일반적으로 생물체내로 유입된 에스트로겐 유사물질은 에스트로겐을 모방하여 세포 내에 있는 에스트로겐 수용체(estrogen receptor: ER)와 결합하여 DNA의 특정 염기서열인 estrogen responsive element (ERE)를 인식하여 결합한다. 이 연구에서는 에스트로겐 수용체를 발현하는 것으로 알려진 인체 유방암 세포주 MCF7에 에스트로겐에 반응성을 나타내도록 고안된 CAT 리포터 플라스미드인 pCAT-ERE119-Ad2MLP를 도입한 in vitro 검출시스템을 사용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다. 천연물에 포함되어 있는 에스트로겐 효과를 가지는 성분의 생체 내에서의 직접적인 효과를 검정하기 위하여, 에스트로겐 수용체를 발현하는 것으로 알려진 인체 유방암 세포주 MCF7에 에스트로겐에 반응성을 나타내도록 고안된 CAT 리포터 플라스미드를 도입한 in vitro 검출시스템을 사용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다. 이 연구 결과로 광합성 조류인 스피루리나에 에스트로겐 활성을 효과적으로 나타내는 생리활성성분이 포함되어 있을 수 있다는 가능성을 확인하였다.
<h2>에스트로겐 유사효과의 검증</h2> <p>일반적으로 생물체내로 유입된 에스트로겐 유사물질은 에스트로겐을 모방하여 세포 내에 있는 에스트로겐 수용체(estrogen receptor: ER)와 결합하여 DNA의 특정 염기서열인 estrogen responsive element (ERE)를 인식하여 결합한다. 이러한 DNA 상의 반응인자와 단백질의 결합은 그 반응인자에 의해 조절되는 유전자의 전사를 증대시켜 결국 특정 단백질의 발현을 유도하여 에스트로겐 유사물질에 의한 세포반응을 유도하는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 에스트로겐 수용체를 발현하는 것으로 알려진 인체 유방암 세포주 MCF7에 에스트로겐에 반응성을 나타내도록 고안된 CAT 리포터 플라스미드인 pCAT-ERE119-Ad2MLP를 도입한 in vitro 검출시스템을 사용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다.</p> <p>에스트로겐 반응성 리포터 플라스미드가 도입된 인체 유방암 세포주 MCF7에 스피루리나 추출시료를 최종농도 \( 500 \mu \mathrm{g}/\mathrm{ml}\), \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml}\), \( 5 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)이 되도록 에탄올로 희석하여 세포주에 처리하였고, 구멍갈파래, 불가사리, 새우 추출시료는 최종농도 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml}\), \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)이 되도록 에탄올로 희석하여 세포주에 처리하였으며, 표준물질로서 \(17 \beta \)-estradiol을 최종농도 \( 10^{-8}\), \(10^{-9}\), \(10^{-10} \mathrm{M} \)이 되도록 처리하였다. Fig. 2는 에탄올만을 처리한 세포의 CAT 활성을 1로 하였을 때의 여러 농도의 해양생물유래 시료를 처리한 세포 혹은 표준물질인 \(17 \beta \)-estradiol을 처리한 세포의 CAT 활성을 비교한 결과이다. 스피루리나 추출물의 CAT 활성은 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도에서 표준물질인 \( 17 \beta \)-estradiol의 농도 \( 10^{-8} \mathrm{M} \)과 비슷한 정도의 에스트로겐 활성 효과를 나타내었고 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도에서도 표준물질인 \( 17 \beta \)-estradiol의 농도 \( 10^{-9} \mathrm{M} \) 보다 높은 에스트로겐 활성 효과를 나타내었다. 또한 \( 5 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도에서 표준물질인 \( 17 \beta \)-estradiol의 농도 \( 10^{-10} \mathrm{M} \)과 비슷한 정도의 에스트로겐 활성 효과를 나타내었다. 즉, \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)과 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \) 농도의 스피루리나 추출물은 에탄올을 처리한 대조군에 비해 약 3 배의 활성을 나타냈으며, 농도 \( 10^{-8} \mathrm{M} \)의 표준물질 \( 17 \beta \)-estradiol도 에탄올을 처리한 대조군에 비해 약 3 배의 활성을 나타냈다. \( 5 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \) 농도의 스피루리나 추출물은 에탄올을 처리한 대조군에 비해 약 2 배의 활성을 나타냈고, 농도 \( 10^{-10} \mathrm{M} \)의 표준물질 \( 17 \beta \)-estradiol도 역시 에탄올을 처리한 대조군에 비해 약 2 배의 활성을 나타냈다. 이 결과로 스피루리나 추출물에는 표준물질과 비슷한 효과의 에스트로겐 활성을 나타내는 에스트로겐 유사물질이 포함되어 있음이 확인되었다. 한편, 해조류인 구멍갈파래 추출물의 경우는 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)와 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \) 농도 모두에서 에탄올을 처리한 대조군에 비해 유의한 활성변화가 관찰되지 않았다. 이는 항암활성 등 여러 가지 생리활성을 가진 해조류이지만 이러한 생리활성들이 에스트로겐 유사효과에 의한 것이 아니라는 것을 확인할 수 있었다. 불가사리 추출물의 CAT 활성은 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)와 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도 모두에서 에탄올을 처리한 대조군에 비해 유의한 활성변화가 관찰되지 않았다. 이 결과로 불가사리가 steroidal gly-coside인 triterpene glycosides를 대사산물로 생산하고, 다양한 형태의 saponine을 갖고 있는 것으로 알려져 있지만 이들 사포닌이 구조적 유사성에도 불구하고 에스트로겐 유사효과를 나타내지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 새우 추출물의 CAT 활성도 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)와 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도 모두에서 에탄올을 처리한 대조군에 비해 유의한 활성변화가 관찰되지 않았다. 이 결과 역시 콜레스테롤 농도가 높은 새우의 경우에도 이들 콜레스테롤이 에스트로겐 유사효과를 나타내지 않는 다는 것을 나타내는 결과이다.</p> <p>이 연구의 목표는 폐경기 이후 여성에게 에스트로겐 대체 작용을 할 수 있는 물질을 신속하고도 정확하게 탐색해 내는데 있다. 본 연구 결과로 광합성 조류인 스피루리나에 에스트로겐 유사효과를 나타내는 물질이 포함되어 있을 가능성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 스피루리나가 가지고 있는 에스트로겐 유사물질을 이용하여 폐경기 이후의 여성에 있어서 에스트로겐 대체작용을 할 수 있는 식품을 개발할 수 있는 가능성을 보여주는 결과로 사료된다.</p> <h1>요약</h1> <p>천연물에 포함되어 있는 에스트로겐 효과를 가지는 성분의 생체 내에서의 직접적인 효과를 검정하기 위하여, 에스트로겐 수용체를 발현하는 것으로 알려진 인체 유방암 세포주 MCF7에 에스트로겐에 반응성을 나타내도록 고안된 CAT 리포터 플라스미드를 도입한 in vitro 검출시스템을 사용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다. 이미 여러 분야에서 그 기능성의 연구가 활발히 진행되고 있는 광합성 조류인 스피루리나(spirulina)와 파래 등의 해양식물을 대상으로 에스트로겐 반응 리포터 시스템을 이용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다. 그 결과, 스피루리나 에탄올 추출물의 CAT 활성은 \( 500 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)와 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도에서 표준물질인 \( 17 \beta \)-estradiol의 농도 \( 10^{-8} \mathrm{M} \) 과 비슷한 정도의 에스트로겐 활성 효과를 나타내었고, \( 5 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml} \)의 농도에서는 표준물질인 \( 17 \beta \)-estradiol의 농도 \( 10^{-10} \mathrm{M} \)과 비슷한 정도의 에스트로겐 활성 효과를 나타내었다. 하지만 파래 추출물의 경우에는 에탄올을 처리한 대조군과 비교하여 유의한 CAT 활성 변화를 나타내지 않았다. 한편, 불가사리와 새우 등의 해양동물을 대상으로 한 실험에서는 에탄올을 처리한 대조군과 비교하여 유의한 CAT 활성 변화를 나타내지 않았다. 이 연구 결과로 광합성 조류인 스피루리나에 에스트로겐 활성을 효과적으로 나타내는 생리활성성분이 포함되어 있을 수 있다는 가능성을 확인하였다.</p>