| 초록 |
□ 연구개요 Ⅰ. 연구제목 신규 식품원료인 국내 모자반류의 항알츠하이머성 치매 작용기전 연구: Computational Docking Simulation을 기반으로 한 Multi-Target Approach Ⅱ. 연구개발 목표 선행연구에서 알츠하이머성 치매 (AD) 예방활성이 일부 확인된 신규 식품원료인 모자반류를 이용하여, (1) ADMET/Tox 및 BBB penetration 여부를 예측하는 QSAR 모델링 분석 (2) 타겟 효소 단백질과의 결합예측이 가능한 Computational docking simulation을 기반으로 유효 후보 물질을 선정한 후 (3) 신규 AD 표적 단백질인 RAGE, LRP-1, (pGlu)-Aβ, AChE-Aβ complex에 집중하여 (4 )Aβ 독성으로 인한 Amyloidogenic pathway 저해 기전, 산화스트레스 의존적 미토콘드리아 정상화 조절 기전, 항염증 작용기전 및 체내 항산화 시스템과의 상호 연관성을 다각적이고 심도 있게 연구함으로써 기능성식품 및 천연물기반 의약품 소재로서의 가능성 입증을 최종 목표로 함. Ⅲ. 연구개발 내용 Chemical, in Silico and in Vitro Approach · 모자반류 추출물의 세포 수준에서의 생리활성 평가 기반 유효물질 분리, 동정 및 구조분석 · 우수 활성 분획/유효성분의 Target enzymes 저해작용, 저해모드 및 Kinetic mechanism 분석 · Computational docking 및 QSAR 모델링 분석을 통한 최적화된 후보물질 발굴 in vitro Cellular Approach · Amyloidogenic pathway 저해기전 검증 · GSK-3β/Nrf2 조절 및 미토콘드리아 기능회복을 통한 산화스트레스 억제 작용기전 연구 · LRP-1/RAGE 및 NF-κB/MAPKs 조절을 통한 Aβ 상호작용 및 염증조절시스템 연구 in Vivo Approach · 치매동물모델을 이용한 Amyloidogenic pathway 저해기전 연구 · in vivo 세포사멸 및 염증반응 조절효과 검증 □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 모자반류의 생리활성 기반 유효물질 탐색 및 computational modeling을 통한 후보물질의 최적화 - chemical, in silico and in vitro approach (달성율: 100%) ① 모자반류 추출물의 생리활성 평가 기반 유효물질 분리, 동정 및 구조분석 - 모자반류 추출물 제조, fractionation 및 bioactivity-rich fraction을 중심으로 한 유효성분 탐색 및 화학적 구조 분석 - 추출물 및 유효물질의 Target enzymes 저해작용, 저해모드 및 Kinetic mechanism 분석 - PC12 세포주를 이용한 Aβ 유도독성에 대한 세포보호효과 평가 ② Computational docking 및 QSAR 모델링 분석을 통한 최적화된 후보물질 발굴 - 타겟 단백질-유효성분의 Docking simulation을 통한 최적의 binding pose, binding affinity, lowest binding energy 및 binding sites 예측 - QSAR 분석을 통한 ADME/Tox 와 BBB 통과여부 연구 (2) 유효물질의 Amyloidogenic pathway 저해기전, GSK-3β/Nrf2와 미토콘드리아 조절 기반 산화 스트레스 억제, LRP-1/RAGE 및 NF-κB/MAPKs 신호전달체계 저해를 통한 항염증 조절 시스템 연구 - Cellular approach (달성율: 100%) ① Amyloidogenic pathway 저해기전 검증 - Transfected APPsweN2a 세포주를 이용한 amyloidogenic pathway 저해 기전 연구 ② GSK-3β/Nrf2 조절 및 미토콘드리아 기능회복을 통한 산화스트레스 억제 작용기전 연구 - Aβ 유도 세포사멸에 대한 GSK-3β/Nrf2 역할 및 작용기전 연구 - 유효물질의 Nrf2 활성화/항산화 효소 발현 및 Nrf2 상위 인산화 효소 제어 효능 연구 - 미토콘드리아 기능회복 기전 연구 ③ LRP-1/RAGE 및 NF-κB/MAPKs 신호전달체계 조절을 통한 Aβ 상호작용 및 항염증 조절 시스템 연구 - LRP-1/RAGE-Aβ 상호작용 억제 효능평가 - Aβ 유도 RAGE 발현증가에 따른 항염증 상위 신호전달경로 (MAPKs) 조절연구 - NF-κB 신호전달경로 작용기전 및 하위 표적단백질 발굴 (3) 치매동물모델을 이용한 후보물질의 알츠하이머성 치매 예방 효과 연구 - Animal model approach (달성율: 100%) ① in vivo Amyloidogenic pathway 저해기전 검증 - 기억력 손상 유발 쥐의 행동 약리학적 연구 - Amyloid neuritic plaque 응집 및 Aβ/BACE1 조절 평가 ② in vivo 세포사멸 및 염증반응 조절효과 검증 - GSK-3β/Nrf2 pathway 표적 단백질 규명 및 제어 연구 - RAGE/LRP-1 발현 및 RAGE/NF-κB/MAPKs pathway 관련 표적단백질 제어 연구 - 항염증 매개 바이오마커 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ⦁ 지금까지 육상식물에 비해 연구가 등한시 되어온 해양식물 중 신규 식품으로 등록된 모자반의 새로운 기능성, 특히 항치매효과와 작용기전을 규명하고 AD 예방성분의 분자구조를 규명할 뿐만 아니라 이에 대한 산화스트레스 억제 및 항염증 저해 메커니즘을 체계적으로 연구함으로써 실질적인 기능성 제품 또는 기능성 소재로의 상품화에 대한 토대를 마련하는데 유용한 자료가 될 것이라 사료됨. ⦁ 모자반류 유래 AD 예방성분의 화학적 구조 동정과 항AD 작용이 규명되면 현재 단순식품으로 이용되고 있는 모자반류에 대한 고부가가치의 건강기능식품 또는 천연의약품으로의 활용이 가능함. ⦁ 본 연구를 통해 항치매 효과를 지닌 해양식물을 포함한 천연물질을 탐색하는 시스템을 구축하게 됨으로써 추후 천연물 소재를 대상으로 연구 가능한 발판 마련이 기대됨. ⦁ 국내에서 흔히 발견할 수 있는 식용/약용자원의 중요성이 재인식됨으로써 식품분야의 교육에 대한 환류 가능성이 상당히 높아짐. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
