KR101750263B1 - Method for Preparing Genkwanin Using Biotransformation of Apigenin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아피게닌의 생물전환을 통한 겐크와닌의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)를 코딩하는 SaOMT2 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase) 유전자가 도입되어 있는 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)를 코딩하는 SaOMT2 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase) 유전자가 도입된 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 높은 전환율로 겐크와닌(Genkwanin)을 제조할 수 있다.
The present invention relates to a method for producing genkyn and nin by biological conversion of apigenin, and more particularly, to a method for producing genkyn and nin by the action of an O -methyl transferase (hereinafter referred to as " (SAM synthetase) gene that synthesizes the SaOMT2 gene coding for O-methyltransferase and S-adenosine-L-methionine, which is a cofactor of the enzyme, is used And to a method for producing Genkwanin from Apigenin.
According to the invention, the 7-hydroxyl group (7-hydroxyl group) with O to forward methyl (methyl) of a flavonoid - SaOMT2 gene and a cofactor of the enzyme adenosine design S- methyl transferase encoding the enzyme (O-methyltransferase) Genkwanin is produced from Apigenin with a high conversion rate by using a microorganism variant into which a SAM synthetase gene that synthesizes L-methionine (S-adenosine-L-methionine) is introduced .

Description

아피게닌의 생물전환을 통한 겐크와닌의 제조방법{Method for Preparing Genkwanin Using Biotransformation of Apigenin}[0001] The present invention relates to a method for preparing genkwanin by bioconversion of apigenin,

본 발명은 아피게닌의 생물전환을 통한 겐크와닌의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)를 코딩하는 SaOMT2 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase) 유전자가 도입되어 있는 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing genkyn and nin by biological conversion of apigenin, and more particularly, to a method for producing genkyn and nin by the action of an O -methyl transferase (hereinafter referred to as " (SAM synthetase) gene that synthesizes the SaOMT2 gene coding for O-methyltransferase and S-adenosine-L-methionine, which is a cofactor of the enzyme, is used And to a method for producing Genkwanin from Apigenin.

플라보노이드는 식물에 존재하는 저분자 폴리페놀릭 화합물로, 식물체를 포식자나 병원균, 자외선으로부터 보호하는 역할을 하고(Dixon et al., Mol. Plant Pathol., 3:371, 2002), 식물의 성장과 발달에 있어 중요한 역할을 한다(Frick et al., Phytochem ., 56:1, 2001). 또한, 라디칼제거, 항염증, 항돌연변이, 항에이즈, 항알레르기, 항혈소판, 산화방지, 항신경퇴화 활성을 포함하는 몇몇의 생물학적 활성을 가지고 있어, 만성질병 예방효과를 나타낸다(Manach et al., Curr . Opin . Lipidol., 16:77, 2005; Heo and Lee, J. Agric . Food Chem ., 53:1445, 2005; Heo and Lee, J. Agric . Food Chem., 52:7514, 2004; Mojzisova and Kuchta, Physiol . Res, 50:529 2001; Middleton et al., Pharmacol . Rev ., 52:673, 2000). Flavonoids are low-molecular polyphenolic compounds present in plants that act to protect plants from predators, pathogens, and ultraviolet radiation (Dixon et al ., Mol. Plant Pathol. , 3: 371, 2002) and plays an important role in plant growth and development (Frick et al ., Phytochem . , 56: 1, 2001). Further, radical scavenging, anti-inflammatory, antimutagenic, anti-HIV, anti-allergic, it has some biological activities, including anti-platelet, anti-oxidant, an anti-neurodegeneration activity shows a chronic disease prevention effect (Manach et al ., Curr . Opin . Lipidol. , 16: 77, 2005; Heo and Lee, J. Agric . Food Chem . , ≪ / RTI > 53: 1445, 2005; Heo and Lee, J. Agric . Food Chem ., 52: 7514, 2004; Mojzisova and Kuchta, Physiol . Res. , 50: 529 2001; Middleton et al ., Pharmacol . Rev. , 52: 673,2000).

플라보노이드에 의해 나타나는 기능적 다양성은 플라본 중심에 있는 수산기에 글루코실트랜스페라아제, 메틸전이효소, 프레닐전달효소, 설포트렌스페라아제와 같은 다양한 수산화효소에 의해 발생되는 핵심 구조의 변형에 의한 것이다(Martens et al., Phytochem., 71:1040, 2010; Prescott et al ., Annual Rev Plant Physiol Plant Mol . Biol., 47:245, 1996). 페놀릭 화합물의 생물학적 역할은 플라보노이드 복합체에 붙는 작용기의 타입과 위치에 따라 규정되며 반응성과, 용해성, 그리고 다른 화학 물질이나 단백질 구조와 상호작용하는 능력을 변화시킨다(Buer et al., J. Integr . Plant Biol., 52:98, 2010). The functional diversity exhibited by flavonoids is due to the modification of core structures generated by various hydroxylases such as glucosyltransferases, methyltransferases, prenyltransferases, and sulfotransferases in the hydroxyl group at the center of flavon ( Martens et al ., Phytochem ., 71: 1040, 2010; Prescott et < RTI ID = al . , Annual Rev Plant Physiol Plant Mol . Biol ., 47: 245,1996). The biological role of phenolic compounds is governed by the type and location of the functional group attached to the flavonoid complex and changes its reactivity, solubility, and ability to interact with other chemicals or protein structures (Buer et al ., J. Integr . Plant Biol ., 52: 98, 2010).

메틸전이효소는 천연물의 번역 후 변형 뒤에 중요한 역할을 한다. 효소에 의한 O-메틸화(O-methylation)는 여러 O-메틸전이효소(O-methyltransferases, OMTs)에 의해 촉매되며, 메틸에테르(methyl ether) 유도체와 S-아데노실-호모시스테인(S-adenosyl-L-homocysteine)을 형성시키면서 S-아데노실-L-메티오닌(S-adenocyl-L-methionine; AdoMet)의 메틸그룹을 수용체 화합물의 특정 수산기로 이동시킨다(Ibrahim et al., Plant Mol . Biol ., 36:1, 1998; Joshi et al ., Plant , Mol. Biol ., 37:663, 1998). 플라보노이드의 O-메틸화는 페놀릭 수산기의 화학적 반응성을 변화시켜 항균력(Middleton et al ., Champman & Hall , London, 619, 1994(harborne, J.B.(Ed))뿐만 아니라 세포 내 구획을 증가시키고 막 수송 능력을 높여줌으로써 화합물의 흡수가 가능하도록 친유성을 증가시킨다(Wen et al ., Drug Metab . Dispos., 34:1786, 2006; Walle, Int . J. Mol . Sci ., 10:5002, 2009). Methyltransferases play an important role after post-translational modification of natural products. O by Enzyme-methylation (O -methylation) are different O-methyl transferase is catalyzed by the enzyme (O -methyltransferases, OMTs), ether (methyl ether) derivatives and S- adenosyl-homocysteine (S-adenosyl-L methionine (AdoMet) is transferred to the specific hydroxyl group of the acceptor compound (Ibrahim et < RTI ID = 0.0 > al ., Plant Mol . Biol ., 36: 1, 1998; Joshi et al . , Plant , Mol. Biol . , ≪ / RTI > 37: 663,1998). The O - methylation of the flavonoids changes the chemical reactivity of the phenolic hydroxyl groups to produce antibacterial activity (Middleton et al . , Champman & Hall, London, 619 , 1994 (harborne, JB (Ed)) to increase the intracellular compartment, as well as the film and increase the absorption of the lipophilic compound by giving increasing the transport capacity to be (Wen et al . , Drug Metab . Dispos ., 34: 1786, 2006; Walle, Int . J. Mol . Sci . , 10: 5002, 2009).

겐크와닌(Genkwanin)은 비당쇄화된(non-glycosylated) 플라보노이드로 Genkwa Flos(Daphene Genkwa Sieb. Et. Zucc), Rosemary(Rosmarinus officinalis L.) 및 Cistus laurifolius L.의 엽과 같은 허브에 함유되어 있는 것으로 알려져 있다(Pharmacopoeia of People's Republic of China, P148, 2010; Altinier G. et al., J Agric Food Chem, 55:1718-1723, 2007; Sadhu SK et al ., J Ethnopharmacol, 108:371-378, 2006)). Genkwanin is a non-glycosylated flavonoid with a genkwa flos ( Daphene Genkwa Sieb. Meat. Zucc), Rosemary ( Rosmarinus officinalis L.) and Cistus laurifolius L. ( Pharmacopoeia of People's Republic of China , P148, 2010; Altinier G. et al. , J Agric Food Chem. , 55: 1718-1723, 2007; Sadhu SK et al . , J Ethnopharmacol, 108: 371-378, 2006).

기존 연구에 의하면, 겐크와닌은 항-박테리아, 항-플라스모디얼(antiplasmodial), 라디칼제거(radical scavenging), 화학적방어(chemopreventive) 및 miR-101/MKP-1/MAPK 경로의 조절을 통해 17β-하이드록시스테로이드 데하이드로게나제 유형 1(17β-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1)의 활성 저해 등 다양한 약리학적 효과를 나타내는 것으로 보고된 바 있다(Cottiglia F et al., Phytomedicine, 8:302-305, 2001; Martini ND et al ., J Ethnopharmacol, 93:207-212, 2004; Kraft C et al ., Phytother Res, 17:123-128, 2003; Kim AR et al., Phytother Res, 18:1-7, 2004; Suh N et al., Anticancer Res, 15:233-239, 1995; Brozic P et al ., Mol Cell Endocrinol, 301:229-234, 2009; Gao Y et al ., PLOS one, 9:e96741, 2014). Previous studies have shown that genk and nin are able to inhibit the growth of 17β (3-kinase) through regulation of anti-bacterial, antiplasmodial, radical scavenging, chemopreventive and miR-101 / MKP- And inhibition of the activity of 17β-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (Cottiglia F et al. , Phytomedicine , 8: 302-305, 2001; Martini ND et al . , J Ethnopharmacol , 93: 207-212, 2004; Kraft C et al . , Phytother Res. , 17: 123-128, 2003; Kim AR et al. , Phytother Res , 18: 1-7, 2004; Suh N et al ., Anticancer Res. , 15: 233-239, 1995; Brozic P et al . , Mol Cell Endocrinol , 301: 229-234, 2009; Gao Y et al . , PLOS one , 9: 96741, 2014).

대사와 관련해서 플라보노이드의 낮은 경구 생체이용률(oral bioavailability) 및 불안정성으로 인해 생체내(in vivo) 플라보노이드의 역할을 규명하는 연구가 어려운 편이다(Wen X et al ., Drug Metab . Dispos, 34:1786-1792, 2006). 이는 대부분의 플라보노이드 화합물이 가지는 유리된 하이드록실 그룹(hydroxyl group)의 글루크론산화(glucuronidation) 및 환산화(sulfation)으로 인한 급진적인 컨저게인션(conjugation)과 관련되기 때문인 것으로 알려져 있다.In connection with the metabolism due to the low oral bioavailability (oral bioavailability) and instability of flavonoids in vivo (in vivo ) flavonoids (Wen X et al . , Drug Metab . Dispos , 34: 1786-1792, 2006). It is known that this is due to the radical conjugation of glucononation and sulfation of the free hydroxyl groups of most flavonoid compounds.

플라보노이드의 유리된 하이드록실 그룹(hydroxyl group)을 메틸화하면 플라보노이드의 대사 안정성(metabolic stability) 및 막수송(membrane transport)을 급진적으로 증진시킴으로써 흡수를 촉진시키고, 경구 생체이용률(oral bioavailability)을 증진시키는 것으로 보고된 바 있다(Walle T, Int . J. Mol . Sci., 10:5002-5019, 2009).Methylation of the free hydroxyl group of the flavonoids promotes absorption by promoting the metabolic stability and membrane transport of the flavonoids to promote absorption and promote oral bioavailability (Walle T, Int . J. Mol . Sci. , 10: 5002-5019, 2009).

본 발명자들의 최근 연구에 의하면 메틸화되지 않은 7,8-디하이드록시프라본(7,8-dihydroxyflavone)과는 달리, 7-하이드록시-8-메톡시플라본(7-hydroxy-8-methoxyflavone)은 내피세포의 생존성에 영향을 미치지 않는 농도에서 항산화 활성(antioxidant activity)을 나타내는 것으로 확인되었다(Koirala N et al ., J Biotech, 184:128-137, 2014a). 또한, 메틸화된 이소플라보노이드(isoflavonoids)인 람네틴(rhamnetin) 및 사쿠라네틴(sakuranetin)은 메틸화되지 않은 형태보다 항암 및 항신생혈관 작용이 높은 것으로 나타나, 메틸화된 형태는 높은 대사 안정성, 경구 생체이용률(oral bioavailability) 및 생물학적 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.According to recent studies by the present inventors, 7-hydroxy-8-methoxyflavone, unlike the non-methylated 7,8-dihydroxyflavone, And showed antioxidant activity at concentrations that did not affect survival of endothelial cells (Koirala N et < RTI ID = 0.0 > al . , J Biotech , 184: 128-137, 2014a). In addition, methylated isoflavonoids, rhamnetin and sakuranetin, showed higher anticancer and anti-angiogenic actions than the unmethylated form, and the methylated forms showed higher metabolic stability, oral bioavailability oral bioavailability) and biological activity.

몇몇 메틸화된 플라보노이드는 발암물질 활성 효소(Carcinogen activating enzyme)에 대한 저해 효과, MRPs(Multidrug resistance proteins)에 대한 효과, 살진균(fungicidal) 특성 및 기타 약제학적 응용이 가능한 것으로 나타났다(Wen X et al., Drug Metab . Dispos, 34:1786-1792, 2006; Bernini R et al ., Molecule s, 16;1418-1425, 2011; Middleton E. Jr et al ., Pharmacol Rev ., 52:673-751, 2000; Harborne JB et al ., Phytochemistry, 55:481-504, 2000).Several methylated flavonoids have been shown to be capable of inhibiting carcinogen activating enzymes, effecting multidrug resistance proteins (MRPs), fungicidal properties, and other pharmacological applications (Wen X et al. , Drug Metab . Dispos , 34: 1786-1792, 2006; Bernini R et al . , Molecule S , 16: 1418-1425, 2011; Middleton E. Jr et al . , Pharmacol Rev. , ≪ / RTI > 52: 673-751,2000; Harborne JB et al . , Phytochemistry , 55: 481-504, 2000).

한편, 식물이 겐크와닌의 자연적인 근원처임에도 불구하고, 식물 추출법에 의한 대량 생산이나 조직배양, 화학합성법을 이용한 대량 생산은 아직 실용화되지 못하고 있다. On the other hand, although plants are natural sources of genk and nin, mass production using plant extraction method, tissue culture, and mass production using chemical synthesis methods have not yet been put to practical use.

대장균(E. coli)이나 효모(Saccharomyces cerevisiae) 등과 같은 미생물을 형질전환시켜 화합물을 생합성하는 방법이 연구되고 있으며(Lim EK et al., Biotechnol Bioeng, 87:623631, 2004; Trantas E et al., Metab Eng, 11:355-366, 2009), 일례로 PFNS-1(flavone synthase) 및 POMT-7 (flavone-7-O-methyltransferase)을 이용하여 대장균에서 나린제닌(naringenin)의 생물전환을 통한 겐크와닌을 제조한 바 있다(Jeon MY et al ., J Microbiol Biotechnol ., 19:491-494, 2009). E. coli or yeast ( Saccharomyces cerevisiae ) and the like are transformed to biosynthesize compounds (Lim EK et al ., Biotechnol Bioeng , 87: 623631, 2004; Trantas E et al ., Metab Eng , 11: 355-366, 2009), for example, by using PFNS-1 (flavone synthase) and POMT-7 (flavone-7- O -methyltransferase) (Jeon MY et < RTI ID = 0.0 > al . , J Microbiol Biotechnol ., 19: 491-494, 2009).

이러한 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 복합 플라보노이드 제조에 일반적으로 사용되는 아피게닌을 이용하여, 아피게닌의 생물전환을 통한 겐크와닌의 제조방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 미생물에 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)를 코딩하는 SaOMT2 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase) 유전자가 도입된 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 높은 전환율로 겐크와닌(Genkwanin)을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Under these technical backgrounds, the present inventors have made intensive efforts to develop a method for producing genk and nin through the bioconversion of apigenin using apigenin, which is generally used in the manufacture of complex flavonoids. As a result, group (7-hydroxyl group) of methyl O to forward (methyl) - S- design cofactor adenosine SaOMT2 gene and the enzyme-methyl transferase encoding the enzyme (O-methyltransferase) -L- methionine (S-adenosine-L- (Genkwanin) can be prepared from Apigenin at a high conversion rate by using a microorganism variant into which a SAM synthetase gene is synthesized. .

본 발명의 목적은 플라보노이드를 효율적으로 메틸화시킬 수 있는 신규 O-메틸전이효소(SaOMT2) 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase)를 코딩하는 유전자가 도입되어 있는 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌으로부터 겐크와닌을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a novel O -methyl transferase (SaOMT2) capable of efficiently methylating a flavonoid and a SAM synthetic enzyme (SOM) which synthesizes S-adenosine-L-methionine The present invention provides a method for producing genk and nin from apigenin using a microorganism variant in which a gene encoding a SAM synthetase is introduced.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase: SaOMT2)를 코딩하는 유전자와 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 S-아데노신-L-메티오닌 합성효소(S-adenosine-L-methionine synthetase)를 코딩하는 유전자로 형질전환된 미생물 변이체를 에피제닌(Apigenin)을 함유하는 배지에서 배양하여 에피제닌(Apigenin)을 겐크와닌(Genkwanin)으로 전환하는 단계; 및 (b) 상기 전환된 겐크와닌(Genkwanin)을 수득하는 단계를 포함하는 겐크와닌(Genkwanin)의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is (a) 7- hydroxyl groups (7-hydroxyl group) with O to forward methyl (methyl) of the flavonoid-methyl transferase (O-methyltransferase: SaOMT2) gene encoding the Adenosine-L-methionine synthetase (S-adenosine-L-methionine synthetase), which synthesizes S-adenosine-L-methionine Culturing the transformed microorganism variant in a medium containing Apigenin to convert Apigenin to Genkwanin; And (b) obtaining the transformed genome and genkwanin. The present invention also provides a method for producing genkwanin.

본 발명은 또한, 겐크와닌(Genkwanin)을 유효성분으로 함유하는 암치료용 의약조성물을 제공한다.The present invention also provides a pharmaceutical composition for treating cancer comprising genkwanin and genkwanin as an active ingredient.

본 발명은 또한, 겐크와닌(Genkwanin)을 유효성분으로 함유하는 혈관신생관련 질환 치료용 의약조성물을 제공한다.
The present invention also provides a pharmaceutical composition for treating an angiogenesis-related disease, comprising Genkwanin and Genkwanin as an active ingredient.

본 발명에 따르면, 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)를 코딩하는 SaOMT2 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase) 유전자가 도입된 미생물 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 높은 전환율로 겐크와닌(Genkwanin)을 제조할 수 있다.
According to the invention, the 7-hydroxyl group (7-hydroxyl group) with O to forward methyl (methyl) of a flavonoid - SaOMT2 gene and a cofactor of the enzyme adenosine design S- methyl transferase encoding the enzyme (O-methyltransferase) Genkwanin is produced from Apigenin with a high conversion rate by using a microorganism variant into which a SAM synthetase gene that synthesizes L-methionine (S-adenosine-L-methionine) is introduced .

도 1은 형질전환된 미생물 변이체내에서 겐크와닌(Genkwanin)을 제조하는 방법에 관한 모식도이다.
도 2는 제조된 겐크와닌(Genkwanin)을 크로마토그래피 및 분광 방법을 이용해 분석한 크로마토그램(chromatogram)을 나타낸 것이다.
도 3은 제조된 겐크와닌(Genkwanin)을 QTOF-ESI/MS로 질량분석한 데이터이다.
도 4는 발효조(fermentor)를 이용한 온도, pH 및 TB 배지에 용해된 산소 레벨을 조절하는 가운데 아피게닌(Apigenin)의 농도와 배양 시간에 따른 겐크와닌(Genkwanin) 제조량(생산량)을 나타낸 그래프이다.
도 5는 다양한 암세포주의 성장에 미치는 겐크와닌(Genkwanin)의 효과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 HUVECs(제대정맥내피세포)의 생체외(in vitro) 혈관형성(angiogenesis)에 미치는 겐크와닌(Genkwanin)의 효과를 나타낸 것으로, (A)는 내피세포 침습(endothelial cell invasion)에 미치는 겐크와닌의 효과를 나타낸 것이고, (B)는 HUVECs의 모세관 형성(capillary tube formation)에 미치는 겐크와닌의 효과를 나타낸 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a method for producing genkwanin in transformed microorganism variants. FIG.
FIG. 2 shows a chromatogram of the genkwan and Genkwanin produced by chromatography and spectroscopy.
Fig. 3 is data obtained by mass-analyzing genkwanin and Genkwanin by QTOF-ESI / MS.
FIG. 4 is a graph showing temperature, pH using a fermentor, and concentration of Apigenin and the amount of genkwanin production (production) depending on the incubation time while controlling the oxygen level dissolved in the TB medium .
5 is a graph showing the effect of Genkwanin on the growth of various cancer cells.
6 is in vitro (in the HUVECs (umbilical vein endothelial cells) vitro) illustrates the effect of Genk and Nin (Genkwanin) on blood vessel formation (angiogenesis), (A) depicts the effects of Genk and non on endothelial cell invasion (endothelial cell invasion), (B ) is of HUVECs This shows the effect of genk and nin on capillary tube formation.

본 발명에서는 SaOMT2 메틸전이효소 유전자 및 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 SAM 합성효소(SAM synthetase)를 코딩하는 유전자를 미생물에 도입하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 높은 전환율로 겐크와닌(Genkwanin)을 제조할 수 있는, 발효조 수준(fermentor scale)에서 85%의 전환효율(170μM(48.28mg/L) 겐크와닌)을 갖는 미생물 변이체를 제작하였다.In the present invention, a gene encoding a SAM synthetase, which synthesizes a SaOMT2 methyltransferase gene and S-adenosine-L-methionine, which is a cofactor of the enzyme, is introduced into a microorganism, At the fermentor scale, which can produce genkwanin and genkwanin at a high conversion rate from the genus Apigenin, Microorganism variants having a conversion efficiency of 85% (170 μM (48.28 mg / L) genckinin) were prepared.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 본 발명은 (a) 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 O-메틸전이효소(O-methyltransferase: SaOMT2)를 코딩하는 유전자와 상기 효소의 보조인자인 S-아데노신-L-메티오닌(S-adenosine-L-methionine)을 합성하는 S-아데노신-L-메티오닌 합성효소(S-adenosine-L-methionine synthetase)를 코딩하는 유전자로 형질전환된 미생물 변이체를 에피제닌(Apigenin)을 함유하는 배지에서 배양하여 에피제닌(Apigenin)을 겐크와닌(Genkwanin)으로 전환하는 단계; 및 (b) 상기 전환된 겐크와닌(Genkwanin)을 수득하는 단계를 포함하는 겐크와닌(Genkwanin)의 제조방법에 관한 것이다.Therefore, the invention in one aspect, the present invention is (a) 7- hydroxyl groups (7-hydroxyl group) with O to forward methyl (methyl) of the flavonoid-methyl transferase (O-methyltransferase: SaOMT2) the coding Adenosine-L-methionine synthetase (S-adenosine-L-methionine synthetase), which synthesizes S-adenosine-L-methionine , Transforming Apigenin into Genkwanin by culturing the transformed microorganism variant in a medium containing Apigenin; And (b) obtaining the converted genk and genkwanin. The present invention also relates to a method for producing genkwanin.

본 발명에 있어서, O-메틸전이효소(O-methyltransferase: SaOMT2)를 코딩하는 유전자는 스트렙토마이시스 아베르미틸리스(Streptomyces avermitilis) 유래인 것을 특징으로 할 수 있고, S-아데노신-L-메티오닌 합성효소(S-adenosine-L-methionine synthetase)를 코딩하는 유전자는 대장균 K12 유래인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, O - methyl transferase (O-methyltransferase: SaOMT2) a gene encoding the Streptomyces cis Abbe reumi subtilis (Streptomyces avermitilis , and the gene coding for S-adenosine-L-methionine synthetase is E. coli K12.

상기 O-메틸전이효소(O-methyltransferase)인 SaOMT2는 S-아데닌-L-메티오닌 생합성 경로를 통해 생산된 S-아데닌-L-메티오닌을 이용하여 아피게닌(Apigenin)을 겐크와닌(Genkwanin)으로 메틸화하는 것을 특징으로 할 수 있다. The O - methyl transferase which is SaOMT2 Bahia using the S- adenine -L- methionine production by the S- adenine -L- methionine biosynthetic pathway genin (O-methyltransferase) (Apigenin) in Genk and Nin (Genkwanin) And methylation.

본 발명에 있어서, 상기 미생물은 대장균(E. coli)인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the microorganism may be E. coli , but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 에피제닌(Apigenin)은 100~1000μM 농도로 첨가되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, Apigenin may be added at a concentration of 100 to 1000 μM.

본 명세서에서 용어 "이소플라보노이드 메톡시드(isoflavonoid methoxides)"는 이소플라보노이드(isoflavonoids)의 메틸화된 화합물을 의미하며, 이소플라보노이드인 에피제닌(Apigenin)의 메틸화된 화합물을 의미하는 용어 "겐크와닌(Genkwanin)"과 "에피제닌 메톡시드(Apigenin methoxides)"는 차이가 없으며, 본 명세서에서 혼용된다.
As used herein, the term " isoflavonoid methoxides "refers to methylated compounds of isoflavonoids, and the term" Genkwanin ", which refers to the methylated compound of the isoflavonoid, Apigenin, ) "And" Apigenin methoxides "are not different from each other and are used in this specification.

본 발명의 일 양태에서, 대장균 변이체는 S-아데닌-L-메티오닌 생합성과 관련된 효소에 의해서 S-아데닌-L-메티오닌이 생성되고, 아피게닌(Apigenin)을 첨가하여 반응하면 대장균 변이체 내에서 발현된 메틸전이효소는 상기에서 생성된 S-아데닌-L-메티오닌을 메틸공여체로 사용하여 아피게닌을 겐크와닌(Genkwanin)으로 전환시키는 과정을 거쳐 최종적으로 겐크와닌을 제조할 수 있다(도 1). In one embodiment of the present invention, the Escherichia coli mutant is S-adenine-L-methionine produced by an enzyme involved in S-adenine-L-methionine biosynthesis, and when Apigenin is added to the Escherichia coli mutant, Methyltransferase can finally produce genckinin through the process of converting apigenin to genkwanin using the S-adenine-L-methionine produced above as a methyl donor (Fig. 1) .

본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 대장균 변이체가 아피게닌(Apigenin)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)을 생산하는지 확인하기 위하여 대장균 변이체에 아피게닌을 첨가하여 반응시킨 후 HPLC를 이용하여 분석한 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 아피게닌의 표준물질 및 겐크와닌의 잔류 시간(tR)은 10.0∼10.6분 및 11.6∼11.8분으로 대장균 변이체와의 반응 시간에 따라 아피게닌으로부터 겐크와닌으로 전환율이 증가하는 것을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, Escherichia coli mutants were reacted with Apigenin in order to confirm whether the Escherichia coli mutant of the present invention produced Genkwanin from Apigenin and analyzed by HPLC. As a result, As shown in Fig. 2, the residence time (t R ) of apigenin standard material and genk and nin was 10.0 to 10.6 minutes and 11.6 to 11.8 minutes, and the conversion rate from apigenin to genk and nin .

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 제조된 겐크와닌의 양적 확인을 위해, QTOF-ESI/MS 방법을 통해 분석한 결과, 분리된 화합물의 총 m/z값은 겐크와닌의 경우 285.0845로 대장균 변이체에 의해 아피게닌이 겐크와닌이 메틸화된 것을 확인하였다.Further, as shown in FIG. 3, the quantitative determination of the produced genk and nin was analyzed by the QTOF-ESI / MS method. As a result, the total m / z value of the separated compounds was 285.0845 in the case of genk and nin, It was confirmed that apigenin was genetically modified by genetic mutants.

본 발명의 다른 실시예에서는 대장균 변이체를 이용하여 아피게닌으로부터 겐크와닌의 전환수율을 높이기 위해 아피게닌을 100μM, 200μM, 300μM, 400μM, 500μM 및 1000μM으로 첨가하여 겐크와닌의 전환수율을 확인한 결과, 200μM의 아피게닌을 첨가하여 48시간 동안 반응하였을 때 142μM 농도의 겐크와닌이 생산되는 것을 확인하였다(데이터 미도시). 한편, LB 배지, TB 배지 및 M9 배지를 이용하여 대장균 변이체를 배양하여 아피게닌을 반응시킨 결과, TB 배지에서 대장균 변이체를 배양하면서 아피게닌을 반응시킨 경우가 아피게닌 전환수율이 78%로 가장 높게 나타났으며, OD600nm(세포 밀도) 또한 TB 배지에서 가장 높게 나타났다.In another embodiment of the present invention, the conversion yield of Genk and Nin was determined by adding Apigenin at 100 μM, 200 μM, 300 μM, 400 μM, 500 μM and 1000 μM in order to increase the yield of Genk and Nin from apigenin using E. coli mutants , And 200 μM of apigenin was added thereto. When the reaction was carried out for 48 hours, it was confirmed that Genck and Nin were produced at a concentration of 142 μM (data not shown). On the other hand, when Escherichia coli mutants were cultured using LB medium, TB medium and M9 medium and apigenin was reacted, the apigenin conversion yield was 78% when the Escherichia coli mutant was cultured in the TB medium And OD 600nm (cell density) was also highest in TB medium.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 발효조를 이용한 스케일업(Scale-up) 시스템에서 아피게닌(Apigenin)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)의 제조에 따른 겐크와닌의 제조량(생산량)을 분석하고자 하였다. 그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 아피게닌으로부터 겐크와닌으로의 높은 전환수율을 보인 조건에서 대장균 변이체를 이용하여 3L 발효조에서 아피게닌과 함께 반응시켰을 때, 아피게닌으로부터 겐크와닌으로의 전환수율을 확인한 결과, 200μM 농도의 아피게닌이 48시간 후에 약 85% 겐크와닌으로 전환되었고, 최종적으로 170μM(48.28mg/L)의 겐크와닌으로 전환된 것을 확인할 수 있었다.In another embodiment of the present invention, an attempt was made to analyze the production amount (yield) of genkwanin from Apigenin in a scale-up system using a fermenter according to the manufacture of Genkwanin. As a result, as shown in Fig. 4, when the Escherichia coli mutant was reacted with apigenin in a 3 L fermentation broth under conditions showing a high conversion yield from apigenin to genk and nin, the conversion from apigenin to genk and nin As a result, it was confirmed that apigenin at a concentration of 200 μM was converted to 85% genckinin after 48 hours and finally converted to genckinin at 170 μM (48.28 mg / L).

본 발명은 다른 관점에서, 겐크와닌(Genkwanin)을 유효성분으로 함유하는 암치료용 의약조성물에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition for treating cancer comprising genkwanin and genkwanin as an active ingredient.

본 발명에 있어서, 암의 종류는 위암, 간암, 뇌종양, 피부암, 유방암, 폐암, 대장암 등 종래 알려져 있는 모든 종류의 암을 포괄한다. 또한 암의 예방 또는 치료라는 것은, 내피세포의 증식을 저해함으로써 암의 성장과 전이를 동시에 막을 수 있고, 더 나아가서는 암을 예방할 수 있음을 의미한다. 바람직하게는 상기 암은 위암, 간암, 흑색종, 교모세포종이나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the type of cancer includes all kinds of cancer known in the prior art such as gastric cancer, liver cancer, brain tumor, skin cancer, breast cancer, lung cancer, colon cancer and the like. In addition, prevention or treatment of cancer means prevention of cancer growth and metastasis at the same time by inhibiting endothelial cell proliferation, and furthermore, cancer can be prevented. Preferably, the cancer is gastric cancer, liver cancer, melanoma, glioblastoma, but is not necessarily limited thereto.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 겐크와닌(Genkwanin)의 생물학적 활성(효능) 분석을 위해 흑색종(B16F10), 위암(AGS), 간암(HepG2), 교모세포종(U87MG) 세포주 및 혈관내피세포(HUVECs)에 겐크와닌을 처리한 결과, 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 이들의 세포 성장이 감소하는 것을 확인하였고, 특히 겐크와닌은 아피게닌에 비해 암세포주(B16F10, HepG2, U87MG) 성장을 저해하는 효과가 우수하였다.In another embodiment of the present invention, there is provided a method of screening for the biological activity (efficacy) of Genkwanin in melanoma (B16F10), gastric cancer (AGS), liver cancer (HepG2), glioblastoma (U87MG) (HUVECs) treated with genk and nin showed that their cell growth was reduced as shown in FIGS. 5 and 6. In particular, Genk and Nin were found to inhibit cancer cell lines (B16F10, HepG2, U87MG ) Growth inhibition effect.

본 발명은 또 다른 관점에서, 겐크와닌(Genkwanin)을 유효성분으로 함유하는 혈관신생관련 질환 치료용 의약조성물에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition for treating an angiogenesis-related disease, comprising Genkwanin and Genkwanin as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 겐크와닌(Genkwanin)의 생물학적 활성(효능) 분석을 위해 chemoinvasion 및 미세관 형성(capillary tube formation) 분석을 수행하였다. 그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 겐크와닌(Genkwanin)은 효율적으로 VEGF로 유도된 침습(invasion)을 저해하는 것으로 확인되었다. 특히 같은 농도에서 겐크와닌은 아피게닌(Apigenin)에 비해 높은 항신생혈관 효능을 나타내었다. In another embodiment of the present invention, chemoinvasion and capillary tube formation assays have been performed to analyze the biological activity of Genkwanin and Genkwanin. As a result, as shown in Fig. 6, Genkwanin and Genkwanin were found to efficiently inhibit VEGF-induced invasion. Especially at the same concentration, Genk and Nin showed higher anti-neovascular efficacy than Apigenin.

상기의 결과들을 바탕으로 겐크와닌이 아피게닌보다 우수한 항암 및 항신생혈관 작용을 갖는 암 예방 및 치료를 위한 후보 물질임을 확인하였다. Based on the above results, it was confirmed that Genck and Nin are candidates for the prevention and treatment of cancer having anti - cancer and anti - neovascular action superior to apigenin.

본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)을 포함하는 조성물은 이미 사용되고 있는 항히스타민제, 소염진통제, 항암제 및 항생제 등의 약제와 함께 제제화하거나 병용하여 사용될 수 있다.The composition comprising Genkwanin of the present invention can be formulated or used in combination with medicines such as antihistamines, antiinflammatory agents, anticancer agents and antibiotics already used.

본 명세서에서 사용되는, "치료하는"이란 용어는, 달리 언급되지 않는 한, 상기 용어가 적용되는 질환 또는 질병, 또는 상기 질환 또는 질병의 하나 이상의 증상을 역전시키거나, 완화시키거나, 그 진행을 억제하거나, 또는 예방하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "치료"란 용어는 "치료하는"이 상기와 같이 정의될 때 치료하는 행위를 말한다. The term "treating ", as used herein, unless otherwise indicated, refers to reversing, alleviating, or progressing one or more symptoms of the disease or condition to which the term applies, ≪ / RTI > As used herein, the term "treatment" refers to an act of treating when "treating" is defined as above.

용어 "약제학적 조성물(pharmaceutical composition)" 또는 "의약조성물"은 본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)을 함유하는 화합물과 희석제 또는 담체와 같은 다른 화학 성분들의 혼합물을 의미한다.The term " pharmaceutical composition "or" pharmaceutical composition "refers to a mixture of other chemical components, such as diluents or carriers, with a compound containing Genkwanin of the present invention.

용어 "약리학적으로 허용되는(physiologically acceptable)"은 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 담체 또는 희석제로 정의된다.The term "physiologically acceptable" is defined as a carrier or diluent that does not impair the biological activity and properties of the compound.

용어 "담체(carrier)" 또는 "비이클(vehicle)"은 세포 또는 조직 내로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다. 예를 들어, 디메틸술폭사이드(DMSO)는 생물체의 세포 또는 조직 내로의 많은 유기 화합물들의 투입을 용이하게 하는 통상 사용되는 담체이다.The term "carrier" or "vehicle" is defined as a compound that facilitates the addition of a compound into a cell or tissue. For example, dimethylsulfoxide (DMSO) is a commonly used carrier that facilitates the introduction of many organic compounds into cells or tissues of an organism.

용어 "희석제(diluent)"는 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키게 되는 물에서 희석되는 화합물로 정의된다. 버퍼 용액에 용해되어 있는 염은 당해 분야에서 희석제로 사용된다. 통상 사용되는 버퍼 용액은 포스페이트 버퍼 식염수이며, 이는 인간 용액의 염 상태를 모방하고 있기 때문이다. 버퍼 염은 낮은 농도에서 용액의 pH를 제어할 수 있기 때문에, 버퍼 희석제가 화합물의 생물학적 활성을 변형하는 일은 드물다.The term "diluent" is defined as a compound that not only stabilizes the biologically active form of the compound of interest, but also dilutes in water to which the compound is dissolved. Salts dissolved in buffer solutions are used as diluents in the art. A commonly used buffer solution is phosphate buffered saline, since it mimics the salt state of the human solution. Since buffer salts can control the pH of the solution at low concentrations, buffer diluents rarely modify the biological activity of the compounds.

여기에 사용된 겐크와닌(Genkwanin)을 함유하는 화합물들은 인간 환자에게 그 자체로서, 또는 결합 요법에서와 같이 다른 활성 성분들과 함께 또는 적당한 담체나 부형제와 함께 혼합된 약제학적 조성물로서, 투여될 수 있다. The compounds containing Genkwanin, as used herein, are administered as a pharmaceutical composition, either alone or in combination with other active ingredients, such as in a combination therapy with a suitable carrier or excipient, to a human patient .

본 발명에서 사용에 적합한 의약조성물 또는 약제학적 조성물에는, 활성 성분들이 그것의 의도된 목적을 달성하기에 유효한 량으로 함유되어 있는 조성물이 포함된다. 더욱 구체적으로, 치료적 유효량은 치료될 객체의 생존을 연장하거나, 질환의 증상을 방지, 경감 또는 완화시키는데 유효한 화합물의 량을 의미한다. 치료적 유효량의 결정은, 특히, 여기에 제공된 상세한 개시 내용 측면에서, 당업자의 능력 범위 내에 있다. Pharmaceutical compositions or pharmaceutical compositions suitable for use in the present invention include compositions wherein the active ingredients are contained in an amount effective to achieve its intended purpose. More specifically, a therapeutically effective amount refers to an amount of a compound that is effective in prolonging the survival of an object to be treated or preventing, alleviating or alleviating the symptoms of the disease. The determination of a therapeutically effective amount is well within the ability of those skilled in the art, particularly in light of the detailed disclosure provided herein.

본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)을 함유하는 화합물에 대한 치료적 유효량은 세포 배양 분석으로부터 초기에 측정될 수 있다. 예를 들어, 선량(dose)은 세포 배양에서 결정된 IC50(half maximal inhibitory concentration) 또는 EC50(half maximal effective concentration)를 포함하는 순환 농도 범위를 얻기 위하여 동물 모델에서 계산될 수 있다. 그러한 정보는 인간에서의 유용한 선량을 더욱 정확히 결정하는데 사용될 수 있다.A therapeutically effective amount of the compounds of the present invention containing Genkwanin can be determined early from cell culture assays. For example, a dose can be calculated in an animal model to obtain a circulating concentration range that includes IC 50 (half maximal inhibitory concentration) or EC 50 (half maximal effective concentration) determined in cell culture. Such information can be used to more accurately determine useful doses in humans.

겐크와닌(Genkwanin)의 투여량은 채용된 투여 형태와 이용된 투여 루트에 따라 상기 범위에서 변화될 수 있다. 정확한 산정, 투여 루트 및 투여량은 환자의 상태를 고려하여 개개의 의사에 의해 선택될 수 있다(예를 들어, Fingl et al., 1975, "The Pharmacological Basis of Therapeutics", Ch. 1 p. 1 참조). The dosage of genkwanin can be varied within the above range depending on the dosage form employed and the route of administration used. The exact estimate, route of administration and dosage can be chosen by the individual physician in view of the patient's condition (see, e.g., Fingl et al ., 1975, "The Pharmacological Basis of Therapeutics ", Ch. 1 p. 1).

본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 통상적으로, 환자에게 투여되는 조성물의 선량 범위는 환자 체중의 약 0.5 내지 1000 mg/kg 일 수 있다. 그러나, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 겐크와닌은 1일 0.0001 내지 200mg/kg으로, 바람직하게는 0.001 내지 100mg/kg으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 경구 투여할 수도 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. The preferred dosage of Genkwanin of the present invention varies depending on the condition and the weight of the patient, the degree of disease, the type of drug, the administration route and the period of time, but can be appropriately selected by those skilled in the art. Typically, the dose range of the composition to be administered to a patient can be from about 0.5 to 1000 mg / kg of the patient's body weight. However, in order to obtain the desired effect, it is preferable that the genk and nin of the present invention is administered at a daily dose of 0.0001 to 200 mg / kg, preferably 0.001 to 100 mg / kg. The administration may be carried out once a day, or in several divided doses orally. The dose is not intended to limit the scope of the invention in any way.

본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막 또는 뇌혈관 내(intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.The Genkwanin of the present invention can be administered to mammals such as rats, mice, livestock, and humans in various routes. All modes of administration may be expected, for example, by oral, rectal or intravenous, intramuscular, subcutaneous, intra-uterine or intracerebroventricular injections.

본 발명에서 겐크와닌(Genkwanin) 외에 다른 성분이 첨가된 혼합물로 제공되는 경우, 상기 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 상기 방향성 정유를 함유하는 겐크와닌을 0.001 중량% 내지 99.9 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 99 중량 %, 더욱 바람직하게는 1 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.In the present invention, when provided as a mixture containing components other than genkwanin, the composition contains 0.001 to 99.9% by weight of genk and nin containing the aromatic essential oil based on the total weight of the composition, 0.1% by weight to 99% by weight, and more preferably 1% by weight to 50% by weight.

본 발명의 조성물의 약학적 투여 형태는 이들의 약제학적 허용 가능한 염의 형태로도 사용될 수 있고, 또한 단독으로 또는 타 약학적 활성 화합물과 결합뿐만 아니라 적당한 집합으로 사용될 수 있다.The pharmaceutical dosage forms of the compositions of the present invention may be used in the form of their pharmaceutically acceptable salts, and may be used alone or in combination with other pharmaceutically active compounds as well as in a suitable set.

용어 "약제학적으로 허용되는 염"은, 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는, 화합물의 제형을 의미한다. 용어 "수화물", "용매화물" 및 "이성질체" 역시 상기와 같은 의미를 가진다. 상기 약제학적 염은, 본 발명의 겐크와닌(Genkwanin)을 함유하는 화합물을, 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등의 술폰산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 카프릭산, 이소부탄산, 말론산, 석신산, 프탈산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리실산 등과 같은 유기 카본산과 반응시켜 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명의 겐크와닌을 함유하는 화합물을 염기와 반응시켜, 암모니움 염, 나트륨 또는 칼륨 염 등의 알칼리 금속염, 칼슘 또는 마그네슘 염 등의 알칼리 토금속염 등의 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸) 메틸아민 등의 유기염기들의 염, 및 아르기닌, 리신 등의 아미노산 염을 형성함으로써 얻어질 수도 있다.The term " pharmaceutically acceptable salt "means a formulation of a compound that does not cause serious irritation to the organism to which the compound is administered and does not impair the biological activity and properties of the compound. The terms "hydrate "," solvate ", and "isomer" The pharmaceutical salt may be prepared by dissolving a compound containing Genkwanin of the present invention in an organic solvent such as mineral acid such as hydrochloric acid, bromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfonic acid such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p- With organic carboxylic acids such as acetic acid, formic acid, citric acid, acetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, capric acid, isobutanoic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, gluconic acid, benzoic acid, lactic acid, fumaric acid, maleic acid, salicylic acid and the like . Also, by reacting a compound containing a nanden with nenin of the present invention with a base, an alkali metal salt such as an ammonium salt, sodium or potassium salt, a salt such as an alkaline earth metal salt such as calcium or magnesium salt, a dicyclohexylamine, N -Methyl-D-glucamine, tris (hydroxymethyl) methylamine, and amino acid salts such as arginine, lysine and the like.

본 발명에 따른 겐크와닌(Genkwanin)을 포함하는 약학 조성물 또는 의약조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 겐크와닌을 포함하는 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈,수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. The pharmaceutical composition or medicinal composition containing Genkwanin according to the present invention may be administered orally or parenterally in the form of powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups or aerosols, Suppositories, and sterile injectable solutions. Examples of carriers, excipients and diluents that can be included in the composition containing genk and nin include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, Calcium silicate, cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil.

제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 겐크와닌(Genkwanin)에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 60, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
In the case of formulation, a diluent or excipient such as a filler, an extender, a binder, a wetting agent, a disintegrant, or a surfactant is usually used. Solid formulations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules and the like, which may contain at least one excipient, such as starch, calcium carbonate ), Sucrose or lactose, gelatin and the like. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc may also be used. Examples of the liquid preparation for oral use include suspensions, solutions, emulsions, and syrups. In addition to water and liquid paraffin, simple diluents commonly used, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives and the like may be included . Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. Examples of the suspending agent include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like. As a suppository base, witepsol, macrogol, tween 60, cacao paper, laurin, glycerogelatin and the like can be used.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

실시예Example 1:  One: OO -- 메틸전이효소Methyltransferase (( SaOMT2SaOMT2 ) 및 ) And SAMSAM 합성효소( Synthetic enzyme ( EcSAMEcSAM synthetasesynthetase )를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터 및 재조합 미생물 제작) ≪ / RTI > and recombinant microorganism production

1-1: 1-1: OO -- 메틸전이효소(SaOMT2)를Methyltransferase (SaOMT2) 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제작 및  The production of a recombinant vector containing the coding gene and SaOMT2SaOMT2 생산능을Production capacity 가지는 재조합 미생물의 제작 Fabrication of recombinant microorganisms

본 실시예에서 사용된 O-메틸전이효소(SaOMT2, O-methyltransferase; GenBank Accession NP_823558)를 코딩하는 유전자는 공지된 서열에 기반하여 스트렙토마이시스 아베르미틸리스(Streptomyces avermitilis)로부터 클로닝 하였다(Kim et al ., Agric . Food . Chem ., 54:823-828, 2006). 상기 유전자 염기 서열에 근거하여 aOMT2-F'(서열번호 1) 및 SaOMT2-R'(서열번호 2)의 프라이머 쌍을 사용하여 PCR를 통하여 aOMT2 단편을 수득하였다. The O used in the embodiment-methyl transferase (SaOMT2, O-methyltransferase; GenBank Accession NP_823558) a gene encoding based on the known sequence Streptomyces cis Abbe reumi subtilis (Streptomyces avermitilis ) (Kim et al . , Agric . Food . Chem . , 54: 823-828, 2006). The aOMT2 fragment was obtained by PCR using primer pairs aOMT2-F '(SEQ ID NO: 1) and SaOMT2-R' (SEQ ID NO: 2) based on the above gene sequence.

[서열번호 1] SaOMT2-F'-5'-GGATCCGATGAGCTGCCGCACCGGCA-3' BamHI [SEQ ID NO: 1] SaOMT2-F'-5'- GGATCC GATGAGCTGCCGCACCGGCA-3 'BamHI

[서열번호 2] SaOMT2-R'-5'-GAATTCTCAGCCAACCGCGCGCAGTTCGA-3' EcoRI[SEQ ID NO: 2] SaOMT2-R'-5'- GAATTC TCAGCCAACCGCGCGCAGTTCGA-3 'EcoRI

(밑줄 친 부분은 제한효소 부위를 나타낸다)(The underlined part indicates the restriction enzyme site)

상기 프라이머쌍을 이용한 PCR은 초기 변성을 95℃로 한 다음, 변성 단계(95℃, 1분), 어닐링 단계(60℃, 1분) 및 연장 단계(72℃, 1분)를 1싸이클로 하여 30싸이클 및 최종 연장 단계(72℃, 10분)로 실시하였다.PCR using the above primer pair was carried out under the following conditions: the initial denaturation was 95 ° C and the denaturation step (95 ° C for 1 minute), the annealing step (60 ° C for 1 minute) and the extension step (72 ° C for 1 minute) Cycle and final extension step (72 < 0 > C, 10 min).

상기 수득된 SaOMT2 단편을 pRSF-Duet-1 벡터(Novagen, USA)에 클로닝하여 pRSF-Duet-SaOMT2를 제작하고, 상기 벡터를 대장균에 형질전환시켜 대장균 변이체(strain)인 E. coli M를 제조한 다음, 상기 변이체의 SaOMT2 단백질 발현을 SDS-PAGE로 확인하였다.
The obtained SaOMT2 fragment was cloned into a pRSF-Duet-1 vector (Novagen, USA) to prepare pRSF-Duet-SaOMT2, and E. coli M, a strain of Escherichia coli , was prepared by transforming the vector into Escherichia coli Next, SaOMT2 protein expression of the mutant was confirmed by SDS-PAGE.

1-2: 1-2: SAMSAM synthasesynthase (( EcSAMEcSAM synthetasesynthetase )를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제작) ≪ / RTI >

본 실시예에서 사용된 SAM 합성효소(SAM synthase, EcSAM synthetase; GenBank Accession No. K02129)를 코딩하는 유전자는 공지된 서열에 기반하여 E. coli K12으로부터 클로닝 하였다(Markham et al ., J. Biol . Chem ., 259:14505-14507, 1984). 상기 EcSAM synthetase는 EcSAM-F'(서열번호 3) 및 EcSAM-R'(서열번호 4)의 프라이머쌍을 이용하여 실시예 1-1과 같은 조건에서 PCR을 수행하여 SAM synthase(EcSAM synthetase) 유전자의 DNA를 증폭시켰다:The gene encoding the SAM synthase (EcSAM synthetase; GenBank Accession No. K02129) used in this example was cloned from E. coli K12 based on a known sequence (Markham et al . , J. Biol . Chem . , 259: 14505-14507, 1984). The EcSAM synthetase was subjected to PCR under the same conditions as in Example 1-1 using primer pairs of EcSAM-F '(SEQ ID NO: 3) and EcSAM-R' (SEQ ID NO: 4) to generate a SAM synthase (EcSAM synthetase) gene DNA was amplified:

[서열번호 3] EcSAM-F'-5'-GATATCATGGCAAAACACCTTTTTACGTCC-3' EcoRV [SEQ ID NO: 3] EcSAM-F'-5'- GATATC ATGGCAAAACACCTTTTTACGTCC-3 'EcoRV

[서열번호 4] EcSAM-R-5'-CTCGAGTTACTTCAGACCGGCAGCATC-3' Xho I [SEQ ID NO: 4] EcSAM-R-5'- CTCGAG TTACTTCAGACCGGCAGCATC-3 'Xho I

(밑줄 친 부분은 제한효소 부위를 나타낸다)(The underlined part indicates the restriction enzyme site)

증폭된 PCR 산물인 SAM 합성효소(EcSAM synthetase)의 염기 단편은 pGEM?-T 벡터(프로메가, Madison, WI, 미국)에 서브클론하였고, 대장균 발현 벡터 pRSFDuet-1(Novagen, USA)의 NdeI/XhoI 자리에 다시 클로닝하여 재조합 벡터 pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM를 제작하였다. 상기 벡터는 리스트릭션 멥핑, PCR, PCR 증폭산물의 서열확인을 통해 입증하였다.
The base sequence of the SAM synthetic enzyme (EcSAM synthetase) amplified was pGEM ? -TT vector (Promega, Madison, Wis., USA) and cloned again into the NdeI / XhoI site of the E. coli expression vector pRSFDuet-1 (Novagen, USA) to produce a recombinant vector pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM . This vector was verified by restriction site mapping, PCR, and sequencing of PCR amplification products.

1-3: 재조합 1-3: Recombination OO -- 메틸전이효소Methyltransferase (( SaOMT2SaOMT2 ) 및 ) And SAMSAM synthasesynthase (( EcSAMEcSAM synthetasesynthetase ) ) student 산능을 가지는 재조합 미생물 제작Production of recombinant microorganisms having abundance

재조합 O-메틸전이효소(SaOMT2) 및 SAM 합성효소(EcSAM synthetase)의 제조를 위해 실시예 1-2의 SaOMT2 유전자 및 EcSAM synthetase를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 재조합 미생물을 제작하였다. DNA 염기서열이 확인된 재조합 벡터(pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM)를 대장균(Escherichia coli) BL21(DE3)로 형질전환시켜 대장균 변이체(strains)인 E. coli MS를 제조하였다.
Recombinant microorganisms were constructed using a recombinant vector containing genes encoding SaOMT2 gene and EcSAM synthetase of Example 1-2 for the production of recombinant O -methyltransferase (SaOMT2) and SAM synthetase. The recombinant vector (pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM) having the DNA base sequence confirmed was transformed into Escherichia coli) was transformed with BL21 (DE3) was prepared in E. coli MS E. coli mutant (strains).

1-4: 재조합 1-4: Recombination OO -- 메틸전이효소Methyltransferase (( SaOMT2SaOMT2 ) 및 ) And SAMSAM 합성효소( Synthetic enzyme ( EcSAMEcSAM synthetasesynthetase ) ) student 산능을 가지는 재조합 미생물을 이용한 기질(Substrate using recombinant microorganism having an ability ( 아피게닌Apigenin (( ApigeninApigenin ))의 생물전환() Bioconversion biotransformationbiotransformation ) 및 공정 최적화) And process optimization

배지 및 시약Badges and reagents

실시예 1-3에서 제조된 pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM을 함유한 E. coli BL21(DE3) 변이체의 배양용 배지는 LB(Luria Bertani broth)(Bacto, Sparks, MD, USA), TB(Terrific broth)(Bacto, Sparks, MD, USA) 또는 M9 최소 배지(1L 당, 6g Na2HPO4, 3g K2HPO4, 0.5g NaCl, 0.1% NH4CL, 1% 포도당, 1mM MgSO4.7H2O, 100μM CaCl2)에 카나마이신(kanamycin)의 최종 농도가 50μg/mL가 되도록 첨가하여 아피게닌(Apigenin)(Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)을 제조하였다. 3L 발효조를 이용하는 경우, 1% 마니톨(mannitol), 1% 포도당 및 1% 글리세롤을 첨가하였다.The culture medium for the E. coli BL21 (DE3) mutant containing pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM prepared in Example 1-3 was LB (Lactobacillus sp., Bacto, Sparks, MD, USA) 6 g Na 2 HPO 4 , 3 g K 2 HPO 4 , 0.5 g NaCl, 0.1% NH 4 CL, 1% glucose, 1 mM MgSO 4 .7H (Bacto, Sparks, MD, USA) or M9 minimal medium 2 O, was added to a final concentration of 50μg / mL of kanamycin (kanamycin) to 100μM CaCl 2) was prepared Bahia genin (Apigenin) (Genk and Nin (Genkwanin) from Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) . In the case of using a 3L fermenter, 1% mannitol, 1% glucose, and 1% glycerol were added.

실시예 1-3에서 제조된 pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM을 함유한 E. coli BL21(DE3) 변이체를 이용하여 아피게닌(Apigenin)으로부터 겐크와닌(Genkwanin)을 생산하기 위한 최적반응 조건을 확립하기 위해, 대장균 변이체는 항생제를 포함하는 LB 액상 배지 3mL에 접종시킨 후, 하룻밤 동안 37℃, 220rpm에서 배양하였다. 배양된 미생물 변이체 200μL를 취해 항생제를 포함하는 LB 액상 배지 50mL에 접종한 후, OD600값이 0.6에 도달할 때까지 37℃에서 배양하였다. 최종 농도가 0.5mM이 되도록 IPTG(isopropyl--D-thiogalactopyranoside)를 첨가하고 20℃에서 3시간 동안 배양하였다. 아피게닌은 20% DMSO(dimethyl sulfoxide)에 용해시키고, 생물전환반응의 최적 조건을 확인하기 위하여 다양한 농도로 넣은 후 20℃에서 60시간 동안 220rpm으로 진탕반응하였다. 반응하는 동안 12시간마다 500μL 배양액을 취하여 두배 부피의 에틸아세테이트(ethyl acetate)를 처리한 후 용매를 증발시키기 위해 건조시켜서 농축하였다. 농축된 물질은 500μL의 메탄올에 용해시켜 실시예 3의 크로마토그래피 분석에 사용하였다.Optimal reaction conditions for producing Genkwanin from Apigenin using E. coli BL21 (DE3) mutant containing pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM prepared in Example 1-3 were established. E. coli mutants were inoculated in 3 mL of LB liquid medium containing antibiotics and cultured overnight at 37 DEG C and 220 rpm. A taking and the cultured microbial variant 200μL inoculated into LB liquid medium containing the antibiotic after 50mL, until the OD 600 reaches a value of 0.6 and incubated at 37 ℃. IPTG (isopropyl-D-thiogalactopyranoside) was added to a final concentration of 0.5 mM and incubated at 20 ° C for 3 hours. Apigenin was dissolved in 20% dimethyl sulfoxide (DMSO) and added at various concentrations to determine the optimal conditions for the bioconversion reaction, followed by shaking at 220 rpm for 60 hours at 20 ° C. During the reaction, 500 μL of the culture was taken every 12 hours, treated with twice the volume of ethyl acetate, and then dried and concentrated to evaporate the solvent. The concentrated material was used in the chromatographic analysis of Example 3 by dissolving in 500 [mu] L of methanol.

아피게닌(Apigenin)을 100μM, 200μM, 300μM, 400μM, 500μM 또는 1000μM으로 RSF-Duet-SaOMT2-EcSAM을 함유한 E. coli BL21(DE3) 변이체가 포함된 배지에 첨가한 다음, 배양하고 12시간 간격으로 수득한 상기 배양액의 겐크와닌(Genkwanin)의 전환수율을 확인하였다. Apigenin was added to the medium containing E. coli BL21 (DE3) variants containing RSF-Duet-SaOMT2-EcSAM at 100 μM, 200 μM, 300 μM, 400 μM, 500 μM or 1000 μM, The conversion yield of Genkwanin and Genkwanin in the culture solution obtained as described above was confirmed.

그 결과, 200μM의 아피게닌을 첨가하여 48시간 동안 반응하였을 때 142μM 농도의 겐크와닌이 생산(71% 아피게닌 전환수율)되는 것을 확인하였다(데이터 미도시). As a result, it was confirmed that Genck and Nin at a concentration of 142 μM were produced (yield of 71% apigenin conversion) when Apigenin of 200 μM was added and reacted for 48 hours (data not shown).

한편, 배지 종류에 따른 겐크와닌의 제조량(생산량)을 비교하기 위해 LB 배지, TB 배지 및 M9 배지를 이용하여 대장균 변이체를 배양하여 아피게닌을 반응시킨 결과, TB 배지에서 아피게닌 전환수율이 78%로 가장 높게 나타났으며, OD600nm(세포 밀도) 또한 TB 배지에서 가장 높게 나타났다.
On the other hand, when Escherichia coli mutants were cultured using LB medium, TB medium and M9 medium in order to compare production (production) of genk and nin depending on the kind of medium, the apigenin conversion rate in the TB medium was 78 %, And OD 600nm (cell density) was also highest in TB media.

실시예Example 2: 발효조를 이용한  2: Using a fermenter 스케일업Scale-up (( ScaleScale -- upup ) 시스템에서 아피게닌() System, apigenin ( Apigenin)으로부터Apigenin) 겐크와닌(Genkwanin)의Of Genkwanin 제조 Produce

실시예 2의 기질 농도, 배양 시간 및 배지 조건으로 3L 발효조에서 겐크와닌(Genkwanin)을 제조하고자 하였다.Genkwanin was prepared in a 3 L fermenter using the substrate concentration, the culture time and the medium conditions of Example 2.

발효는 5L 부피의 용기가 장착된 BioTron(BioTron Ltd., Incheon, suto-gwon, South Korea) 장비에서 3L 부피로 실시하였다. 온도, pH, 회전자 속도는 각각 25℃, 7.5, 400rpm으로 지속적으로 유지하였다. Fermentation was performed in a 3 L volume on a BioTron (BioTron Ltd., Incheon, Suto-Gwon, South Korea) equipped with a 5 L volume vessel. Temperature, pH, and rotor speed were maintained at 25 ° C, 7.5, and 400 rpm, respectively.

실시예 1-3에서 제조된 pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM을 함유한 E. coli BL21(DE3) 변이체는 3%(w/v) 포도당을 포함한 TB 배지에서 아피게닌(Apigenin)을 겐크와닌(Genkwanin)으로 생물전환시키는데 사용하였다. 상기 배지의 용존 산소는 70% 이상으로 유지하였다. 배양된 변이체는 파장 600nm에서 흡광도가 5가 되었을 때, L-유당(L-lactose)의 최종농도가 0.15M이 되도록 첨가해 주고, D-포도당은 세포의 밀도와 성장을 높게 유지하기 위하여 매 시간마다 넣어 주었다(Koirala N et al., J Ind Microbiol Biotechnol, 41(11):1647-1658, 2014). E. coli BL21 (DE3) variants containing the pRSF-Duet-SaOMT2-EcSAM prepared in Example 1-3 were cultured in TB media containing 3% (w / v) glucose with Apigenin as Genkwainin Genkwanin). The dissolved oxygen of the medium was maintained at 70% or more. The cultured mutant was added so that the final concentration of L-lactose was 0.15 M when the absorbance was changed to 5 at a wavelength of 600 nm, and D-glucose was added every hour to maintain the cell density and growth (Koirala N et al ., J Ind Microbiol Biotechnol , 41 (11): 1647-1658, 2014).

아피게닌(Apigenin)을 첨가하고 6시간 간격으로 배양액을 수확하여 실시예 3의 HPLC 분석을 통해 아피게닌의 생물전환을 확인하였다. 반응 48시간 후에 상기 배양액을 수득하였고, 에틸아세테이트를 첨가하여 추출, 건조 후, 메탄올에 녹여 HPLC 분석을 통하여 겐크와닌(Genkwanin)을 분리하였다.Apigenin was added and the culture was harvested at intervals of 6 hours to confirm the bioconversion of apigenin by HPLC analysis of Example 3. Forty-eight hours after the reaction, the culture solution was obtained. Ethyl acetate was added to extract, dried, and then dissolved in methanol to separate genkwanin from the genkwanin by HPLC analysis.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 200μM 아피게닌(Apigenin)이 배양액에 첨가되었을 때, 48시간 반응 동안 아피게닌의 약 85%가 겐크와닌(Genkwanin)으로 전환되었고, 170μM(48.28mg/L)의 겐크와닌이 생산되었다.
As a result, as shown in Fig. 4, when 200 μM Apigenin was added to the culture medium, about 85% of apigenin was converted to Genkwanin during 48 hours reaction, and 170 μM (48.28 mg / L ) Of Genk and Nin were produced.

실시예Example 3: 겐크와닌(Genkwanin)의 정제 및 분석 3: Purification and analysis of Genkwanin

HPLCHPLC  And QTOFQTOF -- ESIESI // MSMS 를 이용한 겐크와닌(Genkwanin)의 정제 및 분석Purification and Analysis of Genkwanin Using

실시예 1에서 대장균 변이체를 이용하여 제조된 겐크와닌(Genkwanin)을 함유하는 배양액을 두배 부피의 에틸아세테이트(ethyl acetate)를 처리한 후 용매를 증발시키기 위해 건조시켜서 농축하였다. 상기 농축액의 추가 정제는 ACN 20%(0-5분), 40%(5-10분), 40%(10-15분), 90%(15-25분), 90%(25-30분) 및 10%(30-35분)을 유속 10mL/min으로 진행하는 36분 binary 프로그램을 이용하는 UV 검출기(270㎚)가 연결된 C18컬럼(YMC-Pack ODS-AQ(250 x 20mm I. D., 10μm))을 사용하는 preparative HPLC에 의해서 수행되었다.The culture solution containing Genkwanin prepared using E. coli mutant in Example 1 was treated with twice the volume of ethyl acetate and then dried and concentrated to evaporate the solvent. Additional purification of the concentrate may be carried out with 20% ACN (0-5 min), 40% (5-10 min), 40% (10-15 min), 90% (15-25 min), 90% ) and 10% (30-35 minutes) the flow rate of a UV detector (270㎚) using 36 minutes binary program proceeds to 10mL / min is connected to C 18 column (YMC-Pack ODS-AQ ( 250 x 20mm ID, 10μm) ). ≪ / RTI >

상기 정제된 겐크와닌은 UV 검출기(254㎚)가 연결된 역상 C18컬럼(Mightysil RP-18 GP, 250 x 4.6㎜, kanto chemical, Japan)을 이용하는 HPLC-PDA(high-performance liquid chromatography coupled with photo diode array, shimadzu, Japan; SPD-M20A Detector)로 검출, 분석 및 정량하였다. The purified cy n and nin were separated by high-performance liquid chromatography coupled with HPLC using a reversed phase C 18 column (Mightysil RP-18 GP, 250 x 4.6 mm, kanto chemical, Japan) diode array, shimadzu, Japan; SPD-M20A Detector).

그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, HPLC-PDA 분석에 따르면 아피게닌(Apigenin)의 표준물질 및 겐크와닌(Genkwanin)의 잔류 시간(tR)은 10.0∼10.6분 및 11.6∼11.8분으로 대장균 변이체의 반응 시간에 따라 아피게닌으로부터 겐크와닌으로 전환율이 증가하는 것을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 2, HPLC-PDA analysis showed that the residence time (t R ) of Apigenin standard material and Genkwanin was 10.0 to 10.6 min and 11.6 to 11.8 min, It was confirmed that the conversion rate from apigenin to genk and nin increases with the reaction time of the mutant.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 제조된 겐크와닌(Genkwanin)의 양적 확인을 위해, QTOF-ESI/MS [ACQUITY(UPLC, Waters Corp., USA)-SYNAPT G2-S(Waters Corp., USA)] 방법을 통해 분석한 결과, 분리된 화합물의 총 m/z값은 285.0845로 대장균 변이체에 의해 겐크와닌이 메틸화된 것을 확인하였다.
As shown in FIG. 3, QTOF-ESI / MS (ACQUITY (UPLC, Waters Corp., USA) -SYNAPT G2-S (manufactured by Waters Corp., USA) was used for quantitative confirmation of the prepared genk and Genkwanin )]. As a result, the total m / z value of the isolated compound was 285.0845, confirming that Genck and Nin were methylated by Escherichia coli mutants.

실시예Example 3: 겐크와닌(Genkwanin)의 생물학적 활성(효능) 분석 3: Biological activity analysis of Genkwanin and Genkwanin

본 실시예에서 겐크와닌(Genkwanin)의 암 관련 화학요법제로서의 약학적 잠재성을 확인하기 위한 생물학적 활성 효과를 평가하기 위하여 인간의 피부 흑색종, 위암, 간암, 뇌암 세포 및 내피세포를 사용하였고, 겐크와닌의 모체이며, 현재 암의 예방 및 항암치료 보조제로서 잘 알려져 있는 아피게닌(Apigenin)을 비교물질로 하여 겐크와닌(Genkwanin)의 세포 증식 효과를 평가하였다. 또한, 암과 같은 혈관형성 의존적인 질병에 대해서 항신생혈관제로서, 혈관형성 표현형(angiogenic phenotypes)인 chemoinvasion 및 미세관 형성(capillary tube formation)에 미치는 겐크와닌의 효과를 평가하였다. Human skin melanoma, stomach cancer, liver cancer, brain cancer cell, and endothelial cell were used to evaluate the biological activity effect to confirm the pharmaceutical potential as a cancer-related chemotherapeutic agent of Genkwanin in this example (Genkwanin), which is a parent of Genk and Nin, and is currently known as a preventive and chemotherapeutic adjuvant of cancer, Apigenin as a comparative substance. We also evaluated the effects of genk and nin on angiogenic phenotypes, chemoinvasion and capillary tube formation, as anti-angiogenic agents for angiogenesis-dependent diseases such as cancer.

사람의 제대정맥내피세포(HUVECs)는 계대가 4번에서 8번 사이로 이루어진 것을 이용하였으며, 10% FBS(Fetal bovine serum, Invitrogen, Grand Island, NY, USA)를 첨가한 EGM2(Endothelial growth medium-2, Lonza, Walkersville, MD, USA) 배지에서 배양하였다. B16F10(흑색종, melanoma)과 HepG2(간암, hepatoma) 세포들은 10% FBS를 첨가한 DMEM(Dulbeccos modified Eagles medium, Invitrogen) 배지에서 배양하였다. AGS(위암, gastric carcinoma)와 U87MG(교모세포종, glioblastoma) 세포들은 각각 10% FBS를 첨가한 RPMI 1640(Invitrogen, Grand Island, NY, USA)와 MEM(minimum essential medium, Invitrogen, NY, USA) 배지에서 배양하였다. 모든 세포들은 5% CO2 가습 배양기에서 37℃로 유지하였다.Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were divided into 4 to 8 passages. Endothelial growth medium-2 (EGM2) supplemented with 10% FBS (Fetal bovine serum, Invitrogen, Grand Island, NY, USA) , Lonza, Walkersville, MD, USA). B16F10 (melanoma) and HepG2 (hepatoma) cells were cultured in Dulbecco's modified Eagles medium (Invitrogen) supplemented with 10% FBS. AGS (gastric carcinoma) and U87MG (glioblastoma) cells were cultured in RPMI 1640 (Invitrogen, Grand Island, NY, USA) supplemented with 10% FBS and MEM (minimum essential medium, Invitrogen, Lt; / RTI > All cells were maintained at 37 ° C in a 5% CO 2 humidified incubator.

(1) 세포성장 분석(1) Cell growth assay

세포성장 분석을 위해서, 세포들은 96칸 배양접시(SPL Lifesciences, Gyeonggi, Korea) 한 칸당 2 x 103 세포들을 옮긴 후, 72시간 동안 아피게닌(Apigenin)과 겐크와닌(Genkwanin)을 각각 1~100μM의 다양한 농도로 세포에 처리하였다. 세포 성장은 MTT 분석법(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide colorimetric assay)으로 측정하였다. 여기서, MTT 분석법은 세포내에 존재하는 산화환원효소에 의해 tetrazolium 계열의 발색 시약이 노란색에서 보라색으로 변하는 정도를 흡광도로 측정하여 세포의 성장을 측정하는 방법이다. For cell growth analysis, cells were transplanted with 2 x 10 3 cells per well in a 96-well culture dish (SPL Lifesciences, Gyeonggi, Korea), and then treated with apigenin and Genkwanin for 72 hours, The cells were treated at various concentrations of 100 [mu] M. Cell growth was measured by MTT assay (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide colorimetric assay). Here, the MTT assay is a method for measuring the growth of cells by measuring the degree of change of the tetrazolium-based coloring reagent from yellow to purple by the redox enzyme present in the cell as absorbance.

그 결과, 도 5에서 나타난 바와 같이, 겐크와닌(Genkwanin)은 각 세포주에서 다른 범위의 세포성장 저해 범위를 가지고 모든 암세포주에서 세포증식을 억제하였다. 특히, 겐크와닌은 아피게닌(Apigenin)에 비해 암세포주(B16F10, HepG2, U87MG) 성장을 저해하는 특성이 우수하였다.
As a result, as shown in Fig. 5, Genkwanin inhibited cell proliferation in all cancer cell lines with different ranges of cell growth inhibition in each cell line. In particular, Genck and Nin were superior to Apigenin in inhibiting growth of cancer cells (B16F10, HepG2, U87MG).

(2) (2) ChemoinvasionChemoinvasion 분석 analysis

내피세포인 HUVECs(human umbilical vein endothelial cells)의 침습성(invasiveness) 분석은 in vitro 트렌스 웰 챔버 시스템(Transwell chamber system with polycarbonate filter inserts with a pore size of 8.0 mm (Corning Costar, Acton, MA, USA))을 이용하여 확인하였다. 상기 챔버 시스템의 필터 하층부는 10μL 젤라틴(1mg/mL)으로 코팅하고, 상층부는 10μL Matrigel(3mg/mL)로 코팅하였다. 혈청이 결핍된 상태(serum-starved)로 처리된 1 x 105 HUVECs를 필터의 상층 챔버에 넣고, VEGF(30ng/mL)(proangiogenic factor) 존재하에 5μM의 아피게닌(Apigenin) 또는 5μM의 겐크와닌(Genkwanin)을 첨가하였다. 상기 챔버를 37℃에서 18시간 동안 배양한 다음, 메탄올로 고정시키고, hematoxylin 및 eosin으로 염색한 다음, 200배율로 광학 현미경(Olympus, Center Valley, PA, USA)을 이용하여 하층 챔버를 침습한 총 세포수를 계산하였다.Invasive (invasiveness) Analysis of endothelial cells in HUVECs (human umbilical vein endothelial cells) is in vitro was confirmed by using a trans-well chamber system (Transwell chamber system with polycarbonate filter inserts with a pore size of 8.0 mm (Corning Costar, Acton, MA, USA)). The lower filter layer of the chamber system was coated with 10 μL gelatin (1 mg / mL) and the upper layer was coated with 10 μL Matrigel (3 mg / mL). Serum-starved 1 x 10 5 HUVECs were placed in the upper chamber of the filter and incubated with 5 μM Apigenin or 5 μM Genck in the presence of VEGF (30 ng / mL) (proangiogenic factor) Nin (Genkwanin) was added. The chamber was incubated at 37 ° C. for 18 hours, then fixed with methanol, stained with hematoxylin and eosin, and then stained with 200 μg / Cell numbers were calculated.

그 결과, 도 6A에 나타난 바와 같이, 겐크와닌(Genkwanin)은 효율적으로 VEGF로 유도된 침습(invasion)을 저해하는 것으로 확인되었다. 특히 같은 농도에서 겐크와닌은 아피게닌(Apigenin)에 비해 높은 항신생혈관 효능을 나타내었다. 트립판 블루(trypan blue) 처리 결과 세포 독성은 없는 것으로 확인되었다(데이터 미도시).
As a result, as shown in Fig. 6A, Genkwanin and Genkwanin were found to efficiently inhibit VEGF-induced invasion. Especially at the same concentration, Genk and Nin showed higher anti-neovascular efficacy than Apigenin. Trypan blue treatment did not result in cytotoxicity (data not shown).

(3) 미세관 형성((3) microtubule formation ( capillarycapillary tubetube formationformation ) 분석) analysis

혈청이 결핍된 상태(serum-starved)로 처리된 HUVECs(1 x 105 세포)를 Matrigel(BD Biosciences, San Jose, CA, USA) 표면에 접종하고, VEGF(30ng/mL) 존재하에 5μM 아피게닌(Apigenin) 또는 5μM 겐크와닌(Genkwanin)을 첨가하는 가운데 6∼18시간 동안 처리하였다. 세포들의 형태학적 변화와 관의 형성(tube formation)은 200 배율의 현미경(Olympus, Center Valley, PA, USA) 하에서 관찰하였다. 상기 관 형성의 정량화는 분지된 관(branched tubes)의 총 갯수를 무작위적으로 선택된 필드에서 200 배율의 현미경 하에서 계산하였다.HUVECs treated with serum-starved (1 x 10 5 cells) were inoculated on the surface of Matrigel (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) and incubated with 5 μM Apigenin (Apigenin) or 5 [mu] M Genkwanin for 6-18 hours. The morphological changes and tube formation of the cells were observed under a 200 magnification microscope (Olympus, Center Valley, PA, USA). Quantification of the tube formation was done by calculating the total number of branched tubes in a randomly selected field under a microscope at 200 magnifications.

그 결과, 도 6B에 나타난 바와 같이, 겐크와닌(Genkwanin)은 효율적으로 VEGF로 유도된 관 형성(tube formation)을 저해하는 것으로 확인되었다. 특히 같은 농도에서 겐크와닌(Genkwanin)은 아피게닌(Apigenin)에 비해 높은 항신생혈관 활성(anti-angiogenic activity)을 나타내었다. 트립판 블루(trypan blue) 처리 결과 세포 독성은 없는 것으로 확인되었다(데이터 미도시).As a result, as shown in FIG. 6B, Genkwanin and Genkwanin were found to efficiently inhibit VEGF-induced tube formation. Especially at the same concentration, Genkwanin showed higher anti-angiogenic activity than Apigenin. Trypan blue treatment did not result in cytotoxicity (data not shown).

통계학적 분석Statistical analysis

실험데이터는 평균±SEM(표준평균오차)로 나타내었다. Unpaired Student's t-tests로 그룹간 비교하였다. p값이 0.05 이하인 경우 통계학적으로 유효한 것으로 간주하였다.
Experimental data are expressed as mean ± SEM (standard mean error). Unpaired Student's t-tests were compared between groups. A p-value less than 0.05 was considered statistically valid.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

<110> Sun Moon University <120> Method for Preparing Genkwanin Using Biotransformation of Apigenin <130> P15-B106 <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SaOMT2-F <400> 1 ggatccgatg agctgccgca ccggca 26 <210> 2 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SaOMT2-R <400> 2 gaattctcag ccaaccgcgc gcagttcga 29 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EcSAM-F <400> 3 gatatcatgg caaaacacct ttttacgtcc 30 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EcSAM-R <400> 4 ctcgagttac ttcagaccgg cagcatc 27 <110> Sun Moon University <120> Method for Preparing Genkwanin Using Biotransformation of          Apigenin <130> P15-B106 <160> 4 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SaOMT2-F <400> 1 ggatccgatg agctgccgca ccggca 26 <210> 2 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SaOMT2-R <400> 2 gaattctcag ccaaccgcgc gcagttcga 29 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EcSAM-F <400> 3 gatatcatgg caaaacacct ttttacgtcc 30 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EcSAM-R <400> 4 ctcgagttac ttcagaccgg cagcatc 27

Claims (7)

다음 단계를 포함하는 겐크와닌(Genkwanin)의 제조방법:
(a) 플라보노이드의 7-하이드록실 그룹(7-hydroxyl group)으로 메틸(methyl)을 전달하는 스트렙토마이시스 아베르미틸리스(Streptomyces avermitilis) 유래의 O-메틸전이효소(O-methyltransferase: SaOMT2)를 코딩하는 유전자와 상기 효소의 보조인자인 S-아데노실-L-메티오닌(S-adenosyl-L-methionine)을 합성하는 대장균 K12 유래의 S-아데노신-L-메티오닌 합성효소(S-adenosine-L-methionine synthetase)를 코딩하는 유전자로 형질전환된 미생물 변이체를 100~200μM 농도의 에피제닌(Apigenin)을 함유하는 배지에서 배양하여 에피제닌(Apigenin)을 겐크와닌(Genkwanin)으로 전환하는 단계; 및
(b) 상기 전환된 겐크와닌(Genkwanin)을 수득하는 단계.
A method for producing Genkwanin comprising the steps of:
a: (SaOMT2 O-methyltransferase) methyl transferase - (a) 7- hydroxyl groups (7-hydroxyl group) by Streptomyces cis Abbe reumi subtilis (Streptomyces avermitilis) O of origin to deliver methyl (methyl) of the flavonoid Adenosine-L-methionine synthetase derived from Escherichia coli K12, which synthesizes S-adenosyl-L-methionine, which is a coenzyme of the enzyme, culturing the transformed microorganism variant with a gene encoding a synthetase in a medium containing 100 to 200 μM of Apigenin to convert Apigenin to Genkwanin; And
(b) obtaining the converted genk and nin (Genkwanin).
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 미생물은 대장균(E. coli)인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the microorganism is E. coli .
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Kim et al., J. Agric. Food Chem., Vol.54, pp.823-828. (2006.01)
Sung et al., J. Microbiol. Biotechnol., Vol.21., No.8., pp854-857. (2011.06.)

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