희귀 Ginsenoside Rg1 Rb1에 관한 연구

인삼 (파낙 스인삼 C. a. Meyer)은 아욱과 (Araliaceae)에 속하는 다년생 초본으로서 전통적인 귀한 한약재이다.진세노사이드는 인삼의 주요 활성 성분 중 하나다.트리테르페노이드 글리코사이드 군에 속하며 설탕과 글리코사이드 전구체가 응결되어 형성된다.연구에 따르면 진세노사이드는 다양한 약리학적 효과를 가지고 있다 [1-3].경구투여 후 대부분의 protopanaxadiol-type ginsenoside는 장내 식물군에 의해 ginsenosideC-K, Rg3, Rh2, PPD로 가수분해되며 [4-5], protopanaxatriol-type ginsenoside는 주로 ginsenoside F1과 20(S)-PPT로 분해된다 [6-7].protopanaxadiol-type ginsenosides의 대사산물 C-K는 에서vitro 및 에서vivo에서 상당한 항암 활성을 가지며, 전구체 [8]에 비해 활성이 향상된다.Rg1, Re 및 20(S)-PPT는 경구 투여 후 강력한 항암 세포 전이 효과가 있는 반면, 20(S)-PPT만 정맥 투여시 항암 효과가 있어 경구 투여 후 Rg1 및 Re의 항암 전이 효과는 그들의 대사산물인 20(S)-PPT [9]에 의해 생성됨을 알 수 있다.

많은 연구에 따르면 장내 세균에 의해 진세노사이드 (ginsenoside) 가 탈글루코실화 (deglucosylation) 되어 두 개 또는 하나의 글리코시드 결합을 가진 희귀한 진세노사이드 (ginsenoside) 가 생성되며,이 진세노사이드 (ginsenoside)는 생물학적 활성이 더 강하다 [10].

생체 변환은 진세노사이드의 화학 구조를 변화시키고, 진세노사이드의 생체 내 이용률을 효과적으로 향상시키며, 약물의 임상 효능을 최적화하고, 부작용 [11]을 줄일 수 있다.진세노사이드의 생물학적 형질전환은 당화, 하이드록실화, 이중결합의 변화를 포함한다.ginsenosides의 당화는 주로 C-3, C-6 및 C-21에서 발생하며, glycoside 가수분해 및 당화 (glycosylation;일부 변환은 또한 C-3, C-12 및 C-17 사이드 사슬에서 일어나 메틸기와 히드록시기를 연결하고;이중 결합의 변형은 주로 C-24/C-25 이중 결합의 첨가 또는 산화를 포함한다.이 글은 최근 희귀진세노사이드 (ginsenoside)의 미생물 생물형질전환 개발, 모핵의 구조변화 및 유도체 응용에 대한 고찰을 통해 진세노사이드 및 유도체의 구조연구 및 응용에 이론적 기반을 제공하고자 한다.

희귀 진세노사이드의 구조 및 응용 1

희귀한 진세노사이드의 구조 1.1

진세노사이드는 아글리콘의 구조에 따라 테트라사이클릭 트리테르페노이드와 펜타사이클릭 트리테르페노이드로 나뉜다.Protopanaxadiol-type ginsenosides(그림 1a) 및 protopanaxatriol-type ginsenosides(그림 1b)는 모두 dammarane-type tetracyclic triterpenoid ginsenosides, Oxytirone type saponins (그림 1c)는 furan ring을 포함하는 side chain을 갖는 tetracyclic triterpene saponin;oleanolic acid를 모핵으로 하는 oleanane 형 사포닌은 pentacyclic triterpene saponins에 속한다 (그림 1).

 "희귀 진세노사이드"라는 이름은 자연적으로 낮은 양이나 거의 존재하지 않는 양에서 유래되었다.희귀한 진세노사이드는 주로 다마스카형 사포닌으로, 아글리콘의 C-3, C-6 및 C-20위치에 3개 이상의 설탕 모이어티가 부착되지 않고, 하나의 위치에 2개 이상의 설탕 모이어티가 부착되지 않는다.희귀한 진세노사이드는 주로 진세노사이드의 탈당이나 탈수에 의해 얻어진다.현재 확인된 주요 희귀 진세노사이드는 표 1과 같이 Rg3, Rg1, Rh1, Rh2, Rh3, RT3, F1, F2, C-K, PPD,PPT 등이다.

1.2 진귀한 인삼 사포닌 적용

진귀한 인삼 사포닌은 홍삼과 흑삼에서 주로 발견되며 인삼과는 다른 홍삼과 흑삼의 생리활성의 기초이다.시중에서 판매되는 인삼 분말 및 인삼 정제는 인삼 사포닌을 추출하는 원료 (인삼, 미국삼 등)만 빻아 분말로 만들거나 엑기스를 첨가한 다음 눌러서 정제로 만든다.인삼 사포닌 정제와 캡슐은 더 이상의 분리나 변형 없이 약초에서 총 진세노사이드만 추출합니다.이렇게 직접 추출된 진세노사이드는 특정 효소에 의해 분해되어야 체내에 흡수될 수 있다.그러나 이런 효소들은 인체에는 드물거나 아예 존재하지 않는다.이로 인해 생체 이용성이 낮고 인체 내 약리학적 효과가 약해진다.

현재 중국의 희귀 진세노사이드 제제 대부분은 단량체 성분인 Rh2또는 Rg3를 포함하고 있다.진세노사이드 단량체 중 한 종류만을 포함하는 제조물을 하기 표 2에 나타내었다.

진세노사이드 (ginsenoside) C-K, Rg3, Rh2와 같은 일반적인 희귀 진세노사이드 (ginsenoside)는 임상에서 body&를 개선하기 위해 사용되고 있다#39;의 면역 건강 또는 보조 치료를 위해 다른 약물과 병용.한편, 희귀 진세노사이드 응용 연구는 여전히 진세노사이드 개발의 중요한 부분이다.본 연구진은 20(R)-ginsenoside를 원료로 사용하여 C-3위치와 tert-butoxycarbonyl glycine 사이의 에스테르화 반응을 통해 새로운 ginsenoside glycinate 유도체를 합성하였다.그리고이 유도체의 항암활성이 20(R)-ginsenoside (ic50>30 mmol/L)의 100배 이상임을 확인하였다.A11의 생체내 저해효과는 20(R)-ginsenoside (P<0.01)보다 유의적으로 나타났다.동시에 A11 투여 의존적으로 HeLa 세포의 증식, 이동 및 침입을 억제하고 apoptosis를 촉진한다 [12].진세노사이드 Rg4는 인삼 잎과 흑삼에서 발견되는 희귀한 진세노사이드다.Rg4는 염증을 억제하고 clp로 인한 패혈증에 대한 보호 효과를 나타낸다 [13].Rg5 형태와 안정적인 복잡 한 인간 purinergic 수용체를 12 (P2RY12) allosteric 상호작용을 통해, 잔류를 통해 활동 E188를 줄이고 R265, interleukin의 석방을 감소를 초래 한 (일) 6에서, IL-1 β와 종양 괴 요인-α에 혈장, 정맥의 염증 반응 형성을 억제하는 동안 개선 thrombi [14].진세노사이드 Rk1은 항종양 [15]을 가지고 있고 [16~17] 혈당을 조절하며 [18~19] 신경계를 보호하며, 진세노사이드 Rk5와 함께 사용할 경우 알칼리성 포스파타제 활성을 증가시킴으로써 골세포 분화와 성장을 촉진하여 [20] 골다공증을 치료한다.연구가 진행됨에 따라 희귀 진세노사이드와 그 유도체의 생물학적 활성이 더 많이 발견될 것이다.

희귀 진세노사이드의 생물형질전환 연구 현황 2

진세노사이드 형질전환의 주요 방법은 화학적 형질전환 (chemical transformation)과 생물학적 형질전환 (biotransformation)이다다.화학적변환은 주로 글리코시드결합의 산-염기 가수분해, 산화적첨가, 아세틸화 등 반응을 리용하여 치환기를 변화시킨다.생물형질전환 (Biotransformation)은 미생물 세포를 이용하여 외인성 기질의 구조를 변형시키고, 신진대사 중에 생성되는 하나 이상의 효소를 이용하여 기질의 특정 부분 (군)에 대한 반응을 촉매함으로써 [21] 활성 성분의 함량과 약효를 증가시킨다.생물전환 방법에는 세균의 형질전환, 장내 동식물의 형질전환, 진균의 형질전환, 체외 효소촉매 등이 있으며, 급격한 반응조건, 환경오염, 부산물의 생성 등 화학적 형질전환 방법의 단점을 보완한다.그들은 연구 및 생산에 널리 사용된다.생물형질전환의 주요 반응 유형으로는 글리코사이드 가수분해 반응과 산화 환원 반응 [22]이 있으며, 그 중 글리코사이드 가수분해 반응이 가장 널리 사용된다 [23].최근에는 C-24 및 C-25위치에서의 첨가 반응도 점차 실제 생산에 응용되고 있다.

2.1 희귀 인삼 사포닌의 Glycoside 가수분해

인삼사포닌의 미생물 glycoside 가수분해 2.1.1

인삼 사포닌의 체내 대사경로는 인삼 사포닌의 구조-활성 관계에 대한 연구의 중요한 부분이다.단계적 탈당작용은 인삼 사포닌의 생체 내 주요 대사 경로이다.신진대사에 의해 생성되는 진귀한 인삼 사포닌과 아글리콘은 체내에서 약리학적 효과가 크다.ginsenoside Rd의 주요 변환 생성물은 F2, Rg3, C-K, Rh2 및 PPD;ginsenoside F2의 주요 변환 생성물은 C-K와 PPD;진세노사이드 Rg3의 주요 변형 생성물은 Rh2와 PPD[24];그리고 C-K와 Rh2는 PPD[25]로 변환이 가능하다.protopanaxatriol 형 사포닌 Re, Rg1, Rh1, Rf, F1 및 R1의 인체 장내 형질전환산물 분석을 통하여 이들의 대사산물과 전환경로를 확인한 결과, ginsenoside Re의 전환경로는 Re →Rg1/Rg2 →Rh1/F1 →PPT;ginsenoside Rg1의 전환 경로는 Rg1 →Rh1/F1 →PPT;ginsenoside Rf의 변환 경로는 Rf→Rh1 →PPT;그리고 노토진세노사이드 R1의 대사 경로는 R1 →Rg1/Rg2 →Rh 1 →PPT[26]이다.

in vitro에서 장내 세균에 의한 ginsenoside Rb1의 대사 경로는 탈글루코실화 과정이며, 장내 세균에 의한 ginsenoside Rb1의 가수분해 또한 단계적 탈글루코실화 과정이다 [27].생체 내 장내 세균에 의한 진세노사이드 대사도 마찬가지다.GUO 등 (28)은 광범위 항생제를 이용하여 무균쥐 모델을 만들고 쥐에서 장내 미생물군에 의한 노토삼 사포닌 (1.535 g/kg)의 전환을 확인하였다.그 결과 무균쥐의 혈장에서는 ginsenoside F1, Rh2, C-K, PPT 4가지 대사산물이 검출되었으나, 무균쥐의 혈장에서는 검출되지 않았다.따라서 체내 ginsenoside 대사의 기본법칙은 tetraglycoside → trisaccharide → disaccharide → monosaccharide → aglycone인 것으로 추론된다.

미생물에 존재하는 효소에는 많은 종류가 있는데, 효소는 당질을 전환시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다 [29].동시에 발효 후 제거된 당은 곰팡이의 생장과 번식을 위한 탄소원으로 사용될 수 있으며, 이를 통해 대사 작용을 통해 더 많은 효소를 생산할 수 있다 [30].따라서 여러 가지 미생물을 생물촉매로 사용하여 천연물의 생물변환에 중요한 역할을 할 수 있다.국내외 학자들은 박테리아와 균류를 이용하여 진세노사이드에 대한 생물형질전환 연구를 수행해 왔다 (그림 2).

연구결과 Aspergillus niger, Fusarium sp., Penicillium sp., Cordyceps sinensis 및 Armillaria mellea, Bifidobacterium breve, Bacillus sp., Lactococcus lactis 및 Lactobacillus plantarum sub sp., Terrabacter sp., Cellulosimicrobium cellulans sp.,및 Thermotoga thermarum은 진세노사이드 (ginsenoside) C-3 또는 C-20의 당 그룹을 대사시켜 희귀한 진세노사이드 (ginsenoside) 또는 아글리콘 (aglycones)을 생성할 수 있다 (표 3). Aspergillus niger는 진세노사이드 Rb1및 Rb3를 각각 진세노사이드 Rd, F2 및 C-K로 대사시킬 수 있다 [31, 38];또한 ginsenosides Rb2와 Rc의 3-O-Glc를 먼저 가수분해하고, 20-O-Ara를 가수분해하여 하나의 가수분해 경로를 만들 수 있다:Rb2 → C-O → C-Y → C-K, Rc → C-Mc1 → C-Mc → C-K, 그리고 주로 Rb3 → C-Mx1 → C-Mx → C-K의 경로를 통해 Rb3 20-O-Xly를 가수분해하고, Rb3 → Rd → F2 → CK [38] 경로를 통해 Rb3 20-O-Xly를 천천히 가수분해한다.Penicillium은 Rb1 → Rd → F2 → C-K 경로를 통해 진세노사이드 및 진세노사이드 단량체를 가수분해하여 희귀한 진세노사이드 (ginsenoside)를 생성한다 [32-33,52];푸세륨은 발효배양을 통해 진세노사이드 총 사포닌을 희귀 진세노사이드 C-K로 전환한다 [47];Bifidobacterium fermentum은 진세노사이드 F2를 진세노사이드 C-K로 전환할 수 있다 [39];항생제의 c-및 C-20 위치 hydrolyzes ginsenoside Rb1 aglycone의 c-위치와 C-20 위치에서 각각 ginsenosides Rd를 생성하 려면 Rg3 [39] 그리고 Gyp-x Ⅶ, F2 키 [40]다.Lactococcus lactis[36]와 Thermus thermophilus[42-43] 로부터 복제된 글루코시다제 유전자는 대장균에서 발현하여 ginsenoside Rb1의 C-20 및 C-3위치의 외부 및 내부 포도당 부분을 점진적으로 가수분해할 수 있는 글루코시다제를 생산하였다.반응은 다음과 같다:Rb1 → Rd → Rg3 (S) 및 F2 → C-K.

최근년간 식용균은 인삼 사포닌의 당코시다제 가수분해 연구에도 사용되고있다.예를 들어, Cordyceps militaris는 인삼 saponin Rb1을 희귀 인삼 saponin F2로 전환할 수 있으며, 전환 경로는 Rb1→Rd→F2이다 [44].꿀링 곰팡이는 진세노사이드 Rb2를 희귀한 진세노사이드 C-Y와 C-K로 변환할 수 있으며, 변환 경로는 Rb2→C-Y→C-K [45]이다.basidiomycete를 이용하여 진세노사이드 Rb2를 희귀한 진세노사이드 C-K로 전환시킨 것은 문헌에서 처음이다.

미생물의 형질전환은 그 자체의 독특한 장점을 가지고있다.반응 조건이 온화하고, 물리적, 화학적 변환 방법과 비교하여 높은 온도와 압력이 필요하지 않아 비용이 절감됩니다.반응 중에는 유기 시약이 거의 사용되지 않아 ginsenosides의 활성을 최대한 보장 할 수 있습니다.미생물이 분비하는 효소는 당이나 단백질 등 불순물을 분해 · 섭취하고, 진세노사이드 농도를 높이며, 전환율을 높인다.미생물 전환 방법은 원료 이용 효율이 높고 전환 효율이 높아 원료를 절약할 뿐만 아니라 [46] 생산량도 증가한다.

2.1.2 ginsenosides의 당군의 효소 가수분해

미생물 전환의 특이도는 직접 효소 전환의 특이도보다 낮으므로 glycosidase의 활성을 조절하여 부산물의 생성을 제한하고 전환의 특이도를 향상시킬 필요가 있다.

사포닌은 구조적 차이와 기능적 다양성을 가지고 있다.인삼 사포 닌구조는 1~4개의 글리코시드 결합을 포함한다.일반적인 설탕 반 족 으로는 β-glucose, L-arabinose D-xylose 그리고 L-rhamnose, 시너지 효과 가 조치를 요구하는 다른 효소들의 bioconversion을 이루는 것이다.일반적인 효소로는 글루코시다아제, 만노시다아제, 아라비노시다아제, 자일로시다아제 등이 있으며, 이들은 주로 미생물이나 동물 · 식물로부터 분리 · 정제된다.진세노사이드의 효소전환연구에서 연구자들은 우선 자연미생물이 생산한 효소를 리용하여 진세노사이드의 글리코시드결합을 가수분해하였다.예를들어, 사용 Monascus purpureus, β를 생산 할 수 있는-glucosidase extracellularly, 발효 하기 ginsenosides 2.3-fold을 달성 ginsenosides에서 Rg3의 대량 부분이 증가 [57]다.추출 연구 진행 되면서, 연구원들은 비교적 순수 한 β-glucosidase에서 곰팡이, 동물과 식물을 hydrolyze ginsenosides다.진 et알다.[58] 사용 β ginsenosides을 변환하는-glucosidase Rb1, Rb2, Rc와 Rd으로 변환 되었희귀 사포 닌 Rh2 사용 β-glucosidase다.그러나 미생물 및 동물, 식물로부터 분리한 효소는 대부분 혼합효소로서 목표한 방식으로 전환하기 어렵고 부반응 생성물이 많아 전환생성물의 분리 및 정제의 어려움이 높아진다.

분자생물학과 유전공학 기술의 발달로 유전자재조합 기술을 이용하여 유전적으로 조작된 세균을 구성하여 인삼 사포닌의 당화를 수행하는 것은 인삼 사포닌의 전환효율을 향상시키는 효과적인 방법이다.성숙한 발현호스트로서 대장균과 효모세포는 종종 재조합 생물학적 효소 단백질의 선호 발현벡터로 사용된다.glycosyltransferase유전자가 벡터 세포에 도입되면 효율적으로 ginsenoside Rh2를 생산한다 [59].최근에는 열성 박테리아로부터 xylosidase 유전자 xln-DT를 유전자 접합 기술을 이용하여 pelB 신호 펩타이드의 하류 pET-20b 플라스미드에 재결합하였다.재조합 플라스미드 pelB-xln-DT는 대장균 발현 숙주인 E. coli BL21 (DE3)로 변화되었으며,이 효소는 노토삼 saponin R1의 글리코시드 결합을 가수분해하는 촉매로 사용되었다.그리고 성공적으로 ginsenoside를 생산했습니다 Rg1 [44]이다.Je에등은 재조합 glucosidase (MT619)를 이용하여 ginsenoside Re를 전환하였으며, 전환 경로는 Re →Rg1 →F1 →MT1 이었다 [60].MT1은 ppt 타입의 새로운 진세노사이드이다.유전자를인 코딩 β-glucosidase의 두 가지 변종을에서 대장균 복제었고 매우 대장균에 표현 BL21 (DE3)이다.BL21 (DE3) 원유 추출물을 이용하여 진세노사이드 Rb1을 가수분해하여 진세노사이드 F2 (40);대장균에서 나란히 발현되는 재조합 효소는 순도가 높으며, pp 형 진세노사이드 (ginsenoside)를 희귀한 진세노사이드 Rh2(S)로 전환할 수 있다 [61].

현재 대부분의 연구는 하나의 효소를 이용하여 진세노사이드를 전환시킨다.따라서 향후 연구에서는 유전자 재조합 기술을 이용하여 동일한 숙주에서 서로 다른 기능을 가진 효소를 발현시킬 수 있다.다양한 효소들의 시너지 효과를 통해 특정 요구에 부합하는 희귀 진세노사이드 및 그 유도체를 생산하는 목표를 달성할 수 있으며, 이를 통해 인삼 자원의 이용률을 향상시킬 수 있다.

ginsenosides의 aglycone 구조의 미생물 변형 2.2

ginsenoside 아글리콘의 구조개질에 관한 연구는 주로 ppd 형 ginsenosides에 집중되어 왔으며 25-OH-PPD, 25-OCH3-PPD와 같은 유도체가 얻어졌다.유도방법은 보통 화학적, 물리적 방법이며, 생물학적 방법으로 아글리콘 구조를 변화시키는 연구는 거의 없었다.보고된 주요 방법은 쥐에서 C24-C25위치에서의 이중 결합의 수화이다.의 주요 대사 경로 20S-dammar-24-en-2 α, 3 β, 12 β, 20-tetrol (GP) 관찰은 24의 산화, 25-double 본드 24을 만들 려면이 25-epoxide, 뒤이어 지구와 20을 만들 려면이 재배치 가 24-epoxide (그림 3) [62].연구자들은 인삼 사포닌과 동맥 (Cordyceps militaris)의 공동 함양을 이용하여 ginsenoside Rg1을 25-OH-(S/R)-Rh1로, panaxoside R1을 25-OH-20(S/R)-R2로 전환하였다.전환 산물 중 25-OH 유도체의 함량은 ginsenoside Rh1 및 panaxoside R2보다 훨씬 높아 유도체의 분리 및 정제가 용이하다 [63-64].Mucor spinosus를 20(S)-protopanaxatriol과 공동 재배하여 6개의 유도체를 얻었다.연구 결과, C-12위치에서의 탈수소화에 이어 C-7 또는 C-11위치에서의 추가적인 하이드록실화와 C-15위치에서의 카보닐화, 그리고 C-26위치에서의 이중결합 재배열에 의해 생성된 진세노사이드 유도체가 암세포에 대해 상당한 억제 활성을 가지고 있음이 증명되었다 [65].

국내외 연구결과에 의하면, 이것이 ginsenosides의 지역적으로 선택적인 hydroxylation에 가장 효과적인 생물촉매 시스템일 것으로 추측된다.실험 연구 결과 이들 유도체는 다양한 메커니즘을 통해 생체 내 및 체외에서 서로 다른 효과를 발휘하며, 이들의 생물학적 활성은 일반적인 진세노사이드 (ginsenosides)보다 높다는 것이 밝혀졌다 [66].예를 들어, Rb1은 탈수소 반응을 거쳐 dihydroginsenoside Dg-Rb1을 형성하는데,이 Dg-Rb1은 전신의 매개변수에 영향을 미치지 않고 손상된 뉴런을 회복할 수 있으며, Dg-Rb1의 유효량은 Rb1보다 10배 낮다 [67].ginsenoside Rh2의 옥틸 에스테르 유도체 Rh2-O는 내재적 세포사멸 경로를 활성화시킴으로써 Rh2보다 높은 항암 활성을 가진다 [68].PPD의 아세틸 유도체는 상당한 항증식 및 세포자멸사 유도 활성이 있으며, 일부 유도체는 PPD보다 높은 항암 활성을 가지고 있다 [69].pyrazine ring을 25-OH-PPD에 도입하여 항암 활성을 향상시켰다.2-피라진-ppd는 위암세포의 증식을 현저히 억제할 수 있으며 정상세포에 대한 독성이 거의 없다 (인간의 위상피세포주 GES-1) [70].아글리콘 PPD의 유도체 25-OH-PPD는 진세노사이드 Rg3, 파클리탁셀, 아미놀레불린산 [71]과 같은 시판 중인 기존 약물보다 항암 활성이 좋다.

따라서 ginsenoside의 원래 활성 구조를 유지하면서 극성 그룹과 약리 그룹을 도입하여 ginsenoside의 수용성, 표적 및 효능을 향상시키고 ginsenoside의 생물학적 이용성을 향상시키기 위해 aglycone 구조를 변형할 수 있습니다.

ginsenosides의 당화 2.3

2,3-oxidosqualene부터 ginsenosides의 생합성은 3단계로 나눌 수 있습니다:2,3-oxidosqualene cyclase (OSC) cyclizes 2,3-oxidosqualene;그 후 히드록실화와 당화 반응은 사이토크룸 (Cyt)과 글리코실트랜스페라제 (GT)에 의해 수행되어 궁극적으로 진세노사이드 (ginsenoside)를 생성한다 [72].UGT 효소는 생물체의 희귀 진세노사이드 합성에 가장 중요한 효소 중 하나이며 [73] 진세노사이드 생합성의 마지막 단계이기도하다.UGT 유전자는 Lactobacillus rhamnosus 로부터 클로닝 되어 E. coli BL21 (DE3)에서 발현되었다.재조합 UGT 단백질은 Rh2를 glucosylated ginsenoside Rh2와 diglucosylated ginsenoside Rh2 [74] 라는 두 개의 새로운 진세노사이드로 변환시킬 수 있다.

트리테르페노이드 아글리콘은 UGT에 의해 촉매되어 구조가 다른 진세노사이드를 형성한다.프로토파낙사디올형 아글리콘은 C-3, C-20위치에서 당화되며, 프로토파낙사디올형 아글리콘은 C-6, C-20위치에서 당화된다 [80].그림 4에 드문 ginsenoside glycosylati에경로가 나와 있습니다.Arabidopsis thaliana에서 glycosyltransferase 73C5 (UGT 73C5)를 분리하여 PPD에 단계적 첨가 하였다.이 glycosyltransferase는 PPD의 C-3 hydroxyl group에 선택적으로 포도당을 이동시켜 ginsenoside Rh2를 합성할 수 있으며, 보고된 가장 큰 ginsenoside Rh2 수율을 달성하였다 (3.2 mg/mL) [75].글리코실트랜스페라제74AE2 (UGT 74AE2)는 포도당이 PPD와 C-K의 C-3 하이드록시기로 이동하는 것을 촉매하여 [76] 각각 Rh2와 F2를 형성한다.글리코실트랜스퍼라제94Q2 (UGT 94Q2)는 포도당을 Rh2와 F2로 전달하여 각각 Rg3와 Rd를 형성할 수 있다 [77].UGT51은 Saccharomyces cerevisiae S288c [78]의 glycosyltransferases 중 하나로, 포도당을 PPD의 C-3 히드록시기로 이동하여 Rh2를 형성할 수 있다 [79].UGTs에 대한 향후 연구는 ginsenoside glycosylation의 조절 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 ginsenoside 생산을 수정하는 새로운 방법을 제시할 수 있을 것이다.

진세노사이드 형성을 촉매하는 직접인자로서 UGTs는 생체분해에 의한 진세노사이드 생성에 필수적인 역할을 한다.대부분의 식물유래 UGTs는 촉매 활성이 낮은 반면, 재조합 미생물 UGTs는 미생물 기질 세포에서 기질 문란 및 높은 발현 수준 등 특별한 생체 촉매 특성을 가지고 있어 진세노사이드 생산에 효과적인 도구이다.따라서 목표 희귀 진세노사이드의 생산 및 수율을 높이기 위해서는 UGTs의 촉매 활성을 향상시킬 필요가 있다.

결론 및 전망 3

희귀진세노사이드가 약효가 더 높다는 연구결과가 나왔다.이와 동시에 낮은 수용성과 낮은 희귀진세노사이드 함량으로 인해 적용에 한계가 있었다.다양한 미생물의 세포내 또는 세포외 효소에 의한 ginsenosides의 가수분해 또는 당화는 polysacchride ginsenosides와 비활성 aglycones를 희귀한 ginsenosides로 효과적으로 전환시켜 ginsenosides의 생물학적 이용성을 향상시킨다.

연구에 따르면 일부 기능군의 변화는 분자 구조와 특성을 변화시킬 수 있으며 이로 인해 수용체에 대한 약물의 결합에 영향을 미치고 효능에 영향을 미치는 것으로 나타났다.예를 들어, 알킬기는 화합물의 지질 용해도를 증가시키고, 해리성을 감소시키고, 안정성을 증가시키고, 약물의 작용 기간을 연장시킬 수 있고;sulfhydryl 그룹은 지질 용해도를 증가시키고 약물 흡수를 용이하게 한다;아미드 결합은 생물학적 거대 분자와 쉽게 수소 결합을 형성하고 수용체에 결합하여 특별한 구조적 특이성을 보일 수 있다;그리고 수소결합을 형성하기 위해 히드록시기가 깨지면 화합물의 수용성이 증가하므로 약물의 활성이 증가한다.

ginsenosides의 구조로 볼 때, C-2, C-11, C-15, C-24, C-30위치에서 히드록실화 반응이 일어날 수 있다고 추측된다;C-12 및 C-13위치의 탄소-탄소 이중결합은 첨가반응과 산화반응을 겪을 수 있다;동시에, diol-type ginsenosides는 C-12 및 C-24위치에서 산화되어 oryctol-type ginsenosides를 형성 할 수있다.따라서 진세노사이드의 구조를 변형시킬 수 있는 효소를 여러 가지 미생물과 효소의 스크리닝을 통해 찾아내고, 기존의 희귀 진세노사이드의 활성 구조를 바탕으로 일부 그룹을 첨가하거나 knockout 할 수 있다면, 진세노사이드의 약리학적 활성과 타겟이 향상될 수 있으며, 진세노사이드의 생물학적 이용성이 증대되어 진세노사이드의 구조 변형시 새로운 방향을 제시할 수 있을 것이다.

이와 동시에 식품, 의약 분야의 지속적인 기술 발전과 함께 유전학, 분자기세포학 및 기타 학제간 통합과 고처리량 스크리닝 및 유전체학 기술을 이용하여 선택성과 전환율이 높은 효소나 균주를 선택하거나 설계할 수 있다.생물학적 수단을 이용하여 고활성 진귀 인삼 사포닌 및 그 유도체의 공업 생산을 달성하여 진귀 인삼 사포닌 및 그 고활성 유도체의 생산량을 더욱 증가시킬 수 있다.이는 인삼자원을 충분히 리용하여 인민대중의 리익을 도모하는데 중대한 의의가 있다.

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