High Throughput Screening (HTS) 기법을 통한 제주 자생 해조류의 DPPH 라디칼 소거활성 평가

김길남,허수진,차선희,전유진,Kim, Kil-Nam,Heo, Soo-Jin,Cha, Seon-Heui,Jeon, You-Jin 한국해양바이오학회 2006 한국해양바이오학회지 Vol.1 No.3

본 연구는 제주산 해조류의 생리활성을 대량검색하기 위해 HTS 기법을 이용한 실험과정의 제어 및 관리를 위한 자동화 시스템을 구축하고자 DPPH 라디칼을 이용하여 HTS를 이용한 자동화 시스템을 구축하고 제주산 해조류의 DPPH 라디칼 소거활성을 대량 검색하고자 하였다. 그 결과 HTS를 위한 효율적인 검색방법을 개발하였고 DPPH 라디칼 소거활성이 높은 해조류를 검색하게 되었다. 녹조류의 경우 납작파래 (20G6)의 $20^{\circ}C$ 추출물(1 mg/ml)에서 약 60%이 DPPH 라디칼 소거활성을 보였을 뿐 나머지 해조류에서는 40% 미만이 낮은 활성만을 보였다. 갈조류의 경우 꽈배기 모자반 (20B17), (70B17), 참그물바탕말 (70B1), 큰잎모자반 (70B16)과 감태 (70B26)에서 DPPH 라디칼 소거활성이 우수하였다. 홍조류 중에서는 왜떨기나무붉은실 (20R24)에서 가장 우수한 DPPH 라디칼 소거활성을 나타내었고 갈래잎 (20R17), 굵은참우뭇가사리 (20R18), 부채분홍잎 (20R23) 또한 높은 소거활성을 보였다. 따라서 우수한 효과를 나타내었던 해조류를 대상으로 용매분획 및 활성물질의 분리, 정제를 통해 해조류 유래의 기능성 신소재를 개발한다면, 해조류의 고부가가치화 및 HTS기술의 보편화에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. As a rapid and quick bioactive compound evaluation technique, in this study we utilized a automatic system of High Throughput Screening (HTS) to investigate DPPH radical scavenging efficacy of seaweeds, collected from Jeju Island in Korea. In this study, 6 species of green seaweeds, 18 species of brown seaweeds and 22 species of red seaweeds extracted with methanol at $20^{\circ}C$ and $70^{\circ}C$ were subjected to HTS. Of the green seaweeds tested, Enteromorpha compressa (20G6) of the green seaweeds showed DPPH radical scavenging activity of over 60%. On the other hand, the other green seaweeds showed poor DPPH radical scavenging activities (lees than 40%) at 1 mg/ml. Sargassum siliquastrum (20B17, 70B17), Dictyota dichotoma (70B1), Sargassum coreanum (70B16) and Ecklonia cava (70B26) among the brown seaweeds showed significantly high DPPH radical scavenging activity with 96%, 97%, 92%, 92%, 87%. Polysiphonia japonica (20R24), Schizymenia dubyi (20R17), Gelidium amansii (20R18) and Acrosorium flabellatum (20R23) among the red seaweeds showed remarkable DPPH radical scavenging activity of over 90%.

큰비쑥(Artemisia fukudo) 추출물의 암세포 증식 억제효과

김길남,이정아,윤원종,김지영,송관필,박수영,Kim, Kil-Nam,Lee, Jung-A,Yoon, Weon-Jong,Kim, Ji-Young,Song, Gwan-Pil,Park, Soo-Yeong 한국식품영양과학회 2007 한국식품영양과학회지 Vol.36 No.7

본 연구는 큰비쑥를 80% EtOH로 추출하고 극성에 따른 용매분획을 실시하여 혈핵암 세포주를 대상으로 분획별에 따른 암세포 증식억제(cytotoxicity) 효과와 이러한 혈액암 세포주에 대한 세포독성 효과가 세포자연사(apoptosis)에 의해 일어나는 것인지, 몇 가지 apoptosis 유도 실험을 통해 확인해 보았다. HL-60 세포에 대한 증식억제 효과는 전반적으로 모든 처리구에서 농도의존적인 세포증식 억제효과가 나타났으며, 특히 헥산과 디클로로메탄 분획물에서 가장 강한 세포성장 억제효과가 나타났다. 이러한 세포성장 억제효과가 apoptosis 유도에 의한 것인지 알아보기 위해 apoptosis 유도에 의한 세포사멸의 특징인 DNA 단편화 현상을 비롯하여 세포형태학적 변화 및 유동세포분석기를 통한 DNA content를 측정한 결과, 큰비쑥 추출물에 의한 암세포 증식억제효과는 apoptosis를 유도하여 세포자연사를 통해 세포의 성장을 억제하는 것으로 확인되었다. The present study describes the cytotoxic effect of Artemisia fukudo extracts. The extract from A. fukudo by 80% ethanol was fractionated with n-hexane, dichloromethane, ethylacetate, and butanol in serial. The cytotoxicity of A. fukudo extracts was examined for its effect on the growth of HL-60 cells by the colorimetric 3-(4,5-dimethylthiazol)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. In addition, we used the HL-60 cells to see what effects the A. fukudo extracts will have on apoptosis of cancer cells. We checked the cell activity, cell morphologic changes, DNA fragmentation, and DNA content after 24 hr incubation with administering 25 ${\mu}g/mL$ of the A. fukudo extracts. In the treatment of the low concentration of n-hexane and dichloromethane fractions, the survival rate of HL-60 cells is lower than that of the control. The laddering-pattern DNA fragmentation was observed in the treatment with n-hexane and dichloromethane fractions. The DNA content of the cells apoptosis measured as the density of sub-$G_{1}$ hypodiploid cells by flow cytometric analysis. The number of sub-$G_{1}$ hypodiploid cells increased in the treatment with n-hexane and dichloromethane fractions. These fractions obstructed the cell cohesion and caused the blebbing of the cell membrane and fragmentation of the nucleus, both of which are symptoms of apoptosis. These results suggest that A. fukudo has a great potential value as food additives, medicinal supplements for patients with chronic diseases, and preventive measures against cancer.

왕지네(Scolopendra subspinipes mutilans)의 Bcl-xL 조절에 의한 HL-60 세포의 아폽토시스(Apoptosis) 유도

김길남(Kil-Nam Kim),김상범(Sang-Bum Kim),윤원종(Weon-Jong Yoon),양경식(Kyoung-Sik Yang),박수영(Soo-Yeong Park) 한국식품영양과학회 2008 한국식품영양과학회지 Vol.37 No.11

왕지네 에탄올 추출물 및 순차적 분획물 중 디클로로메탄과 에틸아세테이트 분획물에서 HL-60 세포 성장이 강하게 억제되었다. 또한, 디클로로메탄과 에틸아세테이트 분획물을 처리하였을 때 apoptosis의 특징인 DNA 절편화, 핵의 응축과 apoptotic body가 관찰되었다. 이는 왕지네 분획물의 암세포성장 억제가 apoptosis에 의해 억제되는 것을 알 수 있었다. 디클로로메탄과 에틸아세테이트 분획물의 apoptosis 유도는 anti-apoptosis 단백질인 Bcl-xL의 억제를 통하여 apoptosis 유도가 시작되고 세포사멸에 직접적으로 영향을 미치는 casapse-3과 PARP의 활성을 일으켜 apoptosis를 유도하였다. 본 연구는 왕지네의 항암효과를 과학적 근거를 제시하고 기능성식품이나 항암제로 개발할 있는 가능성을 제시하였다. 향후 왕지네를 이용한 제품의 개발을 위해서는 유효성분의 동정 및 그 성분의 작용 기전에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다. The anticancer properties of Scolopendra subspinipes mutilans extract were investigated. The extract from S. subspinipes mutilans by 80% EtOH was fractionated with n-hexane, dichloromethan (CH₂Cl₂), ethylacetate (EtOAc), and butanol (BuOH) in order. The EtOAc fraction showed the highest inhibitory activity (about 80%) against human leukemia (HL-60) cell growth at 50 ㎍/mL. To explore the mechanism of cytotoxicity, we used several measures of apoptosis to determine whether these processes were involved in EtOAc fraction-induced HL-60 cell death. Our results showed EtOAc fraction induced cell shrinkage, cell membrane blebbing, apoptotic body, and DNA fragmentation. The EtOAc fraction gradually decreased the expression of anti-apoptotic Bcl-xL and led to the activation of caspase-3, -9 and cleavage of PARP. These findings suggest that S. subspinipes mutilans exhibits potential anticancer properties.

키토산의 섭취가 에탄올을 급여한 흰쥐의 콜레스테롤농도 및 간조직 형태에 미치는 영향

김길남(Kil-Nam Kim),김세권(Se-Kwon Kim),전유진(You-Jin Jeon) 한국식품영양과학회 2005 한국식품영양과학회지 Vol.34 No.6

흰쥐에 에탄올과 키토산을 병행 섭취시킴으로써 키토산이 에탄올섭취에 의한 흰쥐의 혈청과 간의 지질대사와 간조직 형태에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하였다. 혈청 중 총콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤, 그리고 간조직 중 중성지방의 농도는 에탄올의 급여로 인해 증가하였으나 키토산 1%을 병행 섭취시킴으로써 에탄올 식이군에 비해 유의적으로 감소시켰으며 총콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비는 에탄올 식이군에 비해 1.0% 키토산 식이군이 크게 증가하였다. GOT의 활성은 에탄올 투여 시 유의적인 증가를 보였으나 키토산의 섭취로 에탄올 식이군에 비해 유의적인 감소를 보였다. 간조직의 지방축적 또한 에탄올 급여로 증가하였으나 키토산 1.0% 급여로 감소되었다. 이상의 결과로 볼때, 키토산은 흰쥐의 에탄올 섭취에 의하여 유도된 혈청 중 총콜레스테롤 농도 및 GOT 활성을 낮추어 주고 또한 간조직의 지방축적을 감소시킴으로써 잠재적으로 간의 손상을 예방할 수 있을 것으로 보인다. This study was designed to determine the effect of chitosan on in vivo lipid metabolism in male Sprague-Dawley rats treated with ethanol. Rats were divided into four groups and reared for 6 weeks: E group (35% of total calories from ethanol), ECⅠ group (ethanol+0.5% of chitosan), ECⅡ group (ethanol+1% of chitosan) and control group (dextrin as much as ethanol treated). The levels of serum total cholesterol (TC) and LDL-cholesterol (LDL-C), GOT and GPT in plasma, and triglyceride (TG) in liver were remarkably increased in the rats treated with ethanol. However, the treatment of 1% chitosan significantly lowered those parameter levels. In particular the values of r-HDL (the ratio of HDL-C to TC) in the rats fed in combination with ethanol and chitosan were relatively higher than that of the E group. The increased lipid droplets were observed in the hepatocytes of the rats treated with ethanol, but chitosan treatment reduced in the number and the size of the lipid droplets. These results suggest that chitosan improve in vivo lipid metabolism and potentially protect hepatotoxicity of the rat liver treated with ethanol.

동축류 제트에서 초기 온도 변화에 따른 층류 부상화염

김길남(Kil Nam Kim),원상희(Sang Hee Won),정석호(Suk Ho Chung) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.5

Characteristics of laminar lifted flames for highly diluted propane with nitrogen have been investigated in various initial temperatures, especially in high temperature. Liftoff height and liftoff velocity are investigated for various fuel mole fraction and initial temperature. The liftoff height decreases as fuel mole fraction and initial temperature increase, and it can be correlated well with laminar burning velocity although the increasing slope of liftoff height is differ from initial temperature and fuel mole fraction. These results show that lifted flames are stabilized based on the balance mechanism regardless of its initial temperature up to 900K. Liftoff phenomenon can be observed for smaller jet velocity than laminar burning velocity in ambient temperature, and it can be attributed to the effect of buoyancy. When the effect of buoyancy diminishes, Ri < 0.1, non-dimensional liftoff velocity, (ReRi)?¹ is correlated well with stoichiometric laminar burning velocity.

고콜레스테롤 식이에 있어 키토산 올리고당이 체내 콜레스테롤농도 및 항산화효소 활성에 미치는 영향

김길남(Kil-Nam Kim),주은숙(Eun-Sook Joo),김규일(Kyu-Il Kim),김세권(Se-Kwon Kim),양현필(Hyun-Pyl Yang),전유진(You-Jin Jeon) 한국식품영양과학회 2005 한국식품영양과학회지 Vol.34 No.1

본 연구는 고콜레스테롤을 급여한 흰쥐에 키토산 올리고당의 첨가 수준을 달리한 식이가 흰쥐의 지방대사에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 체중이 174.7±6.3 g인 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐에게 고콜레스테롤혈증을 유발시키기 위하여 콜레스테롤을 식이 무게의 0.5%를 급여하고 키토산 올리고당을 식이 무게의 1.0%와 2.0%로 하여 총 3군으로 나누어 4주간 사육하였다. 식이섭취량과 체중증가량은 식이에 의한 영향이 없었다. 혈청 중 총 콜레스테롤, 중성지방은 대조군에 비해 2.0% 키토산 올리고당을 첨가한 군에서 유의적으로 그 농도가 크게 감소하였으며 HDL-콜레스테롤/총콜레스테롤 비는 키토산 올리고당 첨가에 의해 높아지는 경향을 보였다. 간 조직 중 TBARS 함량은 키토산 올리고당을 첨가하였을 경우 유의적으로 낮게 나타났으며 SOD와 catalase의 활성은 키토산 올리고당을 첨가한 군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. 이상의 결과를 볼 때 키토산 올리고당은 체내 지방대사에 있어 총 콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤, 중성지방 및 TBARS 함량을 낮추고 HDL-콜레스테롤/총 콜레스테롤 비는 높이는 효과를 나타냈으며, 또한 생체내 고콜레스테롤에 의한 산화적 스트레스로부터 간을 보호하는 것을 알 수 있었다. Effect of chitosan oligosaccharides (COS) on the level of serum lipids, antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation was investigated in rats fed with high cholesterol diet for 4 weeks. The rats were divided into three experimental groups that is, high cholesterol diet group (0.5% cholesterol; control), high cholesterol diet and 1.0% or 2.0% COS-supplemented groups (COSⅠ, COSⅡ). Serum total cholesterol, LDL-cholesterol and triglyceride level were significantly decreased and relative HDL-cholesterol level in total cholesterol significantly increased in COSⅡ group. Liver TBARS level and activities of SOD and catalase of COSⅠ were also significantly reduced. These results suggest that supplement of chitosan oligosaccharides reduce levels of serum cholesterol and reduce oxidative damage by activating hepatic antioxidative defense system in rats fed with high cholesterol diets.

고온 동축류에서 층류 화염의 부상특성

김길남(Kil Nam Kim),원상희(Sang Hee Won),차민석(Min Suk Cha),정석호(Suk Ho Chung) 한국연소학회 2002 한국연소학회지 Vol.7 No.2

대전시 도시숲의 식생 및 토양특성에 관한 연구

김동일 ( Dong Il Kim ),박관수 ( Gwan Soo Park ),김길남 ( Gil Nam Kim ),김현숙 ( Hyoun Sook Kim ),이항구 ( Hang Goo Lee ),박범환 ( Beom Hwan Park ),이상진 ( Sang Jin Lee ),강길남 ( Kil Nam Kang ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2011 한국환경복원기술학회지 Vol.14 No.2

This study was conducted to suggest appropriate methods for management of urban forest after investigating the present condition and problems of urban forests by analyzing vegetation and soil properties in urban forests in the Daejeon. On the basis of our research, Pinus rigida dominate Gyejoksan and Bomunsan. Pinus densiflora dominate Wolpyeong park and Quercus acutissima dominate Namsun park. On the basis of our result of analysis of soil chemical properties, all investigated areas have low pHs, available phosphates and exchangeable cations. They indicate that the soil of those areas have been acidifying progressively. Soil hardness measurements were conducted to know the conditions of trampled soils and the results of them show that soil hardness in Namsun park was higher than the others. This indicates that human interference affect the health of the urban forest.

경단구슬모자반(Sargassum muticum) 추출물의 항산화 및 항균활성

김지영,이정아,김길남,윤원종,이욱재,박수영,Kim, Ji-Young,Lee, Jung-A,Kim, Kil-Nam,Yoon, Weon-Jong,Lee, Wook-Jae,Park, Soo-Yeong 한국식품영양과학회 2007 한국식품영양과학회지 Vol.36 No.6

본 연구는 갈조류인 모자반속 중에서 경단구슬모자반(Sargassum muticum)을 대상으로 에탄올추출 및 용매분획하여 항산화활성 및 항균활성을 비교 분석하였으며, 아울러 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 변화를 측정하여 그 상관성 등을 조사함으로써 식품 저장성이나 안전성을 향상하기위한 식품첨가제나 보존제로서의 개발 가능성을 알아보고자 하였다. 그 결과 경단구슬모자반 에탄올 추출물 및 순차적 분획물의 항산화활성은 처리 농도가 높아질수록 항산화활성도 비례해서 증가되었으며, 특히 순차적 용매분획물 중 디클로로메탄과 에틸아세테이트 분획물에서 항산화활성이가장 우수하게 나타났다. 또한 항균활성은 순차적 용매분획물 중에 디클로로메탄 분획물이 본 실험에 사용된 6종의 균주 모두에서 가장 효율적인 항균활성을 보여 주었다. 이러한 경단구슬모자반 에탄올 추출물과 순차적 분획물별 항산화 및 항균활성 결과는 총 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량과 유의한 양의 상관관계를 나타내었으며, 한편 총 폴리페놀 함량은 에틸아세테이트 분획물>디클로로메탄 분획물>부탄올 분획물>헥산 분획물>에탄올 추출물>수용성 분획물순으로, 총 플라보노이드 함량은 에틸아세테이트 분획물>디클로로메탄 분획물>헥산 분획물>부탄올 분획물>에탄올추출물>수용성 분획물 순으로 나타났다. The solvent extracts of Sargassum muticum, which were extracted by using several solvents with different polarities, were prepared for use as natural preservatives. The S. muticum extract with 80% ethanol was sequentially fractionated with n.hexane, dichloromethane, ethylacetate, and butanol. In order to effectively screen for natural preservatives agents, we first investigated the antioxidant activities such as DPPH radical scavenging capacity, superoxide radical scavenging capacity, and xanthine oxidase inhibitory activity of the S. muticum extracts. Through the screening system, we found that dichloromethane and ethylacetate fraction had high antioxidant activity with increments of the extract concentration. The antimicrobial activities and cell growth inhibition were investigated for each strain with the different concentrations of S. muticum extracts. Antimicrobial activities were shown in ethanol, dichloromethane, and n.hexane fractions of S. muticum. However, butanol, ethylacetate and water fractions showed weak antimicrobial activity against the tested microorganisms. Among the five fractions, dichloromethane fraction showed the highest antimicrobial activities against microorganisms tested, such as Bacillus sublitis, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella Enteritidis and Pseudomonas aeruginosa. The polyphenolic compounds from ethanol, n.hexane, dichloromethane, ethylacetate, butanol, and water fractions were 63.96 mg/g, 8.49 mg/g, 28.11 mg/g, 172.64 mg/g, 114.56 mg/g, and 34.91 mg/g, respectively. The dichloromethane fraction could be suitable for development as a food preservative.

등대풀(Euphorbia helioscopia) 용매 추출물의 항산화 및 항균활성

김지영,이정아,김길남,송관필,박수영,Kim, Ji-Young,Lee, Jung-A,Kim, Kil-Nam,Song, Gwan-Pil,Park, Soo-Yeong 한국식품영양과학회 2007 한국식품영양과학회지 Vol.36 No.9

본 연구는 대극과 식물인 등대풀(Euphorbia helioscopia)을 대상으로 에탄올 추출 및 용매분획하여 항산화 활성 및 항균활성을 비교 분석하였으며, 아울러 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량변화를 조사 비교함으로써 식품 저장성이나 안전성을 향상하기 위한 식품첨가제나 보존제로서의 개발 가능성을 알아보고자 하였다. 그 결과 에탄올 추출물 및 순차적 분획물의 항산화 활성은 처리 농도가 높아질수록 항산화 활성도 비례해서 증가되었으며, 특히 순차적 용매분획물 중 에틸아세테이트 분획물에서 항산화 활성이 가장 우수하게 나타났다. 또한 항균활성은 순차적 용매분획물 중에 에틸아세테이트 분획물이 본 실험에 사용된 7종의 균주 모두에서 가장 효율적인 항균활성을 보여 주었다. 이러한 등대풀 에탄올 추출물과 순차적 분획물별 항산화 및 항균활성 결과는 총 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량과의 비례 상관관계를 보여주었으며, 한편 총 폴리페놀 함량은 에틸아세테이트 분획물>부탄올 분획물>디클로로메탄 분획물>에탄올 추출물>수용성 분획물>헥산 분획물 순으로, 총 플라보노이드 함량은 디클로로메탄 분획물>에틸아세테이트 분획물>에탄올 추출물>헥산 분획물>부탄올 분획물>수용성 분획물 순으로 나타났다. The solvent extracts of Euphorbia helioscopia, which were extracted by using several solvents with different polarities, were prepared for utility as natural preservatives. The E. helioscopia extract by 80% ethanol was sequentially fractionated with n-hexane, dichloromethane, ethylacetate, and butanol. In order to effectively screen for a natural preservatives agent, we first investigated the antioxidant activities such as DPPH radical scavenging capacity, superoxide radical scavenging capacity, and xanthine oxidase inhibitory activity of the E. helioscopia extracts. By the screening system, we found that ethylacetate fraction had the strongest antioxidant activity in a dose-dependent manner. The antimicrobial activities and cell growth inhibition were investigated for each strain with the different concentrations of E. helioscopia extracts. Antimicrobial activities were shown in ethylacetate fraction of E. helioscopia; however, ethanol, butanol and water fractions showed weak antimicrobial activity against the tested microorganisms. Among the five fractions, ethylacetate fraction showed the highest antimicrobial activities against microorganisms tested, such as Bacillus sublitis, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella Enteritidis and Salmonella Typhimurium. The polyphenol content from ethanol, n-hexane, dichloromethane, ethylacetate, butanol, and water fractions were 207.46 mg/g, 45.45 mg/g, 138.23 mg/g, 678.02 mg/g, 278.91 mg/g, and 63.76 mg/g, respectively. There seems to be a close relationship between antioxidant activities, and antimicrobial activities and polyphenol content in natural plant. From these results, it is suggested that E. helioscopia could be used for the ethylacetate fraction and could be suitable for the development of a food preservative.