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인삼열매로부터 분리한 Rhamnogalacturonan Ⅱ 다당의 면역활성과 세포 내 신호전달 기작 규명
차하영(Ha Young Cha),손승우(Seung-U Son),신광순(Kwang-Soon Shin) 한국식품과학회 2021 한국식품과학회지 Vol.53 No.6
본 연구는 인삼열매로부터 RG-II 형태의 다당(GBW-II)을 분리하고 대식세포 활성화에 대한 세포 내 신호전달의 세부 기작을 규명함으로써 새로운 건강기능성식품 소재 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 진행되었다. GBW-II의 구성당을 확인한 결과, 전형적인 RG-II의 구성당인 2-methyl-xylose, apiose, aceric acid, KDO 및 DHA와 같은 특이 구성당을 함유함을 확인할 수 있었다. GBW-II는 대식세포 유래 세포주인 RAW 264.7 cell에 처리하였을 경우, 어떠한 세포 독성도 확인되지 않았으나 IL-6와 TNF-α와 같은 cytokine의 분비는 농도 의존적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 RAW 264.7 cell을 이용한 세포 내 신호전달에 관한 실험 결과들을 종합해 볼 때, GBW-II는 대식세포 표면에 발현된 TLR2, TLR4 및 SR에 결합하여 MAPKs (p38, ERK) 및 NF-κB를 경유하여 IL-6와 TNF-α와 같은 cytokine의 분비를 증가시키는 것으로 최종 확인되었다. 한편, RG-I, RG-II, β-glucan, arabinoxylan 및 xyloglucan과 같은 식물체 유래 고분자 다당체의 약리활성은 그들의 구조적 차이에서 기원하는 것으로 알려져 있기 때문에 건강기능성식품 소재로의 개발을 위해서는 활성물질의 미세구조에 대한 해명이 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 연구진은 추후 연구에서 효소적 및 화학적 가수분해, methylation, sequencing 등을 이용하여 인삼열매 유래 정제 다당 GBW-II의 미세구조를 규명하고자 한다. In this study, we aimed to elucidate the intracellular signaling pathways for macrophage activation by the polysaccharide GBW-II purified from ginseng berry. GBW-II consists of 14 different sugars, including rarely observed sugars such as 2-O-methyl-xylose, apiose, aceric acid, 2-keto-3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid, and 2-keto-3-deoxy-Dlyxo-2-heptulosaric acid, which are typical RG-II component sugars. GBW-II enhanced the production of IL-6 and TNF-α in RAW 264.7 cells. In experiments evaluating specific inhibitor activity, it was found that the production of IL-6 was suppressed by inhibitors of SB, PD, and BAY, and the production of TNF-α was suppressed by PD and BAY. The experiments with neutralizing antibodies showed that TLR4 was involved in the stimulation of IL-6 production by GBW-II in RAW 264.7 cells, whereas TNF-α production was regulated through SR and TLR2. These results suggest that GBW-II activates the MAPK and NF-κB pathways via several macrophage receptors, including SR, TLR2, and TLR4, and subsequently induces the secretion of IL-6 and TNF-α.
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동충하초균으로 발효한 인삼잎에서 분리한 중성다당의 면역활성 및 구조적 특성
차하영(Ha Young Cha),박혜령(Hye-Ryung Park),신광순(Kwang-Soon Shin) 한국식품과학회 2021 한국식품과학회지 Vol.53 No.5
동충하초균으로 발효한 인삼잎의 면역활성과 구조를 규명하기 위하여 조다당(GLF)를 분리하고 구성당과 당쇄 결합양식을 확인한 결과 C. sinensis 유래의 glucan이 주를 이루며 소량의 인삼잎유래 pectic substances가 혼재되어 있을 것이라 추정하였다. 이온교환 수지를 이용해 GLF로부터 중성다당체(GLF1)를 분리하였으며, 이를 lyticase, β-glucosidase 및 α-glucoamylase 효소를 처리한 결과, GLF1은 α-glucoamylase에 의해 가수분해되는 것을 확인함으로써 주로 α-glucan을 함유하고 있음을 추정할 수 있었다. 대식세포 분비능을 측정한 결과, 동충하초균으로 인삼잎을 발효하여 얻은 조다당 GLF가 단순 열수추출 조다당인 GLW보다 더 우수한 활성(Data not shown)과 수율을 보여주었으며, GLF와 GLF1 모두 농도 의존적으로 면역활성이 증가하는 경향과 동일 농도에서 유사한 높은 활성을 나타냈다. 한편 GLF1의 전체구조의 특성을 확인하기 위하여 isoamylase 및 α-amylase 효소를 처리한 결과, isoamylase 처리 획분인 PHI가 72.8%의 glucose로 구성되며 iodine-starch 반응이 증가하는 결과를 보였다. 반면, PHI의 α-amylase 처리 후 분리한 PHIA1, PHIA2 및 PHIA3 획분에서는 iodine-starch 반응이 나타나지 않았으며, 이들의 대식세포 분비능을 확인한 결과 세 가지 획분 모두 어떠한 활성도 나타내지 않음을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하면 동충하초 발효 인삼잎유래 중성다당은 α-(1→4)-glucan을 주쇄로 존재하며 C(O)-6 위치에서 측쇄가 연결되어 존재하는 α-glucan의 구조를 이루고 있으며, 이들의 면역활성은 α-glucan 전체 구조에서 기인하는 것임을 최종 확인하였다. This study elucidated the biological activities and structural characteristics of polysaccharides isolated from ginseng leaves fermented using Cordyceps sinensis (GLF). GLF comprised at least 18 glycosyl linkages, including 4-linked glucose residues (24.0%). To characterize the neutral polysaccharides in GLF, it was further fractionated by anion exchange chromatography, and the unabsorbed fraction (GLF1) was isolated. Peritoneal macrophages stimulated with GLF1 produced various cytokines in a dose-dependent manner. The properties and activities of the four subfractions (PHI, PHIA1-PHIA3) obtained after sequential enzymatic digestion were examined. PHI and PHIA3 primarily comprised glucose, whereas PHI exhibited an iodine-color reaction. Furthermore, the PHIA1-3 fractions indicated that cytokine production was completely inhibited. These results suggest at the immune activities of GLF1 may be due to the α-(1→4)-glucan branched at the C(O)6 position, which was produced by C. sinensis.
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