Decaisnea insignis 에탄올 추출물의 항산화 및 항염증 활성

진경숙(Kyong-Suk Jin),이지영(Ji Young Lee),권현주(Hyun Ju Kwon),김병우(Byung Woo Kim) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.9

본 연구에서는 식물에 존재하는 신규 기능성 소재 개발의 일환으로 Decaisnea insignis 에탄올 추출물(DIEE)의 항산화 및 항염증 생리활성을 분석하였다. 먼저 DIEE의 항산화능을 DPPH 라디칼 소거능을 통해 분석한 결과 양성 대조군으로 사용한 아스코르빈산과 유사한 정도의 높은 소거활성을 보여 DIEE가 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주에서 H₂O₂ 및 LPS에 의해 유도된 ROS에 대한 DIEE의 소거능을 분석한 결과, 농도의존적인 강한 ROS 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소 중 하나로 항산화능 보유천연물에 의해 발현이 유도되는 hemeoxygenase 1 (HO-1) 및 그 전사 인자인 nuclear factor-E2-related factor 2(Nrf2)의 단백질 발현이 DIEE의 처리에 의해 유의적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1 및 Nrf2의 발현 유도는 상위신호전달계인 MAPKs에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 DIEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 DIEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF-κB 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 DIEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. This study was conducted to explore new nutraceutical resources from the plant kingdom possessing biological activities. To fulfill this purpose, the anti-oxidative and anti-inflammatory activities of Decaisnea insignis ethanol extract (DIEE) were evaluated. First, DIEE possessed potent scavenging activity against 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH), similar to ascorbic acid used as a positive control. Moreover, DIEE inhibited lipopolysaccharide (LPS)- and hydrogen peroxide (H₂O₂)-induced reactive oxygen species (ROS) in RAW 264.7 cells. Furthermore, DIEE induced the expression of an anti-oxidative enzyme, heme oxygenase 1 (HO-1), and its upstream transcription factor, nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2), in a dose-dependent manner. The modulation of the HO-1 and Nrf2 expressions might be regulated by mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and their upstream signaling pathways. On the other hand, DIEE suppressed LPS-induced nitric oxide (NO) formation without cytotoxicity. The inhibition of the NO formation was the result of the down-regulation of inducible NO synthase (iNOS) by DIEE. The suppression of NO and iNOS by DIEE might be modulated by their upstream transcription factors, nuclear factor κB (NF-κB), and activator protein 1 (AP-1) pathways. Taken together, these results provide important new insights that D. insignis possesses anti-oxidative and anti-inflammatory activities. Therefore, it might be utilized as a promising material in the field of nutraceuticals.

솔장다리 추출물의 항비만 효과

진경숙(Kyong-Suk Jin),이수현(Su Hyeon Lee),권현주(Hyun Ju Kwon),김병우(Byung Woo Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.8

솔장다리(S. collina)는 건조한 대지에 널리 분포되어 있는 한해살이 식물로 한방에서는 고혈압의 치료에 사용되어왔으며 선행연구를 통해 솔장다리가 보유한 항산화 및 항암 활성을 밝힌바 있다. 본 연구에서는 솔장다리 에탄올 추출물(SCEE)의 항비만 활성을 췌장 lipase 효소 활성 억제능과 세포실험계를 이용하여 분석하였다. 그 결과 SCEE는 농도 의존적으로 lipase 효소 활성을 유의적으로 억제시켰으며, 3T3-L1 preadipocyte를 이용하여 지방세포 분화 및 지방생성, 생성된 지방의 분해에 미치는 영향을 분석한 결과 지방세포 분화, 세포 내 지방 축적, TG 함량 등을 독성 없이 농도의존적으로 억제하였고, 지방세포 내 중성지방을 유의적으로 분해시키는 것으로 나타났다. 이러한 솔장다리의 지방세포 분화 억제능은 핵심 작용 인자인 C/EBPα, C/EBPβ, 그리고 PPARγ의 유전자 및 단백질 발현조절에서 기인함을 확인하였다. 이러한 결과는 솔장다리가 보유한 췌장 lipase 활성 저해능, 지방세포 분화 억제능, 지방세포 내 지방 분해능, 지방분화관련 인자 신호전달기전 조절을 통한 항비만 활성을 처음으로 밝혀낸 것이며 추후 계속적인 연구를 통해 활성 물질의 규명이 필요할 것으로 판단된다. Salsola collina (S. collina) is an annual plant widely distributed in drought and semi-drought areas, which has been used for a long time as a kind of folk remedy in traditional Chinese medicine for the treatment of hypertension. Previously, the anti-oxidative and anti-cancer activities of S. collina were elucidated in our research group. In this study, the anti-obesity activities of S. collina ethanol extract (SCEE) were evaluated using a pancreatic lipase enzyme inhibition assay and cell culture model. The results showed that SCEE effectively suppressed pancreatic lipase enzyme activity in a dose-dependent manner. Furthermore, SCEE significantly suppressed adipocyte differentiation, lipid accumulation, and triglyceride (TG) content, and triggered lipolysis on insulin, dexamethasone, and 3-isobutyl-l-methylxanthine-treated 3T3-L1 preadipocytes in a dose-dependent manner without cytotoxicity. Its anti-obesity effect was modulated by cytidine-cytidine-adenosine-adenosine-thymidine (CCAAT)/enhancer binding proteins α (C/EBPα), C/EBPβ, and the peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) gene, as well as protein expressions. Taken together, these results offer the important new insight that S. collina possesses anti-obesity properties, such as pancreatic lipase inhibition and anti-adipogenic and lipolysis effects through the modulation of their upstream signaling pathway. It could become a promising source in the field of nutraceuticals, and the identification of active compounds that confer the biological activities of SCEE may be needed.

통초, 필발을 포함한 7종 한약재 추출물의 항산화 및 항염증 활성

진경숙 ( Kyong Suk Jin ),오유나 ( You Na Oh ),이지영 ( Ji Young Lee ),손병일 ( Byung Yil Son ),최우봉 ( Woo Bong Choi ),이은우 ( Eun Woo Lee ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.2

In this study, we analyzed the anti-oxidative and anti-inflammatory activities of seven medicinal herbs. All extracts of the tested herbs, Euryale ferox Salisbury, Echinops setifer Iljin, Amomum cardamomum Linne, Tetrapanax papyriferus, Illicium verum Hook. f., Typha orientalis Presl, and Piper longum Linne, exhibited potent anti-oxidative activity as confirmed by DPPH radical scavenging capacity. Lipopolysaccharide (LPS) induced nitric oxide (NO) production, in the RAW 264.7 cell line, was also ameliorated by all extracts` treatments in a dose dependent manner. NO suppressive activity originated from the inhibition of inducible nitric oxide synthase (iNOS) protein expression by the extracts. Three extracts, E. ferox S., I. verum Hook. f., and P. longum L., possessed suppressive activity against, not only iNOS, but also cycloxygenase 2 (COX-2) protein expression. These three extracts may then serve as potential candidates for non steroidal analgesic inflammation drugs (NSAIDs). Furthermore, all extracts induced anti-oxidative enzyme, heme oxygenase 1, protein expression. Taken together, these results provide an important new insight into the fact that various medicinal herbs possess potent anti-oxidative and anti inflammatory activities and might be utilized as promising agents in the field of health products. Further studies for the identification of the active compounds from medicinal herbs are clearly needed.

Ardisia arborescens 에탄올 추출물의 항산화 및 항염증 활성

진경숙(Kyong-Suk Jin),이지영(Ji Young Lee),권현주(Hyun Ju Kwon),김병우(Byung Woo Kim) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.7

본 연구에서는 Ardisia arborescens 에탄올 추출물(AAEE)의 항산화능과 항염증 생리활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 먼저 AAEE의 항산화능을 DPPH radical 소거능으로 분석한 결과 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid와 유사한 정도의 높은 활성을 보여 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주를 이용한 H₂O₂ 및 LPS의 유도에 의해 생성된 ROS에 대한 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 발현이 유도되는 HO-1, TrxR1 및 그 전사 인자인 Nrf2의 단백질 발현이 AAEE의 처리에 의해 농도의존적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1, TrxR1 및 Nrf2의 발현 변화는 상위신호전달계인 MAPKs에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 AAEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 세포독성없이 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 AAEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF-κB 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 AAEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the antioxidative and anti-inflammatory activities of Ardisia arborescens ethanol extract (AAEE) were evaluated using in vitro assays and a cell culture model system. AAEE exhibited potent scavenging activity against 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH), similar to ascorbic acid, which was used as a positive control. Moreover, AAEE effectively suppressed lipopolysaccharide (LPS)- and hydrogen peroxide (H₂O₂)-induced reactive oxygen species (ROS) in RAW 264.7 cells. Furthermore, AAEE induced the expression of antioxidative enzymes, heme oxygenase 1 (HO-1), and thioredoxin reductase 1 (TrxR1), in addition to their upstream transcription factor, nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2), in a dose-dependent manner. The upstream signaling pathways of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) might regulate the modulation of HO-1, TrxR1, and Nrf2 expression. On the other hand, AAEE inhibited LPS-induced nitric oxide (NO) formation, without cytotoxicity. Suppression of NO formation was the result of AEEE-induced down-regulation of inducible NO synthase (iNOS). The suppression of NO and iNOS by AAEE might be modulated by their upstream transcription factor, nuclear factor (NF)-κB, and activator protein (AP)-1 pathways. Taken together, these results provide important new insights into the antioxidative and anti-inflammatory activities of A. arborescens. AAAEE might represent a promising material in the field of nutraceuticals.

에탄올 추출물의 항산화 및 항염증 활성

진경숙 ( Kyong Suk Jin ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.3

This study was orchestrated with the purpose of uncovering new nutraceutical resources possessing biological activities in the plant kingdom. To fulfill our objective, we analyzed several Chinese plants and selected three possessing powerful anti-oxidative activities. The anti-oxidative and anti-inflammatory effects these three Chinese plants, Malus hupehensis, Ophiorrhiza cantonensis, and Psychotria rubra ethanol extracts were then evaluated. First of all, they possessed potent scavenging activity against 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl, similar with that of ascorbic acid, used as a positive control. Moreover, they inhibited lipopolysaccharide (LPS)- and hydrogen peroxide-induced reactive oxygen species, in a dose-dependent manner, in RAW 264.7 cells. Also, they induced the expression of an anti-oxidative enzyme, heme oxygenase 1, and its upstream transcription factor, nuclear factor-E2-related factor 2. Furthermore, they suppressed LPS-induced nitric oxide (NO) formation, without cytotoxicity. The inhibition of NO formation was the result of the down regulation of inducible NO synthase (iNOS). The suppression of NO and iNOS by the three extracts might be the result of modulation by the upstream transcription factors, nuclear factor κB and activator protein-1. Taken together, these results indicate that these three Chinese plants possess potent anti-oxidative and anti-inflammatory activities. Therefore, they might be utilized as promising materials in the field of nutraceuticals.

Endlicheria anomala (Nees) Mez 추출물의 항산화, 항염증 및 미백 활성

진경숙 ( Jin Kyong Suk ),이지영 ( Ji Young Lee ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.4

본 연구에서는 Endlicheria anomala (Nees) Mez 메탄올 추출물(EAME)의 항산화, 항염증 및 미백 생리활성을 in vitro assay 및 cell culture model system을 이용하여 분석 하였다. EAME의 항산화능을 분석한 결과 DPPH, H2O2로 유도한 ROS, LPS로 유도한 NO 등 다양한 산화적 스트레스원을 효과적으로 소거하였다. 대표적인 항산화 효소들로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 주로 발현이 유도되는 세효소인 HO-1, TrxR1, NQO1 및 그 전사 인자인 Nrf2의 단백질 발현에 미치는 영향을 분석한 결과 시료 처리 농도의 증가에 따라 세 효소 및 Nrf2의 발현이 유의적으로 증가됨을 보였다. 또한 EAME는 in vitro DOPA oxidation을 강하게 저해하여 tyrosinase inhibitor로서 작용할 가능성을 시사 하였고 이에 B16F10 melanocyte를 이용하여 미백 효능을 분석한 결과 유의적인 melanin 생성억제능 및 tyrosinase 효소 활성 억제능을 보였으며 이는 tyrosinase, TRP-1, TRP-2 등 melanin 생성의 핵심 작용 효소들의 단백질 발현 저해를 통해 일어나는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 EAME가 높은 항산화능과 항염증 활성, 그리고 미백 활성을 보유함을 처음으로 밝혔으며 향후 기능성 식품 및 피부 미용 소재로서유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the anti-oxidative, anti-inflammatory, anti-melanogenic activities of Endlicheria anomala (Nees) Mez methanol extract (EAME) were evaluated by use of in vitro assays and cell culture model systems. The results revealed that EAME scavenges various radicals such as 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl hydrogen peroxide induced reactive oxygen species, and lipopolysaccharide induced nitric oxide. Furthermore, EAME induced the expression of anti-oxidative enzymes such as heme oxygenase 1, thioredoxin reductase 1, NAD(P)H dehydrogenase 1, and their upstream transcription factor, nuclear factor-E2- related factor 2. Moreover, EAME inhibited in vitro DOPA oxidation and 3-isobutyl-1-methylxanthine induced melanogenesis in B16F10 cells. Its anti-melanogenic activity will have originated from the inhibition of tyrosinase enzyme activity and melanogenesis related protein expression. Taken together, these results provide the important new insight that E. anomala possesses various biological activities such as anti-oxidative, anti-inflammatory, and anti-melanogenic. Therefore, it might be utilized as a promising material in the fields of nutraceuticals and cosmetics.

Euptelea pleiosperma 에탄올 추출물의 항산화 및 항염증 활성

진경숙 ( Kyong Suk Jin ),박정애 ( Jung Ae Park ),이지영 ( Ji Young Lee ),강지숙 ( Ji Sook Kang ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.2

본 연구에서는 Euptelea pleiosperma 에탄올 추출물 (EPEE)의 항산화능과 항염증 생리활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 먼저 EPEE의 항산화능을 DPPH radical scavenging activity로 분석한 결과 radical 소거능의 정도가 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid 보다 높은 활성을 보여 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주를 이용한 H2O2 및 LPS의 유도에 의해 생성된 ROS에 대한 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소 중 하나로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 주로 발현이 유도되는 hemeoxygenase 1 (HO-1) 및 그 전사 인자인 nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2)의 단백질 발현이 EPEE의 처리에 의해 유의적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1 및 Nrf2의 발현 변화는 상위신호전달계인 MAPKs 및 PI3K/Akt에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 EPEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 EPEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF- κB 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 EPEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the anti-oxidative and anti-inflammatory activities of Euptelea pleiosperma ethanol extract (EPEE) were evaluated using in vitro assays and cell culture model systems. EPEE possessed a more potent scavenging activity against 1,1-diphenyl- 2-picryl hydrazyl than the ascorbic acid used as a positive control. EPEE effectively suppressed lipopolysaccharide (LPS), in addition to hydrogen peroxide induced reactive oxygen species on RAW 264.7 cells. Furthermore, EPEE induced the expression of the anti-oxidative enzyme heme oxygenase 1 (HO-1) and its upstream transcription factor, nuclear factor-E2- related factor 2 (Nrf2), dose and time dependently. The modulation of HO-1 and Nrf2 expression might be regulated by mitogen-activated protein kinases and phosphatidyl inositol 3 kinase/Akt as their upstream signaling pathways. On the other hand, EPEE inhibited LPS induced nitric oxide (NO) formation without cytotoxicity. Suppression of NO formation was the result of the down regulation of inducible NO synthase (iNOS) by EPEE. Suppression of NO and iNOS by EPEE may be modulated by their upstream transcription factor, nuclear factor κB, and AP-1 pathways. Taken together, these results provide important new insights into E. pleiosperma, namely that it possesses anti-oxidative and anti-inflammatory activities, indicating that it could be utilized as a promising material in the field of nutraceuticals.

산초 추출물 및 분획물의 항산화, 미백 및 항염증 활성

진경숙 ( Kyong Suk Jin ),오유나 ( You Na Oh ),박정애 ( Jung Ae Park ),이지영 ( Ji Young Lee ),진수정 ( Soo Jung Jin ),현숙경 ( Sook Kyung Hyun ),황혜진 ( Hye Jin Hwang ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.4

본 연구에서는 한약재로 사용되고 있는 산초 과피 추출물의 기능성 소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위해 산초 추출물 및 분획물이 보유한 항산화, 미백 및 항염증 활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 그 결과 산초 MeOH, EtOH, 열수 추출물 모두 강한 DPPH radical 소거 활성 및 tyrosinase 효소 활성저해를 통한 DOPA 산화 억제능을 보였다. B16F10 mouse melanoma cell을 이용하여 α-MSH에 의해 유도된 세포 내 melanin 생성에 미치는 산초 추출물의 영향을 알아본 결과 농도의존적인 melanin 생성 억제능을 보였고 세포의 tyrosinase 활성 저해능 또한 이와 일치하는 결과를 보여 산초 추출물에 의한 melanin 생성 억제능이 tyrosinase 효소 활성 억제 및 melanogenesis 관련 단백질 발현 저해에서 기인한 것으로 판단된다. 또한 RAW 264.7 murine macrophage cell을 이용하여 산초 추출물의 항염증 활성을 분석한 결과 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 단백질 발현 분석을 통해 확인하였다. 산초 추출물에 존재하는 활성물질을 규명하기 위해 용매 분획을 실시한 후 각 분획물의 미백 및 항염증 활성을 비교 분석한 결과 물 층을 제외한 모든 용매분획이 활성을 보유함을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 산초 추출물이 높은 항산화능과 미백활성, 그리고 항염증 활성을 보유함을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 미백활성을 비롯한 생리활성 보유 천연물 소재 탐구의 기초자료로 유용하게 쓰일 것으로 사료된다. This study was designed to explore new nutraceutical and cosmetic resources possessing biological activities from the plant kingdom. To fulfill this purpose, we analyzed the anti-oxidative, anti-melanogenic, and anti-inflammatory activities of Zanthoxylum schinifolium extract (ZSE) and its solvent fractions using in vitro assays and cell culture model systems. Three kinds of ZSE treated with methanol, ethanol, and water exhibited potent anti-oxidative activities through DPPH radical scavenging capacity, and inhibited in vitro DOPA oxidation. Furthermore, Z. schinifolium methanol extract (ZSME) inhibited the α-melanocyte stimulating hormone, which induces melanin contents in B16F10 cells. Its anti-melanogenic activity originates from the inhibition of tyrosinase enzyme activity and melanogenesis related protein expression. Moreover, lipopolysaccharide induced nitric oxide production in the RAW 264.7 cell line was also ameliorated by ZSME treatment in a dose dependent manner. Among the four solvent fractions of ZSME treated with dichloromethane, ethyl acetate, nbutanol, and water, three fractions, except water, showed significant anti-melanogenic and anti-inflammatory activities. Taken together, these results provide important new insights into Z. schinifolium, indicating that it possesses numerous biological activities such as anti-oxidative, anti-melanogenic, and anti-inflammatory activities. Therefore, it may well serve as a promising material in the field of nutraceuticals and cosmetics.

제니스테인이 사람 유방암세포 MCF-7의 유전자 발현에 미치는 영향 연구

진경숙 ( Kyong Suk Jin ),이용우 ( Yong Woo Lee ) 한국콩연구회 2005 韓國콩硏究會誌 Vol.22 No.1

포황 메탄올 추출물에 의한 인체 대장암 세포주 HT29의 G2/M Arrest 및 Apoptosis 유발

진수정 ( Jin Soo Jung ),윤승근 ( Seung Geun Yun ),오유나 ( You Na Oh ),이지영 ( Ji Young Lee ),박현진 ( Hyun Jin Park ),진경숙 ( Kyong Suk Jin ),권현주 ( Hyun Ju Kwon ),김병우 ( Byung Woo Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.4

본 연구에서는 인체 대장암세포인 HT29를 사용하여 포황 메탄올 추출물(Methanol extract of Typha orientalis, METO)의 항암 활성 및 그 분자적 기전에 관하여 분석하였다. 먼저 METO가 다양한 암세포의 증식에 미치는 영향을 분석한 결과, 인체 대장암 세포, 폐암 세포, 간암 세포 등의 세포증식을 억제하였으며 그 중에서도 대장암 세포인 HT29에 대해 강한 세포 증식 억제 효과를 나타내었다. METO에 의한 세포 증식 억제 기전을 분석하기 위하여 Flow cytometry analysis를 수행한 결과, METO 농도의존적으로 HT29 세포의 G2/M기 세포분포가 증가하고 아울러 apoptosis 유발군인 SubG1기 세포분포가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. METO에 의한 HT29 세포의 G2/M arrest는 Cdc2의 inactive form인 phospho-Cdc2의 증가에 의한 G2/M checkpoint 관련 단백질의 활성억제에 의한 것이라 사료된다. 이러한 phospho-Cdc2의 증가는 METO에 의해 발현이 증가된 Wee1 kinase와 발현이 감소된 Cdc25C phosphatase에 의해 야기된 것임을 확인하였다. 또한 METO에 의한 HT29의 apoptosis 유도에 관한 분자적 기전 분석을 위해 Western blot analysis를 수행한 결과, METO 농도가 증가할수록 종양 억제 유전자인 p53, death receptor인 FAS, Bcl-2 family 중 pro-apoptotic 단백질인 Bax 및 cytosolic cytochrome C의 발현이 증가되고, Caspase-3가 활성화되어 단편화된 Caspase-3의 증가가 관찰되었다. 또한 활성화된 Caspase-3의 기질 단백질인 PARP의 단편화가 일어나 apoptosis가 유도되는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과들로부터 METO는 인체 대장암세포 HT29의 G2/M arrest 및 apoptosis 유도에 의한 항암활성을 보유함을 확인하였다. Typha orientalis, also known as bulrush or cattail, is a perennial herbaceous plant found in freshwater wetlands and has been widely used in constructed wetlands for wastewater treatment. Recent data has revealed that SH21B, a mixture composed of seven herbs including T. orientalis, exhibited an anti-adipogenic activity by the inhibition of the expression of adipogenic regulators. However, the anti-cancer effect of T. orientalis and its molecular mechanisms remain unclear. In this study, we evaluated the anti-cancer effect and its mechanism in the methanol extract of T. orientalis (METO) on human colon carcinoma HT29 cells. It was found that METO treatment showed cytotoxic activity in a dose-dependent manner, and induced G2/M cell cycle arrest and apoptosis in HT29 cells. The induction of G2/M arrest by METO was associated with the up-regulation of phospho-Cdc2 (Tyr15), an inactive form of Cdc2 and the down-regulation of Cdc25c phosphatase. METO also induced tumor suppressor p53 and cyclin-dependent kinase inhibitor p21 (WAF1/CIP1) expression. In addition, METO-induced apoptosis was characterized by the proteolytic activation of caspase-3, degradation of poly ADP ribose polymerase (PARP), and up-regulation of death receptor FAS and pro-apoptotic Bax expression. Collectively, these results indicate that the cell cycle inhibition and apoptosis induction of METO in HT29 cells allows for the possibility of its use in anti-cancer therapies.