Background: The roots of Panax ginseng contain two types of tetracyclic triterpenoid saponins, namely, protopanaxadiol (PPD)-type saponins and protopanaxatiol (PPT)-type saponins. In P. ginseng, the protopanaxadiol 6-hydroxylase (PPT synthase) enzyme catalyses protopanaxatriol (PPT) production from protopanaxadiol (PPD). In this study, we constructed homozygous mutant lines of ginseng by CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of the PPT synthase gene and obtained the mutant ginseng root lines having complete depletion of the PPT-type ginsenosides. Methods: Two sgRNAs (single guide RNAs) were designed for target mutations in the exon sequences of the two PPT synthase genes (both PPTa and PPTg sequences) with the CRISPR/Cas9 system. Transgenic ginseng roots were generated through Agrobacterium-mediated transformation. The mutant lines were screened by ginsenoside analysis and DNA sequencing. Result: Ginsenoside analysis revealed the complete depletion of PPT-type ginsenosides in three putative mutant lines (Cr4, Cr7, and Cr14). The reduction of PPT-type ginsenosides in mutant lines led to increased accumulation of PPD-type ginsenosides. The gene editing in the selected mutant lines was confirmed by targeted deep sequencing. Conclusion: We have established the genome editing protocol by CRISPR/Cas9 system in P. ginseng and demonstrated the mutated roots producing only PPD-type ginsenosides by depleting PPT-type ginsenosides. Because the pharmacological activity of PPD-group ginsenosides is significantly different from that of PPT-group ginsenosides, the new type of ginseng mutant producing only PPD-group ginsenosides may have new pharmacological characteristics compared to wild-type ginseng. This is the first report to generate target-induced mutations for the modification of saponin biosynthesis in Panax species using CRISPR-Cas9 system.
The metabolism of ginseng saponins by human intestinal bacteria was studied using human feces under anaerobic culture conditions. $Ginsenoside-Rb_1$, $-Rb_2$ and -Rc(protopanaxadiol type) were mainly metabolized to compound-K(C-K), $20-O-[{\alpha}-L-arabinopyranosyl(1{\rightarrow}6)-{\beta}-{_D}-glucopyranosyl]-20(S)-protopanaxadiol(compound-Y,\;C-Y)$, $20-O-[{\alpha}-L-arabinopyranosyl(1{\rightarrow}6)-{\beta}-{_D}-glucopyranosyll-20(S)-protopanaxadiol(ginsenosied-MC,{\;}MC)$, respectively, and $ginsenoside-Rg_1$ and -Re(protopanaxatriol type) to their aglycon, 20(S)-protopanaxatriol, though the pathway and rate of the metabolism were affected by fermentation medium. C-K was not decomposed any more, while C-Y and Mc were both gradually hydrolyzed to C-K.
In an attempt toward the synthesis of the difficulty accessible ginseng saponins the four dammarane glycosides identical to the natural $ginsenosides-Rh_2,$ - F2, compound K and chikusetsusaponin - LT8 have been prepared from betulafolienetriol(=dammar-24-ene-$3{\alpha},12{\beta}\;20(S)-triol).\;3-O-{\beta}-D-Glucopyranoside$ of 20(S) - protopanaxadiol $(=ginsenoside-Rh_2)$ have been obtained by the regio - and stereoselective glycosylation of the $12-O-acetyldammar-24-ene-3{\beta},\;12{\beta},$ 20(S)-triol. The 12-ketoderivative of 20(S)-protopanaxadiol has been used as aglycon in synthesis of chikusetsusaponin - LT8. Attempted regio - and stereoselective glycosylation of the less reactive tertiary C - 20 - hydroxyl group in order to synthesize the $20-O-{\beta}-D-glucopyranoside$ of 20(S)-protopanaxadiol(=compound K) using 3, 12 - di - O - acetyldammar - 24 - ene - $3{\beta},12{\beta},20(S)$-trial as aglycon was unsuccessful. Glycosylation of 3, 12 - diketone of betulafolienetriol followed by $NaBH_4$ reduction yielded the $20-O-{\beta}-D-glucopyranoside\;of\;dammar-24-ene-3{\beta},12{\alpha},$ 20(S)-triol, the $12{\alpha}-epimer$ of 20(S) - protopanaxadiol. Moreover, a number of semisynthetic ocotillol - type glucosides, analogs of natural pseudoginsenosides, have been prepared.
Following ginsenoside-Rb1-hydrolyzing assay, strictly anaerobic bacteria were isolated from human feces and identified as Prevotella oris. The bacteria hydrolyzed ginsenoside Rb1 and Rd to $20-O-{\beta}-D-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxadiol$ (I), ginsenoside Rb2 to $20-O-[{\alpha}-L-arabinofuranosyl (1{\rightarrow}6)-{\beta}-D-glucopyranosyl] - 20(S)-protopanaxadiol$ (ll) and ginsenoside Rc to $20-O-[{\alpha}-L-arabinofuranosyl (1{\rightarrow} 6){\beta}-D-g1ucopyranosyl]-20(S)-protopanaxadiol$ (III) like fecal microflora, but did not attack ginsenoside Re nor Rgl (Protopanaxatriol-type). Pharmacokinetic studies of ginseng saponins was also performed using specific pathogen free rats and demonstrated that the intestinal bacterial metabolites I-111, 20(S)- protopanaxatriol(IV) and 20(S)-protopanaxadiol(V) were absorbed from the intestines to $blood(0.4-5.1\;{\mu}g/ml)$ after oral administration with total saponin(1 g/kg/day).
Seol, Su Yeon;Kim, Bo Ram;Hong, Se Chul;Yoo, Ji Hyun;Lee, Kun Hee;Lee, Ho Joo;Park, Jong Dae;Pyo, Mi Kyung
Natural Product Sciences
/
v.20
no.1
/
pp.58-64
/
2014
In this study, edible protopanaxadiol saponin enriched fraction were prepared by ultrafiltration (UF). Ginseng extract was prepared from mixtures of ginseng main root and rootlet (root: rootlet = 4 : 6). UF system was used the four-piston Diaphragm pump equipped with 5 kDa pore size Hydrosart Cassette made by regenerated cellulose acetate (CA) or 3 kDa pore size Hollow Fiber cartridge made by polyethersulfone (PES). Total ginsenoside contents of concentrated fraction by UF system was found to higher, compared to before those of untreated method. Especially, processing of UF showed the increase of PPD-type ginsenoside, while PPT-type ginsenoside was gradually decreased by both 3 kDa and 5 kDa membrane. After removal of 80% water by the 5 kDa Hydrosart Cassette and by 3 kDa Hollow Fiber cartridge, ginsenoside Rb1 content was higher 37.2 mg/g and 25.3 mg/g than 20.8 mg/g in untreated process. The ratio of Rb1 to Rg1 (Rb1/Rg1) and PPD- to PPT- type ginsenoside (PPD/PPT) were higher in inner fluid of ginseng extract after UF by 3 kDa cartridge (47.1 and 23.5, respectively) and 5 kDa Cassette (25.3 and 11.9, respectively) than those of before UF (5.7 and 3.7, respectively). PPD-type ginsenoside enriched fraction by UF system could be developed as a new ginseng material in food and cosmetic industrials.
Compound K (C-K) is one of the most pharmaceutically effective ginsenosides, but it is absent in natural ginseng. However, C-K can be obtained through the hydrolysis of protopanaxadiol-type ginsenosides (PPDGs) in natural ginseng. The aim of this study was to obtain the high concentration of food-available C-K using PPDGs in Korean ginseng extract by an extracellular enzyme from Aspergillus niger KACC 46495. A. niger was cultivated in the culture medium containing the inducer carboxymethyl cellulose (CMC) for 6 days. The extracellular enzyme extracted from A. niger was prepared from the culture broth by filtration, ammonium sulfate, and dialysis. The extracellular enzyme was used for C-K production using PPDGs. The glycoside-hydrolyzing pathways for converting PPDGs into C-K by the extracellular enzyme were Rb1 → Rd → F2 → C-K, Rb2 → Rd or compound O → F2 or compound Y → C-K, and Rc → Rd or compound Mc1 → F2 or compound Mc → C-K. The extracellular enzyme from A. niger at 8.0 mg/ml, which was obtained by the induction of CMC during the cultivation, converted 6.0 mg/ml (5.6 mM) PPDGs in Korean ginseng extract into 2.8 mg/ml (4.5 mM) food-available C-K in 9 h, with a productivity of 313 mg/l/h and a molar conversion of 80%. To the best of our knowledge, the productivity and concentration of C-K of the extracellular enzyme are the highest among those by crude enzymes from wild-type microorganisms.
Ginsenosides are bioactive components of Panax ginseng with many functions such as anti-aging, anti-oxidation, anti-inflammatory, anti-fatigue, and anti-tumor. Ginsenosides are categorized into dammarane, oleanene, and ocotillol type tricyclic triterpenoids based on the aglycon structure. Based on the sugar moiety linked to C-3, C-20, and C-6, C-20, dammarane type was divided into protopanaxadiol (PPD) and protopanaxatriol (PPT). The effects of ginsenosides on skin disorders are noteworthy. They play antiaging roles by enhancing immune function, resisting melanin formation, inhibiting oxidation, and elevating the concentration of collagen and hyaluronic acid. Thus, ginsenosides have previously been widely used to resist skin diseases and aging. This review details the role of ginsenosides in the anti-skin aging process from mechanisms and experimental research.
Park, Seong-Bum;Chun, Ju-Hyeon;Ban, Yong-Wook;Han, Jung Yeon;Choi, Yong Eui
Journal of Ginseng Research
/
v.40
no.1
/
pp.47-54
/
2016
Background: The roots of Panax ginseng contain noble tetracyclic triterpenoid saponins derived from dammarenediol-II. Dammarene-type ginsenosides are classified into the protopanaxadiol (PPD) and protopanaxatriol (PPT) groups based on their triterpene aglycone structures. Two cytochrome P450 (CYP) genes (CYP716A47 and CYP716A53v2) are critical for the production of PPD and PPT aglycones, respectively. CYP716A53v2 is a protopanaxadiol 6-hydroxylase that catalyzes PPT production from PPD in P. ginseng. Methods: We constructed transgenic P. ginseng lines overexpressing or silencing (via RNA interference) the CYP716A53v2 gene and analyzed changes in their ginsenoside profiles. Result: Overexpression of CYP716A53v2 led to increased accumulation of CYP716A53v2 mRNA in all transgenic roots compared to nontransgenic roots. Conversely, silencing of CYP716A53v2 mRNA in RNAi transgenic roots resulted in reduced CYP716A53v2 transcription. HPLC analysis revealed that transgenic roots overexpressing CYP716A53v2 contained higher levels of PPT-group ginsenosides ($Rg_1$, Re, and Rf) but lower levels of PPD-group ginsenosides (Rb1, Rc, $Rb_2$, and Rd). By contrast, RNAi transgenic roots contained lower levels of PPT-group compounds and higher levels of PPD-group compounds. Conclusion: The production of PPD- and PPT-group ginsenosides can be altered by changing the expression of CYP716A53v2 in transgenic P. ginseng. The biological activities of PPD-group ginsenosides are known to differ from those of the PPT group. Thus, increasing or decreasing the levels of PPT-group ginsenosides in transgenic P. ginseng may yield new medicinal uses for transgenic P. ginseng.
Protopanaxadiol (PPD) is a mixture of protopanaxadiol type saponins with a dammarane skeleton, from Korean red ginseng (Panax ginseng C.A. Meyer; Araliaceae). Korean ginseng is well-known herb to treat almost all kinds of diseases in Oriental medicine. This herb was particularly prescribed for treatment various inflammatory diseases, including rheumatoid arthritis, atherosclerosis, and diabetes mellitus, for centuries. To understand the efficacy of ginseng against inflammatory diseases, we aimed to show anti-inflammatory activities of the PPD in murine macrophage cell line, RAW264.7 cells using nitric oxide (NO) production assay and the expressions of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis $factor-{\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$), interleukin-$1{\beta}$ (IL-$1{\beta}$), and IL-6, and monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1). We found that PPD saponin significantly blocked LPS ($1{\mu}g/ml$)-induced NO production in a dose-dependent manner. In addition, PPD abrogated the expressions of LPS-induced pro-inflammatory cytokines, such as IL-$1{\beta}$ and MCP-1. Moreover, cyclooxygenase (COX)-2, a critical enzyme to produce prostaglandin E2 (PGE2), was significantly inhibited by PPD in LPS-activated RAW264.7 cells. Taken together, these results suggested that anti-inflammatory efficacy of Korean red ginseng on inflammatory diseases is, at least, due to the NO inhibitory activity and the inhibition of the expressional level of inflammatory cytokines and/or mediators.
In this paper, the kinetics of a cloned special glucosidase, named ginsenosidase type III hydrolyzing 3-O-glucoside of multi-protopanaxadiol (PPD)-type ginsenosides, were investigated. The gene (bgpA) encoding this enzyme was cloned from a Terrabacter ginsenosidimutans strain and then expressed in E. coli cells. Ginsenosidase type III was able to hydrolyze 3-O-glucoside of multi-PPD-type ginsenosides. For instance, it was able to hydrolyze the 3-O-${\beta}$-D-(1${\rightarrow}$2)-glucopyranosyl of Rb1 to gypenoside XVII, and then to further hydrolyze the 3-O-${\beta}$-D-glucopyranosyl of gypenoside XVII to gypenoside LXXV. Similarly, the enzyme could hydrolyze the glucopyranosyls linked to the 3-O-position of Rb2, Rc, Rd, Rb3, and Rg3. With a larger enzyme reaction $K_m$ value, there was a slower enzyme reaction speed; and the larger the enzyme reaction $V_{max}$ value, the faster the enzyme reaction speed was. The $K_m$ values from small to large were 3.85 mM for Rc, 4.08 mM for Rb1, 8.85 mM for Rb3, 9.09 mM for Rb2, 9.70 mM for Rg3(S), 11.4 mM for Rd and 12.9 mM for F2; and $V_{max}$ value from large to small was 23.2 mM/h for Rc, 16.6 mM/h for Rb1, 14.6 mM/h for Rb3, 14.3 mM/h for Rb2, 1.81mM/h for Rg3(S), 1.40 mM/h for Rd, and 0.41 mM/h for F2. According to the $V_{max}$ and $K_m$ values of the ginsenosidase type III, the hydrolysis speed of these substrates by the enzyme was Rc>Rb1>Rb3>Rb2>Rg3(S)>Rd>F2 in order.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.