자이모그라피 기술의 문제점과 해결

강대욱(Dae-Ook Kang),최낙식(Nack-Shick Choi) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.12

효소는 세제, 식품, 사료, 의약품 및 의료용 분야 등 산업 전반적인 응용 분야에서 널리 사용되고 있으며, 산업제품 및 공정에서 주요 요인이다. 효소를 선별, 확인, 및 특성 분석을 위해 zymography 기술이 일상적으로 사용됩니다. Zymography 기술은 SDS-전기영동을 통해 단백질을 분리한 후 포함된 기질을 겔 상에서 분해하는 기능성 효소를 검출하는 데 널리 사용되는 단순하고 민감하며 정량화가 가능한 기술이다. 이 방법은 비 환원 조건하에서 SDS-전기영동 겔에서 전기영동에 의한 단백질의 분리와 겔 상에서 효소 활성을 검출하는 다목적 2 단계의 기술이다. 이는 SDS-전기영동 겔에 기질을 중합시키고 전기영동 분리 후 효소 반응 완충용액에서 복원된 가수분해 효소에 의해 분해되는 것을 기반으로 하는 기술이다. 미생물 배양액, 식물 추출물, 혈액, 조직 배양액, 식품 속 효소 및 메타 프로테옴을 포함한 어떤 종류의 생물학적 시료들을 zymography에 적용하고 분석이 가능하다. Zymography의 장점은 전처리 없이 혼합된 시료를 적용하여 SDS-전기영동 겔 상에서 활성을 지닌 단백질을 직접육안으로 검출이 가능할 뿐만 아니라 나노그람(nanogram) 수준에서 활성을 확인이 가능하다. 그래서 이 zymography 기술은 다양한 분야에 응용이 가능하다. 하지만, 이러한 장점이 오히려 단점으로 작용하여 실험적 오류를 범할 수 있는 경우가 많다. 본 총설에서 zymography 기술의 장점, 단점, 및 문제점 해결에 관해서 서술하였다. Enzymes are widely used in industrial applications such as detergents, food, feed production, pharmaceuticals and medical applications and major contributors to clean industrial products and processes. To screen, identify, and characterize the enzymes the zymography techniques are routinely used. The zymography technique is a simple, sensitive, and quantifiable technique that is widely used to detect functional enzymes following electrophoretic separation in sodium dodecyl sulfate (SDS)-polyacrylamide gels. The method is a versatile two-stage technique involving protein separation by electrophoresis followed by the detection of enzyme activity in polyacrylamide gels under non-reducing conditions. It is based on SDS-polyacrylamide gel (PAG) copolymerization with substrates, which are degraded by the hydrolytic enzymes restored in enzyme reaction buffer after the electrophoretic separation. Any kind of biological sample can be applied and analyzed on zymography, including culture supernatants of microbes, plants extracts, blood, tissue culture fluids, enzymes in foods extracts and metaproteome. The advantage of zymography is that it is possible to directly detect the protein with activity on the electrophoretic gel as well as confirm the activity at the nanogram level. Thus, this zymography technology can be applied in various fields. However, these advantages are rather disadvantageous and can often lead to experimental errors. In this review, the advantages, disadvantages, and problem solving of zymography technique are described.

제지폐수 처리용 미생물의 분리 및 복합 미생물제제의 개발

Dae Ook Kang(강대욱),Hyun-Hyo Suh(서현효) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.4

제지폐수의 효율적인 생물학적 처리와 폐수특성에 적합한 미생물제제의 개발을 위하여 토양 및 산업폐수로부터 방향족 화합물에 분해활성이 높은 KN11, KN13 및 KN27 균주와 세포 외 섬유소 가수분해효소 생산 균주 GT21 등의 균주를 분리하였다. 형태학적, 생리학적 및 생화학적 분류를 통해 이들 분리주 KN11, KN13, KN27 및 GT21 등은 Acinetobactersp., Neisseriasp., Bacillussp., Pseudomonassp.와 유사한 것으로 판명되어 최종적으로 각각 Acinetobactersp. KN11, Neisseriasp. KN13, Bacillussp. KN27, Pseudomonassp. GT21로 명명하였다. 제지폐수 중 난분해성 물질과 COD 증가원인 물질을 분석하고자 GC/MS를 이용하여 방향족 화합물 및 그 유도체들을 검출하였다. 분리균주 Acinetobactersp. KN11, Neisseriasp. KN13, Bacillussp. KN27 및 Pseudomonassp. GT21의 균체로 구성된 미생물제제 J30을 제조하여 제지폐수의 효율적 처리를 위한 연구에 사용하였다. 미생물제제 J30의 제지폐수에서 COD 제거를 위한 최적온도와 pH는 각각 30℃와 7.5였으며 배양 60시간에서 최대의 COD 제거효율을 나타내었다. 실험실 규모의 pilot plant에서 미생물제제 J30의 COD 제거효율은 87%의 높은 제거효율을 나타내었다. This study was performed to investigate the effects of microbial augmentation on the biological treatment of paper mill wastewater. Three bacteria (KN11, KN13, KN27) capable of degrading aromatic compounds and a bacterial strain (GT21) producing an extracellular cellulase were isolated from soil and wastewater by selective enrichment culture. Through morphological, physiological, and biochemical taxonomies, isolated strains of KN11, KN13, KN27, and GT21 were identified as Acinetobactersp., Neisseriasp., Bacillussp., and Pseudomonassp. and named Acinetobactersp. KN11, Neisseriasp. KN13, Bacillussp. KN27, and Pseudomonassp. GT21, respectively. For analysis of non-biodegradable and chemical oxygen demand (COD)-increasing matter in a paper mill wastewater, we utilized GC/MS to detect aromatic compounds and their derivatives containing several substituted functional groups. The microbial augmentation, J30 formulated with the mixture of bacteria including Acinetobactersp. KN11, Neisseriasp. KN13, Bacillussp. KN27, and Pseudomonassp. GT21, was used for the treatment of paper mill wastewater. The optimum temperature and pH for COD removal of the microbial augmentation, J30, were 30℃ and 7.5, respectively. For evaluation of the industrial applicability of the microbial augmentation, J30 in the pilot test, treatment efficiency was examined using paper mill wastewater. The microbial augmentation, J30, showed a COD removal rate of 87%. On the basis of the above results, we designed the wastewater treatment process of the activated sludge system.

생약의 안지오텐신 II 수용체 결합저해활성 검색

오원근,강대욱,박찬선,안순철,고학룡,김보연,민태익,안종석,이현선,Oh, Won-Keun,Kang, Dae-Ook,Park, Chan-Sun,Ahn, Soon-Cheol,Ko, Hack-Ryong,Kim, Bo-Yeon,Mheen, Tae-Ik,Ahn, Jong-Seog,Lee, Hyun-Sun 한국생약학회 1997 생약학회지 Vol.28 No.1

The total MeOH extracts of 149 herbal medicines were screened far angiotensin ll receptor antagonistic activity using rat liver membrane fraction. Four medicinal plants- Atractylodes japonica, Evodia officinalis, Scutellaria baicalensis, Machilus thunbergii showed strong angiotensin ll antagonistic activity.

Characterization of Cellulase and Xylanase from Bacillus subtilis NC1 Isolated from Environmental Soil and Determination of Its Genes

Chang-Su Park(박창수),Dae-Ook Kang(강대욱),Nack-Shick Choi(최낙식) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.7

Carboxymethylcellulose (CM-cellulose)와 Beechwood xylan을 각각 기질로 사용하여 trypan blue를 첨가하여 제작한 Agar-LB 배지 상에서 명확한 활성환을 형성하는 균주를 cellulase와 xylanase 생산 균주로 단리하였다. 단리한 균주 유래의 16S rRNA 유전자 및 API 50 kit를 분석한 결과 Bacillus subtilis와 약 99.5%의 높은 상동성을 보였기에 본 균주를 Bacillus subtilis로 동정하여 B. subtilis NC1로 명명하였다. B. subtilis NC1 유래 cellulase와 xylanase는 CM-cellulose와 Beechwood xylan에 대하여 각각 높은 효소 활성을 보였으며, 두 효소 모두 pH 5.0과 50°C의 조건하에서 가장 높은 효소 활성을 보였다. B. subtilis NC1 균주 유래 cellulase와 xylanase 유전자를 cloning하기 위하여 shot-gun cloning 방법을 이용하여 B. subtilis NC1 염색체 DNA로부터 효소 유전자를 cloning하여 유전자 배열을 규명한 결과 cellulase 유전자는 아미노산 499개를 암호화하는 1,500 bp의 open reading frame (ORF)으로 이루어져 있었으며, 아미노산 배열로부터 추정되는 분자량은 55,251 Da 이었다. 그리고, xylanase에 대한 유전자는 아미노산 422개를 암호화하는 1,269 bp의 ORF로 이루어져 있었으며 유전자 유래 아미노산 배열로부터 추정되는 단백질 분자량은 47,423 Da 이었다. 두 효소의 아미노산 배열을 이용하여 상동성을 검토한 결과 cellulase는 glycoside hydrolase family (GH) 5에 속하는 cellulase와 xylanase는 GH30에 속하는 xylanase와 높은 상동성을 나타내었다. A Bacillus sp. strain producing celluase and xylanase was isolated from environmental soil with LB agar plate containing carboxymethylcellulose (CM-cellulose) and beechwood xylan stained with trypan blue as substrates, respectively. Based on the 16S rRNA gene sequence and API 50 CHL test, the strain was identified as B. subtilis and named B. subtilis NC1. The cellulase and xylanase from B. subtilis NC1 exhibited the highest activities for CM-cellulose and beechwood xylan as substrate, respectively, and both enzymes showed the maximum activity at pH 5.0 and 50°C. We cloned and sequenced the genes for cellulase and xylanase from genomic DNA of the B. subtilis NC1 by the shot-gun cloning method. The cloned cellulase and xylanase genes consisted of a 1,500 bp open reading frame (ORF) encoding a 499 amino acid protein with a calculated molecular mass of 55,251 Da and a 1,269 bp ORF encoding a 422 amino acid protein with a calculated molecular mass of 47,423 Da, respectively. The deduced amino acid sequences from the genes of cellulase and xylanase showed high identity with glycosyl hydrolases family (GH) 5 and 30, respectively.

김치에서 분리한 Lactococcus lactis ET45가 생산하는 박테리오신의 특성

정성엽,박찬선,최낙식,양희종,김차영,윤병대,강대욱,유연우,김민수,Jeong, Seong-Yeop,Park, Chan-Sun,Choi, Nack-Shick,Yang, Hee-Jong,Kim, Cha-Young,Yoon, Byoung-Dae,Kang, Dae-Ook,Ryu, Yeon-Woo,Kim, Min-Soo 한국미생물학회 2011 미생물학회지 Vol.47 No.1

Bacillus cereus에 항균활성을 갖는 박테리오신을 생산하는 유산균을 김치로부터 분리하였다. 선별한 균주는 Bergey's manual, 16S rDNA 분석을 통하여 Lactococcus lactis로 동정되었으며, L. lactis ET45로 명명하였다. ET45가 생산하는 박테리오신은 pH 3.0-11.0까지 안정하였고, 열 안정성 테스트결과 $40-121^{\circ}C$까지 안정함을 확인하였다. 박테리오신의 생산을 위한 최적 조건으로 MRS 액체배지에서 초기 pH 7.5, $30^{\circ}C$에서 18시간 배양하였을 때 최대생산을 보였다. 박테리오신의 항균활성이 proteinase K의 처리로 활성이 소실되어, 박테리오신이 단백질성 물질임을 확인하였다. 박테리오신의 분자량은 tricine sodium dodecyl sulfate polyacryamide gel electrophoresis (TSDS-PAGE)를 통하여 약 4.5 kDa임을 확인하였다. Bacteriocin-producing lactic acid bacterium having antagonistic activity against Bacillus cereus, was isolated from Kimchi. The selected strain was identified as Lactococcus lactis by the Bergey's manual and 16S rDNA analysis, and named as L. lactis ET45. The bacteriocin was stable in the pH range 3.0-11.0. The bacteriocin was active over a wide temperature range from $40^{\circ}C$ to $121^{\circ}C$. Optimal culture condition for producing bacteriocin was obtained by growing the cells on MRS medium at pH 7.5 and $30^{\circ}C$ for 18 h. Antibacterial activity of the bacteriocin was completely disappeared by proteinase K, and this means that bacteriocin is a proteinous substance. The molecular weight of bacteriocin was estimated to be about 4.5 kDa by tricine sodium dodecyl sulfate polyacryamide gel electrophoresis (TSDS-PAGE).

Prototypes of Panaxadiol and Panaxatriol Saponins Suppress LPS-mediated iNOS/NO Production in RAW264.7 Murine Macrophage Cells

Jin-Ik Kim(김진익),Nandintsetseg Narantuya(난딘셋세그 나르나투야),Yong-Won Choi(최용원),Dae-Ook Kang(강대욱),Dong-Wan Kim(김동완),Kyoung Lee(이경),Sung-Ryong Ko(고성룡),Ja-Young Moon(문자영) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.12

본 연구는 RAW264.7 세포에서 lipopolysaccharide (LPS) 처리에 의한 염증매개인자의 유도에 대한 고려인삼 사포닌 분획인 20(S)-protopanaxadiol saponins (PDS)과 20(S)-protopanaxatriol saponins (PTS)의 조절효능을 탐구하였다. 이를 위해 RAW264.7 세포에 PDS 또는 PTS를 150 μg/ml의 농도로 LPS (10 μg/ml) 처리 이전이나 처리 이후 또는 LPS와 동시에 처리하였으며, 처리된 세포에서 nitric oxide (NO)의 방출량, 유도성 nitric oxide synthase (iNOS) 및 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현 량을 분석하였다. PDS에 비하여 PTS는 RAW264.7 세포에 LPS와 동시에 처리하여 24시간 동안 배양했을 때 LPS 처리에 의해 유도된 NO의 생성을 강하게 감소시켰다. RAW 264.7 세포에 LPS (10 μg/ml)를 2시간 동안 처리한 후에 PDS 또는 PTS를 150 μg/ml 농도로 24시간 동안 처리하면 두 인삼 사포닌 성분 모두 NO의 생성을 강하게 감소시켰다. RAW264.7 세포에 PDS 또는 PTS를 150 μg/ml농도로 2시간 동안 처리한 후에 LPS (10 μg/ml)를 24시간 동안 처리했을 경우에도 두 인삼 사포닌 성분 모두 LPS 처리에 의해 유도된 NO 생성을 강하게 감소시켰다. LPS 처리에 의한 NO 생성을 저해하는 효과는 PDS에 비하여 PTS가 더 강하게 나타났다. PDS와 PTS 모두 150 μg/ml 처리농도에서 LPS (10 μg/ml)처리에 의해 유도된 iNOS와 COX-2의 발현 역시 상당히 감소시켰다. 따라서 본 연구의 결과는 RAW264.7 대식세포에서 PDS와 PTS 두 인삼 사포닌 성분은 LPS 처리에 의한 염증활성화에 강한 억제효과를 가지고 있음을 의미하며, 전염증성 효소인 iNOS와 COX-2 발현의 감소조절을 통하여 NO의 생성을 억제함으로써 항 염증효과가 나타남을 제시한다. This study was performed to investigate the modulatory effects of two prototypes of Panax ginseng saponin fractions, 20(S)-protopanaxadiol saponins (PDS) and 20(S)-protopanaxatriol saponins (PTS), on the induction of inflammatory mediators in lipopolysaccharide (LPS)-treated RAW264.7 murine macrophage cells. For this purpose, RAW264.7 cells were treated with LPS (10 μg/ml) before, after, or simultaneously with PDS or PTS (150 μg/ml), and the released level of nitric oxide (NO) and expression levels of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) were evaluated. When RAW264.7 cells were treated with LPS and ginseng saponin fractions simultaneously for 24 hr, PTS, compared to PDS, more strongly attenuated the NO production induced by LPS treatment. When the cells were pretreated with LPS for 2 hr followed by PDS or PTS treatment for 24 hr, both ginseng saponins strongly reduced NO release. The pretreatment of RAW264.7 cells with PDS or PTS for 2 hr followed by LPS treatment for 24 hr significantly attenuated the LPS-induced production of NO. PTS showed stronger inhibitory potency to NO generation than PDS. Our western blot experiment showed that both PDS and PTS (150 μg/ml) also significantly down-regulated the expressions of iNOS and COX-2 induced by LPS treatment. Our results suggest that both PDS and PTS possess strong protective effects against LPS-stimulated inflammation and that their protective effects are mediated by the suppression of NO synthesis via down-regulation of pro-inflammatory enzymes, iNOS, and COX-2 in the RAW264.7 cells.

감귤 유산균 발효물의 항균 활성과 ACE 저해능

최소연(So-Yeon Choi),김시경(Si-Kyung Kim),윤은영(Un-Young Youn),강대욱(Dae-Ook Kang),최낙식(Nack-Shick Choi),문미선(Mi-Sun Mun),이승철(Seung-Cheol Lee) 한국식품영양과학회 2015 한국식품영양과학회지 Vol.44 No.7

고품질 감귤 가공품 개발을 위하여 감귤에 7종의 유산균을 각각 접종하여 10일간 배양하면서 0, 3, 5, 7, 10일째의 발효물의 생리활성을 분석하였다. 병원성 미생물에 대한 감귤발효물의 항균 활성을 측정한 결과 김치에서 분리한 유산균인 CL-1과 CL-2의 발효물이 발효기간이 길어질수록 강한 항균 활성이 나타났다. 또한 각 감귤 발효물의 항고혈압 활성을 ACE 저해능으로 분석하였을 때 CL-1과 CL-2의 발효물이 발효기간이 길수록 높은 활성을 나타내었다. CL-1과 CL-2 균주를 16S rRNA gene의 구조로 분자계통학적 유연관계를 파악한 결과 각각 Pediococcus acidilactici 및 Lactobacillus sakei와 99% 이상의 상동성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과는 감귤을 P. acidilactici와 Lac. sakei로 발효하여 항균력과 항고혈압능이 증진된 가공품의 제조에 활용이 가능함을 시사한다. To develop high quality citrus products, seven lactic acid bacteria were innoculated onto ground citrus (Citrus unshiu) and cultured for 10 days. On culture days 0, 3, 5, 7, and 10, citrus ferments were withdrawn, and their antimicrobial and angiotensin-Ⅰ converting enzyme (ACE) inhibitory activities were evaluated. Citrus ferments innoculated with CL-1 and CL-2, which were isolated from kimchi, showed relatively higher antimicrobial activities against food poisoning bacteria. Citrus ferments innoculated with CL-1 and CL-2 also showed stronger ACE inhibitory activities than other ferments. CL-1 and CL-2 showed more than 99% homogeny with Pediococcus acidilactici and Lactobacillus sakei, respectively, by 16S rRNA gene analysis. These results indicate that fermentation with P. acidilactici and L. sakei might contribute to the increased antimicrobial and anti-hypertensive activities of citrus.

Characterization of Sporulation-Specific Glucoamylase of Saccharomyces diastaticu

Eun Ju Kim(김은주),Jong Seog Ahn(안종석),Dae Ook Kang(강대욱) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.5

효모 Saccharomyces diastaticus 는 세포 외로 분비되는 glucoamylase Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 동위효소 중 하나를 생산하여 전분을 가수분해하여 포도당을 생성할 수 있다. Glucoamylase Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ는 STA1, STA2, STA3 유전자에 의해 각각 암호화된다. 효모 Saccharomyces 속이 포자가 형성되는 시기에 세포 내에서 특이적으로 발현된다고 알려진 glucoamylase(SGA)의 분자생물학적 및 생화학적 연구를 수행하기 위한 일환으로 S. diastaticus YIY 345 형질전환체의 배양 상등액으로부터 SGA 정제를 시도하였다. 황산암모늄 침전, DEAE-Sephadex A-50, CM-Sephadex C-50, Sephadex G-200 chromatography 등의 정제과정을 거쳐서 비특이 활성이 174배 증가된 0.22 ㎎의 순수한 SGA를 얻었다. HPLC와 SDS-PAGE 분석을 통해 이 효소는 63, 68 kDa의 단위체로 구성된 이합체임을 확인할 수 있었다. Con-A Sepharose 친화성 크로마토그피와 탈당쇄 효소를 처리한 결과로부터 SGA는 N-연결형 당쇄로 수식되었으며 단백질 부분은 59 kDa이었다. 정제한 SGA와 세포 외 분비성 glucoamylase의 효소학적 특성을 조사하고 비교한 결과 SGA의 최적 pH와 온도는 각각 5.5와 45℃로 나타났으며 세포 외 분비성 glucoamylase는 5.0과 50℃로 나타났다. SGA는 세포 외로 분비되는 glucoamylase에 비해 열처리 및 SDS에 대해 더 민감한 반응성을 나타내었다. The yeast strains of Saccharomyces diastaticus produce one of three isozymes of an extracellular glucoamylase Ⅰ, Ⅱ or Ⅲ, a type of exo-enzyme which can hydrolyse starch to generate glucose molecules from non-reducing ends. These enzymes are encoded by the STA1, STA2 and STA3 genes. Another gene, sporulation-specific glucoamylase (SGA), also exists in the genus Saccharomyces which is very homologous to the STA genes. The SGA has been known to be produced in the cytosol during sporulation. However, we hypothesized that the SGA is capable of being secreted to the extracellular region because of about 20 hydrophobic amino acid residues at the N-terminus which can function as a signal peptide. We expressed the cloned SGA gene in S. diastaticus YIY345. In order to compare the biochemical properties of the extracellular glucoamylase and the SGA, the SGA was purified from the culture supernatant through ammonium sulfate precipitation, DEAE-Sephadex A-50, CM-Sephadex C-50 and Sephadex G-200 chromatography. The molecular weight of the intact SGA was estimated to be about 130 kDa by gel filtration chromatography with high performance liquid chromatography (HPLC) column. Sodium dedecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis showed it was composed of two heterogeneous subunits, 63 kDa and 68 kDa. The deglycosylation of the SGA generated a new 59 kDa band on the SDS-PAGE analysis, indicating that two subunits are glycosylated but the extent of glycosylation is different between them. The optimum pH and temperature of the SGA were 5.5 and 45℃, respectively, whereas those for the extracellular glucoamylase were 5.0 and 50℃. The SGA were more sensitive to heat and SDS than the extracellular glucoamylase.

사방오리나무 추출물의 α-amylase 및 α-glucosidase 저해활성

최혜정(Hye Jung Choi),정영기(Yong Kee Jeong),강대욱(Dae-Ook Kang),주우홍(Woo Hong Joo) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.7

최근 당뇨병 환자가 급속히 증가하고 있으나, 지속적이고 적절한 치료가 어려워 당뇨병성 합병증의 발생을 증가시키고 있다. 당뇨병 발병 이후의 치료는 완치가 거의 불가능하기 때문에 증상을 개선시키고 급만성 합병증을 막는 이차적 예방에 중점을 두고 있다. 따라서 항당뇨 활성을 가지면서 식용 가능한 천연자원의 개발이 절실히 필요하다. 본 연구에서 약용식물로 알려진 사방오리나무에 대해 아직까지 보고가 없었던 항당뇨 활성에 대해 조사하였다. Pancreatin와 salivary α-amylase에 대해 MeOH 추출물과 HX 분획물이 α-amylase를 효과적으로 억제하였으며, yeast α-glucosidase에 대한 억제 활성은 MeOH 추출물과 EA 분획물 그리고 BuOH 분획물의 IC50이 각각 137.36 ㎍/ml와 171.52 ㎍/ml 그리고 115.14 ㎍/ml로 나타남으로써, 현재 혈당강하제로 사용되고 있는 acarbose와 1-deoxynorjirimycin보다 높은 억제 효과를 보였다. 또한 폴리올 대상 이상에 의한 당뇨병성 합병증 유발과 관련하여 Aldose reductase 억제활성을 조사한 결과, 50 ㎍/ml 농도에서 EA 분획물과 MeOH 추출물이 각각 84.13%와 58.73%로 높은 저해활성이 나타났다. 따라서 본 연구를 통하여 국내에 자생하는 사방오리나무 추출물로부터 부작용이 적고 혈당강하효과가 뛰어난 새로운 항당뇨 신물질을 탐색하여 산업화 하고자하며 이를 통하여 바이오 소재산업의 활성화와 바이오 식품 나아가 바이오 의약품 개발 등 다양한 측면에서 부가가치를 창출하고자 한다. In this study, we investigated the inhibitory effect of four solvent fractions of Alnus firma on α-amylase, α-glucosidase and aldose reductase activities. The inhibitory test showed that methanol (MeOH) extract and hexane (HX) fraction strongly inhibited pork pancreatin and salivary α-amylase activity. The MeOH extract and HX fraction of Alnus firma at the concentration of 4 ㎎/ml inhibited more than 70% of pancreatin and salivary α-amylase activity. The inhibitory effect of fractions has different specificities against α-amylase from pancreatin and salivary. In addition, the MeOH extract and butanol (BuOH) fraction showed the highest inhibitory activity on yeast α-glucosidase at values of IC50 137.36 ㎍/ml and 115.14 ㎍/ml respectively. The MeOH extract and BuOH fraction showed the highest inhibitory activity on yeast α-glucosidase than commercial agent such as 1-deoxynorjirimycin and acarbose. Inhibition kinetics of solvent fractions showed that α-glucosidase has been inhibited noncompetitively by the MeOH, EA and BuOH fraction. The aldose reductase from human muscle cell had been inhibited strongly by the MeOH extract and EA fraction at 57.996% and 83.293% at the concentration of 50 ㎍/ml, respectively. These findings may contribute to biological significance in that α-amylase, α-glucosidase and aldose reductase inhibitory compounds could be used as a functional food and a drug for the symptomatic treatment of antidiabetic disease in the future.

미생물 분리주를 이용한 제비꽃 발효액의 생리활성 변화

이지영(Ji-Young Lee),오수빈(Su-Bin Oh),최낙식(Nack-Shick Choi),박용운(Yong-Woon Park),강대욱(Dae-Ook Kang) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.2

미생물의 발효를 이용하여 제비꽃의 효능과 기능성을 증진시켜 응용을 높이기 위한 목적으로 발효식품에서 분리하고 동정한 B. methylotrophicus CBMB205와 L. pseudomesenteroides NRIC1777 두 미생물을 이용하여 72시간 제비꽃을 발효하면서 12시간 마다 발효액의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, 항산화력, 환원력, 혈당조절과 관련이 있는 α-amylase와 α-glucosidase 저해활성, 비만관련 췌장 리파제 저해활성 등을 측정하고 대조구인 비발효 제비꽃과 비교, 분석하였다. 총 폴리페놀 함량의 경우 Bacillus와 유산균은 대조구에 비해 각각 1.4배 및 1.17배 증가되었고, 총 플라보노이드 함량은 각각 3.2배와 3.4배 증가되었다. 항산화력 비교에서 DPPH 라디칼 소거능은 모두 변화가 없었으나 ABTS 라디칼 소거능의 경우 2.1배 및 1.6배 증가된 것으로 나타났다. 환원력의 경우 Bacillus는 1.6배 높게 나타났으나 유산균은 대조구와 유의적인 차이점이 없었다. α-Amylase의 경우 Bacillus와 유산균은 대조구보다 각각 6배와 3배의 저해율을 보였고 α-glucosidase는 2.9배와 2.6배의 저해활성을 나타내었다. 췌장 리파제에 대해서 Bacillus와 유산균은 대조구에 비해 3.4배와 2.8배 높은 저해활성을 보였다. Bacillus와 유산균으로 발효한 제비꽃은 DPPH 라디칼 소거능을 제외하고 시험한 모든 항목에서 대조구보다 우수한 결과를 얻었다. 따라서 미생물 발효를 통해 항산화력과 관련이 있는 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 증가되고 ABTS 라디칼 소거능, α-amylase, α-glucosidase 및 췌장 리파제에 대한 저해능 등이 대조구에 비해 높아진 결과를 토대로 건강기능식품이나 화장품 첨가제 등으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다. The aim of this study was to improve the efficacy and functionality of Viola mandshurica (VM). A water suspension of VM power was fermented for 72 hr with Bacillus methylotrophicus CBMB205 (BM) and Leuconostoc pseudomesenteroides NRIC1777 (LP) isolated from kimchi. The antioxidant activity and reducing power of fermented VM, its total phenolic and flavonoid compounds, as well its inhibitory activity on α-amylase, α-glucosidase, and pancreatic lipase were determined and compared to those of non-fermented VM (NVM), a negative control. The total phenolic and flavonoid compounds of VM fermented with BM and LP were higher than those of NVM by 1.4, 1.17, and about 3 times. There was no difference in 2, 2’-diphenyl-1-picryl hydrazyl (DPPH) radical scavenging activity between fermented VM and NVM. However, there was a 2.1- and 1.6-fold increase in 2, 2’-azino-bis-(3-ethylbenzothzoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activity in VM fermented with BM and LP, respectively. The reducing power of BM was 1.6 times as high as NVM, but no significant difference was found between LP and NVM. Fermented VM’s inhibitory activity on α-amylase, α-glucosidase, and pancreatic lipase was much higher than that of NVM. Fermenting VM with BM was superior to fermenting it with LP, except flavonoid content. Taken together, VM fermented with BM could be used as a functional food and as an additive to cosmetics.