KR102413553B1 - 쿠오마린 화합물 및 이의 항균 용도 - Google Patents

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Abstract

쿠오마린 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염, 이를 포함하는 항균용 조성물, 및 이를 이용하는 방법에 의하면, 항균 활성이 우수하여, 약학적 조성물, 화장료 조성물, 소독용 조성물, 또는 사료용 조성물로 활용할 수 있다.

Description

쿠오마린 화합물 및 이의 항균 용도{Coumarin compound and anti-bacterial use thereof}
지실(Poncirus trifoliate Raf.) 유래 쿠오마린 화합물, 이를 포함한 항균용 조성물, 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
쿠오마린은 다양한 종의 식물의 씨앗, 뿌리, 줄기 등에 있는 2차 대사물질로 그의 유도체들은 다양한 생물활성을 나타낸다. 쿠오마린의 유도체들은 치환기의 패턴이나 작용기들이 약리적 생화학적 특성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며 대표적인 천연 쿠오마린계 물질로는 와파린(warfarin), 솔라렌(psolaren), 임페라토린(imperatorin) 등이 있다. 생약으로부터 발견된 쿠오마린계 천연물은 현재까지 약 1300여 종이 보고되어 있다(Venugopala K.N., Rashmi V., Odhav B., Biomed. Res. Int., vol.2013, pp.1-14, 2013). 또한, 현재까지 다양한 화학적 구조의 쿠오마린계 천연 및 합성 유도체들이 광화학적 치료, 항암, 항-HIV, 항염증, 항바이러스, 항박테리아, 항응고 등 광범위한 생리활성을 포함한 여러 약리작용이 있는 것으로 보고되었다(Musa MA, Cooperwood J., Khan O F, Curr. Med. Chem., vol.15, pp.2664-2679, 2008).
지실(Poncirus trifoliata 또는 Citrus trifoliata)은 운향과(Rutaceae)에 속하는 탱자의 열매를 말린 것을 지칭한다. 한의학에서는 진통제, 해열제, 이뇨제, 식체, 복부팽만, 소화장애, 변비, 이질 등에 대한 치료제로 쓰인다. 지실의 대표적인 천연물은 플라보노이드 글리코시드(flavonoid glycoside) 화합물이며 이 계열의 폰시린(poncirin)과 나린진(naringin) 등이 지표물질로 알려져 있다. 지실로부터 분리된 쿠오마린 계열의 물질은 약 100여개가 보고되었으며 항염, 간암 세포독성, 항혈전 등의 활성이 있다고 알려져 있다.
따라서, 지실로부터 유용한 신규 화합물을 스크리닝하고, 이의 생리활성을 탐색할 필요가 있다.
쿠오마린 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
상기 쿠오마린 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 항균용 조성물을 제공한다.
상기 쿠오마린 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 이용하여 세균을 살균 또는 정균하는 방법을 제공한다.
상기 쿠오마린 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 이용하여 세균 감염 질환을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
일 양상은 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112019119537123-pat00001
.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 쿠오마린(Coumarin) 화합물 또는 쿠오마린 유도체 화합물이다. 상기 쿠오마린은 2H-크로멘-2-원(2H-chromen-2-one)으로도 불릴 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1은 히드록시기, 카르보닐기, 히드로퍼옥시(hydroperoxy)기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R1은 예를 들어, 히드록시 또는 카르보닐기이다.
상기 화학식 1에서, R2는 수소, 히드록시기, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, C2 내지 C20의 알킬렌 옥시드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기일 수 있다. R2는 하나 이상의 히드록시기 또는 알콕시기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬기일 수 있다. R2는 예를 들어, 비치환된 이소프로필기, 또는 히드록시기 또는 메톡시기로 치환된 이소프로필기이다.
상기 화학식 1에서, R3은 히드록시기, 카르보닐기, 히드로퍼옥시(hydroperoxy)기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R3은 예를 들어 히드록시기 또는 히드로퍼옥시기이다.
상기 화학식 1에서, R4는 수소, 히드록시기, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, C2 내지 C20의 알킬렌 옥시드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R4는 예를 들어 히드록시기 또는 메톡시기로 치환된 이소프로필기, 또는 프로펜기이다.
상기 화학식 1에서, X는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. X는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. Y는 알킬기와 알케닐기가 교대로 1회 이상 반복할 수 있다. Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.
상기 "치환"은 유기 화합물 중의 하나 이상의 수소 원자를 다른 원자단으로 치환하여 유도체를 형성한 경우 수소 원자 대신에 도입되는 것을 말하고, 치환기는 도입된 원자단을 말한다. 상기 치환기는 할로겐원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 아세트아미노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기, 술포닐기, 술파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기, 인산, C1 내지 C5의 알킬기, C1 내지 C5의 알콕시기, C2 내지 C5의 알케닐기, C2 내지 C5의 알키닐기, C3 내지 C10의 시클로알킬기, C6 내지 C10의 아릴기, C6 내지 C10의 헤테로아릴기, C6 내지 C20의 아릴알킬기, C6 내지 C20의 헤테로아릴알킬기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R2의 치환기가 히드록시기인 경우, R4의 치환기는 C1 내지 C5의 알콕시기일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R2가 비치환된 경우, R4는 C1 내지 C5의 알콕시기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬기이거나 또는 C1 내지 C5의 알킬기로 치환된 C2 내지 C20의 알케닐기일 수 있다.
용어 "알킬(alkyl)"은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형 (또는, 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 말한다. 상기 알킬은 C1 내지 C20, C1 내지 C15, C1 내지 C10, 또는 C1 내지 C5인 알킬기일 수 있다. 상기 알킬는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, iso-아밀, n-헥실, 3-메틸헥실, 2,2-디메틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸, 또는 n-헵틸이다.
용어 "알케닐(alkenyl)"은 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 상기 C2 내지 C20의 알케닐기는 C2 내지 C15, C2 내지 C10, 또는 C2 내지 C5인 알케닐기일 수 있다. 상기 알케닐기는 예를 들어, 비닐, 알릴, 부테닐, 이소프로페닐, 또는 이소부테닐이다.
용어 "알키닐(alkynyl)"은 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 상기 C2 내지 C20의 알키닐기는 C2 내지 C15, C2 내지 C10, 또는 C2 내지 C5인 알키닐기일 수 있다. 상기 알키닐은 예를 들어, 에티닐, 부티닐, 이소부티닐, 또는 이소프로피닐이다.
용어 "히드록시(hydroxy)"는 -OH 기능기(수산기)를 말한다.
용어 "카르보닐(carbonyl)"은 1개의 산소 원자에 이중결합된 1개의 탄소원자로 이루어진 기능기 즉, C=O를 나타낸다.
용어 "히드로퍼옥시(hydroperoxy)"는 과산화물의 양자화된 기능기, 즉 -OOH를 나타낸다.
용어 "알콕시(alkoxy)"는 산소 원자에 단일 결합된 알킬을 말한다. 상기 알콕시는 예를 들어 메톡시, 에톡시, 또는 부톡시이다.
용어 "할로겐(halogen)" 원자는 불소, 브롬, 염소, 요오드 등을 포함한다.
용어 "알킬렌 옥시드"는 하나의 산소 원자와 2 이상의 탄소원자로 이루어진 고리기를 말한다.
용어 "시클로알킬기"는 포화 또는 부분적으로 불포화된 비방향족(non-aromatic) 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소기를 말한다.
용어 "아릴"은 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 시스템을 말하고, 방향족 고리가 하나 이상의 탄소 고리에 융합된 그룹도 포함한다. 상기 C6-C30의 아릴기는 C6 내지 C15, 또는 C6 내지 C10인 아릴기일 수 있다. 상기 아릴은 예를 들어, 페닐, 나프틸, 또는 테트라히드로나프틸이다.
용어 "아릴옥시(aryloxy)"는 산소 원자에 단일 결합된 아릴기를 말한다.
용어 "헤테로아릴기"는 N, O, P 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노시클릭(monocyclic) 또는 바이시클릭(bicyclic) 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기는 1 내지 5개의 헤테로원자를 포함할 수 있고, 5 내지 10 고리 멤버(ring member)를 포함할 수 있다. 상기 S 또는 N은 산화되어 여러 산화 상태를 가질 수 있다.
용어 "입체이성질체"의 "이성질체(isomer)"는 분자식은 같지만 분재 내에 있는 구성 원자의 연결 방식이나 공간 배열이 동일하지 않은 화합물을 말한다. 이성질체는 예를 들면, 구조 이성질체(structural isomers), 및 입체이성질체(strereoisomer)를 포함한다. 상기 입체이성질체는 부분입체 이성질체(diasteromer) 또는 거울상 이성질체(enantiomer)일 수 있다. 거울상이성질체는 왼손과 오른손의 관계처럼 그 거울상과 겹쳐지지 않는 이성질체를 말하고, 광학 이성질체(optical isomer)라고도 한다. 거울상 이성질체는 키랄 중심 탄소에 4개 이상의 치환기가 서로 다른 경우 R(Rectus: 시계방향) 및 S(sinister: 반시계 방향)로 구분한다. 부분입체이성질체는 거울상 관계가 아닌 입체 이성질체를 말하고, 원자의 공간 배열이 달라 생기 시스(cis)-트랜스(trans) 이성질체로 나뉠 수 있다.
용어 "용매화물(solvate)"는 유기 또는 무기 용매에 용매화된 화합물을 말한다. 상기 용매화물은 예를 들어, 수화물이다.
용어 "염(salt)"은 화합물의 무기 및 유기산 부가염을 말한다. 상기 약학적으로 허용가능한 염은 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 염일 수 있다. 상기 무기산염은 염산염, 브롬산염, 인산염, 황산염, 또는 이황산염일 수 있다. 상기 유기산염은 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 젖산염, 옥살산염, 주석산염, 말산염, 말레인산염, 구연산염, 푸마르산염, 베실산염, 캠실산염, 에디실염, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산염, 벤조산염, 글루콘산염, 메탄술폰산염, 글리콜산염, 숙신산염, 4-톨루엔술폰산염, 갈룩투론산염, 엠본산염, 글루탐산염, 에탄술폰산염, 벤젠술폰산염, p-톨루엔술폰산염, 또는 아스파르트산염일 수 있다. 상기 금속염은 칼슘염, 나트륨염, 마그네슘염, 스트론튬염, 또는 칼륨염일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시된 화합물은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure 112019119537123-pat00002
;
Figure 112019119537123-pat00003
;
Figure 112019119537123-pat00004
; 및
Figure 112019119537123-pat00005
.
다른 양상은 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트((R)-(+)-oxypeucedanin hydrate), 움벨리페론(umbelliferone), 및 쿠오마린산(coumarinic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 항균용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112019119537123-pat00006
또는
[화학식 2]
Figure 112019119537123-pat00007
.
화학식 1의 X, Y, R1, R2, R3, 및 R4, 입체이성질체, 용매화물, 및 염은 전술한 바와 같다.
화학식 2에서, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. Y는 알킬기와 알케닐기가 교대로 1회 이상 반복할 수 있다. Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.
화학식 2에서, R5는 히드록시기, 카르보닐기, 히드로퍼옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R5는 예를 들어 히드록시기 또는 히드로퍼옥시기이다.
화학식 2에서, R6은 수소, 히드록시기, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, C2 내지 C20의 알킬렌 옥시드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합일 수 있다. R4는 예를 들어 히드록시기 또는 히드로퍼옥시기로 치환된 이소프로필기, 또는 프로펜기이다.
상기 화합물은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure 112019119537123-pat00008
;
Figure 112019119537123-pat00009
;
Figure 112019119537123-pat00010
;
Figure 112019119537123-pat00011
;
Figure 112019119537123-pat00012
;
Figure 112019119537123-pat00013
;
Figure 112019119537123-pat00014
;
Figure 112019119537123-pat00015
;
Figure 112019119537123-pat00016
;
Figure 112019119537123-pat00017
;
Figure 112019119537123-pat00018
; 및
Figure 112019119537123-pat00019
.
상기 조성물은 미생물에 대하여 항균 활성을 가질 수 있다. 조성물은 예를 들면, 병원성 미생물 또는 비병원성 미생물에 대하여 항균 활성을 가질 수 있다. 상기 조성물은 그람 양성균(Gram-positive bacteria) 또는 그람 음성 세균(Gram-negative bacteria)에 대하여 항균 활성을 가질 수 있다. 상기 그람 양성균은 스타필로코커스 속(Staphylococcus sp.) 세균일 수 있다. 상기 스타필로코커스 속 세균은 예를 들어, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 또는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)이다. 상기 항균 활성은 세균의 성장을 저해하거나, 세균을 죽이거나, 또는 세균의 세포 부착을 저해하여 숙주 세포의 부착 또는 침입을 저해하는 것을 포함한다.
상기 조성물은 세균을 포함한 미생물에 대한 항균 활성을 갖는 공지의 유효 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 약학적 조성물, 화장료 조성물, 소독용 조성물, 또는 사료용 조성물일 수 있다. 상기 약학적 조성물은 의약품 및 의약외품을 포함한다.
상기 약학적 조성물은 식중독, 피부 감염, 염증, 또는 구강 질환 예방 또는 치료용 조성물일 수 있다. 상기 구강 질환은 치아 우식증 즉, 충치일 수 있다. 상기 약학적 조성물은 구강용 의약외품일 수 있다. 상기 구강용 의약외품은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다. 상기 구강용 의약외품은 치약, 구강세정제, 구강청정제, 껌, 캔디류, 구강스프레이, 구강용 연고제, 구강용 바니쉬, 구강 양치액, 및 잇몸 마사지 크림의 제형을 가질 수 있다.
용어 "예방"은 조성물의 투여에 의해 질병을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 말한다. 용어 "치료"는 조성물의 투여에 의해 질병의 증세가 호전되거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 말한다.
상기 약학적 조성물은 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다. 담체, 부형제 및 희석제는 예를 들면, 락토오스, 덱스트로오스, 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, 또는 광물유를 포함할 수 있다.
상기 약학적 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 멸균 주사용액의 형태로 제형화될 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다.
상기 약학적 조성물에 있어서, 경구 투여를 위한 고형 제제는 정제, 환제, 산제, 과립제, 또는 캡슐제일 수 있다. 상기 고형 제제는 부형제를 더 포함할 수 있다. 부형제는 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose), 또는 젤라틴일 수 있다. 또한, 상기 고형 제제는 마그네슘 스테아레이트, 또는 탈크와 같은 윤활제를 더 포함할 수 있다. 상기 약학적 조성물에 있어서, 경구를 위한 액상 제제는 현탁제, 내용액제, 유제, 또는 시럽제일 수 있다. 상기 액상 제제는 물, 또는 리퀴드 파라핀을 포함할 수 있다. 상기 액상 제제는 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 또는 보존제를 포함할 수 있다. 상기 약학적 조성물에 있어서, 비경구 투여를 위한 제제는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 또는 및 좌제일 수 있다. 비수성용제 또는 현탁제는 식물성 기름 또는 에스테르를 포함할 수 있다. 식물성 기름은 예를 들면, 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 또는 올리브 오일일 수 있다. 에스테르는 예를 들면 에틸올레이트일 수 있다. 좌제의 기제는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 또는 글리세로젤라틴일 수 있다.
상기 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 개체의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 상기 화합물, 이의 이성질체, 유도체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염은 예를 들면, 약 0.0001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏, 또는 약 0.001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏의 양을 일일 1회 내지 24회, 2일 내지 1주에 1 내지 7회, 또는 1개월 내지 12개월에 1 내지 24회로 나누어 투여할 수 있다. 상기 약학적 조성물에서 화합물, 이의 이성질체, 유도체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염은 전체 조성물 총 중량에 대하여 약 0.0001 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%로 포함될 수 있다.
투여 방법은 경구, 또는 비경구 투여일 수 있다. 투여 방법은 예를 들어, 경구, 경피, 피하, 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 국소, 코안(intranasal), 기관내(intratracheal), 또는 피내 경로일 수 있다. 상기 조성물은 전신적으로 또는 국부적으로 투여될 수 있고, 단독으로 또는 다른 약학적 활성 화합물과 함께 투여될 수 있다.
상기 화장료 조성물은 일 양상에 따른 항균용 조성물 이외에 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 점증제, 및 담체를 포함할 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다. 상기 화장료 조성물은 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제 함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있다. 예를 들어, 상기 화장료 조성물은 스킨, 에센스, 로션, 크림, 파운데이션, 색조 화장료, 또는 이들의 조합의 제형으로 제조될 수 있다.
상기 소독용 조성물은 소독청결제, 샤워폼, 구강청결제, 물티슈, 손세정제, 가습기 충진제, 마스크, 연고제 또는 필터충진제일 수 있다.
상기 사료용 조성물은 인간을 제외한 포유동물 또는 곤충의 사료에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 사료용 조성물은 포유동물 또는 곤충의 사료에 도포, 분사, 코팅, 침지, 또는 이들의 조합을 통해 첨가될 수 있다.
다른 양상은 일 양상에 따른 항균용 조성물을 시험관 내에서 도포, 분사, 코팅, 침지 또는 이의 조합을 수행하는 단계를 포함하는, 세균을 살균 또는 정균하는 방법을 제공한다.
항균용 조성물 및 세균은 전술한 바와 같다.
용어 "도포"는 상기 조성물을 물체의 표면에 바르는 것을 말한다. 용어 "분사"는 상기 조성물을 뿜어 내보내는 것을 말한다. 용어 "코팅"은 상기 조성물을 물체의 표면을 엷은 막으로 입히는 것을 말한다. 용어 "침지"는 상기 조성물에 물체를 담그는 것을 말한다. 용어 "살균"은 미생물을 죽이는 작용을 말한다. 용어 "정균"은 미생물의 생장 또는 증식을 억제하는 작용을 말한다.
다른 양상은 일 양상에 따른 항균용 조성물을 개체에게 투여하는 단계를 포함하는, 세균에 의해 유발되거나 이것이 원인이 되는 감염 질환을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
항균용 조성물, 투여, 예방 및 치료는 전술한 바와 같다.
상기 개체는 포유동물, 예를 들면, 인간, 소, 말, 돼지, 개, 양, 염소 또는 고양이일 수 있다. 상기 개체는 세균에 의해 유발되거나 이것이 원인이 되는 감염 질환을 앓고 있거나, 앓을 가능성이 큰 개체일 수 있다.
세균에 의해 유발되거나 이것이 원인이 되는 감염 질환은 그람 양성균(Gram-positive bacteria) 또는 그람 음성 세균(Gram-negative bacteria)에 의하여 유발되거나 이것이 원인이 되는 감염 질환일 수 있다. 상기 그람 양성균은 스타필로코커스 속(Staphylococcus sp.) 세균일 수 있다. 상기 스타필로코커스 속 세균은 예를 들어, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 또는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)이다. 상기 질환은 식중독, 피부 감염, 염증, 또는 구강 질환일 수 있다. 상기 구강 질환은 치아 우식증 즉, 충치일 수 있다.
투여 방법은 경구, 또는 비경구 투여일 수 있다. 투여 방법은 예를 들어, 경구, 경피, 피하, 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 국소, 코안, 기관내, 또는 피내 경로일 수 있다. 상기 약학적 조성물은 전신적으로 또는 국부적으로 투여될 수 있고, 단독으로 또는 다른 약학적 활성 화합물과 함께 투여될 수 있다.
상기 조성물의 투여량은 예를 들면, 약 0.0001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏, 또는 약 0.001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏의 범위 내일 수 있다. 상기 투여는 일일 1회 내지 24회, 2일 내지 1주에 1 내지 7회, 또는 1개월 내지 12개월에 1 내지 24회로 나누어 투여될 수 있다.
다른 양상은 일 양상에 따른 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산을 지실로부터 분리하는 단계를 포함하는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 염을 포함하는 건강기능식품을 제공한다.
상기 건강기능식품은 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산을 지실로부터 분리하는 단계를 포함하는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 염을 캡슐화, 분말화, 또는 현탁액 등으로 제제화하여 기능성 식품으로 이용하거나 각종 식품에 첨가할 수 있다. 상기 식품은 예를 들어, 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합제, 기능성 식품 및 건강 식품이다.
다른 양상은 일 양상에 따른 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산을 지실로부터 분리하는 단계를 포함하는 화합물, (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트, 움벨리페론, 또는 쿠오마린산을 제조하는 방법을 제공한다.
상기 지실(Poncirus trifoliata 또는 Citrus trifoliata)은 운향과(Rutaceae)에 속하는 탱자의 열매를 말린 것을 말한다.
분리하는 단계는 배양액을 농축, 원심분리, 여과, 또는 크로마토그래피를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 크로마토그래피는 예를 들면, 정지상의 형태에 따라 컬럼 크로마토그래피, 평판 크로마토그래피(planar chromatography), 종이 크로마토그래피 또는 얇은 막 크로마토그래피일 수 있다. 크로마토그래피는 예를 들면, 이동상의 물리적 특성에 따라, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 또는 친화 크로마토그래피일 수 있다. 액체 크로마토그래피는 예를 들면 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)일 수 있다. 크로마토그래피는 예를 들면, 분리 방법에 따라, 이온 교환 크로마토그래피, 크기-배제 크로마토그래피일 수 있다. 크로마토그래피는 예를 들면, 정상 크로마토그래피 또는 역상 크로마토그래피일 수 있다.
지실(Poncirus trifoliate Raf.) 유래 쿠오마린 화합물은 우수한 항균 활성을 갖고, 약학적 조성물, 화장료 조성물, 소독용 조성물, 또는 사료용 조성물로 활용할 수 있다.
도 1a는 스타필로코커스 아우레우스 스트레인 Newman(야생형)과 소르타제 A 유전자가 결손된 돌연변이 균주(srtA - )의 초기 흡광도 대비 흡광도 변화량(%)을 나타낸 그래프이고, 도 1b는 화합물의 존재시 스타필로코커스 아우레우스 야생형 균주의 초기 흡광도 대비 흡광도 변화량(%)을 나타낸 그래프이다.
도 2는 화합물 7의 농도에 따른 스트렙토코커스 뮤탄스 OMZ65 균이 도포된 인공 치아의 사진이다.
이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 쿠오마린 화합물의 분리 및 이의 항균 활성의 확인
1. 지실 유래 화합물의 분리 및 정제
생약 지실(Poncirus trifoliata)을 대한민국 한약제시장인 경동시장에서 구매하였다. 건조중량 1.5 kg의 지실을 메탄올과 디클로로메탄 유기용매로 추출시키는 과정을 각각 2L씩 각각 3번씩 반복하였다. 메탄올과 디클로로메탄 추출물은 거름종이로 거른 뒤, 둥근 플라스크(Round bottom flask, 용량 2L)에 옮긴 후 농축기를 이용하여 용매를 증발시켜 농축시켰다. 이 과정을 반복하여 추출물 340 g을 얻었다.
이 추출물을 물과 부탄올 층 분리를 통해 단당류 물질 등 수용성 물질의 제거를 시행하였다. 얻어진 부탄올 층 244 g을 다시 물/메탄올(부피비 15:85)과 헥산 층 분리를 통해 지질을 제거하였다. 얻어진 169 g의 물/메탄올(부피비 15:85) 층은 역상 진공 플래시 크로마토그래피(C18 reversed-phase vacuum flash chromatography)(YMC CO., LTD, GEL ODS-A)를 사용하여 8개의 분획(fraction)으로 나누었다. 이 중 5개 분획의 용리액은 물/메탄올(부피비 50:50)에서부터 물을 10%씩 감소시켜 사용하였고, 나머지 분획은 순차적으로 메탄올과 아세톤 및 에틸아세테이트로 용리하였다. 분획물의 조성은 수소 핵자기공명스펙트럼과 아질런트(Agilent technologies)사의 1200 시리즈 LC와 6130 시리즈 질량분석기를 연결한 LC/MS를 사용하여 확인하였다.
분획물 1은 반-분취 C18 컬럼(YMC CO., LTD)과 분석용 C18 컬럼(YMC CO., LTD)으로 역상 반분취 HPLC를 수행하고 물/메탄올(부피비 70:30) 이동상 조건으로 39.8분과 74.7분에 피크를 얻었다. 39.8분 피크를 다시 역상분석 HPLC 컬럼을 사용하여 물/아세토니트릴(부피비 77:23) 조건으로 쿠오마린 화합물 13과 12를 얻었다. 74.7분의 피크 역시 다시 역상분석 HPLC 컬럼을 사용하여 물/아세토니트릴(부피비 80:20 내지 65:35; 80분) 농도구배(gradient) 이동상 조건으로 쿠오마린 화합물 6과 7을 얻었다.
분획물 2는 역상반분취 HPLC 컬럼을 사용하여 물/메탄올(부피비 53:47) 조건으로 26.7분, 52.2분, 73.0분의 세가지 피크를 얻었다. 26.7분 피크는 다시 역상분석 HPLC 컬럼을 이용하여 물/아세토니트릴(부피비 80:20 내지 65:35; 80분) 농도구배 조건으로 쿠오마린 화합물 11을 얻었다. 52.2분 피크는 역상분석 HPLC 컬럼으로 물/아세토니트릴(부피비 90:10 내지 60:40; 90분) 조건으로 쿠오마린 화합물 1을 얻었다. 73.0분의 피크는 역상분석 HPLC 컬럼을 이용하여 물/아세토니트릴(부피비 80:20 내지 60:40; 60분) 조건으로 쿠오마린 화합물 2를 얻었다.
분획물 3은 역상반분취 HPLC 컬럼을 이용하여 물/메탄올(부피비 45:55)로 18.1분과 30.4분 피크를 확보하였다. 18.1분 피크는 역상분석 HPLC 컬럼에서 물/아세토니트릴(부피비 80:20 내지 50:50; 60분) 조건으로 분리하여 쿠오마린 화합물 3을 얻었고 30.4분 피크는 같은 조건으로 분리하여 쿠오마린 화합물 4를 얻었다.
분획물 4는 역상반분취 HPLC 컬럼을 이용하여 물/메탄올(부피비 35:65) 이동상 조건으로 40.9분에 피크를 얻어 이를 다시 역상분석 HPLC 컬럼으로 물/아세토니트릴(부피비 62:38)로 분리하여 화합물 5와 8을 얻었다. 입체이성질체(stereoisomer)인 화합물 5와 8은 혼합물로 따로 분리되지 않았다. 또한 같은 조건에서 쿠오마린 화합물 9를 82.3분에서, 그리고 쿠오마린 화합물 10을 74.0분에서 얻었다.
2. 지실 유래 화합물의 물리화학적 특성 분석
상기 추출 및 분리된 화합물들에 대해 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance: NMR) 스펙트럼, 질량(mass) 스펙트럼을 수행하여 화합물의 구조를 확인하였다. 핵 자기 공명 스펙트럼(1H NMR, 13C NMR)은 제올(JEOL)사의 400MHz, 브로커(Bruker)사의 500MHz, 제올(JEOL)사의 600 MHz, 브로커(Bruker)사의 800 MHz NMR에서, 용매는 MeOH-d 4, 클로로포름-d, 및 DMSO-d 6 를 사용하였다. 질량(mass) 스펙트럼은 제올(JEOL)사의 JMS-700 FABMS 질량분석기를 사용하였으며 질량/전하(m/z) 형태로 표시하였다.
NMR 스펙트럼 및 질량 스펙트럼을 분석한 결과, 화합물 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 및 13의 스펙트럼 데이터들은 보고된 결과(김수학, (2011). 한국 특허 번호 KR101027573B1; De Silva LB, et al., Phytochemistry, vol.20, pp.2776-2778, 1981; Masuda T, et al., Phytochemistry, vol.31, pp.1363-1366, 1992; Rashid MA, et al., Phytochemistry, vol.7, pp.851-858, 1992; Chang FR, et al., Phytochemistry, vol.81, pp.1534-1539, 2018; Numonov S, et al., Nat. Prod. Res., vol.32, pp.2325-2332, 2018; Peng W, et al., Chem. Nat. Compd., vol.46, pp.959-960, 2011; Yuan X, et al., Nat. Prod. Res., vol.31, pp.362-366, 2017)와 일치하였으며, 각각 기지물질인 쿠오마린 계열의 폰시올(ponciol); 트리파시올(triphasiol); (알,이)-7-((6-하이드록시-3,7-다이메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2에이치-크로멘-2-원 [(R,E)-7-((6-hydroxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one]; (에스,이)-7-((6-하이드로페록시-3,7-다이메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2에이치-크로멘-2-원 [(S,E)-7-((6-hydroperoxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one]; 7-((2이,5이)-7-하이드로페록시-3,7-다이메틸옥타-2,5-다이엔-1-일)옥시)-2에이치-크로멘-2-원 [7-((2E,5E)-7-hydroperoxy-3,7-dimethylocta-2,5-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one]; (알)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트 [(R)-(+)-oxypeucedanin hydrate]; 움벨리페론(umbelliferone); 및 쿠오마린산(coumarinic acid)으로 확인되었다.
3. 지실 유래 신규 화합물의 물리화학적 특성 분석
신규 화합물로 확인된 쿠오마린 화합물 1 내지 5은 농도에 따라 연한 노란색에서 진한 노란색의 고체 상태이며, 상온에서 안정하고 극성도가 중간 정도인 유기용매인 메탄올, 디메틸설폭시드 등에 잘 녹았다. 화합물 1 내지 5의 구조는 다양한 핵자기공명 스펙트럼(nuclear magnetic resonance spectrum) 분석과 적외선, 자외선 및 선광도 분광자료와 저해상 그리고 고해상 질량분석 데이터에 의하여 결정하였다. 자외선 분광은 U-3010 UV/VIS 분광기(Hitachi)를 사용하고, 선광도는 P-1020 polarimeter(JASCO)를 사용하였다.
핵자기공명 스펙트럼에 의한 이 화합물들의 구조 위치 지정은 표 1 내지 표 5에 기재된 바와 같다.
화합물 1: O -메틸폰시올 A ( O -Methylponciol A)
(1) 분자식 : C20H28O7
(2) 분자량 : 380.18 (질량분석에서 381.1913 [M+H]+)
(3) 색 : 연한 노란색
(4) 선광도 : -30 (c 0.1, 메탄올, 섭씨 25도)
(5) 적외선 흡수대 (neat) : 3437, 1720, 1607, 1249 cm-1
(6) 자외선 흡수대 210, 249. 258. 323 nm
(7) 1H-NMR (Chloroform-d, 600MHZ) : 표 1 참조
(8) 13C-NMR (Chloroform-d, 150MHZ) : 표 1 참조
Figure 112019119537123-pat00020
화합물 2: O -메틸폰시올 B( O -Methylponciol B)
(1) 분자식 : C20H28O7
(2) 분자량 : 380.18 (질량분석에서 381.1918 [M+H]+)
(3) 색 : 연한 노란색
(4) 선광도 : -38 (c 0.1, 메탄올, 섭씨 25도)
(5) 적외선 흡수대(neat) : 3453, 1725, 1607, 1248 cm-1
(6) 자외선 흡수대 209, 249, 258, 323 nm
(7) 1H-NMR (MeOH-d6, 600MHZ) : 표 2 참조
(8) 13C-NMR (MeOH-d4, 150MHZ) : 표 2 참조
Figure 112019119537123-pat00021
화합물 3: O -메틸트리파시올 A ( O -Methyltriphasiol A)
(1) 분자식 : C20H26O6
(2) 분자량 : 363.18 (질량분석에서 363.1808 [M+H]+)
(3) 색 : 연한 노란색
(4) 선광도 : -1 (c 0.1, 메탄올, 섭씨 25도)
(5) 적외선 흡수대 (neat) : 3517, 1727, 1609, 1249 cm-1
(6) 자외선 흡수대 209, 247, 257, 321 nm
(7) 1H-NMR (MeOH-d4, 400MHZ) : 표 3 참조
(8) 13C-NMR (MeOH-d4, 105MHZ) : 표 3 참조
Figure 112019119537123-pat00022
화합물 4: 트리파시올렌 A (Triphasiolene A)
(1) 분자식 : C19H22O5
(2) 분자량 : 330.15 (질량분석에서 353.1365 [M+Na]+)
(3) 색 : 연한 노란색
(4) 선광도 : -4 (c 0.1, 메탄올, 섭씨 25도)
(5) 적외선 흡수대 (neat) : 3508, 1727, 1606, 1251 cm-1
(6) 자외선 흡수대 209, 247, 257, 321 nm
(7) 1H-NMR (DMSO-d6, 500MHZ) : 표 4 참조
(8) 13C-NMR (DMSO-d6, 125MHZ) : 표 4 참조
Figure 112019119537123-pat00023
화합물 5: (S,E)-7-((6-히드록시-3,7-디메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2H-크로멘-2-원((S,E)-7-((6-hydroxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H- chromen-2-one)
(1) 분자식 : C19H22O4
(2) 분자량 : 314.15 (질량분석에서 315.1598 [M+H]+)
(3) 색 : 연한 노란색
(4) 선광도 : -18 (c 0.1, 메탄올, 섭씨 25도)
(5) 적외선 흡수대 (neat) : 3459, 1727, 1616, 1236 cm-1
(6) 자외선 흡수대 205, 251, 324 nm
(7) 1H-NMR (Chloroform-d, 800MHZ) : 표 5 참조
(8) 13C-NMR (Chloroform-d, 200MHZ) : 표 5 참조
Figure 112019119537123-pat00024
지실 유래 화합물 1 내지 12의 구조식을 표 6에 나타내었다.
번호 구조식 화합물 이름
1
Figure 112019119537123-pat00025
 O-메틸폰시올 A
(O-methylponciol A)
2
Figure 112019119537123-pat00026
 O-메틸폰시올 B
(O-methylponciol B)
3
Figure 112019119537123-pat00027
 O-메틸트리파시올 A
(O-methyltriphasiol A)
4
Figure 112019119537123-pat00028
 트리파시올렌 A
(Triphasiolene A)
5
Figure 112019119537123-pat00029
 (S,E)-7-((6-히드록시-3,7-디메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2H-크로멘-2-원
((S,E)-7-((6-hydroxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one)
6
Figure 112019119537123-pat00030
 폰시올(ponciol)
7
Figure 112019119537123-pat00031
 트리파시올
(triphasiol: 7-(2,3-dihydroxy-3-methylbutoxy)-8-(3-methyl-2-oxobutyl)chromen-2-one)
8
Figure 112019119537123-pat00032
 (R,E)-7-((6-히드록시-3,7-디메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2H-크로멘-2-원
((R,E)-7-((6-hydroxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one)
9
Figure 112019119537123-pat00033
 (S,E)-7-((6-히드로페록시-3,7-디메틸옥타-2,7-다이엔-1-일)옥시)-2H-크로멘-2-원
((S,E)-6-((6-hydroperoxy-3,7-dimethylocta-2,7-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one)
10
Figure 112019119537123-pat00034
 7-((2E,5E)-7-히드로페록시-3,7-디메틸옥타-2,5-다이엔-1-일)옥시)-2H-크로멘-2-원
(7-((2E,5E)-7-hydroperoxy-3,7-dimethylocta-2,5-dien-1-yl)oxy)-2H-chromen-2-one)
11
Figure 112019119537123-pat00035
 (R)-(+)-옥시퓨세다닌 하이드레이트
((R)-(+)-oxypeucedanin hydrate)
12
Figure 112019119537123-pat00036
 움벨리페론
(umbelliferone, 7-hydroxycoumarin)
13
Figure 112019119537123-pat00037
 쿠오마린산(coumarinic acid)
4. 화합물 1 내지 13의 소르타제 A 저해 활성
소르타제 A(sortase A: Srt A)는 포유동물에는 존재하지 않고, 그람-양성균 (gram-positive bacteria)에 공통적으로 존재하는 세포 표면단백질 부착전이효소 중 하나이다. 소르타제는 숙주 세포에 부착 및 침입에 중요한 역할을 하는 표면 단백질들의 결합 및 배열에 필수적 기능을 하는 단백질로서, 그람 양성균의 병원성 및 감염성에 중요한 역할한다(Zhang J, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol.111, pp.13517-13522, 2014). 따라서, 실시예 1.1에서 분리된 13종의 화합물이 소르타제를 저해하여 항균 활성이 있는지 확인하였다.
화합물 1 내지 13에 대한 소르타제 A의 저해활성을 평가하기 위해, 황색포도상구균인 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus ATCC6538p) 및 치아우식 원인균 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans OMZ65) 균으로부터 유전자 조작방법으로 재조합 단백질을 제조하여 사용하였다. 구체적으로는 스타필로코커스 아우레우스 ATCC6538p(Lee KY, et al., J. Microbiol. Biotechnol., vol.12, pp.530-533, 2002) 및 스트렙토코커스 뮤탄스 OMZ65(Yang WY., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett., vol.25, pp.1394-1397, 2015) 유래의 소르타제 A(SrtA) 유전자를 이용하여 기 보고된 선행연구와 같은 방법으로 재조합단백질의 발현 및 정제를 수행하여 준비하였다.
소르타제 A 효소 저해 활성은 하기와 같이 수행하였다(Ton-That H, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol.96, pp.12424-12429, 1999). 50 mM Tris-HCl(pH7.5), 150 mM NaCl, 5 mM CaCl2, 0.75 ㎍ 합성기질(Dabcyl-QALPETGEE-Edans) 및 55 ㎍ 소르타제 A 효소의 혼합물을 준비하였다. 화합물 1 내지 13을 각각 최종 농도 0.5%의 DMSO(dimethyl sulfoxide)에 녹인 후, 측정하고자 하는 농도로 소르타제 A 혼합물에 가하여 최종 부피 300 ㎕가 되도록 하였다. 이를 96웰 마이크로 플레이트에 분주하였다. 37℃에서 1시간 동안 인큐베이션시킨 뒤 FLx-800 형광분광광도계(fluorescence spectrophotometer, BioTek Instruments, Inc.)에서 350 nm를 여기광으로 하고 495 nm에서 형광 증가량을 측정하였다. 대조군으로 소르타제 저해물질로 알려진 커큐민(curcumin)(Sigma사, 미국)을 사용하였다. 측정된 소르타제 A 효소 저해 활성을 산출하고, 50% 효소 저해 활성 농도(half maximal inhibitory concentration: IC50, μM)를 표 7에 나타내었다.
화합물 IC50 (μM)
스타필로코커스 아우레우스 ATCC6538p SrtA 스트렙토코커스 뮤탄스 OMZ65 SrtA
1 76.04 85.72
2 22.59 23.52
3 119.34 109.05
4 112.23 130.04
5 & 8의 혼합물 26.96 31.52
6 34.49 39.45
7 47.16 45.67
9 23.50 29.83
10 19.11 23.14
11 229.77 268.32
12 - -
13 >778.12 >778.12
커큐민 47.82 51.68
표 7에 나타난 바와 같이, 양성대조군인 커큐민과 비교하였을 때, 화합물 2, 5 & 8, 6, 7, 9, 및 10은 스타필로코커스 아우레우스 및 스트렙토코커스 뮤탄스 소르타제 A 효소에 대해 우수한 저해 활성을 보였다. 화합물 12는 기질과 형광파장이 겹쳐서 저해 활성을 확인할 수 없었다.
5. 화합물 1 내지 13의 스타필로코커스 아우레우스에 대한 세포응집 억제효과
소르타제 A 효소는 세균이 숙주 세포에 부착 시 필요한 표면 단백질을 세포벽 표면에 결합시키는 역할을 한다. 피브리노젠(fibrinogen) 결합 단백질은 이러한 표면 단백질의 대표적인 예이다. 화합물 1 내지 13이 소르타제 A 효소를 저해하여 표면 단백질 부착기전을 억제할 수 있는지 확인하였다.
우선, 비교군 실험을 위하여 화합물이 첨가되지 않은 조건에서 다음과 같이 수행하였다(Weiss WJ, et al., J. Antimicrob. Chemother., vol.53, pp.480-486, 2004). 스타필로코커스 아우레우스 스트레인 Newman(야생형)과 이 균주에서 소르타제 A를 코딩하는 유전자가 제거된 변이 균주(srtA - )를 브레인-하트 인퓨전(brain heart infusion, Difco) 액체 배지에 접종하였다. 세균을 지수성장기까지 배양한 뒤 약 4℃에서 14,000 rpm으로 3분간 원심분리하여 상등액을 제거한 후 세포들을 피브리노겐(fibrinogen)이 첨가된 인산염 완충액(Dulbecco's PBS 1X, no calcium, no magnesium)으로 풀어준 다음 분광광도계(spectrophotometer, Shimadzu Co.)를 t사용하여 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 세균을 37℃에서 2시간 동안 인큐베이션한 뒤 다시 흡광도를 측정하여 초기 흡광도 대비 흡광도 변화량(%)을 백분율을 산출하고, 그 결과를 도 1a에 나타내었다. 도 1a에 나타난 바와 같이, 배양액 속에서 세포 표면 단백질이 정상적으로 분포하는 Newman 균주(야생형)은 피브리노겐(fibrinogen) 존재 하에서 세포간에 응집이 일어나 침전되므로 흡광도가 낮은 값을 나타났다(약 35%). 반면에, 소르타제 A 유전자가 결손된 돌연변이 균주(srtA - )의 경우 표면 단백질이 제대로 분포되지 않으므로 세포가 응집되지 않고 용액 속에 부유하므로 흡광도 값이 높다는 것을 확인하였다(약 90%).
화합물 2, 5&8, 6, 7, 9, 10, 및 대조군으로 커큐민을 각각 최종 농도 0.5%의 DMSO에 녹인 후, 0 μM 내지 100 μM의 농도(0-100μM) Newman 균주(야생형)이 접종된 배지에 가하였다. 세균을 약 37℃에서 2시간 배양한 후 4℃에서 14000 rpm으로 3분간 원심분리하였다. 상등액을 제거한 후 세균을 피브리노겐(fibrinogen)이 첨가된 인산염 완충액(Dulbecco's PBS 1X, no calcium, no magnesium)으로 풀어준 다음, 시마즈(Shimadzu)사의 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여 600 nm에서 흡광도를 측정한다. 37℃에서 2시간 동안 반응시킨 뒤 다시 흡광도를 측정하여 초기 흡광도 대비 흡광도 변화량(%)을 백분율을 산출하고, 그 결과를 도 1b에 나타내었다.
도 1b에 나타난 바와 같이, 화합물을 처리하지 않은 경우(0 μM), 약 35%의 흡광도 변화율을 나타내나, 화합물의 농도가 높아질수록 세포응집이 억제되었다. 특히, 100 μM 농도에서는 세포응집 억제 효과가 더욱 뛰어났고, 대조군인 커큐민(curcumin) 보다 우수한 흡광도 변화율을 나타내었다.
6. 스트렙토코커스 뮤탄스의 바이오필름 형성 억제
화합물 7이 인공 치아에서 스트렙토코커스 뮤탄스의 바이오필름 생성을 억제하는지 여부를 확인하였다.
구체적으로, 스트렙토코커스 뮤탄스 OMZ65 균을 브레인-하트 인퓨전 액체배지에서 37℃에서 약 24 시간 동안 배양하여 준비하였다. 인공치아(Endura, Shofu Inc., Kyoto, Japan)에 액체 배지와 화합물 1을 농도별로 첨가하고, 세균을 5x105 CFU/㎖/디쉬의 양으로 도포하였다. 양성 대조군으로 0.1%(w/v) NaF을 사용하였다.
인공치아에 도포된 세균을 37℃ 배양기에서 약 24시간 동안 인큐베이션한 후 남은 용액을 모두 제거하였다. 각각의 인공치아에 증류수 1.5 ㎖ 씩 가하여 세척하였다. 0.1%(w/v) 사프라닌(safranin) 용액으로 인공치아를 30초 동안 염색한 후 증류수로 두 번 세척하고 건조하였다. 인공치아의 사진을 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 화합물 7이 없는 경우(음성 대조군) 바이오필름이 많이 형성되었으나, 화합물 7의 농도가 높아 질수록 바이오필름의 생성이 억제되었다. 특히, 40 μM 이상 농도의 화합물 7은 스트렙토코커스 뮤탄스 바이오필름 형성 억제 효과가 양성대조군인 0.1% NaF에 비해 더욱 우수함을 확인하였다.
따라서, 화합물 1 내지 13은 항균 활성이 있으므로, 항균제로서 이용할 수 있음을 확인하였다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염:
    Figure 112021133393481-pat00039
    ;
    Figure 112021133393481-pat00040
    ;
    Figure 112021133393481-pat00041
    ; 및
    Figure 112021133393481-pat00042
    .
  9. 삭제
  10. 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 이의 입체이성질체, 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 항균용 조성물:
    Figure 112021133393481-pat00045
    ;
    Figure 112021133393481-pat00046
    ;
    Figure 112021133393481-pat00047
    ;
    Figure 112021133393481-pat00048
    ;
    Figure 112021133393481-pat00049
    ;
    Figure 112021133393481-pat00050
    ;
    Figure 112021133393481-pat00051
    ;
    Figure 112021133393481-pat00052
    ; 및
    Figure 112021133393481-pat00053
    .
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 조성물은 그람 양성균(Gram-positive bacteria)에 대하여 항균 활성을 갖는 것인 항균용 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 그람 양성균은 스타필로코커스 속(Staphylococcus sp.) 세균인 것인 항균용 조성물.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 그람 양성균은 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 또는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)인 것인 항균용 조성물.
  14. 청구항 10에 있어서, 화장료 조성물, 소독용 조성물, 또는 사료용 조성물인 것인 항균용 조성물.
  15. 청구항 10에 있어서, 식중독, 피부 감염, 염증, 또는 구강 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물인 것인 항균용 조성물.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 약학적 조성물은 구강용 의약외품인 것인 항균용 조성물.
  17. 청구항 10의 항균용 조성물을 시험관 내에서 도포, 분사, 코팅, 침지 또는 이의 조합을 수행하는 단계를 포함하는, 세균을 살균 또는 정균하는 방법.
  18. 삭제
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