• 생명과학회지
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• 제31권8호
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• pp.719-728
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• 2021

멜라닌 색소는 포유동물의 피부, 머리카락, 눈, 신경계에 풍부하게 존재한다. 멜라닌은 다양한 환경적 스트레스로부터 피부를 보호하며, 생리학적 산화-환원 완충 작용을 통해 항상성을 유지한다. 그러나, 과도한 멜라닌 축적은 간반, 주근깨, 노인성 흑자, 염증성 색소침착을 일으킬 수 있다. 티로시나아제는 멜라닌의 생합성 경로 조절에 아주 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 티로시나아제의 활성을 저해하는 다양한 미백제가 개발되었지만 알러지, DNA손상, 세포독성, 돌연변이 유발 등을 야기하는 부작용으로 인해 임상적 적용이 제한되었다. 본 논문에서 여러 4-크로마논 유도체를 합성하여 티로시나아제 억제 활성을 조사하였다. 이들 화합물 중 MHY1294는 IC₅₀가 5.1±0.86 μM으로 양성 대조군인 코직산(14.3±1.43 μM) 보다 나은 티로시나아제 효소 억제 활성을 나타냈다. 또한 MHY1294는 티로시나아제의 촉매 부위에서 경쟁적인 억제 작용을 보였으며 코직산보다 더 큰 기질 결합 친화성을 가지는 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라, MHY1294는 B16F10 흑색종 세포에서 멜라닌 세포 자극 호르몬 (α-MSH)에 의해 유도되는 멜라닌 합성과 세포 내 티로시나아제 활성을 유의적으로 억제하였다. 결론적으로 본 연구는 MHY1294가 과도한 멜라닌 축적에 대한 약물 제제 및 미백제로서의 개발 가능성이 있음을 시사한다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제54권6호
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• pp.618-630
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• 2021

본 연구에서는 생강을 효소처리하여 수용화율을 높인 후 고초균을 이용하여 발효시킨 생강발효물 (FGEs)을 제조하고, 이를 SH-SY5Y에 6-OHDA와 함께 처리하여 세포 보호 효과 및 AChE 저해 활성을 평가하였다. 그 결과, 6-OHDA로 자극된 신경세포에서 FGE를 처리한 모든 실험군에서 세포 생존율이 증가하고 LDH 농도가 감소하였다. 6-OHDA로 유발된 세포자멸사를 억제할 수 있는지 확인하기 위해 핵의 형태학적인 변화 및 caspase-3 활성을 확인하였다. FGE를 처리한 모든 실험군에서 핵의 손상 및 apoptotic body의 감소와 caspase-3 억제 활성을 확인할 수 있었다. 또한 FGE는 AChE의 활성을 유의적으로 감소시켰다. 시료 간의 활성 차이를 비교하였을 때, 생강에 효소 처리 후 고초균으로 발효한 추출물군 (E/BKG와 E/BCG)의 신경세포 보호 활성이 효소 처리하지 않은 발효생강군 (BKG와 BCG) 보다 유의적으로 크게 나타났다. 그러나 발효에 사용된 고초균 2종 간의 활성은 유사하였으며 처리군 간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 본 연구 결과로부터 효소처리하여 수용화율을 높여 고초균으로 발효한 FGE는 신경세포 보호 및 AChE 저해 효과를 나타내어 향후 신경질환 연구를 위한 기초자료 제공 및 고부가가치 식품소재 개발에 이용 가능할 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제32권1호
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• pp.11-22
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• 2022

뇌 등 신경 조직에서 흥분성 신경전달물질의 일종인 글루탐산(glutamate)에 의해 유도되는 신경세포 독성에 N-methyl-D-aspartate (NMDA) 수용체가 중요하게 관여함은 잘 알려져 있다. 레스베라트롤(resveratrol)은 자연식품에서 얻어지는 가장 잘 알려진 폴리페놀(polyphenol)의 일종으로 글루탐산에 의해 유도되는 신경세포 독성을 완화하는 효과가 있는 것으로 보고되었으나 그 기전은 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 NMDA를 처리한 HT-22 신경세포를 신경세포 독성 모델로 이용하여 미토콘드리아 손상에 미치는 레스베라트롤의 보호 효과와 그 기전을 연구하고자 하였다. NMDA를 처리한 HT-22 신경세포에서 MTT 환원능의 감소와 미토콘드리아 막전위의 소실, 세포 내 ATP 농도의 감소, 활성산소종 생성의 증가, 미토콘드리아 막 투과성의 증가(mitochondrial permeability transition) 등 미토콘드리아의 기능적, 형태학적 손상을 시사하는 지표 변화들이 관찰되었다. 또한 미토콘드리아 손상의 결과로 세포사멸(apoptosis)이 증가함도 확인하였다. 레스베라트롤은 NMDA에 의한 미토콘드리아 손상과 세포사멸을 현저히 방지하는 보호 효과를 보였다. 헴 산화효소-1(heme oxygenase-1) 활성 억제제인 아연 프로토포르피린-9(zinc protoporphyrin IX)을 전처리한 세포에서는 레스베라트롤의 보호 효과가 현저히 약화되었으며, 반면에 heme oxygenase-1 활성 촉진제인 코발트 프로토포르피린(cobalt protoporphyrin)과 빌리루빈(bilirubin)은 레스베라트롤과 유사한 보호 효과를 나타내었다. 실시간 정량중합효소연쇄반응(RT-qPCR) 검사와, 웨스턴 블롯(Western blot) 검사로 확인한 결과 레스베라트롤은 헴 산화효소-1의 mRNA와 단백 발현을 증가시킴을 확인할 수 있었다. 짧은 간섭 RNA (small interfering RNA)를 형질주입(transfection)하여 헴 산화효소-1의 발현을 일시적으로 차단(knock down)한 세포에서는 레스베라트롤의 보호 효과가 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 레스베라트롤은 NMDA를 처리한 HT-22 신경세포에서 미토콘드리아의 기능적, 형태학적 손상을 완화하여 신경세포 독성에 대한 보호 효과를 나타내며 그 기전에는 헴 산화효소-1의 발현 증가가 중요하게 작용함을 시사한다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권6호
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• pp.528-536
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• 2021

본 연구는 십자화과 채소인 갓(Brassica juncea) 추출물을 이용하여 지표성분인 sinigrin의 함량을 분석하고, 내분비계 교란물질 환경호르몬인 비스페놀 A (BPA)로 분화를 유도한 3T3-L1 전구지방세포에서 갓 추출물과 sinigrin 처리에 대한 지방세포 분화 및 활성산소종(ROS) 생성 억제, 지방 생성 전사인자(PPARγ, C/EBPα, aP2)의 단백질 발현 감소 효능을 평가하였다. 연구 결과에 따르면 HPLC를 이용하여 측정한 갓 추출물 중 sinigrin의 함량은 21.27±0.2 mg/g 인 것으로 나타났다. BPA로 유도된 3T3-L1 전구지방세포에서 XTT assay 결과 sinigrin 180 µM 및 갓 추출물 300 ㎍/mL 농도에서 세포 독성을 보이지 않았으며, 지방세포 분화과정 중 세포 내 지방 축적량과 ROS 생성량을 비교하였을 때 갓과 sinigrin을 처리한 지방세포의 경우 지방축적량 및 ROS 생성량 모두 유의적으로 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 갓 추출물 및 sinigrin을 처리하였을 때 지방세포 분화를 조절하는 전사인자 PPARγ, C/EBPα 및 aP2의 발현이 억제됨을 확인하였다. 이 결과를 통해 갓은 환경호르몬 비스페놀 A로 유도된 지방세포 내 지방 축적 억제와 더불어 ROS 저감에 효과적으로 작용함을 확인하였다. 향후 sinigrin을 함유한 갓은 BPA로 인한 지질 대사 장애를 예방하는 천연물 유래 기능성 식품 소재로 활용할 가능성이 높은 것으로 기대되며, 추가로 임상 연구 및 작용기전 입증을 위한 in vivo 모델에서의 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제32권12호
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• pp.979-988
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• 2022

비만은 당뇨, 고혈압, 심근경색 등 심혈관 질환을 유발하는 주요 원인으로 이와 관련된 질환의 발병률이 증가하고 있다. 이로 인해 비만 치료 및 예방에 대한 관심이 급증하는 추세이며, 비만 치료제가 전 세계적으로 개발되고 있지만 많은 부작용을 초래하여 시판이 중단되거나 장기복용이 금지되어 있다. 이러한 문제를 막기 위해 부작용이 적으면서 항비만 효과를 가지는 천연 소재를 활용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 사용된 해당화(Rosa rugosa)는 장미과에 속하는 낙엽활엽관목으로서 토혈, 하리, 월경과다 등에 이용되고 있으며, 항염증, 항산화 효과, 노화방지, 혈당 강하작용, 혈청 콜레스테롤 수치 저하작용, HIV protease 저해 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 해당화 추출물 및 분획물 4종(H₂O, n-BuOH, 85% aq. MeOH, n-Hex)의 지방세포분화에 미치는 효과에 대한 연구를 진행하였다. 3T3-L1 지방전구세포를 지방세포로의 분화를 유도하여 Oil-Red O staining으로 지방생성 억제 정도를 측정하였다. 그 결과, 갯완두 추출물 및 분획물 처리군에서 농도 의존적으로 지방세포 형성이 억제되는 것을 확인하였다. 또한 지방세포분화에 관여하는 PPARγ, C/EBPα 및 SREBP1c와 같은 인자의 mRNA 및 단백질 발현에 미치는 효과를 확인한 결과, 지방세포분화 조절인자의 발현이 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다. 이는 AMPK 신호전달경로를 통한 지방분화인자의 억제를 통한 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구결과로부터 해당화 추출물 및 분획물의 항비만 효과를 확인하였으며, 나아가 비만 치료제의 소재로 개발될 수 있는 가능성을 제시할 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.108-118
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• 2022

뇌실하 영역은 뇌에서 신경줄기세포가 분포하는 곳으로 평생에 걸쳐 새로운 신경세포를 생성하는 곳이다. 많은 세포 안팎의 인자들이 신경줄기세포의 세포 증식과 신경세포로의 분화에 영향을 미친다. 최근 들어, L-type 칼슘 채널이 신경계의 발달을 조절하고 뇌실하 영역에 있는 신경줄기세포, 신경세포로 분화 중인 세포, 그리고 성숙한 신경세포에 분포한다고 밝혀졌다. L-type 칼슘 채널의 저해제인 nifedipine은 고혈압의 치료제로 오랜 기간 사용되어 왔다. 신경줄기세포에 nifedipine을 사용하여 L-type 칼슘 채널을 저해하는 연구는 많이 없는 상황이다. 이번 연구에서, 우리는 5일령 쥐의 뇌실하 영역에서 배양한 신경줄기세포에 nifedipine을 처리하여 신경세포로의 분화에 미치는 영향을 관찰하였다. Nifedipine은 Tuj1을 발현하는 신경세포의 수를 증가시킨 반면, Olig2를 발현하는 희소 돌기 아교 세포(oligodendrocytes)의 수에는 큰 영향을 미치지 않았다. Nifedipine은 S기를 표지하는 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 들어간 세포의 수를 증가시켰고, 세포 분열시 나타나는 인산화된 히스톤 H3(PH3)를 발현하는 세포의 수를 증가시켰다. Nifedipine은 신경세포로의 분화를 촉진하는 Dlx2 유전자의 전사를 증가시켰고, 초기 신경세포에서 보이는 Mash1의 양도 증가시켰다. Nifedipine 외 또다른 L-type 칼슘 채널의 저해제인 verapamil을 처리하자, 신경세포로의 분화가 소폭 증가하였으나, 통계적 유의미성은 매우 낮았다. T-type 칼슘 채널의 저해제 유전자인 Cav3.1, Cav3.2, Cav3.3가 발현함을 관찰하여, T-type 칼슘 채널의 저해제인 pimozide를 신경줄기세포에 처리하였으나, 신경세포로의 분화에는 변화가 없었다. 이러한 결과를 통해 nifedipine이 신경줄기세포의 초기 분화를 증진함을 알 수 있으며, L-type 칼슘 채널이 신경세포로의 분화에 관여함을 알 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-7
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• 2023

세포내 운반체는 kinesin과 dynein과 같은 미세소관 분자 모터단백질에 의하여 운반된다. Kinesin은 분자 모터단백질의 큰 그룹을 형성하며, kinesin-1은 미세소관 위를 정방향으로 세포내 소기관, 단백질 복합체, 그리고 mRNAs을 운반한다. Kinesin-1은 kinesin superfamily protein (KIF) 5A, 5B, 그리고 5C (또 다른 명칭으로 kinesin장쇄) 그리고 kinesin 단쇄로 구성되어져 있다. Kinesin-1은 KIF5s의 carboxyl (C)-말단 부위를 통하여 다양한 단백질과 결합한다는 사실은 알려져 있지만, 결합단백질에 대하여서는 아직 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 KIF5A의 C-말단 특정영역과 결합하는 단백질을 효모 two-hybrid system을 사용하여 탐색한 결과, Glutamate-rich 4 (ERICH4)를 분리하였다. ERICH4는 KIF5A의 C-말단 특정영역과 결합하지만, KIF5B와 KIF3A (kinesin-2의 모터단백질)와는 결합하지 않았다. 그리고 KIF5A는 ERICH4의 다른 isoform인 ERICH1과는 결합하지 않았다. 또한 KIF5A은 GST-ERICH4, GST-ERICH4-amino (N)-말단과는 결합하지만 GST-ERICH4-C말단과 GST와는 결합하지 않았다. HEK-293T 세포에 ERICH4와 KIF5A을 발현시켰을 때 ERICH4와 KIF5A는 세포 내의 같은 부위에서 발현하며, ERICH4을 면역침강한 결과 KIF5A와 KLC은 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 ERICH4는 kinesin-1이 운반하는 수송체와 KIF5A와의 결합에 매개단백질로의 역할의 가능성을 시사한다.

• 대한화장품학회지
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• 제49권3호
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• pp.193-201
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• 2023

H₂O₂는 세포에서 산화 스트레스를 유발하여 세포 성장, 증식, 노화 및 사멸에 영향을 미치는 일종의 활성산소종(ROS)이다. 본 연구의 목적은 H₂O₂의 세포 독성을 완화시키는 활성 펩타이드를 찾는 것이다. 잠재적인 활성 펩타이드의 서열을 예측하기 위해서 위치 스캐닝 합성 테트라펩타이드 조합 라이브러리를 탐색하였다. H₂O₂로 유도된 인간 각질형성세포(HaCaT 세포)의 사멸에 대한 펩타이드 풀들의 완화 효과를 비교한 결과, 다양한 활성 펩타이드의 시퀀스가 예측되었다. 특히 시스테인(C) 잔기를 함유한 펩타이드가 활성이 있을 것으로 예측되었다. 후속 실험에서 C-NH₂, CC-NH₂, CCC-NH₂, CCCC-NH₂ 등의 길이가 다른 시스테인 함유 펩타이드들의 세포 독성과 활성을 조사하였다. C-NH₂ 및 CC-NH₂는 1.0 mM 이하에서 유의한 세포 독성이 없었지만 CCC-NH₂ 및 CCCC-NH₂는 상대적으로 강한 세포 독성을 보였다. C-NH₂와 CC-NH₂는 H₂O₂로 유도된 세포독성을 완화시켰다. CC-NH₂는 C-NH₂, C, N-아세틸 시스테인(NAC) 및 글루타티온(GSH)보다 세포 보호 효과가 높았다. 유세포 분석법으로 세포 내 ROS를 측정하였을 때, H₂O₂는 ROS의 생성을 증가시켰다.H₂O₂ 노출조건에서 CC-NH₂는 C-NH₂보다는 더 효과적으로 ROS 생성을 억제하였고, C, NAC, GSH 만큼 효과적이었다. 본 연구의 결과는 다양한 시스테인 함유 펩타이드 중 특히 CC-NH₂가 H₂O₂로 유도된 세포 독성과 ROS 생성을 안전하고 효과적으로 완화시키는 항산화 특성이 있음을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제33권4호
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• pp.305-314
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• 2023

자외선 B 조사는 세포의 산화 스트레스, 광노화, 염증을 유발하여 피부 질환을 유발한다. 본 연구의 목적은 인간 피부 섬유아세포에서 자외선 B 조사로 유도된 산화적 스트레스에 대한 모린의 보호 효과를 연구하는 것이다. 모린은 산화적 스트레스로 매개된 질환, 신경 퇴행성 질환, 염증의 잠재적인 치료 후보로 보고되었다. 모린이 항산화제로 보고되고 있기에, 본 연구에서는 모린이 피부 섬유아세포에서 산화적 스트레스 억제를 통한 UVB 유도 아포토시스를 완화할 수 있다고 추측했다. 세포생존율과 세포 내 활성 산소종레벨은 각각 MTT 분석법, H2DCFDA 및 DHE 형광 염색 방법을 사용하여 측정하였다. 단백질 카르보닐 형성과 지질 과산화는 ELISA 키트를 사용하여 측정하였다. DNA 분절법, comet assay는 산화적 DNA 손상을 평가하는데 사용되었다. Apoptosis 현상은 TUNEL 분석 및 Hoechst 33342 염색법을 사용하여 분석하였다. 아포토시스 관련 단백질의 발현은 Western blot 분석을 사용하였다. 모린은 자외선 B로 유도된 활성 산소종을 제거하고, 항산화 관련 단백질을 증가시켜 지질 과산화, 단백질 카르보닐화 및 DNA 손상을 억제하여 세포를 보호하였다. 모린은 항아포토시스 단백질 Bcl-2의 발현 증가 및 Bax, caspase-9와 caspase-3 발현을 억제함으로써 자외선 B로 유도된 세포 사멸로부터 보호하였다. 이러한 효과는 또한 p38 및 JNK 1/2의 인산화 감소에 의해 매개되었다. 따라서 모린이 자외선 B로 유도된 피부 손상에 대한 예방/치료 약물로 개발될 수 있음을 나타낸다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권3호
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• pp.408-419
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• 2023

Background: Ginsenoside compound K (CK), the main active metabolite in Panax ginseng, has shown good safety and bioavailability in clinical trials and exerts neuroprotective effects in cerebral ischemic stroke. However, its potential role in the prevention of cerebral ischemia/reperfusion (I/R) injury remains unclear. Our study aimed to investigate the molecular mechanism of ginsenoside CK against cerebral I/R injury. Methods: We used a combination of in vitro and in vivo models, including oxygen and glucose deprivation/reperfusion induced PC12 cell model and middle cerebral artery occlusion/reperfusion induced rat model, to mimic I/R injury. Intracellular oxygen consumption and extracellular acidification rate were analyzed by Seahorse multifunctional energy metabolism system; ATP production was detected by luciferase method. The number and size of mitochondria were analyzed by transmission electron microscopy and MitoTracker probe combined with confocal laser microscopy. The potential mechanisms of ginsenoside CK on mitochondrial dynamics and bioenergy were evaluated by RNA interference, pharmacological antagonism combined with co-immunoprecipitation analysis and phenotypic analysis. Results: Ginsenoside CK pretreatment could attenuate mitochondrial translocation of DRP1, mitophagy, mitochondrial apoptosis, and neuronal bioenergy imbalance against cerebral I/R injury in both in vitro and in vivo models. Our data also confirmed that ginsenoside CK administration could reduce the binding affinity of Mul1 and Mfn2 to inhibit the ubiquitination and degradation of Mfn2, thereby elevating the protein level of Mfn2 in cerebral I/R injury. Conclusion: These data provide evidence that ginsenoside CK may be a promising therapeutic agent against cerebral I/R injury via Mul1/Mfn2 mediated mitochondrial dynamics and bioenergy.