 viral DNA의 유전자 염기서열을 이용하여 항돌연변이 기전연구를 수행중이다.
김치로부터 분리 동정된 Lactobacillus plantarum KLAB21 균주에 있어서 항돌연변이 활성물질 생산을 위한 최적 조건을 조사하였다. 탄소원으로서 glucose 첨가시 가장 높은 항돌연변이 활성을 나타내었으며, 질소원으로서는 yeast extract와 bactopeptone 첨가시 활성이 우수하였다. 탄소원인 glucose의 농도는 2%에서, 질소원인 yeast extract와 bactopeptone의 농도는 1%에서 가장 우수한 항돌연변이 활성을 나타내었다. 항돌연변이 활성의 최적 배양 조건은 초기 pH 배양온도, 배양속도 각각 7.0, 37$^{\circ}C$, 150rpm이었다. 상기의 최적 조건에서 36시간 배양시 가장 높은 항돌연변이 활성을 나타내었는데 S. typhimurium TA100과 S. typhimurium TA98을 이용한 조사결과 항돌연변이 활성이 각각 73.95%, 59.47%이었다.
감잎 열수 추출물 및 감잎 탄닌의 항돌연변이 효과를 Ames test, spore rec assay 및 SOS chromotest 방법을 이용하여 검토하엿다. Salmonella typhimurium TA100에서 aflatoxin $B_{1}(AFB_{1})$, dimethyl-amino-biphenyl(DMAB)와 같은 간접 돌연변이워에 대해서 뿐만아니라 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine(MNNG), 4-nitroquinoline-1-oxide(4-NQO)와 같은 직접 돌연변이원에 대해서도 강력한 항돌연변이성을 관찰할 수 있었다. Bacillus subtilis H17($rec^{+}$)와 M45($rec^{-$)를 사용한 spore rec assay에서도 감잎 탄닌은 MNNG에 대한 강한 항돌연변이 효과를 나타내었고, Escherichia coli PQ37을 사용한 SOS chromotest에서도 4-NQO의 돌연변이성이 크게 저해되었다. 또한 감잎차 부터 탄닌을 추출하여 이미 그 효과가 알려진 녹차 탄닌과 함께 항돌연변이 효과를 살펴본 결과 시료의 농도에 비례해서 녹차탄니과 비슷한 수준으로 현저한 항돌연변이 효과를 나타내었다. 이들 항돌연변이 실험계에서 감잎 탄닌이 감잎 열수 추출물에 비해 활성이 크게 나타났다.
대두를 먼저 헥산(Hex)으로 지방을 제거한 후 메탄올로 추출한 추출물에서 항돌연변이성 및 항암활성 물질을 분리하기 위해 극성이 다른 용매인 디클로로메탄($CH_2Cl_2$), 에틸아세테이트(EtOAC), 부탄올(BuOH)로 분획하여 각 분획물의 항돌연변이 및 항암활성 효과를 검토하였다. $AFB_1$에 대한 돌연변이 억제효과는 대두의 메탄을 추출물(MeOH)의 분획물들 중 디클로로메탄 분획물($CH_2Cl_2$)과 에틸아세테이트 분획물(EtOAc)은 2.5 mg/plate 첨가농도에서 각각 83%로 상당히 높은 항돌연변이 효과를 나타내었다. 중간 분획물(Inter)의 경우는 56%의 항돌연변이 효과를 나타내었으나 다른 분획물들의 경우 항돌연변이 효과가 낮았다. 한편 MNNG의 경우, $AFB_1$에 비해 돌연변이 저해효과가 떨어지지만 그 중에서도 에틸아세테이트 분획물(EtOAc)이 67%로 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타내었으며 중간 분획물과 디클로로메탄 분획물($CH_2Cl_2$)은 각각 63%, 49%의 돌연변이 저해효과를 나타내었다. 대두의 메탄을 추출물은 첨가농도 2 mg/assay에서 44%의 인체 위암세포의 증식 억제효과를 가졌고 대두 메탄을 추출물의 분획물들 중 에틸아세테이트층(EtOAC)의 저해 효과가 가장 높았는데 동일농도에서 66%로 위암세포 성장을 저해시키는 효과를 나타내었고 디클로로메탄($CH_2Cl_2$)과 중간 분획물(Inter)의 경우에는 각각 54% 및 51%의 저해효과를 나타내었다. Hep 3B 인체 간암세포의 경우, 대두 메탄을 추출물을 2 mg/assay 투여했을 때 60%의 저해효과를 나타내었으며 여기에서도 분획물들 중에서 에틸아세테이트 분획물(EtOAC)이 73%로 가장 높은 저해효과를 보였다. 대두의 메탄을 추출물은 첨가농도 2 mg/assay에서 44%의 인체 결장암세포 증식억제효과를 가졌고 대두 메탄을 추출물의 분획물들 중 에틸아세테이트층(EtOAC)의 저해 효과가 가장 높았는데 동일농도에서 77%의 결장암세포의 성장을 저해시키는 효과를 나타내었다. 이상의 결과로부터 대두 분획물들 중 특히 에틸아세테이트 분획물에 의한 항돌연변이 및 항암활성효과가 가장 높았으므로 이 분획물에 주로 isofavone류가 함유되어 있으므로 에틸아세테이트 분획물을 더욱 정제하여 연구할 필요가 있다고 여겨진다.
김치에서 분리한 Lactobacillus plantarum KLAB21 균주에 있어서 MNNG와 NQO에 대한 항돌연변이원성 물질 생산을 위한 최적 조건을 조사하였다. 탄소원으로 glucose를 첨가시 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타내었으며, 질소원으로서는 yeast extract와 bactopeptone첨가시 항돌연변이 효과가 우수하였다. 탄소원으로 glucose의 농도를 2% 첨가시 MNNG와 NQO에 대한 항돌연변이 효과가 가장 우수하였으며, 질소원으로서 yeast extract는 1%와 bactopeptone의 농도는 MNNG인 경우 1%, NQO인 경우 1.5%에서 가장 우수한 항돌연변이 효과를 나타내었다. 항돌연변이원성 물질 생산을 위한 최적 배양 조건은 초기 pH, 배양 온도, 배양 속도가 각각 7.0, $37^{\circ}C$ 및 150 rpm이었다. 상기의 최적 조건에서 36시간 배양시 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타내었는데 S. typhimurium TA100과 TA98을 이용한 경우 항돌연변이 효과가 각각 98.4%와 57.3%이었다.
마늘의 메타놀 추출물을 클로로포름층과 수층으로 분획하여 각 추출물의 aflatoxin $B_1(AFB_1)$에 대한 항돌연변이 효과를 실험한 결과, Salmonella typhimurium TA98과 TA100에서 클로로포름층이 가장 효과가 크게 나타났다. 클로로포름층을 다시 silica gel column 및 thin layer 크로마토그라피를 사용하여 분리한 결과, 4개의 분획(ASC F1, 2, 3, 4)를 얻었는데, 이중 ASC F2가 $AFB_1$에 대해 항돌연변이 효과가 가장 컸었다. ASC F2로부터 18가지의 화합물이 GC-MS, NMR, FT-IR을 이용하여 잠정적으로 분리, 동정되었으며, 이중 methyl linoleate는 가장 다량으로 함유되어 있는 화합물이었다. Methyl linoleate 표준품의 항돌연변이 효과를 조사한 결과 효과가 매우 큰 것으로 나타났다.
비파 부위별 추출물의 아질산염 소거능 및 항돌연변이 효과를 조사한 결과는 다음과 같다. 추출용매 중 활성이 높게 나타난 메탄올 추출물을 비극성∼극성 용매별로 계통분획한 에칠아세테이트 분획물에서 잎은 80%, 씨를 제거한 과실 81%, 과피 73% 및 종자 63%로 아질산염 소거 효과가 가장 높게 나타났다. 메탄올 추출물의 분획하여 Salmonella typhimurium TA 100에 대한 항돌연변이 효과를 측정한 결과, 잎과 씨를 제거한 과실의 에칠아세테이트 분획물에서 각각 53.1%, 48.3%로 높게 나타났다. 에틸아세테이트 분획물을 농도별로 첨가하여 항돌연변이 효과를 확인한 결과, 잎과 씨를 제거한 과실의 경우 에틸아세테이트 분획물 2.5 mg과 5.0 mg 첨가시 각각 65.5%, 71.2%와 63.4%, 69.2%로 분획물의 농도가 높을수록 항돌연변이 효과가 높게 나타났다.
미역과 다시마의 에탄을 농도별 추출물의 NDMA에 대 한 항돌연변이 효과 및 E. coli, B. subtilis, S. cerevisiae에 대한 항균효과를 검색하였다. 다시마 에탄을 추출물의 항돌연변이 효과는 전반적으로 미역 추출물보다 높았다. 다시마의 70과 $90\%$ 에탄을 추출물은 TA100과 TA102에서 NDMA에 대하여 높은 항돌연변이 활성을 나타내었으며, 특히 TA100에서 $97\%$ 이상의 높은 항돌연변이 효과를 나타내었다. 항균효과로서 미역의 $50\%$ 에탄을 추출물은 S. cerevisiae에 대하여 높은 효과를 나타낸 반면, 다시마의 70과 $90\%$ 에탄을 추출물은 S. subtilis와 E. coli에 대하여 높은 항균활성을 나타내었다.
동치미에서 분리한 Leu. mesenteroides subsp. cremoris DLAB19 균주의 MNNG와 4-NQO에 대한 항돌연변이원성물질 생산을 위한 최적 조건을 조사한 결과, 탄소원으로 glucos들 첨가시 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타내었으며, 질소원으로서 yeast extract와 bactopeptone 첨가시 항돌연변이 효과가 우수하였다. 탄소원으로 glucose의 농도를 2% 첨가시 MNNG와 4-NQO에 대한 항돌연변이 효과가 가장 우수하였으며, 질소원으로서 yeast extract와 bac-topetone의 농도를 1% 첨가시 가장 우수한 항돌연변이효과를 나타내었다. 항돌연변이원성 물질 생산을 위한 최적 배양 조건은 pH, 배양 온도, 배양 속도가 각각 7.0, 3$0^{\circ}C$ 및 150 rpm이었다. 상기의 최적 조건에서 36시간 배양시 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타내었는데 S. enterica serovar typhimurium TA100과 TA98을 이용한 겨우 항돌연변이 효과가 각각 96.4%와 53.8%이었다.
이 연구에서는 오이 methanol 추출물과 methanol 추출물의 분획물에 대한 항돌연변이 효과와 항미생물 효과를 조사하였다. Ames 실험계를 이용한 항돌연변이 효과는 Salmonella typhimurium TA100에서 간접 돌연변이원인 aflatoxin B$_1$에 대해 methanol 추출물은 1.25~5.0%에서 11~70%의 항돌연변이 활성을 나타냈었고, 직접 돌연변이원인 MNNG에 대해서는 46~85%의 항돌연변이 활성을 나타내었다. 또한 methanol 추출물을 분획하여 얻은 각 용매별 획분 중에서는 aflatoxin B$_1$에 대해서는 hexane 획분이, MNNG에 대해서는 butanol획분이 89% 및 95%로 가장 큰 항돌연변이 효과를 나타내었다. 항미생물 효과의 조사에서는 오이 metanol 추출물이 실험균주 11종 중 8종의 세균에 대하여 항균활성을 나타내었다. 이 중 K. pneumonia KCTC 2208, P. aeruginosa KCTC 2004가 clear zone 13 mm로서 가장 항균 활성에 민감한 균종으로 나타났다. 각 용매별 획분 중에서는 hexane 획분은 V. parahaemolyticus KCTC 2471에 대하여 항균효과를 보였고, chloroform과 ethyl acetate 획분에서도 약하게 항균 효과를 보였다 Methanol추출물의 농도에 따른 균증식억제 효과의 결과로는 V. parahaemolyticus가 가장 낮은 최소증식억제농도를 보여 500 ppm으로 나타났다. Methanol 추출물의 살균효과는 P. aeruginosa에서 1%의 농도가 0.5%의 농도에 비하여 약 10배정도의 빠른 살균효과를 보였다. 즉 초기 균수의 90%균을 살균하는데 1%와 0.5%의 농도에서 각각 26분, 250분이 소요되는 것으로 예측되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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