Isoprenylated stilbenoids from schoenoplectiella juncoides

국문 초록 (Abstract)

사초과 식물인 올챙이고랭이(Schoenoplectiella juncoides)는 동아시아 논과 수로, 저습지에 흔히 자라는 잡초이지만, 이 종의 이차대사산물에 대한 화학적, 약리학적 연구는 거의 이루어지지 않았다. 특히 올챙이고랭이에서 보고된 선행연구는 주로 제초제 저항성 등 생태, 농업적 특성에 국한되어 있어, 이 식물이 지니는 잠재적 유효성분과 그 화학적 특성은 거의 알려져 있지 않은 실정이다.
스틸벤(stilbene) 및 그 유도체는 각종 약용식물 등에서 널리 발견되며, 항산화, 항염증, 항암, 심혈관 보호, 신경보호 등 다양한 생리활성이 보고되어 있다. 이러한 보고는 올챙이고랭이에서도 스틸벤 계열의 새로운 대사산물이 존재할 가능성을 시사한다. 본 연구에서는 올챙이고랭이로부터 구조적 신규성이 있는 isoprenylated stilbene 유도체를 분리·동정하고, 향후 항암 활성을 비롯한 생물활성 연구를 위한 기초 화학 정보를 제공하는 것을 목표로 하였다.
본 연구에서는 올챙이고랭이 전초를 80% 에탄올로 추출한 후 n-hexane, CH2Cl2, EtOAc, n-BuOH로 각각 용매 분획하였다. CH2Cl2 및 EtOAc 분획을 대상으로 LC–MS 분석과 GNPS 분석을 통하여 신규 화합물이 포함된 분획을 추적하였다. 실리카겔 컬럼, Sephadex LH-20와 HPLC를 이용하여 분리 정제하여 총 13종의 스틸벤 계열 화합물 (1–13)을 발견하였다. 이 중 9종은 신규 isoprenylated stilbenoids(1–9), 1종은 절대배치가 처음으로 확립된 신규 스틸벤 다이머(10)로 동정하였고 3종은 기존에 보고되어있던 resveratrol(11), piceatannol(12), trans-3,3′,5,5′-tetrahydroxy-4′-methoxystilbene(13)으로 확인되었다.
분리한 신규 화합물의 평면구조는 1차원 및 2차원 NMR(¹H–¹H COSY, HSQC, HMBC) 분석과 HR–ESIMS 분석 결과를 종합하여 규명하였다. 절대 입체구조는 NOESY 분석, 계산 화학적 방법(ECD 계산)과 광학 회전값 측정을 통해 결정하였으며, 이를 통해 신규 화학물들의 입체구조를 새롭게 제시하였다.
또한 분리된 화합물 1–13에 대하여 LPS 자극 BV2 세포에서 Griess 반응을 이용한 NO(nitrite) 생성 억제능을 평가한 결과, 모든 스틸벤 계열 화합물이 LPS 유도 nitrite 생성을 유의하게 감소시키는 항염 효과를 나타내었다.
본 연구를 통하여 올챙이고랭이에서 10종의 신규화합물을 포함한 총 13종의 스틸벤 계열 화합물을 분리하여 구조 규명함으로써, 이 종에 대한 최초의 파이토케미컬 자료를 제시하였다. 확보한 신규 isoprenylated stilbene 유도체와 스틸벤 다이머는 BV2 세포에서 LPS 유도 NO 생성을 억제하는 항염 활성을 가진다는 사실을 처음으로 보고하였으며, 이는 이들 화합물이 향후 미세아교세포 매개 염증 및 신경염증 관련 질환에 대한 천연물 기반 항염 신약 후보 물질로서 활용될 수 있는 가능성을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Schoenoplectiella juncoides (synonym: Scirpus juncoides) is a plant species native to East and Southeast Asia, traditionally used in herbal medicine for the treatment of digestive disorders and lipid-related blood conditions. Despite its long history of medicinal use, scientific research on the chemical constituents of S. juncoides and their pharmacological effects remains limited.
As part of our ongoing project focused on the discovery of bioactive and novel compounds from medicinal plants, this study describes the phytochemical investigation of the aerial parts of S. juncoides. Using a MS/MS-based GNPS approach combined with LC–MS analysis, we isolated and identified nine new isoprenylated stilbene derivatives (1–9), one previously reported stilbene-type metabolite with a newly established absolute configuration (10), and three known compounds (11–13). The structures of the new compounds were elucidated through comprehensive analysis of 1D and 2D NMR data, HR–ESIMS, specific rotation value and ECD calculations. All isolated compounds (1–13) were evaluated for anti-inflammatory activity in BV2 microglial cells, and all stilbene-type derivatives exhibited inhibitory effects on LPS-induced nitrite production. These findings suggest that the isoprenylated stilbenoids isolated from S. juncoides are promising lead compounds for the development of novel anti-inflammatory agent.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 1
• Chapter 2. Material and Methods 4
• 1. General experimental procedures 4
• 2. Extraction and isolation 6
• 2.1 Plant material 6
• 2.2 Extraction and solvent partition 6
• 2.3 Isolation of compounds from the CH2Cl2 and EtOAc soluble fractions of S. juncoides 7
• 3. GNPS protocol 15
• 4. Computational analysis 16
• 4.1 Electronic circular dichroism (ECD) calculation 16
• 5. Biological evaluation for anti-inflammatory effects in BV2 microglial cells 17
• 5.1 Cell Culture and Viability Assays 17
• 5.2 Measurement of Nitrite Generation 17
• 5.3 Statistical Analysis 18
• Chapter 3. Results 19
• 1. MS/MS-based GNPS analysis of S. juncoides 19
• 2. Isolation and structural elucidation of compounds from S. juncoides 21
• 2.1 The structure of the new compound 1 22
• 2.2 The structure of the new compound 2 27
• 2.3 The structure of the new compound 3 33
• 2.4 The structure of the new compound 4 38
• 2.5 The structure of the new compound 5 43
• 2.6 The structure of the new compound 6 46
• 2.7 The structure of the new compound 7 50
• 2.8 The structure of the new compound 8 53
• 2.9 The structure of the new compound 9 57
• 2.10 The structure of the new compound 10 60
• 2.11 The structure of known compounds 11-13 64
• 3. Inhibition of LPS-induced nitrite production by the isolated compounds 67
• Chapter 4. Conclusion 69
• Chapter 5. References 70
• Chapter 6. 국문요약 74