• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.817-821
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• 2016

Levodopa or L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) is the direct precursor of the neurotransmitter dopamine. L-DOPA is a well-known neuroprotective agent for the treatment of Parkinson's disease symptoms. L-DOPA was synthesized using the enzyme, tyrosinase, as a biocatalyst for the conversion of L-tyrosine to L-DOPA and an electrochemical method for reducing L-DOPAquinone, the product resulting from enzymatic synthesis, to L-DOPA. In this study, three electrode systems were used: A glassy carbon electrode (GCE) as working electrode, a platinum, and a Ag/AgCl electrode as auxiliary and reference electrodes, respectively. GCE has been modified using electropolymerization of pyrrole to facilitate the electron transfer process and immobilize tyrosinase. Optimum conditions for the electropolymerization modified electrode were a temperature of $30^{\circ}C$ and a pH of 7 producing L-DOPA concentration 0.315 mM. After 40 days, the relative activity of an enzyme for electropolymerization remained 38.6%, respectively.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제24권2호
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• pp.222-226
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• 1996

The enzymatic synthesis of 3, 4-dihydroxyphenyl-L-alanine (L-DOPA) was examined for the effects of the reaction additives such as sodium borate, alcohol, and organic solvents. The enzyme used was tyrosine phenol-lyase of Citrobacter freundii KCTC 2006 produced in Escherichia coli. The amounts of tyrosine phenol-lyase and pyridoxal-5-phosphate were optimized to 2.0 units/ml and 0.1 mM, respectively, for the synthetic reaction. Sodium borate, a substance that forms a complex with pyrocatechol, reduced the enzyme deactivation by pyrocatechol although it seriously inhibited the enzyme activity. Among the organic solvents tested, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, and alcohol increased the productivity of the L-DOPA synthesis. In a reaction system with 5% methanol, L-DOPA concentration increased up to 210 mM after 24 hours, and 77.1% of which was separated as precipitates. The L-DOPA was purified to 99.96% by solubilizing and recrystallyzing the precipitates.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권10호
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• pp.1446-1451
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• 2012

Levodopa or L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) is the precursor of the neurotransmitter dopamine. L-DOPA is a famous treatment for Parkinson's disease symptoms. In this study, electroenzymatic synthesis of L-DOPA was performed in a three-electrode cell, comprising a Ag/AgCl reference electrode, a platinum wire auxiliary electrode, and a glassy carbon working electrode. L-DOPA had an oxidation peak at 376 mV and a reduction peak at -550 mV. The optimum conditions of pH, temperature, and amount of free tyrosinase enzyme were pH 7, $30^{\circ}C$, and 250 IU, respectively. The kinetic constant of the free tyrosinase enzyme was found for both cresolase and catacholase activity to be 0.25 and 0.4 mM, respectively. A cyclic voltammogram was used to investigate the electron transfer rate constant. The mean heterogeneous electron transfer rate ($k_e$) was $5.8{\times}10^{-4}$ cm/s. The results suggest that the electroenzymatic method could be an alternative way to produce L-DOPA without the use of a reducing agent such as ascorbic acid.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제6권2호
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• pp.98-102
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• 1996

A thermostable tyrosine phenol-lyase gene of a thermophilic Symbiobacterium species was cloned and overexpressed in Escherichia coli in order to produce the biocatalyst for the synthesis of 3, 4-dihy-droxyphenyl-L-alanine (L-DOPA). The substrates used for the synthetic reaction were pyrocatechol, so-dium pyruvate, and ammonium chloride. The enzyme was stable up to $60^{\circ}C$, and the optimal temperature for the synthesis of L-DOPA was $37^{\circ}C$ . The optimal pH of the reaction was about 8.3. Enzyme activity was highly dependent on the amount of ammonium chloride and the optimal concentration was estimated to be 0.6 M. In the case of pyrocatechol, an inactivation of enzyme activity was observed at con-centrations higher than 0.1 M. Enzyme activity was increased by the presence of ethanol. Under op-timized conditions, L-DOPA production was carried out adding pyrocatechol and sodium pyruvate to the reaction solution intermittently to avoid substrate depletion during the reaction. The concentration of L-DOPA reached 29.8 g/l after 6 h, but the concentration didn t increase further because of the formation of byproducts by a non-enzymatic reaction between L-DOPA and pyruvate.

• 대한화장품학회지
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• 제31권2호
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• pp.153-159
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• 2005

본 연구는 한방제제의 구성 약재인 마황이라는 천연한방소재로부터 미백효과가 있는 화장품 원료를 개발하고자 하였다. 본 실험에서 마황추출물의 tyrosinase 억제 효과를 확인하고 마황추출 과정을 세분화하여 methylene chloride 및 물분획물을 얻었으며 이들을 가지고 다시 tyrosinase 억제 실험을 실시하였다. 그 결과 수층부분에서만 $0.2\%$ 농도에서 $60.6\%$의 tyrosinase 억제 효과를 보여주었으며 이후 수층부분만을 농축하여 L-DOPA 산화억제 실험 및 B-16 melanoma를 이용한 미백 실험을 실시하였다. 그 결과 마황추출물 $0.5\%$ 농도에서 $87\%$의 L-DOPA 산화억제 효과를 보여주었으며, $0.75\%$에서는 $98.8\%$의 억제효과를 보여주었다. 또한 B-16 melanoma에서는 $0.05\%$에서 $70.2\%$, $0.075\%$에서는 $79.9\%$의 억제효과를 보여주었다. 그리고 수층부분만을 농축한 마황추출물의 in vivo상에서의 미백 효과를 검증하기 위하여 마황추출물 $0.5\%$를 함유한 제형으로 미백 임상실험을 실시하였다. 그 결과 마황추출물을 함유한 제형에서 10주 경과 후에 육안 및 기기평가 모두에서 미백효과를 보여주었으며 통계적으로도 유의한 차이(p<0.05)를 보여주었다.

• 생명과학회지
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• 제28권3호
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• pp.331-338
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• 2018

멜라닌은 생체 내에서 발모 및 피부색을 결정하는데 중요한 역할을 하는 고분자 물질이다. 하지만 활성산소에 의해 과도하게 생성된 멜라닌은 노화와 관련된 기미, 주근깨와 과색소 침착증 등을 야기한다고 알려져 있다. 이와 관련된 천연물 중 서목태 성분의 하나인 polyphosphate는 자외선에 의해 손상되는 피부 노화를 억제한다고 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 멜라닌 합성에 대한 RNEE의 직접적인 효과를 조사한 것이다. 본 연구에서 RNEE는 DPPH radical의 소거효과 및 환원력과 같은 항산화 효과는 없는 것으로 나타났다. MTT 실험을 수행한 결과, RNEE는 농도 의존적으로 세포독성을 증가시켰다. 또한, RNEE는 tyrosinase 활성과 DOPA-oxidation 실험 결과에서 멜라닌 합성을 증가시켰다. RNEE는 살아있는 세포에서 L-DOPA에 의한 유발되는 melanin생성 촉진 효과는 없는 것으로 나타났으나, 과산화수소를 처리하여 melanin 생성을 감소시킨 대조군과 비교시 과산화수소 전처리 후 RNEE를 처리한 군에서는 melanin 생성 촉진 효과가 있는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 RNEE는 tyrosinase related protein-2 (TRP-2)의 발현을 증가시키는 것으로 나타났으며, tyrosinase related protein-1 (TRP-1)의 단백질발현도 대조군과 비교시 $16{\mu}g/ml$의 농도에서 증가되는 것으로 나타났다. 특히 superoxide anion을 과산화수소로 변환시키는 SOD-3의 발현을 조사한 결과 $16{\mu}g/ml$ 이상의 농도에서 대조군과 양성 대조군인 ${\alpha}$-MSH보다 단백질 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 그러므로, 이상의 결과는 서목태가 흑모와 관련 있는 멜라닌 생성을 촉진하는 기능적인 잠재성을 가지고 있다는 것을 암시한다.

• 생명과학회지
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• 제28권7호
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• pp.802-810
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• 2018

노화란 나이가 들면서 생기는 몸의 변화로 검은 머리가 흰 머리로 변하는 백발화, 과산화 지질과 단백질로 구성되어 생성되는 검버섯, 주름 등으로 나타난다. 멜라닌은 tyrosine에서 DOPA를 거쳐 산화 중합반응에 의해 생성되는 고분자 물질로 인체 내에 존재하는 머리카락 및 피부 색을 결정한다. 이러한 멜라닌은 melanocyte에서 합성되며, 활성산소에 의해 과도하게 생성되면 노화를 일으킨다는 연구가 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 항산화 효과 및 멜라닌 합성에 대한 바나나 껍질 추출물(MPEE)의 직접적인 효과를 밝히는 것이다. MPEE는 DPPH radical scavenging assay와 reducing power assay를 수행한 결과, 두 실험 모두 양성대조군인 vitamin C와 비슷한 항산화 활성을 나타내었다. 세포 실험에 앞서 세포 독성을 알아보기 위해 B16F1 세포에서 MTT assay를 수행하였다. MPEE는 $32{\mu}g/ml$ 이하의 농도에서 세포독성이 없는 것으로 나타났다. 또한, MPEE는 invitro에서 tyrosinase 활성과 DOPA-oxidation 뿐만 아니라 살아있는 세포에서 멜라닌 합성을 증가시켰다. 더욱이, $H_2O_2$로 세포를 노화시켜 L-DOPA 실험을 수행한 결과, MPEE는 멜라닌 합성을 증가시켰다. 단백질 수준의 발현을 위한 Western blot 분석을 수행한 결과, TRP-1, TPR-2와 SOD-2의 발현 수준은 MPEE의 존재 하에서 증가되었다. 이상의 결과는 MPEE가 항산화 소재로 멜라닌 합성을 촉진시킨다는 것을 암시하고 있다.

• 생명과학회지
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• 제29권4호
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• pp.461-469
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• 2019

본 연구의 목적은 흑모 성장과 관련 있는 천연물을 개발하기 위하여 흑미, 흑임자, 현미, 서목태 및 적하수오의 에탄올 추출혼합물의 melanin 합성에 대한 효능을 조사한 것이다. 흑모가 백모로 변화되는 원인으로 $H_2O_2$가 모낭 주위에 축적되어 melanin 합성이 저하되어 백모가 유발되는 것으로 보고된 바 있다. MIXEE는 DPPH radical에 대한 소거능력과 활성산소에 대한 환원력이 있는 것으로 관찰되었다. 뿐만 아니라 세포내 $H_2O_2$ 수준을 감소시켰는데, 이러한 결과는 MIXEE는 산화를 억제하여 $H_2O_2$에 의하여 감소된 melanin 합성을 촉진 시킬수 있다는 것을 나타내었다. 한편 in vitro에서 MIXEE는 tyrosinase 활성에는 영향을 주지 않았지만 L-dopa에서 melanin 합성을 촉진하였다. 더욱이, B16F1세포에서 MIXEE는 melanin 생성을 세포수준에서 촉진하였다. Western blot을 이용한 단백질 발현 분석에서 MIXEE는 SOD-2 및 SOD-3. 특히 DOPA에서 melanin 이 생성되는 과정에 관여하는 효소인 TRP-2 발현에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 입증되었다. 이상의 결과는 MIXEE가 백발화과정을 가역화시키는 과정에서 주요한 역할을 하는 melanin 생성을 촉진하는 하나의 약학 소재로 응용될 수 있다는 것을 시사하고 있다.

• 동의생리병리학회지
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• 제25권3호
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• pp.528-532
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• 2011

This study was designed to investigate the collagen metabolism and tyrosinase activity of Meretrix extracts (ME). The effect of ME on type I procollagen production and collagenase activity in human normal fibroblasts HS68 after UVB (312 nm) irradiation was measured by ELISA method. The tyrosinase activity after treatment of ME was measured as well. Type I procollagen production was recovered by ME in UVB damaged HS68 cells. The increased collagenase activity after UVB damage was significantly recovered by ME. The tyrosinase activity and L-DOPA oxidation were significantly reduced as well. However, the effects on tyrosinase activity and L-DOPA oxidation were not powerful enough to be used as whitening agents. ME showed the anti-wrinkle effects and some whitening effects in vitro. These results suggest that ME may be a useful drug as an anti-wrinkle treatments.

• 한국균학회지
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• 제38권2호
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• pp.167-171
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• 2010

The present study aims to evaluate Cordyceps militaris water extract (CMWE) with a view to develop melanogenesis inhibitors. Inhibitory activities of CMWE against tyrosinase, L-DOPA(L-3,4-dihydroxyphenylalanine) oxidation, and melanin biosynthesis in B16 mouse melanoma cells were investigated. CMWE, at $5000\;{\mu}g/ml$, inhibited tyrosinase activity of 71% and DOPA oxidation of 40% as reacting with L-DOPA. Furthermore, B16 mouse melanoma cell survived over 50% from low to high dose on MTT assay, and CMWE markedly inhibited (> 50%) melanin synthesis at $5000\;{\mu}g/ml$. The inhibitory effect of CMWE on melanogenesis was attributed to enhancement of tyrosinase degradation. Key enzyme of melanin biosynthesis is tyrosinase which catalyses a beginning step from tyrosine to DOPA quinine and melanin formation step, respectively. These results indicated that CMWE may be a potential source of novel whitening agents for cosmetic or therapeutic application.