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여주의 amyloid beta 유도 알츠하이머질환 동물 모델에서 인지능력 개선 효과

Cognitive improvement effects of Momordica charantia in amyloid beta-induced Alzheimer’s disease mouse model

신승미 ( Seung Mi Sin ) , 김지현 ( Hyun Kim ) , 조은주 ( Eun Ju Cho ) , 김현영 ( Hyun Young Kim )
  • : 한국응용생명화학회
  • : Journal of Applied Biological Chemistry 64권3호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 09월
  • : 299-605(307pages)
Journal of Applied Biological Chemistry

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목차

서 론
재료 및 방법
결과 및 고찰
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뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적으로 인한 신경독성은 산화적 스트레스를 야기하여 알츠하이머 질환(Alzheimer’s disease, AD)을 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 여주(Momordica charantia L.)의 활성분획물인 butanol (BuOH) 분획물의 Aβ25-35 유도 AD 동물모델에서 인지능 개선 효과에 대해 연구하였다. T-미로 실험 및 물체인지실험을 통해서 여주 BuOH 분획물 100 및 200 mg/kg/day 농도 투여군은 AD를 유도한 control군에 비해 유의적으로 새로운 경로와 물체를 탐색하는 비율이 감소되어 공간인지 및 물체인지능력 개선 효과를 확인하였다. 수중미로실험을 통해 학습ㆍ기억력에 미치는 효과를 측정한 결과, 여주 BuOH 분획물 투여군은 훈련을 반복할수록 숨겨진 도피대를 찾아가는 시간이 감소함을 통해 학습ㆍ기억력 개선 효과를 나타내었다. 여주 BuOH 분획물이 산화적 스트레스 개선 효과에 미치는 효과를 확인하기 위해 뇌, 간, 신장 조직에서 지질과 산화 함량 및 nitric oxideNO 생성량을 측정하였다. 여주 BuOH 분획물을 처리한 군은 Aβ25-35를 주입한 control군에 비해 유의적으로 뇌, 간, 신장 조직에서 지질과산화 함량 및 NO 생성량이 감소되어 산화적 스트레스 개선 효과를 확인하였다. 따라서 본 연구는 여주 BuOH 분획물이 Aβ25-35 유도 AD 동물 모델에서 산화적 스트레스 개선을 통해 인지능력 개선 효과를 나타냄을 확인하였으며, 이에 따라 여주는 AD 예방 및 개선용 소재로써의 가능성이 있는 것으로 사료된다.
Accumulation of amyloid beta (Aβ) and oxidative stress are the most common reason of Alzheimer’s disease (AD). In the present study, we investigated the cognitive improvement effects of butanol (BuOH) fraction from Momordica charantia in Aβ25-35-induced AD mouse model. To develop an AD mouse model, mice were received injection of Aβ25-35, and then orally administered BuOH fraction from M. charantia at doses of 100 and 200 mg/kg/day during 14 days. In the T-maze and novel object recognition test, administration of BuOH fraction from M. charantia L. at doses of 100 and 200 mg/kg/day improved spatial ability and novel object recognition by increased explorations of novel route and new object. In addition, BuOH fraction of M. charantia-administered groups improved learning and memory abilities by decreased time to reach hidden platform in Morris water maze test. Oral administration of BuOH fraction from M. charantia significantly inhibited lipid peroxidation and nitric oxide levels in the brain, liver, and kidney compared with Aβ25-35- induced control group. These results indicated that BuOH fraction of M. charantia improved Aβ25-35-induced cognitive impairment by attenuating oxidative stress. Therefore, M. charantia could be useful for protection from Aβ25-35-induced cognitive impairment.

UCI(KEPA)

간행물정보

  • : 농학분야  > 농화학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 계간
  • : 1976-0442
  • : 2234-7941
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1999-2021
  • : 1451


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64권4호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1Lincomycin induces melanogenesis through the activation of MITF via p38 MAPK, AKT, and PKA signaling pathways

저자 : Min Suk Lee , You Chul Chung , Seung-hyun Moon , Chang-gu Hyun

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 323-331 (9 pages)

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Lincomycin is a lincosamide antibiotic isolated from the actinomycete Streptomyces lincolnensis. Moreover, it has been found to be effective against infections caused by Staphylococcus, Streptococcus, and Bacteroides fragillis. To identify the melanin-inducing properties of lincomycin, we used B16F10 melanoma cells in this study. The melanin content and intracellular tyrosinase activity in the cells were increased by lincomycin, without any cytotoxicity. Western blot analysis indicated that the protein expressions of tyrosinase, tyrosinase related protein 1 (TRP1) and TRP2 increased after lincomycin treatment. In addition, lincomycin enhanced the expression of master transcription regulator of melanogenesis, a microphthalmia-associated transcription factor (MITF). Lincomycin also increased the phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) and decreased the AKT phosphorylation. Moreover, the activation of tyrosinase activity by lincomycin was inhibited by the treatment with SB203580, which is p38 inhibitor. Furthermore, we also found that lincomycin-induced tyrosinase expression was reduced by H-89, a specific protein kinase A (PKA) inhibitor. These results indicate that lincomycin stimulate melanogenesis via MITF activation via p38 MAPK, AKT, and PKA signal pathways. Thus, lincomycin can potentially be used for treatment of hypopigmentation disorders.

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2미네랄 가용화능을 갖는 Acinetobacter sp. DDP346의 생화학적 및 배양학적 특성

저자 : 김희숙 ( Hee Sook Kim ) , 이송민 ( Song Min Lee ) , 오가윤 ( Ka-yoon Oh ) , 김지윤 ( Ji-youn Kim ) , 이광희 ( Kwang Hui Lee ) , 이상현 ( Sang-hyeon Lee ) , 장정수 ( Jeong Su Jang )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 333-341 (9 pages)

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본 연구는 근권 토양 및 뿌리에 존재하는 근권 미생물 중 미생물 제제로 적합한 균주를 선별하기 위해서 미네랄 가용화능, 10종의 식물 병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성 및 식물 생장 촉진 활성을 평가하였다. 결과적으로 불용성 인산, 탄산칼슘, 규소 및 아연 가용화능과 질소고정능, siderophore, indole-3-acetic acid와 aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase 생성능 및 7종의 식물 병원성 곰팡이에 대해 항진균 활성을 갖는 DDP346을 선별하였다. 선별된 DDP346은 Acinetobacter pittii DSM 21653 (NR_117621.1)와 99.9% 이상의 높은 상동성을 보였으며, 16S rRNA 염기서열을 바탕으로 계통도를 분석한 결과에서도 Acinetobacter pittii와 높은 유연관계를 나타내었다. DDP346의 생장 조건은 온도(10-40 ℃), pH (5-11) 염농도(0-5%) 범위로 확인하였다. 또한 pH 변화와 가용화된 인산 함량 간에 음의 상관계수(r2= -0.913, p <0.01)를 나타내는 것을 확인하였는데, 이는 배양 중에 생성되는 유기산에 의한 것으로 추정된다. 결과적으로 미네랄 가용화능, 식물 병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성 및 식물 생장 촉진 활성 평가를 통해 Acinetobacter sp. DDP346을 다목적 미생물 제제로써 활용 가능성을 제시한다.


In this study, to select strains suitable as microbial agent from among rhizosphere microorganisms present in rhizosphere soil and roots, the mineral solubilization ability, antifungal activity against 10 types of plant pathogenic fungi, and plant growth-promoting activity of rhizosphere microorganisms were evaluated. As a result, DDP346 was selected because it has solubilization ability of phosphoric acid, calcium carbonate, silicon, and zinc; nitrogen fixing ability; production ability of siderophore, indole-3-acetic acid, and aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase; and antifungal activity against seven types of plant pathogenic fungi. DDP346 showed a 99.9% homology with Acinetobacter pittii DSM 21653 (NR_117621.1); phylogenetic analysis also revealed a close relationship with Acinetobacter pittii based on the 16S rRNA base sequence. The growth conditions of DDP346 were identified as temperatures in the range of 10-40 ℃, pH in the range of 5-11, and salt concentrations in the range of 0-5%. In addition, a negative correlation coefficient (r2 = -0.913, p <0.01) was shown between pH change and the solubilized phosphoric acid content of Acinetobacter sp. DDP346, and this is assumed to be due to the organic acid generated during culture. Consequently, through the evaluation of its mineral solubilization ability, antifungal activity against plant pathogenic fungi, and plant growth-promoting activity, the potential for the utilization of Acinetobacter sp. DDP346 as a multi-purpose microbial agent is presented.

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3천궁으로부터 lipid의 분리 동정

저자 : 김형근 ( Hyoung-geun Kim ) , 전형주 ( Hyeong-ju Jeon ) , 응우옌트롱응우옌 ( Trong Nguyen Nguyen ) , 이대영 ( Dae Young Lee ) , 백남인 ( Nam-in Baek )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 343-349 (7 pages)

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천궁의 근경을 EeOH 수용액으로 추출하였으며, 얻어진 추출물을 용매계통분획방법을 이용하여 EtOAc 분획, n-BuOH 분획 및 물 분획으로 나누었다. EtOAc 분획과 n-BuOH 분획에 대하여 silica gel, octadecyl silica gel 및 Sephadex LH-20을 정지상으로 사용하여 칼럼크로마토그래피를 반복 수행한 결과 5종의 lipid를 분리하였다. 5종 화합물은 IR, MS 및 NMR 데이터를 해석하여 각각 methyl linoleate (1), linoleic aicd (2) 6-linoleoyl-α-D-glucopyranosyl β-D-fructofuranoside (3), 1-linolenoyl-3-(α-D-galactopyranosyl (1→6)-β-D-galactopyranosyl) glycerol (4) 및 1-linoleoyl-3-(α-D-galactopyranosyl (1→6)-β-D-galactopyranosyl) glycerol (5)로 구조동정하였다, 화합물 1과 3-5는 천궁에서는 이번 연구에서 처음 분리되었다. 또한 화합물 1과 2의 경우 NMR 데이터가 완전하지 않거나, 문헌에 따라 서로 다르게 보고되어 있으나, 이번에 2-D NMR 등을 자세히 검토하여 모든 탄소 및 수소에 대한 데이터를 확실하게 동정하였다. Sucrose와 지방산 복합체인 화합물 3과 digalactosyl monoglyceride인 화합물 4와 5는 현재까지 천연에서 매우 드물게 보고되어 있다. 보고된 지질화합물들의 면역증강, 항암활성 등을 통해, 천궁 근경의 다양한 약리활성 소재로서의 가능성을 기대할 수 있다.


The rhizomes of Cnidium officinalis were extracted in aqueous MeOH, and the concentrate was fractionated via systematic solvent fractionation to EtOAc, n-BuOH, and aqueous fractions. The repeated column chromatography of EtOAc and n-BuOH fractions using silica gel, octadecyl silica gel, and Sephadex LH-20 as stationary phase to afford five lipids. They were identified to be methyl linoleate (1), linoleic aicd (2) 6-linoleoyl-α-D-glucopyranosyl β-D-fructofuranoside (3), 1-linolenoyl-3-(α-D-galactopyranosyl (1→6)-β-D-galactopyranosyl) glycerol (4), and 1-linoleoyl-3-(α-D-galactopyranosyl (1→6)-β-D-galactopyranosyl) glycerol (5) on the basis of spectroscopic data such as IR, MS, and Nuclear magnetic resonance (NMR). Compounds 1 and 3-5 were isolated for the first time from this plant in this study. The NMR data of fatty acids 1 and 2 reported in literatures are different each other. Authors identified the NMR data without ambiguity. Compound 3, a conjugate of sucrose and fatty acid, and compounds 4 and 5, digalactosyl monoglyceride, are very rarely occurred in natural source. Through the immune enhancement and anticancer activity of the reported lipid compounds, the potential as various pharmacologically active materials of Cnidium officinalis rhizome can be expected.

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4광 및 CO2 변화 조건에서 브로콜리(Brassica oleracea var. italica)의 전기적 신호 모니터링

저자 : 박진희 ( Jin Hee Park ) , 김한나 ( Han-na Kim )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 351-356 (6 pages)

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환경 조건의 변화는 식물의 물과 양분 흡수 및 광합성 정도를 변화시켜 결과적으로 식물 생육에 영향을 미친다. 변화하는 환경 조건에서 식물의 생리적 반응은 식물 줄기에 전극을 삽입해 식물유도 전기신호(PIES)로 비파괴적으로 모니터링할 수 있다. 본 연구의 목적은 CO2 증가와 광합성 광량자속밀도 PPFD 감소에 따른 식물의 반응으로 PIES를 모니터링하는 것이다. PIES는 증산과 광합성이 일어나는 낮에 증가하였고 식물 생육 기간 동안 모니터링한 CO2 농도는 PIES와 음의 상관관계를 보였다. CO2 농도 증가는 PIES를 약간 감소시켰으나 PIES에 큰 영향을 미치지 않았으며 이는 CO2 증가의 효과가 낮은 PPFD에 의해 제한되었기 때문으로 판단된다. PPFD 감소의 효과는 물과 양분 흡수가 광에 의해 즉각적으로 영향을 받지 않았기 때문에 즉시 나타나지는 않았다. 본 연구는 CO2 증가와 PPFD 감소에 의한 식물의 단기적 반응을 평가하고자 한 것이며 프롤린 함량 및 엽록소 형광은 환경 변화에 따라 유의하게 변화하지는 않았다.


Changing environmental conditions can affect plant growth by influencing water and nutrient transport and photosynthesis. Plant physiological responses under changing environmental conditions can be non-destructively monitored using electrodes as plant induced electrical signal (PIES). Objective of the study was to monitor PIES in response to increased CO2 and decreased photosynthetic photon flux density (PPFD). The PIES increased during day time when transpiration and photosynthesis occurs and monitored CO2 concentration was negatively correlated to the PIES. Enhanced CO2 concentration slightly reduced PIES, but the effect of increased CO2 was limited by light intensity. The effect of reduced PPFD was not appeared immediately because water and nutrient transport was not promptly affected by the light. The study was conducted to evaluate short-term effect of increasing CO2 and decreasing PPFD, hence proline content and chlorophyll fluorescence was not significantly affected by the conditions.

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5홍삼박 n-hexane 추출물의 충치를 유발하는 Streptococcus mutans 저해 효과

저자 : 김동청 ( Dong Chung Kim ) , 인만진 ( Man-jin In )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 357-362 (6 pages)

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본 연구에서는 홍삼의 항충치 효과를 조사하기 위하여 홍삼박 n-hexane 추출물의 충치 원인균 Streptococcus mutans에 대한 항균 효과, 균체 부착과 생물막 생성 저해 효과를 측정하였다. 홍삼박 n-hexane 추출물의 농도에 비례하여 S. mutans의 생육이 저해되었으며, 125 μg/mL 이상의 농도에서는 거의 관찰되지 않았다(MIC=125 μg/mL). 홍삼박 n-hexane 추출물이 세포막에 작용하여 세포의 핵산 성분이 유출시키는 것으로 나타났다. 그리고, 홍삼박 n-hexane 추출물은 125 μg/mL 이상의 농도에서 S. mutans의 부착과 생물막 형성을 90% 이상 저해하였다. GTase 활성은 50 μg/mL 농도에서 완전히 저해되었다. 결론적으로 홍삼박 n-hexane 추출물은 S. mutans의 생육과 생물막 형성을 공통적으로 저해하는 것으로 나타났다.


In this study, to investigate the anticariogenic effect of red ginseng, the antibacterial effect, cell adherence and biofilm formation inhibitory effect of n-hexane extract of red ginseng marc (HERGM) against Streptococcus mutans, the causative bacteria of caries, were measured. The growth of S. mutans was inhibited in proportion to the concentration of HERGM, and was hardly observed at a concentration above 125 μg/mL (MIC =125 μg/mL). It was found that HERGM acts on the cell membrane and the nucleic acid component of the cell was leaked. In addition, HERGM inhibited the adherence and biofilm formation of S. mutans by more than 90% at a concentration of 125 μg/mL. GTase activity was completely inhibited at a concentration of 50 μg/mL of HERGM. In conclusion, it was found that HERGM commonly inhibited the growth and biofilm formation of S. mutans.

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6토마토(Lycopersicon esculentum)로부터 flavone 화합물의 분리 동정과 세포 내 GSH 회복능을 통한 항산화 활성 평가

저자 : 전형주 ( Hyeong-ju Jeon ) , 김형근 ( Hyoung-geun Kim )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 363-368 (6 pages)

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토마토 액상을 70% MeOH 수용액으로 추출하고, 얻어진 추출물을 EtOAc n-BuOH 및 물로 용매 분획 하였다. 이 중 활성이 확인된 ethyl acetate (EtOAc) 분획으로부터 silica gel (SiO2)과 octadecyl silica gel column chromatography로 정제하여 1종의 화합물을 분리 하였다. Nuclear magnetic resornance, mass spectroscopy 및 infrarad spectroscopy 등의 스텍트럼 데이터를 통해 화합물 1의 화학구조를 5,7,3′-trihydroxy-6,4′,5′-trimethoxyflavone (1) 로 동정 하였다. 화합물 1의 함량분석 결과, 추출물에서 0.96±0.03 μg/mg 그리고 EtOAc 분획(TME)에서 4.02±0.12 μg/mg으로 확인되었다. 본 연구를 통해서 glutathione mean의 증가와 glutathione heterogeneity의 감소를 보인 토마토 추출물 및 분획물과 토마토 유래 화합물이 세포 내 glutathione 수준을 균일하게 올려준다는 것을 입증함으로써 항산화 효능을 확인할 수 있었다.


The fruits of tomato (Lycopersicon esculentum) were extracted with 70% aqueous methanol (MeOH) and the concentrates were partitioned into ethyl acetate (EtOAc), n-butanol (n-BuOH), and water (H2O) fractions. The repeated silica gel (SiO2) and octadecyl silica gel column chromatographies for the EtOAc fraction, whose activity was confirmed, led to isolation of one flavone compound. Nuclear magnetic resornance, infrarad spectroscopy, and mass spectroscopy (MS) revealed the chemical structure of the isolated compound, 5,7,3′-trihydroxy-6,4′,5′-trimethoxyflavone (1). LC-MS/MS analysis determined the content level of compounds 1 in the MeOH extract to be 4.02±0.12 μg/mg and in the TME-10 fraction to be 0.96±0.03 μg/mg. Through this study, the antioxidantive capacity was confirmed by demonstrating that the L. esculentum extract and their fractions showing an increase in glutathione mean and a decrease in glutathione heterogeneity uniformly raises the intracellular glutathione level.

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7가돌리니움 이온에 의한 톨라신 용혈활성의 농도의존적 억제

저자 : 허정훈 ( Jeong-hoon Huh ) , 윤영배 ( Yeong-bae Yun ) , 김영기 ( Young-kee Kim )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 369-374 (6 pages)

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느타리버섯의 갈반병은 Pseudomonas tolaasii에 의해 생성된 톨라신 및 이의 유사 펩티드 독소에 의해 발생한다. 톨라신 펩티드들은 세포막에 pore를 형성하고 버섯의 자실체 구조를 파괴한다. 적혈구가 파괴되는 용혈은 톨라신의 세포독성에 의해 일어난다. 톨라신의 용혈활성은 Zn2+ 및 Ni2+과 같은 금속 이온에 의해 저해된다. 가돌리니움 이온을 첨가하였을 때, 톨라신에 의한 용혈작용에서 1 mM 이하의 농도에서는 용혈작용이 증가하고 그 이상의 농도에서는 저해되는 이중 효과가 나타났다. 가돌리니움 이온에 의한 톨라신 활성저해 기작은 다른 양이온들에 의한 저해기작과 다른 것으로 보인다. 가돌리니움 이온은 음전하를 갖는 막지질들에 결합하여 지질막의 측압을 변화시키는 것으로 보고되어, 톨라신 이온통로의 여닫힘에 직접 작용하기 보다는 막 구조의 단단함을 증가시켜 막에 대한 톨라신 이온통로의 안정성을 감소시키는 것으로 보인다.


Brown blotch disease of oyster mushrooms is caused by tolaasin and its analog peptide toxins which are produced by Pseudomonas tolaasii. Tolaasin peptides form pores in the plasma membrane and destroy the fruiting body structure of mushroom. Lysis of red blood cells, hemolysis, can be occurred by cytotoxic activity of tolaasin. The hemolytic activity of tolaasin is inhibited by metal ions, such as Zn2+ and Ni2+. When Gadolinium ion was added, a biphasic effect was observed on tolaasin-induced hemolysis, an increase in hemolysis at submillimolar concentrations and an inhibition at millimolar concentrations. The mechanism of gadolinium ion-induced inhibition of tolaasin activity may not be similar to those of the inhibitions by other metal ions. Since gadolinium ion has been reported to change a lateral pressure of lipid membrane by binding to the negative charges of membrane lipids, it may not directly work on the tolaasin channel gating, but rather decrease the stability of tolaasin channel by increasing firmness of membrane.

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8LPS로 유도된 RAW 264.7 세포에 대한 조록나무 잎 Biorenovation 추출물의 항염증 활성

저자 : 홍혜현 ( Hyehyun Hong ) , 이경미 ( Kyung-mi Lee ) , 박태진 ( Taejin Park ) , 지원재 ( Won-jae Chi ) , 김승영 ( Seung-young Kim )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 375-382 (8 pages)

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조록나무는 제주도 및 일본 혼슈 이남, 중국 동남부, 타이완 등에 분포하는 조록나무과의 상록 교목으로, 항산화 및 tyrosinase, elastase의 억제에 효과적인 것으로 알려져 있지만 NO에 대한 억제 효능은 미미한 것으로 보고되었다. 이에 본 연구는 조록나무 잎 추출물(DL)에 biorenovation 생물 전환 기법을 적용하여 항 염증 활성을 증진 시키고자 수행되었다. 이들의 활성은 LPS로 자극된 RAW264.7 염증 모델에서 평가 되었으며 NO, inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2) 및 전 염증성 사이토카인에 대한 억제 실험이 수행되었다. 그 결과, biorenovation을 적용한 조록나무 잎 추출물(DLB)는 독성이 없는 농도에서 DL대비 향상된 NO와 prostaglandin E2 억제 효능을 나타내었으며, 이들의 합성 효소인 iNOS 및 COX-2의 발현에도 유의한 억제 경향을 나타내었다. 또한 대표적인 전 염증성 사이토 카인인 tumor necrosis factor-α, Interleukin 6, Interleukin-1β 에서도 향상된 억제 효능을 확인 하였다. 이러한 결과를 근거로 우리는 biorenovation을 통해 DL의 항염증 효능이 개선될 수 있으며, DLB가 효과적인 천연 항염증 소재로 적용될 수 있음을 제시한다.


Biorenovation is a microbial enzyme-based structural modification of component compounds in natural products and synthetic compounds including plant extracts with the potential benefits of improved biological activities compared with its reaction substrates. In this study, we investigated the anti-inflammatory activity of Distylium racemosum leaf extract and D. racemosum leaf biorenovation extract (DLB). As a result, DLB inhibited nitric oxide, prostaglandin E2, and inflammatory cytokines including tumor necrosis factor-α, interleukin-6, interleukin-1β at non-toxic concentrations. In addition, DLB significantly inhibited inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 on LPS-treated RAW 264.7 macrophages. Based on these results, we suggest that the DLB could be used as a potent anti-inflammatory agents. It also suggests that the application of biological evolution has potential usefulness to increase the practical value of natural products.

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9쥐 모델에서 고지방사료로 악화된 대장 건강에 대한 콩의 개선 효과

저자 : 최재호 ( Jae Ho Choi ) , 신태균 ( Taekyun Shin ) , 류명선 ( Myeong Seon Ryu ) , 양희종 ( Hee-jong Yang ) , 정도연 ( Do-youn Jeong ) , 운노타쯔야 ( Tatsuya Unno )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 383-391 (9 pages)

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비만은 숙주의 전신 염증 및 대사 기능 장애에 기여하는 장 상피 장벽 기능 저하와 관련이 있다. 한국의 전통 식품으로 식이섬유가 풍부한 콩 제품은 항염증 반응을 비롯한 다양한 생물학적 활성을 나타내어 왔으나 대장 건강에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 고지방 식이(HFD)를 섭취한 비만 모델에서 콩(CSB)에 대한 장 건강 증진 효과를 조사하였다. SD 쥐에게 동물 실험 기간 동안 HFD 또는 10.6% CSB가 함유된 HFD (HFD + CSB)를 제공하였다. CSB의 섭취는 HFD로 유발된 체중과 지방 축적 증가를 현저하게 감소시켰다. 또한, CSB의 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 감소된 밀착 결합 지표(ZO-1, Claudin-1 및 Occludin-1)의 mRNA 발현을 개선시켰다. 또한, 조직병리학적 평가에서도 CSB 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 증가된 염증 세포 침윤과 대장 상피 조직 붕괴를 개선하는 것으로 나타났다.
Genus 수준에서 HFD 섭취에 의해 Lactobacillus, Duncaniella, Alloprevotella 등 미생물 종의 abundance 차이는 확인되었으나, CSB 섭취로 인한 영향은 명확하게 나타나지 않았다. NMDS 분석에서 HFD 섭취에 의해 유의적인 장내미생물 생태 이동을 보여주었지만 CSB 섭취는 차이가 없었다. HFD와 CSB 간 유의적으로 차이가 나타나는 genera를 조사하기 위해 LEfSe를 수행한 결과, CSB는 Anaerotignum, Enterococcus, Clostridium sensu stricto 및 Escherichia/Shigella 속의 풍부함을 증가시킨 반면 Longicatena 및 Ligilactobacillus의 풍부함을 감소시켰다.
이러한 결과는 CSB 섭취는 긴밀한 접합 성분을 개선하여 HFD로 악화된 대장 건강을 개선하는 반면 장내미생물생태에 긍정적인 효과를 미치는지에 대해서는 명확하지 않았다.


Obesity is associated with impaired intestinal epithelial barrier function, which contribute to host systemic inflammation and metabolic dysfunction. Korean traditional foods, fiber-rich bean products, have been various biological activities in anti-inflammatory responses, but has not reported the large intestinal health. In this study, we investigated the intestinal health promoting effect of cooked soybeans (CSB) on high fat diet (HFD)-induced obesity model. SD rat were fed either a HFD or HFD supplemented with 10.6% CSB (HFD+CSB) for animal experimental period. CSB treatment significantly decreased the HFD-induced weights of body and fat. Also, CSB treatment improved HFD-reduced tight junction components (ZO-1, Claudin-1, and Occludin-1) mRNA expression in large intestine tissue. Additionally, histopathological evaluation showed that CSB treatment attenuated the HFD-increased inflammatory cells infiltration and epithelial damages in large intestine tissue. At the genus level, effects of CSB supplement not yet clear, while dietary effects showed differential abundance of several genera including Lactobacillus, Duncaniella, and Alloprevotella. NMDS analysis showed significant microbial shifts by HFD, while CSB did not shift gut microbiota. CSB increased the abundance of the genera Anaerotignum, Enterococcus, Clostridium sensu stricto, and Escherichia/Shigella by linear discriminant analysis effect size analysis, while reduced the abundance of Longicatena and Ligilactobacillus. These findings indicate that CSB supplement improves HFD-deteriorated large intestinal health by the amelioration of tight junction component, while CSB did not shift gut microbiotas.

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10Phytochemical constituents from the aerial parts of Salvia plebeia

저자 : Leo Adrianne Paje , Hak-dong Lee , Jungwon Choi , Juree Kim , Ki Hyun Kim , A Ram Yu , Min-jung Bae , Sanghyun Lee

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 391-397 (7 pages)

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Four compounds were isolated from Salvia plebeia aerial parts. Silica gel open column chromatography with a gradient elution system was used to isolate and purify these compounds. Nuclear magnetic resonance spectroscopy and mass spectroscopy were used for structural elucidation and identification, while electronic circular dichroism was used to confirm the absolute configuration. The structures were determined to be β-sitosterol (1), (-)-1S,5S,8S,10R-1-acetoxy-8-hydroxy-2-oxoeudesman-3,7(11)-dien-8,12-olide (2), ursolic acid (3), and N-methylhydroxylamine (4). Compounds 2 and 4 were isolated for the first time from this plant. Compound 2 was quantitatively analyzed via HPLC/UV. The results showed that the methanol extract of S. plebeia had a higher content of compound 2 (1.20 mg/g) than the ethanol extract (0.55 mg/g). This study could be used as a preliminary step in conducting HPLC/UV analysis of sesquiterpenoids in S. plebeia extract to assess their bioavailability and potency.

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1고함량 사포나린 함유 보리 어린 순 재배를 위한 식물공장내 인공광 조건 및 사포나린 추출 분석법 최적화

저자 : 오경열 ( Kyeong-yeol Oh ) , 송영훈 ( Yeong Hun Song ) , 이득영 ( Duek-yeong Lee ) , 이태근 ( Tae-geun Lee ) , 김진효 ( Jin-hyo Kim )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 197-399 (203 pages)

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본 연구에서는 보리 어린 순의 기능성 성분인 saponarin의 정량적 추출을 위한 최적의 추출 분석 조건을 methanol, ethanol, acetonitrile 및 water를 대상으로 반응표면분석법을 통해 실시하였다. 이를 통해 용매의 농도, 추출 시간에 따른 saponarin과 색소 추출율을 확인한 결과, 53.7% methanol 수용액에서 3.9 h 동안 진탕추출하는 것이 높은 saponarin 추출율을 유지하면서, 불필요한 색소의 추출을 최소화하는 최적 추출조건으로 확인되었다. 보리 어린 순의 재배에 필요한 인공광의 saponarin 생성 영향 평가를 광 주기, 광량, 광질을 달리한 조건에서 시험한 결과, saponarin 고함유 보리 어린 순의 인공광 최적 재배 조건은 8 h day-1의 광 주기에서 6500K LED와 적색보광을 통한 총 광량 220-320 μmol m-2 s-1 에서 가장 효과적임을 확인 할 수 있었고, 청색광이 saponarin 생합성에 주요 인자로 작용함을 확인할 수 있었다.

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2Molecular characterization and biological changes caused by Agrobacterium-mediated infiltration of PgTRX1

저자 : Seung Hyuk Choi , Ji Won Seo , Jae Geun Lee , Chang Yeon Yu , Eun Soo Seong

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 205-415 (211 pages)

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In order to test the functionality of Panax ginseng thioredoxin 1 (PgTRX1) isolated from fermented wild ginseng roots, a transient effect on physiological activity were performed over a short time frame using the Agrobacterium infiltration technique. The PgTRX1 gene isolated from fermented wild ginseng was confirmed to have a size of 579 bp, and the expression of PgTRX1 was the highest in the sample after 6 h of fermentation. As a result of constructing this gene and confirming the infiltration reaction mediated by Agrobacterium in tobacco leaves, it was found that the expression of the NbHSR203j gene was also induced as PgTRX1 expression increased. As a result of measuring the biological activity of the infiltration samples, the total phenol content increased by 35.45±1.84 to 49.01±1.84 μg GAE/mL compared to the control, and the total flavonoid amount of 9.52±0.41 to 9.82±0.25 μg QE/mL was slightly high. From these results, Agrobacterium-mediated PgTRX1 appears to be related to the hypersensitive response induction mechanism of plants and the production of secondary metabolites such as phenolic substances.

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3Characterization of the recombinant cellulase A from Thermotoga maritima

저자 : Chung Ho Kim

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 213-428 (216 pages)

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A gene encoding thermostable cellulase A (TmCelA) was isolated from Thermotoga maritima. The open reading frame of TmCelA gene was 774 bp long which predicted to encode 257 amino acid residues with a molecular weight of 29,732 Da. To examine the biochemical properties, the TmCelA was overexpressed in E. coli BL21, and expressed protein was purified. The optimum temperature of recombinant TmCelA was 90-95 ℃, and the optimum pH of recombinant TmCelA was approximately pH 5.0. Recombinant TmCelA was stable at temperature below 90 ℃.

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4Rhodobacter sphaeroides에서 5-aminolevulinic acid 생산에 대한 850 nm 근적외선 발광다이오드 조사 효과

저자 : 모상준 ( Sangjoon Mo )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 217-439 (223 pages)

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광감각제를 이용한 광역학 치료는 필요한 특정 부위에만 빛을 조사하여 치료 효과를 나타내는 부작용이 적은 방법이다. 5-aminolevulinic acid (ALA)는 다양한 생물체에서 합성되는 대표적 광감제로 암진단과 치료를 포함하는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 다양한 파장의 LED, 유기산 전구체 및 glucose 농도 변화를 통한 Rhodobacter sphaeroides의 최적 성장 조건과 ALA 생산 조건을 확립하기 위한 실험을 진행하였다. 백열등과 동일한 광도 아래에서 Rhodobacter sphaeroides에 850 nm LED 빛을 조사하면 대조군 대비 균주의 성장과 ALA의 생산 농도를 각각 1.5배 및 1.8배 증가시킬 수 있고, 전구체로 pyruvic acid를 첨가한 경우 850 nm 파장의 LED만 조사한 경우 보다 ALA의 생산 농도를 약 2.8배 증가 시켰으며 동일 배양 조건에 40 mM glucose를 첨가하여 배양한 결과 Rhodobacter sphaeroides의 성장은 850 nm 파장의 LED 조사와 pyruvic acid를 첨가한 것에 비해 약 2.9배, ALA의 생산 농도는 약 3.4배 (20 mM) 증가되었다. 건조체 질량당 ALA의 생산은 20 mM과 40 mM glucose에서 대조군 대비 각각 약 1.4배 높은 결과를 나타냈다. 결론적으로 다양한 파장의 LED 중 850 nm 파장의 LED가 Rhodobacter sphaeroides의 성장률 및 ALA의 생산을 최대로 높였으며, 5 mM pyruvic acid와 40 mM glucose의 농도에서 최적의 Rhodobacter sphaeroides 성장과 ALA 생산을 확인하였다.

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5Cytochrome P450 and the glycosyltransferase genes are necessary for product release from epipyrone polyketide synthase in Epicoccum nigrum

저자 : Eun Ha Choi , Si-hyung Park , Hyung-jin Kwon

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 225-459 (235 pages)

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The epipyrone (EPN) biosynthetic gene cluster of Epicoccum nigrum is composed of epnC, epnB, and epnA, which encode cytochrome P450 oxidase, glycosyltransferase, and highly reducing polyketide synthase, respectively. Gene inactivation mutants for epnA, epnB, and epnC were previously generated, and it was found that all of them were incapable of producing EPN and any of its related compounds. It was also reported that epnB inactivation abolished epnA transcription, generating ΔepnAB. This study shows that the introduction of native epnC readily restored EPN production in ΔepnC, suggesting that epnC is essential for polyketide release from EpnA and implies that EpnC works during the polyketide chain assembly of EpnA. Introduction of epnC promoter-epnA restored EPN production in ΔepnA. The ΔepnB genotype was prepared by introducing the epnA expression vector into ΔepnAB, and it was found that the resulting recombinant strain did not produce any EPN-related compounds. A canonical epnB inactivation strain was also generated by deleting its 5′-end. At the deletion point, an Aspergllus nidulans gpdA promoter was inserted to ensure the transcription of epnA, which is located downstream of epnB. Examination of the metabolite profile of the resulting ΔepnB mutant via LC-mass spectrometry verified that no EPN-related compound was produced in this strain. This substantiates that C-glycosylation by EpnB is a prerequisite for the release of EpnA-tethered product. In conclusion, it is proposed that cytochrome P450 oxidase and glycosyltransferase work in concert with polyketide synthase to generate EPN without the occurrence of any free intermediates.

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6Protective effects of Camellia sinensis fruit and fruit peels against oxidative DNA damage

저자 : Joung-jwa Ahn , Tae-won Jang , Jae-ho Park

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 237-480 (244 pages)

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Camellia sinensis, Green tea, contains phenolic compounds that act to scavenge reactive oxygen species (ROS), such as catechin, epicatechin, etc. In contrast with the tea leaf, the bioactivity of its fruit and the fruit peels remains still unclear. This study focused on the effects of fruit and fruit peels of C. sinensis (FC and PC) against oxidative DNA damage in NIH/3T3 cells. The scavenging effects of FC and PC on ROS were assessed using 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl or 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid radicals. The measurement of ROS in cellular levels was conducted by DCFDA reagent and the protein expression of γ-H2AX, H2AX, cleaved caspase-3, p53, and, pp53 was analyzed by immunoblotting. The gene expressions of p53 and H2AX were assessed using polymerase chain reaction techniques. The major metabolites of FC and PC were quantitatively measured analyzed and the amounts of phenolic compounds and flavonoids in PC were greater than those in FC. Further, PC suppressed ROS production, which protects the oxidative stress-induced DNA damage through reducing H2AX, p53, and caspase-3 phosphorylation. These results refer that the protective effects of FC and PC are mediated by inhibition of p53 signaling pathways, probably via the bioactivity of phenolic compounds. Thus, FC and PC can serve as a potential antioxidant in DNA damage-associated diseases.

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7UPLC-QTOF-MS분석를 이용한 국내산 더덕 주산지의 표지물질 선정

저자 : 안영민 ( Young Min An ) , 장현재 ( Hyun-jae Jang ) , 김두영 ( Doo-young Kim ) , 백남인 ( Nam-in Baek ) , 오세량 ( Sei-ryang Oh ) , 이대영 ( Dae Young Lee ) , 류형원 ( Hyung Won Ryu )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 245-495 (251 pages)

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더덕(Codonopsis lanceolata)은 주로 한국, 중국 등 동아시아 지역에 재배되고 있으며, 더덕의 뿌리는 기침, 기관지염, 천식, 결핵, 소화 불량의 증상을 치료하기 위한 기능성 식품 및 전통 의학으로 사용되어져 왔다. 보고된 바에 의하면 phenylpropanoids, polyacetylenes, saponins, flavonoids와 같은 다양한 식물 천연물 성분들이 항비만, 항염, 항암, 항산화, 항미생물 활성과 같은 약리학적 작용에 관여한다고 보고되어 있다. MS기반 대사체학 분석을 이용한 주산지의 마커 성분을 선정하는 것은 다른 지역에서 재배된 약용 식물의 안전성뿐만 아니라 화학적 조성과 생물학적 효능의 변화와도 관련이 있기 때문에 부작용 없이 더덕의 유익한 효과만을 보장하는데 중요하다. 본 연구에서는 국내산 더덕의 주산지 특성을 구별하기 위해 UPLC-QTOF-MS를 기반으로 하는 대사체 프로파일링과 다변량 통계분석 기법인 PCA 분석을 수행하여 판별모델을 확립하였다. 그 결과 인제(강원도), 횡성(강원도), 무주(전라북도)의 3개 그룹이 PCA와 loading plot 분석결과 tangshenoside I, lancemaside A, lancemaside G는 더덕 주산지를 구별하기 위한 잠재적 대사체 마커들로 제안하였다.

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8식물공장에서 생산된 새싹인삼의 크기에 따른 진세노사이드 함량 및 항산화 활성 비교

저자 : 황승하 ( Seung Ha Hwang ) , 김수철 ( Su Cheol Kim ) , 성진아 ( Jin A Seong ) , 이희율 ( Hee Yul Lee ) , 조두용 ( Du Yong Cho ) , 김민주 ( Min Ju Kim ) , 정재각 ( Jea Gack Jung ) , 정은혜 ( Eun Hye Jeong ) , 손기호 ( Ki-ho Son ) , 조계만 ( Kye Man Cho )

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 253-513 (261 pages)

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본 연구에서는 식물공장을 통해 생산된 새싹인삼을 크기에 따라 분류하고 이를 지상부와 지하부로 나누어 진세노사이드 함량과 항산화 활성을 비교하였다. 지상부의 경우 총 phenolic 함량은 중간 크기인 M에서 5.16 GAE mg/g로 가장 높았으며 가장 큰 크기인 L에서 2.23 GAE mg/g으로 가장 낮은 함량을 보였다. 지하부 역시 M 크기에서 가장 높은 함량을 보였으나, 큰 차이를 보이지 않았다. 한편, 총 flavonoid 함량 역시 지상부(5.16 RE mg/g) 와 지하부(1.28 RE mg/g) 모두 M 크기에서 높은 함량을 보였다. 지상부의 주요 진세노사이드는 Re(20.33-24.15 mg/g) > Rd (11.36-27.42 mg/g) > Rg1 (4.48-5.54 mg/g) 순 있었고 지하부는 Rb1 (5.09-8.61 mg/g) > Re (4.48- 5.54 mg/g) > Rc (3.11-4.11 mg/g) 순 있었다. M 크기의 경우 Re와 Rd는 각각 지상부에서 24.15 mg/g과 27.42 mg/g 및 지하부에서 5.20 mg/g과 1.43 mg으로 약 4배와 19배 높은 함량을 보였다. 지상부에는 F3 및 Rh1이 검출되었으나, 지하부에서는 검출되지 않았다. DPPH (74.95%)와 ABTS (94.47%), hydroxyl (70.39%) 라디칼 소거 활성 및 FRAP (2.169) 활성은 다른 크기들보다 M 크기에서 가장 높은 활성을 보였다.

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9The hyaluronan synthesis inhibitor 7-hydroxy-4-methylcoumarin inhibits LPS-induced inflammatory response in RAW 264.7 macrophage cells

저자 : Gwan Bo Kim , Chang-gu Hyun

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 263-530 (268 pages)

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7-Hydroxy-4-methylcoumarin (7H-4MC) inhibits hyaluronan production in multiple cell lines and tissue types both in vitro and in vivo. It is a commercially available drug approved for human use, called hymecromone, in European and Asian countries to prevent biliary spasms. Nevertheless, as the pharmacological efficacy of 7H-4MC has not yet been reported in macrophages, this study investigated its anti-inflammatory effects and mechanism of action using lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW 264.7 macrophages. LPS-induced RAW 264.7 cells were treated with various concentrations of 7H-4MC (62.5, 125, 250, and 500 μM). The application of 7H-4MC significantly reduced nitric oxide and prostaglandin E2 production without cytotoxic effects. Additionally, 7H-4MC strongly decreased the expression of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase. Furthermore, 7H-4MC reduced the production of proinflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor-α, interleukin (IL)-1β, and IL-6. Finally, 7H-4MC exerted its potent anti-inflammatory actions via the upregulation of IκB-α production, which led to the inhibition of nuclear factor-κB (NF-κB) activity. These results, obtained in macrophage cell lines, suggest that 7H-4MC prevents inflammatory diseases via the NF-κB signaling pathway and that its use could be beneficial for human health. Ultimately, this is the first report describing the anti-inflammatory activity of 7H-4MC in a macrophage cell line.

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10Anti-adipocyte differentiation activity and flavonoid content determination by HPLC/UV analysis of tree sprouts

저자 : Juree Kim , Taewon Jang , Ji Hyun Kim , Hanna Shin , Jaeho Park , Sanghyun Lee

발행기관 : 한국응용생명화학회 간행물 : Journal of Applied Biological Chemistry 64권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 269-543 (275 pages)

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The in vitro anti-obesity activity of 12 species of tree sprouts in differentiated 3T3-L1 cells and the mechanisms underlying their activity were evaluated. (+)-Catechin and quercetin concentrations in the sprouts were analyzed by HPLC/ UV at 270 and 254 nm, respectively. Euonymus alatus (EAT) and Fraxinus mandschuria (FMS) extracts at doses of 50 and 100 μg/ mL inhibited the accumulation of lipid droplets in differentiated 3T3-L1 cells. Moreover, EAT and FMS downregulated the expression of the CCAAT/enhancer-binding protein-α, adipogenesisrelated proteins peroxisome proliferator-activated receptor-γ, and adipocyte P-2α in differentiated 3T3-L1 cells. Tree sprouts with an abundant flavonoid content exerted the highest anti-obesity activity. Concentrations of total flavonoids were the highest in FMS (24.281 mg/g DW) sprouts. These findings could be used to develop health-promoting functional foods or supplements derived from tree sprouts.

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