Nguyen, Minh Hong Thi;Qian, Zhong-Ji;Jung, Won-Kyo
한국해양바이오학회지
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제5권4호
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pp.1-7
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2011
Bone health is maintained by balance between bone resorption and bone formation, and bone homeostasis requires balanced interactions between osteoblasts and osteoclasts. Most of drugs and functional foods for bone health have been developed as bone resorption inhibitors, which maintain bone mass by inhibiting the function of osteoclasts. The recent studies have shown beneficial effects of marine natural products on bone health. Therefore, this review is aimed to study effects of marine-derived natural substances on osteoarthritis inhibition via attenuation of MMPs and osteoblastic differentiation via activation of alkaline phosphatase (ALP), osteoclacin (OC), bone morphogenic protein-2 (BMP-2) as an important factor for bone formation, and mineralization. The present review can provide new insights in the osteoblastic differentiation of marine natural products and possibility for their application in bone health supplement.
Recently, marine organisms are emerging as a leading group for identifying and extracting novel bioactive substances. These substances are known to possess a potential regarding not only as a source of pharmaceutical products but also their beneficial effects on humans. Among the substances, antimicrobial peptides (AMPs) specifically have attracted considerable interest for possible use in the development of new antibiotics. AMPs are characterized by relatively short cationic peptides containing the ability to adopt a structure in which cationic or hydrophobic amino acids are spatially scattered. Although a few reports address novel marine organisms-derived AMPs, their antimicrobial mechanism(s) are still remain unknown. In this review, we summarized the peptides previously investigated, such as Pleurocidin, Urechistachykinins, Piscidins and Arenicin-1. These peptides exhibited significant antimicrobial activities against human microbial pathogens without remarkable hemolytic effects against human erythrocytes, and their mode of actions are based on permeabilization of the plasma membrane of the pathogen. Therefore, the study of antimicrobial peptides derived from marine organisms may prove to be useful in the design of future therapeutic antimicrobial drugs.
BACKGROUND: Phyllospadix japonica Makino is a perennial plant belonging to the family Zosteraceae. This species is native to the eastern coast of the Korean Peninsula, and it is found attached to rocks on the seashore. As with all seagrass species, P. japonica is also known to play a major role in protecting the marine environment, and studies on its physiological activities suggestive of its antioxidant, antibacterial and anti-inflammatory potentials have been reported. In this study, purification and structural analysis were performed to identify the polyphenol substances derived from P. japonica. METHODS AND RESULTS: An polyphenol substance MP-1 was purified from the 70% aqueous methanol extract of P. japonica using Diaion® HP-20 column chromatography, ODS column chromatography, and medium-pressure liquid chromatography (MPLC). The purified MP-1 was identified as rosmarinic acid having a molecular weight of 360 and a molecular formula of C18H16O8 through electrospray ionization (ESI)-mass and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopic analysis. CONCLUSION(S): This study highlights the processes used for the identification of the polyphenol substance derived from P. japonica. Rosmarinic acid, the polyphenol derived from P. japonica identified by this study, is a kind of bioactive substance mainly present in plants. These findings provide an important starting point and are valuable for future studies on bioactive substances in seagrass.
Background: Recent studies have elucidated the quorum-sensing mechanisms, biofilm formation, inter-pathogen interactions, and genes related to oral pathogens. This review aims to explore the recent expansion of drug targets against oral pathogens and summarize the current research on novel antibiotic substances derived from marine organisms that target oral pathogens. Methods: A comprehensive literature review summarized the novel mechanisms pertaining to quorum-sensing signal transmission systems, biofilm formation, and metabolite exchange in oral pathogens. The amino acid sequences of the 16 proteins identified as potential drug targets were systematically classified and compared across various oral microorganisms. Results: Through a literature review, we identified nine studies researching quorum sensing signaling inhibitors targeting oral pathogens. A comparison of the amino acid sequences of 16 potential drug targets in oral microorganisms revealed significant differences between oral pathogens and beneficial oral symbiotic microorganisms. These findings imply that it is possible to design drugs that can bind more selectively to oral pathogens. Conclusion: By summarizing the results of recent research on the signaling mechanisms that cause pathogenicity, new drug targets against oral pathogens were proposed. Additionally, the current status of developing new antibiotics for oral pathogens using recently developed quorum sensing inhibitors and natural products derived from marine organisms was introduced. Consequently, marine natural products can be used to develop drugs targeting new proteins in oral pathogens.
Recently demand for safer and healthier food has augmented with advancements in health conditions. Food ingredients with yet to be known safety and functionality, are being investigated for their safety or detrimental effects. The Ministry of Food and Drug Safety has introduced "health functional food" by the "Health Functional Food Act" to evaluate bio-functional and safety properties of raw materials using standard methods including in-vitro and in-vivo testing before human consumption. Despite recent growth in net worth of domestic functional food market, most of the raw materials are not from local Korean industries with own research and development, and mostly terrestrial not marine resources. Geographically, Korea has access to diverse marine bio-resources that need to be managed and utilized sustainably. Recently, diverse novel physiologically active substances have been reported from marine organisms. Hence, the development of functional foods from marine bio-resources is considered as an inevitably important task.
식물 유래 화합물은 다양한 생리활성과 구조 다양성으로 많은 연구자에게 관심을 받고 있으나 화합물 분리는 많은 시간 소요, 과량의 유기용매 소모와 분리과정 중의 활성성분의 유실 등의 어려움을 겪게 된다. 이러한 점을 극복하기 위하여 HPLC/SPE/HPLC를 결합한 Sepbox 분리시스템을 이용하여 고추잎 추출물에서 288개 분획물을 획득하였고 이 중에서 alpha-glucosidase 저해효능을 가지는 화합물인 luteolin 7-O-glucoside를 효과적으로 확인할 수 있었다. 또한 고추잎에 풍부한 플라보노이드 다당체를 가수분해함에 따라 해당 활성이 증가함을 검증하였다. 그러므로 본 연구결과는 Sepbox 시스템이 생리활성 평가와 결합할 경우 식물 내 유용물질 탐색에 효과적임을 보여주었다.
바다는 지구 표면의 70% 이상을 차지하고 있으며, 그 자체가 대부분 탐사되지 않은 미지와 기회의 공간으로 제시되고 있다. 특히, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸인 반도로 해양 연구의 중요성이 강조되고 있다. 매우 복잡하고 다양한 환경을 가지고 있는 해양은 막대한 생물학적 다양성을 보이고 있으며 미생물학적 측면에서도 해양 환경은 다양하고 극단적인 온도, 압력, 일사량, 염분, pH 등을 가지고 있어 생태학적으로 특이한 서식처를 제공한다. 이로 인해 육상과는 달리 계통분류학적으로 매우 다르며, 다양한 미생물들이 서식하나 그 다양성, 분리, 배양 그리고 이들이 생산해 내는 2차 대사산물 등에 대한 연구는 아직도 미진한 상황이다. 1990년대까지도 거의 연구되지 않던 해양 환경 자생 미생물의 생리활성물질에 대한 연구는 2000년대 들어 해양 방선균이 생산해 내는 천연물에 대한 연구가 가속화 되기 시작했다. 이후, 박테리아, 고세균, 조류 등을 활용한 항균제, 항암제, 항산화제, 항염증제 등과 같은 의약품 개발 분야 뿐만 아니라 및 바이오 플라스틱 생산, 바이오 연료 생산, 이산화탄소 포집, 생균제 발굴 및 개발 등의 다양한 산업분야에서 해양 미생물을 활용한 연구가 가속화 되고 있는 실정이다. 본 총설에서는 해양미생물을 활용한 생명과학 및 생명공학 기술 분야의 연구 성과 및 최신 동향을 소개하고자 한다. 이를 통해 독자들이 의약소재 개발 외 제반 천연물 관련 분야의 기반 및 응용 연구의 중요성을 인식하고 미래 해양 유래 소재를 이용한 바이오 연구 개발의 최적화 및 실용화 연구에 적극 도움이 되길 기대한다.
Osteoarthritis (OA) is an inflammatory disease due to wear caused by the continuous use of cartilage. Although many drugs for treating OA are being studied, they have side effects, such as digestive disorders and cardiovascular diseases. Glucosamine, a drug derived from natural products, is known to be less effective. Therefore, the marine organism, Sargassum fulvellum, was studied to determine whether it contains substances with a chondroprotective effect on the inflammatory response of chondrocytes induced by interleukin-1β (IL-1β). A 30% ethanol extract of S. fulvellum (SF30%EtOH) has therapeutic and few side effects. We first confirmed the presence of nitric oxide (NO) and the expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS), which is expressed during inflammatory reactions. We then examined the expression of collagen type II, which is the main component of the extracellular matrix and cartilage. Finally, the expression of extracellular matrix degrading enzymes, MMPs and ADAMTS-4 and -5, was confirmed. The results showed that SF30%EtOH reduced the expression levels of NO, iNOS, MMPs, and ADAMT-4 and -5, and increased the expression level of collagen type II in chondrocytes induced with IL-1β. Therefore, SF30%EtOH has a chondroprotective effect against inflammation, indicating its potential use for the prevention and treatment of OA.
미세조류는 천연재생자원으로서 단순히 빛, 이산화탄소, 인 및 질소만이 존재하는 환경에서도 빠른 속도로 자라며 동시에 다양한 기본 화학물질(예를 들면 제약 및 식품산업에서 높은 부가가치를 창출 할 수 있는 비타민, 지방산, 카로티노이드 등)들을 생산한다. 본 연구에서는 생리활성물질을 생산하는 미세조류의 무균순수분리방법의 개발 및 미세조류 배양에 필요한 균체 생육도 측정법을 확립하고자 하였다. 미세조류에서 유용성분 추출을 위하여 항생제 혼합물 [ampicillin (100 ${\mu}g/ml$), streptomycin (10 ${\mu}g/ml$), chloramphenicol (10 ${\mu}g/ml$), penicillin (10 ${\mu}g/ml$), neomycin (50 ${\mu}g/ml$), gentamycin (50 ${\mu}g/ml$), kanamycin (10 ${\mu}g/ml$), nystatin (1.5 ${\mu}g/ml$)]을 이용한 결과 1-3%의 혼합 항생제의 농도범위에서 최적의 결과를 얻었으며 분광광도법을 이용한 균체생육도 측정법 또한 확립하였다. Haematococus lacustris 미세조류를 배양하여 astaxanthin을 추출하였으며, H. lacustris 배양액 1 ml로부터 얻은 astaxanthin의 농도는 $1.9{\times}10^{-3}{\mu}g/l$이었다. 따라서 개발된 무균 순수분리법을 이용하여 미세조류로부터 양질의 astaxanthin 및 유용성분들을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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