이 연구에서는 혈당강하 효과가 있는 것으로 전해져 오랜 기간 동안 민간 치료법으로 활용되어 안전성이 검증된 화살나무 가지로부터 \( \alpha \)-glucosidase 저해물질을 분리하였다. 분리한 활성물질 Compound 1, 2, 3 와 4 전부 \( \beta \)-glucosidase, \( \alpha \) -mannosidase, \( \beta \)-galactosidase 등의 다른 glycosidase에는 어떤 것도 활성을 나타내지 않았으나, yeast \( \alpha \)-glucosidase에 대해 강한 저해 활성을 보여주었다. 식사 후, 혈당 강하 작용에 의해 제조된 당뇨병 치료제의 경우 임상적으로 상용되는데 있어 가장 큰 장애물은 독성이다. glycoprotein processing glycosidase에는 활성이 없고, 소장 내 \( \alpha \)-glucosidase에 대해 특이적 저해 활성을 갖는 물질의 선발이 독성 문제를 극복하는 방편이다. 상기한 결과를 취합했을 때, 이 연구에서 분리한 \( \alpha \)-glucosidase 저해 물질, compound 1-4는 당뇨병 치료제로의 개발 가능성이 높다고 결론지을 수 있다.
<p>Compound 4는 HRFAB-MS에서 \( m / z 477.1016[\mathrm{M}+\mathrm{H}]^{+} \) peak와 \( \mathrm{NMR} \) data에 의해 분자식 \( \mathrm{C}_{22} \mathrm{H}_{21} \mathrm{O}_{12} \)으로 확인되었다. \( { }^{1} \mathrm{H} \) NMR spectrum에서 \( \delta 6.19(1 \mathrm{H}, \mathrm{d}, J=2.4 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}- \) 6), \( 6.39(1 \mathrm{H}, \mathrm{d}, J=2.4 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}-8), 7.48(1 \mathrm{H}, \mathrm{d}, J=2.4 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}- \) \( \left.2^{\prime}\right), 6.88\left(1 \mathrm{H}, \mathrm{d}, J=8.2 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}-5^{\prime}\right), 7.55(1 \mathrm{H}, \mathrm{dd}, J=8.4 \), \( \left.1.8 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}-6^{\prime}\right) \) peak 등에 의해 compound 4 역시 quercetin moiety를 포함하고 있음을 알 수 있었다. anomeric proton \( \delta 5.27\left(1 \mathrm{H}, \mathrm{d}, J=1.4 \mathrm{~Hz}, \mathrm{H}-1^{\prime \prime}\right) \) 과 다른 glycosidic protons \( 4.44 \) (m, H-2") \( 4.81 \) (d, \( J=3.8, \mathrm{H}-3 \) "), \( 3.70 \) (d, \( J=3.8, \mathrm{H}- \) 4")와 \( 3.42(2 \mathrm{H}, \mathrm{m}, \mathrm{H}-5 \) ") 이외에 methyl proton signal \( \delta 1.88 \) (s, 3H)과 \( { }^{13} \mathrm{C} \) NMR spectrum에서 \( \delta 20.9\left(\mathrm{CH}_{3}\right) \) 와 \( 170.4(\mathrm{COO}) \) signal 등에 의해서 glycone moiety가 acetylated arabinofuranoside이며 acetyl group의 위치는 H-3" ( \( \delta \) 4.81)와 acetoxyl carbonyl carbon \( \left(\delta 1_{170.4)}\right. \)의 HMBC cross peak에 의해 C-3"로 밝혀졌다. Quercetin의 glycosylation 위치는 anomeric proton \( \delta 5.27 \) (H-1")과 \( \delta 134.0 \) (C-3) 간의 \( \mathrm{HMBC} \) long range correlation으로 C-3임을 알 수 있었고 coupling constant \( J=1.4 \)에 의해서 \( \alpha \)-anomeric configuration이 확인되었다. 또한 compound 4을 산 가수분해 후 \( 0.02 \mathrm{~N} \) sodium methoxide로 처리하여 deacetylation을 행한 다음 표준 당 시료와 함께 실시한 TLC에서도 glycone moiety는 arabinose (rf 0.53)로 확인되었다. 따라서 compound 4의 구조는 quercetin-3-O- \( \alpha-3 \) "-acetyl-arabinofuranoside로 결정 되었다.</p> <p>본 연구에서 activity-based fractionation에 의해 화살나무 가지로부터 \( \alpha \)-glucosidase 저해 활성물질을 분리하였고, \( { }^{1} \mathrm{H} \), \( { }^{13} \mathrm{C} \) NMR, DEPT, 2D NMR과 MS spectrum 등과 문헌 상의 data을 근거로 하여 compound 1 (Kaempferol), compound 2 (quercetin), compound 3 (quercetin-3-O- \( \beta \)-glucopyranoside),compound 4 (quercetin-3-O-\(\alpha\)-3"-acetyl-arabinofuranoside)의 구조를 결정하였다. 화살나무의 butanol 용매 추출 층에서 분리한 활성물질 1,2,3과 4는 모두 5,7-dihydroxy flavonol 물질이다. 다양한 천연물 소재에서 flavonol 물질의 분리가 이루어졌으며, flavonol compound의 \( \alpha \)-glucosidase 저해 활성과 항산화 작용 등에 관해 다수의 연구가 보고된 바 있다. 그러나 화살나무의 \( \alpha \)-glucosidase 효소 저해의 유효성분으로서는 보고된 바가 없다. 또한 compound 4의 경우는 acetylglycosyl기를 포함하는 드문 flavonoids로 화살나무 성분으로 본 연구에서 처음 보고되었다.</p> <p>Flavonoid 물질의 경우 A ring의 hydroxyl기가 \( \alpha \)-glucosidase enzyme의 tyrosine, tryptophan과 수소결합을 형성하여 enzyme의 2차 구조의 변화를 유발시켜 active site에 기질 결합을 제한함으로써 enzyme 활성을 저해한다고 알려졌지만, 본 연구 결과에 의하면 \( \mathrm{A} \) ring 뿐만 아니라 B ring의 OH기 수도 중요하다. B ring에 1개의 OH기를 갖는 kaempferol 보다 2개 OH 기를 포함하는 quercetin이 강한 활성을 나타냈으며 3개의 OH 기를 포함하는 myricetin 과 비교한 결과 myricetin이 가장 강한 활성을 나타내어 활성의 세기가 myricetin, quecetin, kaempferol 순으로 나타났다. 또한 C ring의 hydroxyl function은 활성에 영향하지 않는 것으로 보고된 바 있으나, kaempferol 활성이 apigenin에 비해 크게 나타나 C ring의 3-free OH 기는 활성을 증가시키나, compound 3 와 compound 4 와 같이 C-3번 위치에 당 등의 bulky group의 치환은 enzyme binding site에의 결합을 저해함으로써 활성이 감소되는 것으로 추정된다.\( \alpha \)-glucosidase 저해제인 acarbose, voglibose 그리고 miglitol 등이 당뇨치료제로 시판되고 있으나 복부 팽만과 설사 등의 부작용으로 인해 사용에 제한이 있으므로 부작용이 해결된 새로운 치료제 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 당뇨 치료제 개발 목적으로 혈당강하 효과가 있다고 알려져 오랫동안 민간요법으로 사용되어 안전성이 확보된 화살나무 가지로부터 \( \alpha \)-glucosidase 저해물질을 분리하였다. 분리한 활성물질 Compound 1, 2, 3 와 4 모두는 yeast \( \alpha \)-glucosidase에 대해 강한 저해 활성을 나타냈으나, \( \beta \)-glucosidase, \( \alpha \) -mannosidase, \( \beta \)-galactosidase 등의 다른 glycosidase에는 전혀 활성을 나타내지 않았다(data not shown). 식후 혈당 강하 작용에 의해 개발된 당뇨병 치료제의 경우 임상적으로 상용되는데 있어 최대 걸림돌은 독성이며, 독성 문제 해결을 위한 방안은 glycoprotein processing glycosidase에는 활성이 없고, 소장 내 \( \alpha \)-glucosidase에 대해 특이적 저해 활성을 갖는 물질의 선발이다. 이상의 결과를 종합해보면 본 연구에서 분리한 \( \alpha \)-glucosidase 저해 물질, compound 1-4는 당뇨병 치료제로의 개발 가능성이 높다고 판단된다.</p>