본 연구는 몽골 마유로부터 분리한 유산균 Enterococcus faecium SA5의 이화학 특성을 파악하고 유산균 E. faecium SA5의 ${\beta}$-glucosidase의 활성과 이를 통한 ginsenoside 전환을 확인하는 것을 목표로 진행되었다. E. faecium SA5는 내산성, 내담즙성을 나타내었으며 4종의 병원성 미생물(Salmonella typhimurium KCTC 3216, Listeria monocytogenes KCTC 3710, Bacillus cereus KCTC 1012, Staphylococcus aureus KCTC 1621)에 항균 활성을 가질 뿐만 아니라 항생물질 colistin, gentamycin, neomycin에 내성을 나타내었다. 또한, E. faecium SA5는 bile salt hydrolase 활성을 나타내어 혈액 내 콜레스테롤 수준 감소 효과가 있다고 사료되며 10% skim milk에서 배양하였을 때, pH가 감소하고 산도 및 생균수가 증가하는 것으로 보아 발효유 스타터로써의 활성을 갖는 것으로 판단되었다. 또한 E. faecium SA5의 ${\beta}$-glucosidase에 의해 ginsenoside $Rb_1$이 ginsenoside $Rg_3-s$와 $Rg_3-r$으로 전환되었음을 TLC 분석을 통해 확인하였다. 따라서 E. faecium SA5는 잠재적인 probiotics로 이를 이용하여 발효유 제조 및 ginsenoside 전환 관련 건강기능식품 개발에 응용할 수 있을 것으로 사료된다.
Yu, Jae Sik;Roh, Hyun-Soo;Baek, Kwan-Hyuck;Lee, Seul;Kim, Sil;So, Hae Min;Moon, Eunjung;Pang, Changhyun;Jang, Tae Su;Kim, Ki Hyun
Journal of Ginseng Research
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제42권4호
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pp.562-570
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2018
Background: Lung cancer is the leading cause of cancer-related death worldwide. In this study, we used a bioactivity-guided isolation technique to identify constituents of Korean Red Ginseng (KRG) with antiproliferative activity against human lung adenocarcinoma cells. Methods: Bioactivity-guided fractionation and preparative/semipreparative HPLC purification were used with LC/MS analysis to separate the bioactive constituents. Cell viability and apoptosis in human lung cancer cell lines (A549, H1264, H1299, and Calu-6) after treatment with KRG extract fractions and constituents thereof were assessed using the water-soluble tetrazolium salt (WST-1) assay and terminal deoxyribonucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) staining, respectively. Caspase activation was assessed by detecting its surrogate marker, cleaved poly adenosine diphosphate (ADP-ribose) polymerase, using an immunoblot assay. The expression and subcellular localization of apoptosis-inducing factor were assessed using immunoblotting and immunofluorescence, respectively. Results and conclusion: Bioactivity-guided fractionation of the KRG extract revealed that its ethyl acetate-soluble fraction exerts significant cytotoxic activity against all human lung cancer cell lines tested by inducing apoptosis. Chemical investigation of the ethyl acetatesoluble fraction led to the isolation of six ginsenosides, including ginsenoside Rb1 (1), ginsenoside Rb2 (2), ginsenoside Rc (3), ginsenoside Rd (4), ginsenoside Rg1 (5), and ginsenoside Rg3 (6). Among the isolated ginsenosides, ginsenoside Rg3 exhibited the most cytotoxic activity against all human lung cancer cell lines examined, with $IC_{50}$ values ranging from $161.1{\mu}M$ to $264.6{\mu}M$. The cytotoxicity of ginsenoside Rg3 was found to be mediated by induction of apoptosis in a caspase-independent manner. These findings provide experimental evidence for a novel biological activity of ginsenoside Rg3 against human lung cancer cells.
진세노사이드(인삼 사포닌)는 인삼의 대표적 약리성분 중의 하나로 생물학적 활성을 가진 배당체 화합물이다. 이들 사포닌은 가수분해 되어 저분자화 되었을 때, 항주름 및 항산화, 항암 등에 높은 약리효능효과를 나타낸다. 본 연구에서는 인삼 esculin 배지를 활용하여 ${\beta}$-glucosidase 활성을 가진 균주를 분리하였고 인삼 사포닌 전환을 미생물을 이용하여 수행하였다. 본 균주들을 16S rRNA sequencing을 통하여 동정하여 본 결과 Stenotrophomonas rhizopilae strain GFC09로 확인되였다. 균주의 최적 활성 조건을 결정하기 위해 조효소 1 mM와 인삼사포닌 $Rb_1$과 함께 배양한 후 생물학적 전환을 TLC, HPLC를 사용하여 확인하였다. 조효소에 의한 인삼 사포닌 $Rb_1$의 전환 경로는 다음과 같다. LB: RbNeobio R&D center, Gyeonggi-do 16954, Korea${\rightarrow}$Rd${\rightarrow}$FNeobio R&D center, Gyeonggi-do 16954, Korea${\rightarrow}$compound K, TSB: $Rb_1{\rightarrow}Rd{\rightarrow}F_2$. 가수분해된 생성된 물질은 NMR로 구조 동정하였다. 전환 산물의 효능 분석결과, 콜라겐 생성을 농도 의존적으로 증가시키는 것이 관찰되었다. 이에 본 연구에서는 ginsenoside $F_2$와 compound K 함유 인삼 전환 산물의 주름 개선 소재로서 활용가능성을 확인하였다.
Background: Ginsenoside Rg3 is one of the main active ingredients in ginseng. Here, we aimed to confirm its protective effect on the heart function in transverse aortic coarctation (TAC)-induced heart failure mice and explore the potential molecular mechanisms involved. Methods: The effects of ginsenoside Rg3 on heart and mitochondrial function were investigated by treating TAC-induced heart failure in mice. The mechanism of ginsenoside Rg3 for improving heart and mitochondrial function in mice with heart failure was predicted through integrative analysis of the proteome and plasma metabolome. Glucose uptake and myocardial insulin sensitivity were evaluated using micro-positron emission tomography. The effect of ginsenoside Rg3 on myocardial insulin sensitivity was clarified by combining in vivo animal experiments and in vitro cell experiments. Results: Treatment of TAC-induced mouse models with ginsenoside Rg3 significantly improved heart function and protected mitochondrial structure and function. Fusion of metabolomics, proteomics, and targeted metabolomics data showed that Rg3 regulated the glycolysis process, and Rg3 not only regulated glucose uptake but also improve myocardial insulin resistance. The molecular mechanism of ginsenoside Rg3 regulation of glucose metabolism was determined by exploring the interaction pathways of AMPK, insulin resistance, and glucose metabolism. The effect of ginsenoside Rg3 on the promotion of glucose uptake in IR-H9c2 cells by AMPK activation was dependent on the insulin signaling pathway. Conclusions: Ginsenoside Rg3 modulates glucose metabolism and significantly ameliorates insulin resistance through activation of the AMPK pathway.
Objectives:The ginsenoside Rg1 and Rb1, the major components of ginseng saponin, have neurotrophic and neuroprotective effects including promotion of neuronal survival and proliferation, facilitation of learning and memory, and protection from ischemic injury and apoptosis. In this study, to investigate the molecular basis of the effects of ginsenoside on neuron, we analyzed gene expression profiling of SH-SY5Y human neuroblastoma cells treated with ginsenoside Rg1 or Rb1. Methods:SH-SY5Y cells were cultured and treated in triplicate with ginsenoside Rg1 or Rb1($80{\mu}M$, $40{\mu}M$, $20{\mu}M$). The proliferation rates of SH-SY5Y cells were determined by MTT assay and microscopic examination. We used a high density cDNA microarray chip that contained 8K human genes to analyze the gene expression profiles in SH-SY5Y cells. We analyzed using the Significance Analysis of Microarray(SAM) method for identifying genes on a microarray with statistically significant changes in expression. Results:Treatment of SH-SY5Y cells with $80{\mu}M$ ginsenoside Rg1 or Rb1 for 36h showed maximal proliferation compared with other concentrations or control. The results of the microarray experiment yielded 96 genes were upregulated(${\geq}$3 fold) in Rg1 treated cells and 40 genes were up-regulated(${\geq}$2 fold) in Rb1 treated cells. Treatment with ginsenoside Rg1 for 36h induced the expression of some genes associated with protein biosynthesis, regulation of transcription or translation, cell proliferation and growth, neurogenesis and differentiation, regulation of cell cycle, energy transport and others. Genes associated with neurogenesis and neuronal differentiation such as SCG10 and MLP increased in ginsenoside Rg1 treated cells, but such changes did not occur in Rb1-group. Conclusion:Our data provide novel insights into the gene mechanisms involved in possible role for ginsenoside Rg1 or Rb1 in mediating neuronal proliferation or cell viability, which can elicit distinct patterns of gene expression in neuronal cell line. Ginsenoside Rg1 have more broad and strong effects than ginsenoside Rb1 in gene expression and related cellular physiology. In addition, we suggest that SCG10 gene, which is known to be expressed in neuronal differentiation during development and neuronal regeneration during adulthood, may have a role in enhancement of activity dependent synaptic plasticity or cytoskeletal regulation following treatment of ginsenoside Rg1. Further, ginsenoside Rg1 may have a possible role in regeneration of injured neuron, promotion of memory, and prevention from aging or neuronal degeneration.
HPLC에 의한 미량 Ginsenoside의 분석법을 확립하고자 연구를 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 인삼 ginsenosid의 분석은 많이 시도되어 왔으나 주요 사포닌 및 미량 사포닌의 분석법이 정립되지 않고 있는 실정인바, 본 연구에서는 이동상 용매의 기울기 용리를 다양하게 변화를 주어 Rb$_1$, Rb$_2$, Rb$_3$, Rc, Rd, Re, Rf Rg$_1$, Rg$_2$, Rg$_3$, Rh$_1$, Rh$_2$의 총 12종의 사포닌을 양호하게 분리하는데 성공하였다. 이동상의 흐름 속도는 1.00ml/min이고 column온도는 35$^{\circ}$C, UV detector의 파장은 203nm로 모두 일정하게 한 결과였으며, 최적의 분석조건은 H$_2$O와 CH$_3$CN의 용매 조성이 82/18, 70/30, 55/45, 50/50으로 각각의 ginsenosides의 안정적인 Area 값을 얻을 수 있었고 재현성을 시도해본 결과, 반복간 편차가 적어 재현성이 매우 양호한 것으로 나타났다.
Background: In the current phytochemical research on ginseng, the differentiation and structural identification of ginsenosides isomers remain challenging. In this paper, a two-dimensional mass spectrometry (2D-MS) method was developed and combined with statistical analysis for the direct differentiation, identification, and relative quantification of protopanaxadiol (PPD)-type ginsenoside isomers. Methods: Collision-induced dissociation was performed at successive collision energy values to produce distinct profiles of the intensity fraction (IF) and ratio of intensity (RI) of the fragment ions. To amplify the differences in tandem mass spectra between isomers, IF and RI were plotted against collision energy. The resulting data distributions were then used to obtain the parameters of the fitted curves, which were used to evaluate the statistical significance of the differences between these distributions via the unpaired t test. Results: A triplet and two pairs of PPD-type ginsenoside isomers were differentiated and identified by their distinct IF and RI distributions. In addition, the fragmentation preference of PPD-type ginsenosides was determined on the basis of the activation energy. The developed 2D-MS method was also extended to quantitatively determine the molar composition of ginsenoside isomers in mixtures of biotransformation products. Conclusion: In comparison with conventional mass spectrometry methods, 2D-MS provides more direct insights into the subtle structural differences between isomers and can be used as an alternative approach for the differentiation of isomeric ginsenosides and natural products.
Background : A new extraction method-heated ultrasonic extraction was qualitatively and quantitatively analyzed for the extraction of major ginsenosides from ginseng extract; this new high-performance liquid chromatography (HPLC) method was compared with the official extraction method of Korean industrial standards and standard for health functional food. Methods and Results : Ginsenoside compounds were analyzed for 35 minutes by the new HPLC analysis method using a Halo$^{(R)}$ RP-Amide column. The new HPLC analysis method was validated by the measurement of intra-day and inter-day precision, accuracy, limit of detection (LOD), and limit of quantification (LOQ) of each ginsenoside. The correlation coefficients (r2) for the calibration curves of the ginsenoside compounds were over 0.9997 in terms of linearity. The heated ultrasonic extraction method using ultrasonication for 30 minutes at $50^{\circ}C$ yielded higher amount of ginsenosides than the extraction method of the Korean industrial standards owing to the enhancement of extraction efficiency. Conclusions : Compared to the other extraction methods, the heated ultrasonic extraction method yielded a higher amount of ginsenoside Rb1 than Rg1 index compounds for the quality evaluation of ginseng roots.
수삼으로부터 용매추출, 용매분획 및 silica gel column chromatography를 반복하여 ginsenoside $Rg_1$을 분리하였다. Ginsenoside $Rg_1$의 결정특성, 녹는점, 비선광도, IR 데이터, FAB/MS 데이터, TLC에서의 Rf 값, HPLC에서의 r.t. 및 NMR 데이터를 표준화한 조건으로 측정하여 문헌 값과 비교 고찰하였다. 특히 ginsenoside $Rg_1$의 $^{1}H-$ 및 $^{13}C$-NMR 데이터를 HSQC 및 HMBC와 같은 2D-NMR 실험을 통하여 정확하게 동정하였다.
Kim, Dong Sub;Song, Mira;Kim, Sun-Hee;Jang, Duk-Soo;Kim, Jin-Baek;Ha, Bo-Keun;Kim, Sang Hoon;Lee, Kyung Jun;Kang, Si-Yong;Jeong, Il Yun
Journal of Ginseng Research
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제37권3호
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pp.332-340
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2013
In this study, gamma rays were used to irradiate embryogenic calli induced from cotyledon explants of Panax ginseng Meyer. After the embryogenic calli were irradiated, they were transferred to adventitious roots using an induction medium; next, mutated adventitious root (MAR) lines with a high frequency of adventitious root formations were selected. Two MAR lines (MAR 5-2 and MAR 5-9) from the calli treated with 50 Gy of gamma rays were cultured on an $NH_4NO_3$-free Murashige and Skoog medium with indole-3-butyric acid 3 mg/L. The expression of genes related to ginsenoside biosynthesis was analyzed using reverse transcription polymerase chain reaction with RNA prepared from native ginseng (NG), non-irradiated adventitious root (NAR) and 2 MAR lines. The expression of the squalene epoxidase and dammarenediol synthase genes was increased in the MAR 5-2 line, whereas the phytosterol synthase was increased in the MAR 5-9 line. The content and pattern of major ginsenosides (Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, and Rg1) were analyzed in the NG, NAR, and 2 MAR lines (MAR 5-2 and MAR 5-9) using TLC and HPLC. In the TLC analysis, the ginsenoside patterns in the NG, NAR, and 2 MAR lines were similar; in contrast, the MAR 5-9 line showed strong bands of primary ginsenosides. In the HPLC analysis, compared with the NG, one new type of ginsenoside was observed in the NAR and 2 MAR lines, and another new type of ginsenoside was observed in the 2 MAR lines irradiated with gamma rays. The ginsenoside content of the MAR 5-9 line was significantly greater in comparison to the NG.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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