KR102569276B1 - Composition for preventing or treating neurodegerative diseases comprising flavanone derivatives - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로서, 상기 플라바논 유도체는 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 또는 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 과발현 또는 과활성에 의하여 유발되는 퇴행성 신경질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다. The present invention relates to a composition for preventing or treating neurodegenerative diseases comprising a flavanone derivative as an active ingredient, wherein the flavanone derivative is AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) or BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) can be usefully used for the treatment of neurodegenerative diseases caused by overexpression or overactivity.

Description

플라바논 유도체를 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating neurodegerative diseases comprising flavanone derivatives}Composition for preventing or treating neurodegenerative diseases comprising flavanone derivatives

본 발명은 플라바논 유도체를 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preventing or treating neurodegenerative diseases containing a flavanone derivative.

알츠하이머병(Alzheimer's disease)은 퇴행성 신경질환 중 하나로서 노인에서 주로 발생되는 질환이다. 65 세 이상의 노인 중 13 %가 알츠하이머병을 앓고 있고, 85세 이상이 되면 그 비율이 45 %로 증가되는 것으로 보고되고 있다 (Clin. Chim. Acta. 456 (2016)107-114). 알츠하이머병의 주요 메커니즘으로는 비정상적인 아밀로이드 플라크의 침전, 타우(tau) 단백질 응집, 과도한 금속 이온, 산화 스트레스, 감소된 염증 과정, 감소된 아세틸콜린 (acetylcholine, ACh) 수치 등으로 알려져 있다 (Indian J. Psychiatry. 51(2009) 55-61). AChE (acetylcholinesterase) 및 BChE (butyrylcholinesterase)는 신경전달물질인 아세틸콜린을 가수분해하여 시냅스 전달을 방해함으로써 알츠하이머병의 병리생리학에 중요한 역할을 한다고 보고되고 있다 (JAMA. 273 (1995)1354-1359). Alzheimer's disease is one of the degenerative neurological diseases that mainly occurs in the elderly. It has been reported that 13% of the elderly over 65 years old suffer from Alzheimer's disease, and the proportion increases to 45% over the age of 85 years (Clin. Chim. Acta. 456 (2016) 107-114). It is known that the main mechanisms of Alzheimer's disease include abnormal amyloid plaque deposition, tau protein aggregation, excessive metal ions, oxidative stress, reduced inflammatory processes, and reduced acetylcholine (ACh) levels (Indian J. Psychiatry. 51 (2009) 55-61). Acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) are reported to play an important role in the pathophysiology of Alzheimer's disease by hydrolyzing acetylcholine, a neurotransmitter, and interfering with synaptic transmission (JAMA. 273 (1995) 1354-1359).

콜린에스테라아제 저해제(cholinesterase inhibitor)는 아세틸콜린을 분해하는 효소를 저해하여 뇌에서 니코틴성 수용체 및 무스카린성 수용체를 촉진시킬 수 있는 아세티콜린을 증가시킴으로써 콜린성 기능을 향상시킬 수 있다 (Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335). 현재, 승인된 알츠하이머병 치료제는 AChE 저해제인 rivastigmine, tacrine, donepezil, galantamine, huperzine A 및 heptylphysostigmine와 N-methyl-D-aspartate receptor antagonist를 포함하고 있다 (Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335; 및 Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335). 그러나, 이러한 치료제는 단지 경증 또는 중등도 단계의 환자에서만 효과가 있어, 중증 환자에서도 효과가 있는 보다 근본적인 치료제의 개발이 필요한 실정이다. Cholinesterase inhibitors can improve cholinergic function by inhibiting the enzyme that breaks down acetylcholine, increasing acetylcholine, which can activate nicotinic and muscarinic receptors in the brain (Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335). Currently, approved Alzheimer's disease therapies include the AChE inhibitors rivastigmine, tacrine, donepezil, galantamine, huperzine A and heptylphysostigmine and the N-methyl-D-aspartate receptor antagonist (Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335; and Curr. Neuropharmacol. 11 (2013) 315-335). However, these therapeutic agents are effective only in mild or moderately ill patients, and thus there is a need to develop more fundamental therapeutic agents that are effective even in severely ill patients.

알츠하이머병의 주요 조직병리학적 특징은 APP (amyloid precursor protein)로부터 유래된 아밀로이드 베타 (amyloid beta, Aβ)의 세포외 응집체로 이루어진노인성 플라크(senile plaque)가 존재한다는 것이다 (Physiol. Rev. 81(2001) 741-766; 및 Cell 120 (2005) 545-555). 아밀로이드 베타는 β-secretase 및 γ-secretase 인 두 가지 aspartic protease에 의해 APP를 절단하여 생성된다 (Science 275 (1997) 630-631). 특히, β-secretase는 β-site에서 APP를 절단하여 BACE1 (β-site APP cleaving enzyme 1)으로 언급되고 있다. 아밀로이드 형성 경로에서 β-secretase는 APP를 절단하여 가용성의 N-말단 절편(soluble N-terminal fragment, sAPPβ) 및 12-kDa의 C-말단 절편(12-kDa C-terminal fragment, C99)을 생성한다. 또한, C99는 아밀로이드 베타를 생성하기 위하여 γ-secretase에 의해 절단될 수 있다 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (1999) 11049-11053). A major histopathological feature of Alzheimer's disease is the presence of senile plaques composed of extracellular aggregates of amyloid beta (Aβ) derived from APP (amyloid precursor protein) (Physiol. Rev. 81 (2001 ) 741-766 and Cell 120 (2005) 545-555). Amyloid beta is produced by cleavage of APP by two aspartic proteases, β-secretase and γ-secretase (Science 275 (1997) 630-631). In particular, β-secretase cleaves APP at the β-site and is referred to as BACE1 (β-site APP cleaving enzyme 1). In the amyloidogenic pathway, β-secretase cleaves APP to produce a soluble N-terminal fragment (sAPPβ) and a 12-kDa C-terminal fragment (C99) . In addition, C99 can be cleaved by γ-secretase to generate amyloid beta (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (1999) 11049-11053).

1-42의 25-35 잔기를 포함하는 절편, 즉, Aβ25-35은 활성 상태로 남아있는 Aβ1-42의의 가장 짧은 절편이다 (PLOS ON 9 (2014)1-18). Aβ25-35은 전체 길이의 펩타이드와 동일한 물리적, 생물학적 및 독물학적 특성을 가진 큰 β-sheet 구조를 가진다 (PLOS ON 9 (2014)1-18; 및 J. Biosci. 34 (2009) 293-303). 또한, Aβ25-35은 매우 빠른 응집성과 향상된 신경독성을 가지고 있어, 본 발명에서는 상기 펩타이드를 신경독소(neurotoxin)으로 사용하였다. The fragment containing residues 25-35 of Aβ 1-42 , ie Aβ 25-35 , is the shortest fragment of Aβ 1-42 that remains active (PLOS ON 9 (2014) 1-18). Aβ 25-35 has a large β-sheet structure with the same physical, biological and toxicological properties as full-length peptides (PLOS ON 9 (2014) 1-18; and J. Biosci. 34 (2009) 293-303). In addition, Aβ 25-35 has very fast aggregation and improved neurotoxicity, so the peptide was used as a neurotoxin in the present invention.

플라보노이드(flavonoid)는 식물계에 널리 분포한 페놀계 화합물이다. 플라보노이드는 식물 유래의 식품, 특히, 과일, 씨앗 및 야채에 풍부한 반응성의 2차 대사산물이며 (Ann.N.Y. Acad. Sci. 854 (1998) 435-442; 및 Curr. Med. Chem. 18 (2011) 5289-5302), 천연 플라보노이드는 식물에서 거의 O-glycoside or C-glycoside 형태로 존재한다. 플라보노이드는 구조적으로 페닐프로파노이드(phenylpropanoid)에서 유래된 C6-C3-C6 backbone을 포함하고 있다.Flavonoids are phenolic compounds widely distributed in the plant kingdom. Flavonoids are reactive secondary metabolites abundant in foods of plant origin, especially fruits, seeds and vegetables (Ann.N.Y. Acad. Sci. 854 (1998) 435-442; and Curr. Med. Chem. 18 (2011) 5289-5302), natural flavonoids are mostly present in the form of O-glycoside or C-glycoside in plants. Flavonoids structurally contain a C6-C3-C6 backbone derived from phenylpropanoids.

한국공개특허 제10-2018-0115916호Korean Patent Publication No. 10-2018-0115916

본 발명의 목적은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating neurodegenerative diseases comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a health functional food for the prevention or improvement of neurodegenerative diseases comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 신경세포 보호용 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a composition for protecting nerve cells comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 시험관 내(in vitro) 또는 생체 외(ex-vivo)에서 플라바논 유도체를 시료에 처리하는 단계를 포함하는 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 또는 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 발현 또는 활성을 저해하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) or BACE1 (β-site amyloid) comprising the step of treating a sample with a flavanone derivative in vitro or ex-vivo. It is to provide a method of inhibiting the expression or activity of precursor protein cleaving enzyme 1).

본 발명의 또 다른 목적은 플라바논 유도체를 개체에 투여하는 단계를 포함하는 아밀로이드 베타에 의해 유도된 신경독성으로부터 신경세포를 보호하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for protecting neurons from neurotoxicity induced by amyloid beta, comprising administering a flavanone derivative to a subject.

본 발명의 또 다른 목적은 플라바논 유도체를 포함하는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 대한 결합제를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide binding agents for acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) containing flavanone derivatives.

본 발명의 또 다른 목적은 플라바논 유도체를 포함하는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 대한 길항제를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide antagonists for acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1), including flavanone derivatives.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating neurodegenerative diseases comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라바논 유도체는 디다이민 (didymin), 폰시린 (poncirin) 및 나린제닌 (naringenin)으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the flavanone derivative may be selected from the group consisting of didymin, poncirin, and naringenin.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 퇴행성 신경질환은 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)로 이루어진 군 중 하나 이상의 효소의 과발현 또는 과활성에 의하여 유발되는 퇴행성 신경질환인 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neurodegenerative disease is caused by overexpression or overactivity of one or more enzymes from the group consisting of acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1). It may be caused by a degenerative neurological disease.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 퇴행성 신경질환은 아밀로이드 단백질의 β-시트(sheet) 구조에 의해 유발되는 퇴행성 신경질환인 것일 수 있고, 상기 아밀로이드 단백질은 Aβ25-35 인 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neurodegenerative disease may be a neurodegenerative disease caused by the β-sheet structure of amyloid protein, and the amyloid protein may be Aβ 25-35 .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 퇴행성 신경질환은 sAPPβ (soluble N-terminal fragment) 및 C99 (12-kDa C-terminal fragment)의 과발현에 의하여 유발되는 퇴행성 신경질환인 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neurodegenerative disease may be a neurodegenerative disease caused by overexpression of sAPPβ (soluble N-terminal fragment) and C99 (12-kDa C-terminal fragment).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 퇴행성 신경질환은 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 노인성 치매, 당뇨성 치매, 알코올성 치매 및 혈관성 치매로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neurodegenerative disease may be selected from the group consisting of Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, senile dementia, diabetic dementia, alcoholic dementia, and vascular dementia.

또한, 본 발명은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다. In addition, the present invention provides a health functional food for preventing or improving neurodegenerative diseases comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

또한, 본 발명은 플라바논 유도체를 유효성분으로 포함하는 신경세포 보호용 조성물을 제공한다. In addition, the present invention provides a composition for protecting nerve cells comprising a flavanone derivative as an active ingredient.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신경세포 보호는 아밀로이드 단백질의 β-시트(sheet) 구조에 의해 유발되는 독성으로부터 신경세포를 보호하는 것일 수 있고, 상기 아밀로이드 단백질은 Aβ25-35 인 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nerve cell protection may be to protect nerve cells from toxicity caused by the β-sheet structure of amyloid protein, and the amyloid protein may be Aβ 25-35 . there is.

또한, 본 발명은 시험관 내(in vitro) 또는 생체 외(ex-vivo)에서 플라바논 유도체를 시료에 처리하는 단계를 포함하는 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 또는 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 발현 또는 활성을 저해하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention relates to AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) or BACE1 (β-site amyloid precursor protein) comprising the step of treating a sample with a flavanone derivative in vitro or ex vivo. A method for inhibiting the expression or activity of cleaving enzyme 1) is provided.

또한, 본 발명은 플라바논 유도체를 개체에 투여하는 단계를 포함하는 아밀로이드 베타에 의해 유도된 신경독성으로부터 신경세포를 보호하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for protecting nerve cells from neurotoxicity induced by amyloid beta, comprising administering a flavanone derivative to a subject.

또한, 본 발명은 플라바논 유도체를 포함하는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 대한 결합제를 제공한다. In addition, the present invention provides binding agents for acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) containing flavanone derivatives.

또한, 본 발명은 플라바논 유도체를 포함하는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 대한 길항제를 제공한다. In addition, the present invention provides antagonists for acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) including flavanone derivatives.

본 발명에 따른 플라바논 유도체는 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 또는 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 과발현 또는 과활성에 의하여 유발되는 퇴행성 신경질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.The flavanone derivative according to the present invention can be usefully used in the treatment of neurodegenerative diseases caused by overexpression or overactivity of AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) or BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1). .

도 1은 플라바논 유도체의 화학 구조식을 나타낸 것이다.
도 2는 플라바논 유도체에 의한 AChE (A), BChE (B) 및 BACE1 (C)의 저해 활성을 나타낸 것이다 (베르베린, 갈란타민 및 케르세틴이 양성 대조군으로 사용됨).
도 3A 및 3B는 다른 농도의 기질 조건 (0.6 mM (●), 0.3 mM (○) 및 0.1 mM (▼))에서 디다이민 (A) 및 폰시린 (B)에 의한 AChE 저해의 Dixon plot을 나타낸 것이고, 도 3C는 다른 농도의 디다이민 (0 μM (Δ), 0.8 μM (▼), 4 μM (○) 및 20 μM (●))에 의한 AChE 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이며, 도 3D는 다른 농도의 폰시린 (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) 및 100 μM (●))에 의한 AChE 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이다.
도 4A 및 4B는 다른 농도의 기질 조건 (0.6 mM (●), 0.3 mM (○) 및 0.1 mM (▼))에서 디다이민 (A) 및 폰시린 (B)에 의한 BChE 저해의 Dixon plot을 나타낸 것이고, 도 4C는 다른 농도의 디다이민 (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) 및 100 μM (●))에 의한 BChE 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이며, 도 4D는 다른 농도의 폰시린 (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) 및 100 μM (●))에 의한 BChE 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이다.
도 5A 및 5B는 다른 농도의 기질 조건 (150 nM (●), 250 nM (○) 및 750 nM (▼))에서 디다이민 (A) 및 폰시린 (B)에 의한 BACE1 저해의 Dixon plot을 나타낸 것이고, 도 5C는 다른 농도의 디다이민 (0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) 및 62.6 μM (●))에 의한 BACE1 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이며, 도 5D는 다른 농도의 폰시린 (0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) 및 62.6 μM (●))에 의한 BACE1 저해의 Lineweaver-Burk plot을 나타낸 것이다.
도 6은 플라바논 유도체와 2WJO의 도킹된 위치에서의 상호작용을 나타낸 것으로서, 디다이민 (A), 폰시린 (B), 나린제닌 (C), QUD (D) 및 2WJO-QUD complex docking protocol (E)은 분홍색 막대기로 나타냈고, 2WJO와 형성된 수소결합은 녹색 막대기로 나타냈으며, 소수성 상호작용 (van der Waals interaction)과 관련된 2WJO의 잔기는 녹색선으로 나타낸 것이다.
도 7A 및 7B는 플라바논 유도체 (디다이민 (A), 폰시린 (B))와 AChE 사이의 분자 도킹을 나타낸 것이고, 도 7C 및 7D는 플라바논 유도체 (디다이민 (C), 폰시린 (D))와 BChE 사이의 분자 도킹을 나타낸 것이다.
도 8은 PC12 세포에 플라바논 유도체를 24 시간 동안 전처리하고, 2 시간 동안 Aβ25-35 (10 μM)을 처리한 후, MTT 어세이를 통해 세포생존률을 측정한 결과이다 (데이터는 3 회 실험에 대하여 평균 ± SEM 로 표시함; 및 a-j 문자는 평균에 대한 통계적 차이를 나타냄).
도 9A는 PC12 세포에서 디다이민을 전처리하고, Aβ25-35 을 처리한 후 세포생존률을 측정한 결과이고, 9B는 Aβ25-35 이 처리된 PC12 세포에 디다이민을 처리한 후, BACE1의 발현량을 측정한 결과이며, 9C는 APP, sAPPsβ 및 C99의 발현량을 웨스턴블럿을 통해 측정한 결과이다 (결과는 β-actin으로 표준화하였고, 세 번의 독립된 실험에서의 평균 ± SEM 로 표시함; 및 a-f 문자는 평균에 대한 통계적 차이를 나타냄).
1 shows the chemical structure of flavanone derivatives.
Figure 2 shows the inhibitory activities of AChE (A), BChE (B) and BACE1 (C) by flavanone derivatives (berberine, galantamine and quercetin were used as positive controls).
Figures 3A and 3B show Dixon plots of AChE inhibition by didimine (A) and ponyrin (B) at different concentrations of substrate conditions (0.6 mM (●), 0.3 mM (○) and 0.1 mM (▼)). 3C is a Lineweaver-Burk plot of AChE inhibition by different concentrations of didimine (0 μM (Δ), 0.8 μM (▼), 4 μM (○) and 20 μM (●)), and FIG. 3D Shows the Lineweaver-Burk plot of AChE inhibition by different concentrations of ponsillin (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) and 100 μM (●)).
Figures 4A and 4B show Dixon plots of BChE inhibition by didimine (A) and poncerin (B) at different concentrations of substrate conditions (0.6 mM (●), 0.3 mM (○) and 0.1 mM (▼)). 4C shows a Lineweaver-Burk plot of BChE inhibition by different concentrations of didimine (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) and 100 μM (●)), and FIG. 4D Shows the Lineweaver-Burk plot of BChE inhibition by different concentrations of Ponsillin (0 μM (Δ), 4 μM (▼), 20 μM (○) and 100 μM (●)).
Figures 5A and 5B show Dixon plots of BACE1 inhibition by didimine (A) and fonsillin (B) at different concentrations of substrate conditions (150 nM (●), 250 nM (○), and 750 nM (▼)). Figure 5C is a Lineweaver-Burk plot of BACE1 inhibition by different concentrations of didimine (0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) and 62.6 μM (●))) , and Figure 5D shows the lineweaver-line of BACE1 inhibition by different concentrations of poncerin (0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) and 62.6 μM (●))). It shows the Burk plot.
Figure 6 shows the interaction of flavanone derivatives with 2WJO at the docked position, didimine (A), ponyrin (B), naringenin (C), QUD (D) and 2WJO-QUD complex docking protocol ( E) is shown as a pink stick, hydrogen bonds formed with 2WJO are shown as green sticks, and residues of 2WJO related to hydrophobic interactions (van der Waals interaction) are shown as green lines.
7A and 7B show molecular docking between flavanone derivatives (didimine (A), fonsillin (B)) and AChE, and FIGS. 7C and 7D show flavanone derivatives (didimine (C), fonsillin (D) )) and molecular docking between BChE.
Figure 8 shows the results of measuring cell viability through an MTT assay after pre-treating PC12 cells with a flavanone derivative for 24 hours and treating them with Aβ 25-35 (10 μM) for 2 hours (data are shown in three experiments). expressed as mean ± SEM for ; and letters aj indicate statistical differences relative to the mean).
Figure 9A is the result of measuring cell viability after pre-treatment with didimine and treatment with Aβ 25-35 in PC12 cells, and 9B is the expression of BACE1 after treatment with didimine in PC12 cells treated with Aβ 25-35 . 9C is the result of measuring the expression levels of APP, sAPPsβ and C99 through Western blotting (results were normalized to β-actin and expressed as the mean ± SEM of three independent experiments; and letters af indicate statistical differences about the mean).

본 발명의 플라바논 유도체는 디다이민 (didymin), 폰시린 (poncirin) 및 나린제닌 (naringenin)으로서 각각 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 의미한다. 본 발명의 플라바논 유도체는 당업계에 공지된 방법으로 화학적으로 합성하거나 시판되는 물질을 사용할 수 있다.The flavanone derivatives of the present invention are didymin, poncirin, and naringenin, which are compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, respectively. The flavanone derivative of the present invention may be chemically synthesized by a method known in the art or a commercially available material may be used.

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 3][Formula 3]

본 발명에서 퇴행성 신경질환은 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 노인성 치매, 당뇨성 치매, 알코올성 치매 및 혈관성 치매을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, neurodegenerative diseases include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, senile dementia, diabetic dementia, alcoholic dementia and vascular dementia, but are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 퇴해성 신경질환은 AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)로 이루어진 군 중 하나 이상의 효소의 과발현 또는 과활성에 의하여 유발되는 퇴행성 뇌질환일 수 있고, 특히, 본 발명의 플라바논 유도체는 상기 세 가지 효소를 삼중으로 억제할 수 있고, 더 나아가 sAPPβ (soluble N-terminal fragment) 및 C99 (12-kDa C-terminal fragment)의 과발현에 의하여 유발되는 퇴행성 신경질환일 수 있다.Neurodegenerative diseases according to an embodiment of the present invention are caused by overexpression or overactivity of one or more enzymes from the group consisting of acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE) and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) In particular, the flavanone derivative of the present invention can triple the inhibition of the three enzymes, and furthermore, sAPPβ (soluble N-terminal fragment) and C99 (12-kDa C-terminal fragment) It may be a degenerative neurological disease caused by overexpression of .

본 발명의 일 실시예에 따른 퇴행성 신경질환은 아밀로이드 단백질의 β-시트(sheet) 구조에 의해 유발되는 퇴행성 신경질환일 수 있고, 상기 아밀로이드 단백질은 Aβ25-35 일 수 있다.Neurodegenerative diseases according to an embodiment of the present invention may be neurodegenerative diseases caused by the β-sheet structure of amyloid protein, and the amyloid protein may be Aβ 25-35 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 플로바논 유도체는 신경세포 보호 용도로 이용할 수 있고, 상기 신경세포 보호는 아밀로이드 단백질의 β-시트(sheet) 구조에 의해 유발되는 독성일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, flavanone derivatives can be used for neuronal cell protection, and the neuronal cell protection can be toxic caused by the β-sheet structure of amyloid protein.

본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 용어, "약학적으로 허용가능한"이란 상기 조성물에 노출되는 세포나 인간에게 독성이 없는 특성을 나타내는 것을 의미한다. 상기 담체는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제, 기제, 부형제, 윤활제 등 당업계에 공지된 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier. As used herein, the term "pharmaceutically acceptable" means that it exhibits non-toxic properties to cells or humans exposed to the composition. The carrier may be used without limitation as long as it is known in the art such as a buffer, a preservative, a pain reliever, a solubilizer, an isotonic agent, a stabilizer, a base, an excipient, a lubricant, and the like.

또한, 본 발명의 약학 조성물은 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. 나아가, 연고제, 로션제, 스프레이제, 패취제, 크림제, 산제, 현탁제, 겔제 또는 젤의 형태의 피부 외용제의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 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. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention is formulated according to conventional methods into oral formulations such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, external preparations, suppositories and sterile injection solutions. can Furthermore, it may be used in the form of ointments, lotions, sprays, patches, creams, powders, suspensions, gels, or skin external preparations in the form of gels. Carriers, excipients and diluents that may be included in the composition of the present invention include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginates, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. When formulated, it is prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.

경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 싸이코트리아 루브라 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 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), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc. These solid preparations contain at least one excipient, for example, starch, calcium carbonate, It is prepared by mixing sucrose or lactose, gelatin, etc. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc are also used. Liquid preparations for oral use include suspensions, solutions for oral use, emulsions, and syrups. In addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, various excipients such as wetting agents, sweeteners, aromatics, and preservatives may be included. there is. Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, freeze-dried formulations, and suppositories. Propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate may be used as non-aqueous solvents and suspending agents. As a base for the suppository, witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogeratin and the like may be used.

본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어 "투여"란 적절한 방법으로 개체에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며 상기 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The pharmaceutical composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. The term "administration" of the present invention means introducing a predetermined substance into a subject by an appropriate method, and the administration route of the composition may be administered through any general route as long as it can reach the target tissue. Intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, intrarectal administration, but not limited thereto.

상기 용어, "개체"란 인간을 포함한 쥐, 생쥐, 가축 등의 모든 동물을 의미한다. 바람직하게는, 인간을 포함한 포유동물일 수 있다.The term "individual" refers to all animals such as rats, mice, livestock, and the like, including humans. Preferably, it may be a mammal including a human.

상기 용어, "약학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 성별, 연령, 체중, 건강 상태, 질병의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로, 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시에 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 투여는 상기 권장 투여량을 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다.The term "pharmaceutically effective amount" means an amount that is sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment and does not cause side effects, and the effective dose level is determined by the patient's gender, age, Factors including body weight, health condition, type of disease, severity, activity of the drug, sensitivity to the drug, method of administration, time of administration, route of administration, and rate of excretion, duration of treatment, drugs used in combination or concurrently, and other medical disciplines. It can be easily determined by a person skilled in the art according to well-known factors. Administration may be administered once a day at the recommended dose, or may be administered in several divided doses.

본 발명의 식품 조성물은 통상적인 의미의 식품을 모두 포함할 수 있으며, 기능성 식품, 건강기능식품 등 당업계에 알려진 용어와 혼용 가능하다.The food composition of the present invention may include all food in a conventional sense, and may be used interchangeably with terms known in the art, such as functional food and health functional food.

본 발명의 용어, "기능성 식품"은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.The term of the present invention, "functional food" refers to food manufactured and processed using raw materials or ingredients having useful functionalities for the human body according to the Act on Health Functional Foods No. 6727, and "functional" means It refers to intake for the purpose of obtaining useful effects for health purposes, such as regulating nutrients with respect to structure and function or physiological action.

본 발명의 용어, "건강기능식품"은 건강보조의 목적으로 특정성분을 원료로 하거나 식품 원료에 들어있는 특정성분을 추출, 농축, 정제, 혼합 등의 방법으로 제조, 가공한 식품을 말하며, 상기 성분에 의해 생체방어, 생체리듬의 조절, 질병의 방지와 회복 등 생체조절기능을 생체에 대하여 충분히 발휘할 수 있도록 설계되고 가공된 식품을 말하는 것으로서, 상기 건강식품용 조성물은 질병의 예방 및 질병의 회복 등과 관련된 기능을 수행할 수 있다. The term of the present invention, "health functional food" refers to a food manufactured and processed by methods such as extracting, concentrating, refining, mixing, etc., using specific ingredients as raw materials or specific ingredients contained in food raw materials for the purpose of health supplementation. It refers to a food designed and processed to sufficiently exert biological control functions such as biological defense, regulation of biological rhythm, prevention and recovery of disease, etc. It can perform related functions, etc.

본 발명의 조성물이 사용될 수 있는 식품의 종류에는 제한이 없다. 아울러 본 발명의 조성물은 당업자의 선택에 따라 식품에 포함될 수 있는 적절한 기타 보조 성분과 공지의 첨가제를 혼합하여 제조할 수 있다. 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림 류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 본 발명에 따른 추출물 및 이의 분획물을 주성분으로 하여 제조한 즙, 차, 젤리 및 주스 등에 첨가하여 제조할 수 있다.There are no restrictions on the types of foods in which the composition of the present invention can be used. In addition, the composition of the present invention may be prepared by mixing suitable other auxiliary ingredients that may be included in food and known additives according to the selection of those skilled in the art. Examples of foods that can be added include meat, sausage, bread, chocolate, candy, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, chewing gum, dairy products including ice cream, various soups, beverages, tea, drinks, alcoholic beverages, and Vitamin complexes, etc., can be prepared by adding the extract and its fractions according to the present invention to juices, teas, jellies, juices, etc. prepared as main components.

또한, 본 발명에 적용될 수 있는 식품에는 예컨대, 특수영양식품(예: 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예: 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품(예: 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예:스낵류), 유가공품(예: 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예: 과실, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료(예, 라면스프 등) 등 모든 식품을 포함할 수 있다.In addition, foods that can be applied to the present invention include, for example, special nutritional foods (e.g., formula milk, infant, baby food, etc.), processed meat products, fish meat products, tofu, jelly, noodles (e.g., ramen, noodles, etc.), health supplement food , seasonings (eg soy sauce, soybean paste, gochujang, mixed paste, etc.), sauces, confectionery (eg snacks), dairy products (eg fermented milk, cheese, etc.), other processed foods, kimchi, pickled foods (various types of kimchi, pickled vegetables, etc.) ), beverages (eg fruit, vegetable drinks, soy milk, fermented beverages, etc.), and natural seasonings (eg, ramen soup, etc.).

본 발명의 건강기능식품 조성물이 음료의 형태로 사용될 경우에는 통상의 음료와 같이 여러 가지 감미제, 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상기 외에 본 발명의 건강기능식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.When the health functional food composition of the present invention is used in the form of a beverage, it may contain various sweeteners, flavoring agents, or natural carbohydrates as additional components, like conventional beverages. In addition to the above, the health functional food composition of the present invention contains various nutrients, vitamins, electrolytes, flavors, colorants, pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloidal thickeners, pH regulators, stabilizers, preservatives, and glycerin. , alcohol, a carbonating agent used in carbonated beverages, and the like. In addition, it may contain fruit flesh for the manufacture of natural fruit juice, fruit juice beverages and vegetable beverages.

본 발명에서 사용되는 용어, "길항제(antagonist)"는 임의의 메커니즘에 의하여, 수용체 또는 세포 내 매개체와 같은 다른 분자의 영향을 부분적으로 또는 완전히 저해하는 분자를 의미하며, 본 발명에서 길항제는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 자신이 결합함으로서 효현제(agonist)가 수용체에 결합하는 것을 막고, 자신은 수용체를 통한 생리작용을 나타내지는 않는 물질을 의미한다. 따라서, 본 발명의 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 길항제는 상기 효소에 강한 결합력을 가지므로 마이크로 분자 수준에서 부분적으로 상기 효소 관련 시그널링을 저해하되 완전히 폐지하지 않는 작용을 할 수 있다.As used herein, the term "antagonist" refers to a molecule that partially or completely inhibits the effects of other molecules such as receptors or intracellular mediators by any mechanism, and in the present invention, the antagonist is AChE ( acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase), and BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1), thereby preventing agonists from binding to receptors, and substances that do not themselves exhibit physiological actions through receptors. it means. Therefore, the antagonists of AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase), and BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) of the present invention have strong binding affinity to the enzymes, thereby partially inhibiting the enzyme-related signaling at the micromolecular level. However, it may work without completely abolishing it.

본 발명에서 사용되는 용어, "AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) 길항제"는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)의 생물학적 활성을 직간접적으로, 또는 실질적으로 방해, 감소 또는 저해할 수 있는 물질을 말한다. As used herein, the term "AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) and BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) antagonist" refers to AChE (acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) and BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) antagonist. A substance that can directly, indirectly, or substantially interfere with, reduce, or inhibit the biological activity of protein cleaving enzyme 1).

본 발명에서 사용되는 용어, "억제"는 결핍, 부조화, 그 밖의 많은 원인에 의하여 생물 활동이나 활성이 저하되는 현상을 말하며, 효소의 활성/발현을 부분적으로 또는 완전히 블로킹하거나, 감소시키거나, 예방하거나, 활성화를 지연시키거나, 불활성화시키거나 또는 하향 조절하는 것일 수 있다As used herein, the term "inhibition" refers to a phenomenon in which biological activity or activity is lowered due to deficiency, incompatibility, or many other causes, and partially or completely blocks, reduces, or prevents the activity / expression of an enzyme or by delaying, inactivating, or down-regulating activation.

일 측면에서, 본 발명은 플라바논 유도체를 포함하는 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) 결합제에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE) and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) binding agents including flavanone derivatives.

상기, 각 플라바논 유도체들의 AChE(acetylcholinesterase), BChE (butyrylcholinesterase) 및 BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1)에 결합하는 위치는 하기 실시예에서 상세히 설명한다.The binding positions of each of the flavanone derivatives to acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1) will be described in detail in the Examples below.

본 발명에서 사용하는 용어, "시료"는 생물학적 시료를 포함할 수 있으며, 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 객담, 뇌척수액 또는 뇨와 같은 시료 등을 포함할 수 있다.As used herein, the term "sample" may include a biological sample, and the biological sample may include samples such as tissue, cells, whole blood, serum, plasma, saliva, sputum, cerebrospinal fluid or urine.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 실험재료 및 방법Example 1. Experimental Materials and Methods

1.1. 실험재료1.1. experimental material

전기뱀장어 유래 AChE (acetylcholinesterase, EC3.1.1.7), 말 혈청(horse serum) 유래 BChE (butyrylcholinesterase, EC 3.1.1.8), ACh (acetylthiocholine iodide), BCh (butyrylthiocholine chloride), DTNB (5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid)), 디다이민 (didymin, >98% purity), 폰시린 (poncirin, >95% purity), 나린제닌 (naringenin), 케르세틴 (quercetin, >95% purity), 갈란타민 (galanthamine) 및 베르베린 (berberine)은 다른 언급이 없는 한 Merck, Fluka 또는 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. BACE1 FRET (fluorescence resonance energy transfer) assay kits (β-secretase, human recombinant)은 Pan Vera Co. (Madison, WI, USA)에서 구입하였다. MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide), DMSO (N, N-dimethyl sulfoxide)는 Sigma (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 아밀로이드 베타 (Amyloid beta, Aβ 25-35)는 Bachem California Inc. (Torrance, CA, USA)에서 구입하였다. RPMI 1640, FBS (fetal bovine serum), penicillin, streptomycin 및 말 혈청 (horse serum) Gibco (Logan, UT, USA)에서 구입하였다. Anti-BACE1 (ab2077; Abcam), anti-C99 (M066-3; MBL), human anti-sAPPβ Swedish (sAPPβ-sw), APP, monoclonal β-actin 은 Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, USA)에서 구입하였다. 플라바논 유도체 (flavanone derivatives)의 화학구조식은 도 1과 같다. Electric eel-derived AChE (acetylcholinesterase, EC3.1.1.7), horse serum-derived BChE (butyrylcholinesterase, EC 3.1.1.8), ACh (acetylthiocholine iodide), BCh (butyrylthiocholine chloride), DTNB (5,5′- dithiobis (2-nitrobenzoic acid)), didymin (>98% purity), poncirin (>95% purity), naringenin, quercetin (>95% purity), galantamine ( galanthamine) and berberine were purchased from Merck, Fluka or Sigma-Aldrich unless otherwise noted. BACE1 FRET (fluorescence resonance energy transfer) assay kits (β-secretase, human recombinant) were purchased from Pan Vera Co. (Madison, WI, USA). MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) and DMSO (N, N-dimethyl sulfoxide) were purchased from Sigma (St. Louis, MO, USA). Amyloid beta (Aβ 25-35) is a product of Bachem California Inc. (Torrance, CA, USA). RPMI 1640, fetal bovine serum (FBS), penicillin, streptomycin, and horse serum were purchased from Gibco (Logan, UT, USA). Anti-BACE1 (ab2077; Abcam), anti-C99 (M066-3; MBL), human anti-sAPPβ Swedish (sAPPβ-sw), APP, and monoclonal β-actin were from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, USA). Purchased. The chemical structure of flavanone derivatives is shown in FIG. 1.

1.2. 1.2. In vitro In vitro ChE (Cholinesterase) 효소 어세이ChE (Cholinesterase) enzyme assay

ChE에 대한 플라보노이드의 저해 활성은 Ellman et al. (Biochem. Pharmacol. 7 (1961) 88-95)에 의해 개발된 분광광도법 (spectrophotometric method)을 사용하여 측정되었다. ACh (acetylcholine) 및 BCh (butyrylcholine)은 각각 AChE (acetylcholinesterase) 및 BChE (butyrylcholinesterase)에 대한 저해 활성을 측정하는 기질로서 사용된다. 반응물은 140 μL의 인산나트륨 버퍼 (pH 8.0); 20 μL의 플라보이노이드 샘플 (최종 농도 100 μM); 및 20 μL의 AChE 또는 BChE 용액 (0.36 U/mL)를 첨가하여 혼합하고 상온에서 10 분 동안 반응시켰다. 모든 샘플 및 양성 대조군 (베르베린, 갈란타민)은 10% DMSO 에 녹여 사용하였다. 반응은 각각 10 μL DTNB; 및 10 μL의 ACh 또는 BCh 을 첨가하여 시작되었다. ACh 또는 BCh의 가수분해는 412 nm 에서 5 분 동안 ACh 또는 BCh의 효소적 가수분해에 의해 방출된 티오콜린 (thiocholine)과 DTNB의 반응으로부터 기인된 노란색의 5-티오-2-니트로벤조에이트 음이온의 형성을 추적함으로써 관찰되었다. 모든 반응은 spectrophotometer (VERSAmax, Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 96-well microplate에서 세 번 수행되고 기록되었다. 퍼센트 (%) 저해는 다음의 수식으로 계산되었다: % 저해 = (1 - S / E) × 100 (S는 샘플을 처리한 경우의 효소 활성이고, E는 샘플을 처리하지 않은 경우 효소 활성임). 각 샘플의 ChE 저해 활성은 로그(log)-투여량(dose) 저해 곡선으로부터 계산된 IC50 값 (기질인 ACh 또는 BCh의 가수분해를 50% 까지 저해하는데 필요한 농도, μM)으로 나타내었다. The inhibitory activity of flavonoids against ChE was investigated by Ellman et al. (Biochem. Pharmacol. 7 (1961) 88-95) was measured using a spectrophotometric method. Acetylcholine (ACh) and butyrylcholine (BCh) are used as substrates to measure inhibitory activity against acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE), respectively. The reaction consisted of 140 μL of sodium phosphate buffer (pH 8.0); 20 μL of flavonoid sample (final concentration 100 μM); and 20 μL of AChE or BChE solution (0.36 U/mL), mixed, and reacted at room temperature for 10 minutes. All samples and positive controls (berberine, galantamine) were dissolved in 10% DMSO. Reactions were each treated with 10 μL DTNB; and 10 μL of ACh or BCh. Hydrolysis of ACh or BCh resulted in the formation of yellow 5-thio-2-nitrobenzoate anion resulting from the reaction of DTNB with thiocholine released by enzymatic hydrolysis of ACh or BCh at 412 nm for 5 min. It was observed by tracing the formation. All reactions were performed and recorded in triplicate in a 96-well microplate using a spectrophotometer (VERSAmax, Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA). Percent (%) inhibition was calculated with the following formula: % inhibition = (1 - S / E) × 100 (S is the enzyme activity when the sample is treated and E is the enzyme activity when the sample is not treated) . The ChE inhibitory activity of each sample was expressed as an IC 50 value (concentration required to inhibit hydrolysis of ACh or BCh as a substrate by 50%, μM) calculated from a log-dose inhibition curve.

1.3. 1.3. In vitro In vitro BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) 효소 어세이BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) enzyme assay

BACE1 효소 어세이는 BACE1 FRET (fluorescence resonance energy transfer) assay kits (β-secretase, human recombinant, PanVera Co., Madison, WI, USA)을 사용하였다. 어세이는 제공된 매뉴얼을 약간 변경하여 수행되었다 (Asian. Pac. J. Trop. Med. 9 (2016) 103-111). 양성 대조군은 케르세틴이 사용되었다. For the BACE1 enzyme assay, BACE1 FRET (fluorescence resonance energy transfer) assay kits (β-secretase, human recombinant, PanVera Co., Madison, WI, USA) were used. The assay was performed with minor modifications to the provided manual (Asian. Pac. J. Trop. Med. 9 (2016) 103-111). As a positive control, quercetin was used.

1.4. AChE, BChE 및 BACE1를 저해하는 플라바논 유도체의 키네틱 파라미터 (kinetic parameter)1.4. Kinetic parameters of flavanone derivatives that inhibit AChE, BChE and BACE1

본 발명자들은 플라바논 유도체가 AChE, BChE 및 BACE1 을 저해하는 메커니즘을 확인하기 위해 Lineweaver-Burk plot 및 Dixon plot의 두 가지 보완적인 키네틱 방법을 사용하였다 (J. Am. Chem. Soc. 56 (1934) 658-666; Biochem. J. 137 (1974) 143-144; 및 Biochem. J. 55 (1953) 170-171). AChE 및 BChE 저해의 메커니즘은 다른 농도의 기질 (플라바논 유도체에 대해 0.6 내지 0.1 mM)에 대한 효과를 관찰하여 확인하였다. AChE 및 BChE 저해 어세이는 다양한 기질의 농도로 수행되었다. 간단히, 10% DMSO 에 용해시킨 20 μL의 플라바논 유도체 샘플은 140 μL의 버퍼와 20 μL의 AChE 또는 BChE (0.36 U/mL)을 넣어 혼합하여 상온에서 10 분 동안 반응시켰다. 이후, 10 μL의 DTNB (0.5 mM)과 10 μL의 ACh 또는 BCh (0.6 mM)을 첨가하여 최종 혼합물은 상온에서 5 분 동안 반응시켰다. 혼합물의 흡광도는 microplate reader를 사용하여 412 nm에서 측정하였다. 플라바논 유도체에 의한 BACE1 저해에 대한 Dixon plot은 375, 250 및 150 nM 기질의 존재 하에 얻었다. 저해 키네틱 분석을 위한 각 플라바논 유도체의 실험 농도는 0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) 및 62.6 μM (●) 로 나타내었다. 저해상수 (K i )는 Dixon plot의 분석에서 x-축 절편값을 _K i 로 하여 결정하였다. The present inventors used two complementary kinetic methods, Lineweaver-Burk plot and Dixon plot, to identify mechanisms by which flavanone derivatives inhibit AChE, BChE and BACE1 (J. Am. Chem. Soc. 56 (1934) 658-666; Biochem. J. 137 (1974) 143-144; and Biochem. J. 55 (1953) 170-171). The mechanism of AChE and BChE inhibition was confirmed by observing the effects of different concentrations of the substrate (0.6 to 0.1 mM for flavanone derivatives). AChE and BChE inhibition assays were performed with various substrate concentrations. Briefly, 20 μL of the flavanone derivative sample dissolved in 10% DMSO was mixed with 140 μL of buffer and 20 μL of AChE or BChE (0.36 U/mL) and reacted at room temperature for 10 minutes. Then, 10 μL of DTNB (0.5 mM) and 10 μL of ACh or BCh (0.6 mM) were added, and the final mixture was reacted at room temperature for 5 minutes. The absorbance of the mixture was measured at 412 nm using a microplate reader. Dixon plots for BACE1 inhibition by flavanone derivatives were obtained in the presence of 375, 250 and 150 nM substrate. Experimental concentrations of each flavanone derivative for the inhibition kinetic assay were 0 μM (■), 0.5 μM (Δ), 2.5 μM (▼), 12.5 μM (○) and 62.6 μM (●). The inhibition constant (K i ) was determined by taking the x-axis intercept value as _ K i in the analysis of the Dixon plot.

1.5. AChE 및 BChE의 분자 도킹 시뮬레이션1.5. Molecular docking simulation of AChE and BChE

도킹 연구는 advanced docking program AutoDock 4.2로 수행되었다 (J. Comput. Chem. 30 (2009) 2785-2791). AChE (acetylcholinesterase) 및 BChE (butyrylcholinesterase)의 X-선 결정학적 구조는 Brookhaven protein data bank (http://www.rcsb.org/)에서 검색하였다. 템플릿 타겟 단백질 (PDB 코드: 4ey7 & 1p0i)의 준비를 위하여, 동족체 리간드 및 모든 결정학적 물 분자가 초기 수용체 구조로부터 생략되었고, 모든 도킹 시뮬레이션이 chain A에서 수행되었다. ADT 프로그램은 비극성 수소를 수용체의 관련 탄소 원자로 합치는데 사용하였고, Kollman 전하가 부여되었다. 도킹된 리간드에는 비극성 수소가 첨가되었고, ADT program에 의해 Gasteiger 전하가 부여되고, 비틀림 자유도가 할당되었다. Lamarckian 유전 알고리즘 (LGA, Lamarckian genetic algorithm)은 활성부위에서 상호작용/결합을 모델링하기 위해 적용되었다. 각 리간드에 대해 100 개의 바람직한 독립적인 유전 알고리즘가 고려되었다. Lamarckian 유전 알고리즘의 경우 27,000 maximum generation; 0.02의 유전자 돌연변이율 (gene mutation rate); 및 0.8 의 교차율이 사용되었다. 실제 도킹 과정에서 단백질을 특징짓는 그리드맵 (grid map)은 AutoGrid 로 계산되었다. 그리드의 크기는 활성부위 뿐만 아니라 주변 표면의 상당 부분을 포함하는 방식으로 설정되었다. 이러한 목적을 위해, x, y 및 z 방향에서의 60 * 60 * 60 point의 그리드가 AChE 및 BChE의 촉매부위의 질량 중심에서 0.375 Å의 간격을 갖도록 설계되었다. 클러스터 분석은 도킹된 결과에서 3 Å의 RMSD tolerance를 사용하여 수행되었다.Docking studies were performed with the advanced docking program AutoDock 4.2 (J. Comput. Chem. 30 (2009) 2785-2791). The X-ray crystallographic structures of AChE (acetylcholinesterase) and BChE (butyrylcholinesterase) were retrieved from the Brookhaven protein data bank (http://www.rcsb.org/). For the preparation of template target proteins (PDB codes: 4ey7 & 1p0i), the cognate ligand and all crystallographic water molecules were omitted from the initial acceptor structure, and all docking simulations were performed on chain A. The ADT program was used to incorporate the non-polar hydrogen into the relevant carbon atom of the acceptor and assigned a Kollman charge. Non-polar hydrogen was added to the docked ligands, Gasteiger charges were assigned, and torsional degrees of freedom were assigned by the ADT program. The Lamarckian genetic algorithm (LGA) was applied to model the interaction/binding at the active site. For each ligand, 100 preferred independent genetic algorithms were considered. 27,000 maximum generations for the Lamarckian genetic algorithm; a gene mutation rate of 0.02; and a crossover ratio of 0.8 was used. A grid map characterizing proteins during the actual docking process was calculated with AutoGrid. The size of the grid was set in such a way that it covered not only the active site but also a significant portion of the surrounding surface. For this purpose, a grid of 60 * 60 * 60 points in the x, y and z directions was designed with a spacing of 0.375 Å from the center of mass of the catalytic sites of AChE and BChE. Cluster analysis was performed using a RMSD tolerance of 3 Å on the docked results.

1.6. BACE1의 분자 도킹 시뮬레이션1.6. Molecular docking simulation of BACE1

BACE1 structure (PDB ID-2WJO)가 도킹 연구에 사용되었다. 누락된 잔기(residue) 162-171 은 SWISS-MODEL (Bioinformatics. 22 (2006)195-201) 웹-서버를 사용하여 모델링하였고, 생성된 모델의 질은 ANOLEA 및 QMEAN 분석을 사용하여 판단하였다. 이후, 선택된 모델은 도킹 연구에서 가동되었다. 비극성 전하가 합쳐지고 Gasteiger 전하가 모든 수용체 원자에 부여되었다. 모든 리간드는 Polak Ribiere 결합 경사도 알고리즘으로 0.003 kcal/Å mol-1 의 에너지 수렴에 대해 Hyper Chem 8에서 시행된 MM4+를 사용하여 그려지고 최적화되었다. Gasteiger 전하는 각 리간드의 원자에 부여되고 비극성 수소가 합쳐졌다. Autodock 4 (J. Mol. Recogn. 9 (1996) 1-5)으로 시행된 사용된 Lamarckian 유전 알고리즘은 검색 방법으로서 사용되었다. 0.375 Å의 기본 그리드 간격이 유지되고, 그리드는 단백질의 활성부위 잔기를 수용하도록 선택되었다. 도킹을 위한 파라미터는 최종 기준으로서 2,500,000 의 최대 에너지 평가 및 최대 27,000 세대를 가진 150 개의 초기 집단이 포함되었다. 1의 Elitism 값과 0.02의 돌연변이 확률 및 0.8의 교차율이 사용되었다. 각 리간드에 대해 200 도킹 런이 수행되었다. The BACE1 structure (PDB ID-2WJO) was used for docking studies. Missing residues 162-171 were modeled using the SWISS-MODEL (Bioinformatics. 22 (2006)195-201) web-server, and the quality of the generated models was judged using ANOLEA and QMEAN analyses. Afterwards, the selected model was run in a docking study. Non-polar charges are combined and Gasteiger charges are assigned to all acceptor atoms. All ligands were drawn and optimized using MM4+ implemented in Hyper Chem 8 for an energy convergence of 0.003 kcal/Å mol -1 with the Polak Ribiere bond gradient algorithm. Gasteiger charges are assigned to atoms of each ligand and non-polar hydrogens are combined. The used Lamarckian genetic algorithm implemented with Autodock 4 (J. Mol. Recogn. 9 (1996) 1-5) was used as a search method. A basic grid spacing of 0.375 Å was maintained, and the grid was chosen to accommodate the active site residues of the protein. Parameters for docking included 150 initial populations with a maximum energy rating of 2,500,000 and a maximum of 27,000 generations as final criteria. An Elitism value of 1, mutation probability of 0.02, and crossover rate of 0.8 were used. 200 docking runs were performed for each ligand.

1.7. 세포배양1.7. cell culture

크롬친화세포종(pheochromocytoma) 세포인 PC12 세포는 기존에 기재된 바와 같이 배양되고 유지되었다 (Mol. Cells 13 (2002) 113-117). PC12 세포주는 이식가능한 래트의 크롬친화세포종 (ACCT, Manassas, VA, USA)에서 유래되었다. 세포는 신경세포 표현형의 유도에 의한 NGF (nerve growth factor)에 가역적으로 반응한다. 성장 배지는 RPMI 1640, 10% 열-불활성화된 말 혈청(horse serum), 5% FBS (fetal bovine serum), 50 units/mL 페니실린 (penicillin) 및 100 μg/mL 스트렙토마이신 (steptomycin)으로 이루어졌다. 배양은 5% CO2 및 37 ℃ 의 인큐베이터에서 유지되었다. PC12 세포는 80-90 %의 컨플루언시가 된 경우 배양접시 (100 mm)의 표면에서 떼어 내고, 배지를 세포에 직접 반복적으로 강하게 분주하여 단일세포로 분산시켜 계대배양하였다. PC12 cells, pheochromocytoma cells, were cultured and maintained as previously described (Mol. Cells 13 (2002) 113-117). The PC12 cell line was derived from a transplantable rat pheochromocytoma (ACCT, Manassas, VA, USA). Cells respond reversibly to NGF (nerve growth factor) by inducing a neuronal phenotype. The growth medium consisted of RPMI 1640, 10% heat-inactivated horse serum, 5% fetal bovine serum (FBS), 50 units/mL penicillin and 100 μg/mL streptomycin. . Cultures were maintained in an incubator at 5% CO 2 and 37 °C. PC12 cells were detached from the surface of a culture dish (100 mm) when they reached 80-90% confluency, and the medium was repeatedly and strongly dispensed directly to the cells to disperse them into single cells and subcultured.

1.8. 아밀로이드 베타 (Aβ1.8. Amyloid beta (Aβ 25-3525-35 ) 저장액의 준비) Preparation of stock solution

아밀로이드 베타 (이하, "Aβ"으로 기재함)는 알츠하이머의 잠재적인 원인이고 (Nature 382 (1997) 685-691; 및 Cell 7 (1993)1039-1042), Aβ 올리고머는 단량체(monomer, 가용성) 또는 섬유소(fibril)보다 뉴런에 더 독성이 있다 (J. Biol. Chem. 281(2006) 28079-28089)고 보고되고 있다. 이에 본 발명에 사용된 Aβ25-35 은 사용 전에 미리 응집되도록 하였다. 간단히, Aβ25-35 (1 mg)은 1 ml의 RPMI 1640 배지에 녹이고 응집을 유도하기 위해 3일 동안 37 ℃ 수조(water bath)에 두었다. 이후, 응집된 Aβ25-35 은 100 μg/ml (100 μM)로 희석하여 사용 전까지 -20 ℃에 저장하였다. Amyloid beta (hereinafter referred to as "Aβ") is a potential cause of Alzheimer's (Nature 382 (1997) 685-691; and Cell 7 (1993) 1039-1042), and Aβ oligomers are monomeric (soluble) or It has been reported that it is more toxic to neurons than fibril (J. Biol. Chem. 281 (2006) 28079-28089). Accordingly, Aβ 25-35 used in the present invention was pre-aggregated before use. Briefly, Aβ 25-35 (1 mg) was dissolved in 1 ml of RPMI 1640 medium and placed in a 37° C. water bath for 3 days to induce aggregation. Thereafter, the aggregated Aβ 25-35 was diluted to 100 μg/ml (100 μM) and stored at -20°C until use.

1.9. 세포생존률 측정1.9. Cell viability measurement

플라바논 유도체가 Aβ25-35 으로부터 PC12 세포를 보호하는 효과가 있는지 여부는 MTT에서 MTT formazan으로 감소시키는 세포의 능력, 즉, 세포생존률을 측정하여 결정되었다. 간단히, PC12 세포는 96-well plate에 4×104 cells/well로 분주되었고, 24 시간 동안 주어진 농도의 플라바논 유도체가 전처리되었다. 이후, 세포는 추가적으로 2 시간 동안 Aβ25-35 (10 μM)가 처리되었다. 이후, MTT 용액 (20 μl/well, 1 mg/ml stock solution in PBS)을 넣고 37 ℃에서 3 시간 동안 처리되었다. 이후, 세포는 100 μl의 lysis buffer (10%, w/v of SDS in 0.01N HCl)를 넣고 37 ℃에서 오버나잇으로 용해되었다. 이후, O.D. (optical density)은 microplate reader (Molecular Devices, MN, USA)를 사용하여 570 nm에서 측정되었다. Whether or not the flavanone derivatives have an effect of protecting PC12 cells from Aβ 25-35 was determined by measuring the cell's ability to reduce MTT to MTT formazan, that is, cell viability. Briefly, PC12 cells were seeded at 4×10 4 cells/well in a 96-well plate, and pretreated with a given concentration of flavanone derivatives for 24 hours. Then, the cells were treated with Aβ 25-35 (10 μM) for an additional 2 hours. Thereafter, MTT solution (20 μl/well, 1 mg/ml stock solution in PBS) was added and treated at 37° C. for 3 hours. Then, the cells were lysed overnight at 37 °C with 100 μl of lysis buffer (10%, w/v of SDS in 0.01N HCl). Then, OD (optical density) was measured at 570 nm using a microplate reader (Molecular Devices, MN, USA).

1.10. 웨스턴블럿 분석1.10. Western blot analysis

세표는 24 시간 형질감염 후 추출되었다. 전체 단백질은 RIPA lysis buffer로 추출되었고, 농도는 bicinchoninic acid assay (Pierce, USA)으로 정량되었다. 이후, 20 μg의 단백질에 5X SDS (sodium dodecyl sulfate) 로딩 버퍼를 넣고 95 ℃에서 5 분 동안 변성시켰다. 이후, 10% SDS-PAGE (SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)로 전체 단백질을 분리하고 0.45μm NC (nitrocellulose) 멤브레인 (Beyotime)으로 이동시켰다. 이후, 5% 탈지우유로 멤브레인을 블러킹하고 BACE1, APP, C99 및 sAPPβ antibodies (1:1,000)와 β-actin antibody (1:1,000) (both from Cell Signaling Technology, USA)을 넣고 4 ℃에서 오버나잇으로 반응시켰다. 세척 후, 특이적인 2차 항체로 1 시간 동안 반응시킨 후, PBST 로 다시 3 번 세척하였다. 단백질 밴드는 odyssey scanning system (LI-COR, Lincoln, NE, USA)를 사용하여 검출하였다. 실험은 3 회로 세 번에 걸쳐 수행하였고, 대표 도면을 나타내었다. 데이터의 농도 분석은 cooled CCD camera system EZ-Capture II 및 CS analyzer version 3.00 software (ATTO Co., Tokyo, Japan)을 사용하여 수행되었다. Cells were extracted 24 hours after transfection. Total protein was extracted with RIPA lysis buffer, and its concentration was quantified by bicinchoninic acid assay (Pierce, USA). Then, 5X SDS (sodium dodecyl sulfate) loading buffer was added to 20 μg of protein and denatured at 95 °C for 5 minutes. Then, the total protein was separated by 10% SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and transferred to a 0.45 μm NC (nitrocellulose) membrane (Beyotime). Afterwards, the membrane was blocked with 5% skim milk, BACE1, APP, C99 and sAPPβ antibodies (1:1,000) and β-actin antibody (1:1,000) (both from Cell Signaling Technology, USA) were added and overnight at 4 °C. reacted with After washing, the cells were reacted with a specific secondary antibody for 1 hour, and then washed three times with PBST. Protein bands were detected using an odyssey scanning system (LI-COR, Lincoln, NE, USA). The experiment was performed three times in triplicate, and representative figures are shown. Densitometric analysis of the data was performed using a cooled CCD camera system EZ-Capture II and CS analyzer version 3.00 software (ATTO Co., Tokyo, Japan).

1.11. 통계 분석1.11. statistical analysis

모든 실험은 3 회 실험에 대해 평균 ± SEM 으로 나타내었다. 통계적으로 유의한 값은 ANOVA (analysis of variance) 및 Duncan's test (Systat Inc., Evanston, IL, USA)를 사용하여 분석되었고, P 값이 < 0.05 이면 통계적으로 유의한 것으로 간주되었다. All experiments are presented as mean ± SEM for triplicate experiments. Statistically significant values were analyzed using ANOVA (analysis of variance) and Duncan's test (Systat Inc., Evanston, IL, USA), and a P value <0.05 was considered statistically significant.

실시예 2. AChE, BChE 및 BACE1에 대한 플라바논 유도체의 저해 효과Example 2. Inhibitory effect of flavanone derivatives on AChE, BChE and BACE1

본 발명자들은 플라바논 유도체에 의한 알츠하이머의 치료 효과를 확인하기 위하여 플라바논 유도체의 AChE, BChE 및 BACE1에 대한 저해 효과를 조사하였다. 그 결과, AChE, BChE 및 BACE1은 플라바논 유도체에 의해 농도-의존적으로 저해되었다 (표 1 및 도 2). 모든 실험된 플라바논 유도체는 현저한 AChE의 저해 활성을 나타냈으며, 특히, 디다이민의 IC50 값은 2.13 ± 0.16 μM 로서, 폰시린 (IC50: 12.96 ± 0.69 μM)과 나린제닌 (IC50: 36.20 ± 0.10 μM)에 비해 강력한 AChE의 저해 효과를 나타냈다 (도 2A). The present inventors investigated the inhibitory effects of flavanone derivatives on AChE, BChE and BACE1 in order to confirm the therapeutic effect of flavanone derivatives on Alzheimer's disease. As a result, AChE, BChE and BACE1 were inhibited concentration-dependently by the flavanone derivative (Table 1 and FIG. 2). All of the tested flavanone derivatives showed remarkable AChE inhibitory activity. In particular, the IC 50 value of didimine was 2.13 ± 0.16 µM, which was higher than that of ponsillin (IC 50 : 12.96 ± 0.69 µM) and naringenin (IC 50 : 36.20 µM). ± 0.10 μM), showed a potent inhibitory effect of AChE (Fig. 2A).

AChE 저해 어세이의 결과와 유사하게, 디다이민 및 폰시린은 양성 대조군 (베르베린의 IC50: 1.69 ± 0.14 μM; 및 갈란타민의 IC50: 1.23 ± 0.11 μM)과 비교하여 IC50 값이 각각 8.12 ± 0.42 및 6.29 ± 0.52 μM 로서 BChE의 저해 활성을 나타냈다 (도 2B). Similar to the results of the AChE inhibition assay, didimine and foncerin had IC 50 values of 8.12, respectively, compared to the positive controls (IC 50 of berberine: 1.69 ± 0.14 μM; and IC 50 of galantamine: 1.23 ± 0.11 μM). showed inhibitory activity of BChE as ± 0.42 and 6.29 ± 0.52 μM (Fig. 2B).

또한, BACE1의 경우 디다이민, 폰시린 및 나린제닌은 양성 대조군인 케르세틴 (21.71 ± 1.42 μM)과 비교하여 IC50 값이 각각 2.34 ± 0.07, 3.96 ± 0.09 및 38.06 ± 3.23 μM 으로 나타남으로써 BACE1의 저해 활성이 있음을 확인하였다 (도 2C). In addition, in the case of BACE1, didimine, poncerin, and naringenin inhibited BACE1 by showing IC 50 values of 2.34 ± 0.07, 3.96 ± 0.09, and 38.06 ± 3.23 μM, respectively, compared to the positive control, quercetin (21.71 ± 1.42 μM). It was confirmed that there was activity (FIG. 2C).

a,b,c50% 저해 농도 (IC50, μM)는 3회 실험에 대한 평균 ± S.E.M로 나타냄; a,b,c 50% inhibitory concentrations (IC 50 , μM) are presented as mean ± SEM for triplicate experiments;

dSI: 선택지수 (BChE/AChE); 및 d SI: selection index (BChE/AChE); and

eBerberine, fGalanthamine 및 gQuercetin은 각각 ChE and BACE1 어세이에 대한 양성 대조군으로 사용됨. e Berberine, f Galanthamine and g Quercetin were used as positive controls for ChE and BACE1 assays, respectively.

실시예 3. AChE, BChE 및 BACE1에 대한 플라바논 유도체의 저해 반응 키네틱 분석Example 3. Kinetic analysis of inhibition of flavanone derivatives against AChE, BChE and BACE1

본 발명자들은 플라바논 유도체에 의해 유도된 BACE1, AChE 및 BChE의 저해 메커니즘을 결정하기 위하여, 다른 기질과 저해제 농도에서의 Lineweaver-Burk plot 및 Dixon plot을 사용하여 저해 키네틱을 조사하였다. 저해 상수 (K i )는 Dixon plot의 분석에서 x-축 절편값을 _K i 로 하여 결정하였다. In order to determine the mechanism of inhibition of BACE1, AChE and BChE induced by flavanone derivatives, the present inventors investigated the inhibition kinetics using Lineweaver-Burk plot and Dixon plot at different substrate and inhibitor concentrations. The inhibition constant (K i ) was determined by taking the x-axis intercept value as _ K i in the analysis of the Dixon plot.

그 결과, 폰시린에 의한 AChE 저해는 Ki 값이 20.43 μM 로서 비경쟁적 저해제로 확인되었고, 디다이민은 Ki 값이 6.86 μM 로서 혼합된 타입의 AChE 저해제인 것으로 확인되었다 (도 3 및 표 2). BChE의 저해에 있어, 디다이민은 Ki 값이 9.11 μM 로서 혼합된 타입의 저해제로 나타났고, 폰시린은 Ki 값이 10.33 μM 로서 경쟁적 저해제로 확인되었다 (도 4 및 표 2). 또한, BACE1의 저해에 있어, 디다이민 및 폰시린은 Ki 값이 각각 4.99 및 7.61 μM 로서 혼합된 타입의 저해제로 확인되었다 (도 5 및 표 2). As a result, AChE inhibition by Ponsillin was confirmed as a non-competitive inhibitor with a Ki value of 20.43 μM, and didimine was confirmed to be a mixed type AChE inhibitor with a Ki value of 6.86 μM (FIG. 3 and Table 2). In the inhibition of BChE, didimine was found to be a mixed-type inhibitor with a Ki value of 9.11 μM, and foncerin was identified as a competitive inhibitor with a Ki value of 10.33 μM (FIG. 4 and Table 2). In addition, in the inhibition of BACE1, didimine and poncerin were identified as mixed type inhibitors with Ki values of 4.99 and 7.61 µM, respectively (FIG. 5 and Table 2).

aDixon plot으로 결정됨; 및 bDixon and Lineweaver plot으로 결정됨.determined by a Dixon plot; and b determined by Dixon and Lineweaver plot.

실시예 4. BACE1에 대한 플라바논 유도체의 분자 도킹 분석Example 4. Molecular Docking Analysis of Flavanone Derivatives to BACE1

플라바논 유도체 및 QUD (2-amino-3-{(1R)-1-cyclohexyl-2-[(cyclohexylcarbonyl) amino] ethyl}-6-phenoxyquinazolin-3-Ium)의 분자 도킹 모델은 도 6에 나타내었다. Protein Data Bank에 따르면, QUD는 최근까지 보고된 것 중 가장 강력한 BACE1 저해제이다. 도킹 연구는 단백질 구조 2WJO로 수행되었다. 결과에서 2WJO 잔기는 보통 BACE1과 비교하여 다르게 번호가 매겨진다. 예를 들어, BACE1에서는 촉매 쌍이 Asp32 및 Asp228을 포함하나, 2WJO 구조에서는 Asp36 및 Asp232으로 대응된다. Autodock 4.2에 의해 생성된 리간드-효소 복합체에서 플라바논 유도체와 QUD는 안정적으로 BACE1의 동일 포켓 내에 위치한 것으로 나타났다. Molecular docking models of the flavanone derivative and QUD (2-amino-3-{(1R)-1-cyclohexyl-2-[(cyclohexylcarbonyl) amino] ethyl}-6-phenoxyquinazolin-3-Ium) are shown in Figure 6. . According to the Protein Data Bank, QUD is the most potent BACE1 inhibitor reported to date. Docking studies were performed with the protein structure 2WJO. The 2WJO residues in the results are usually numbered differently compared to BACE1. For example, in BACE1, the catalytic pair includes Asp32 and Asp228, whereas in the 2WJO structure they correspond to Asp36 and Asp232. In the ligand-enzyme complex generated by Autodock 4.2, the flavanone derivative and QUD were found to be stably located in the same pocket of BACE1.

BACE1의 활성부위에서 디다이민의 해당 리간드 상호작용은 디다이민의 당 부분과 BACE1의 Asp36 및 Lys111 잔기 사이의 수소결합을 통해 이루어졌다 (도 6A 및 표 3). 또한, Phe112, Gly78, Lys79, Tyr75, Trp80, Val73, Arg132, Ile130 및 Tyr202은 소수성 상호작용(Van der Waals interaction)을 나타냄으로써, BACE1과 디다이민 사이의 상호작용을 강화시켰다. The interaction of didimine with the corresponding ligand at the active site of BACE1 was achieved through hydrogen bonding between the sugar moiety of didimine and Asp36 and Lys111 residues of BACE1 (FIG. 6A and Table 3). In addition, Phe112, Gly78, Lys79, Tyr75, Trp80, Val73, Arg132, Ile130, and Tyr202 showed a hydrophobic interaction (Van der Waals interaction), thereby enhancing the interaction between BACE1 and didimine.

폰시린은 BACE1와 2 개의 수소결합을 형성하였고, -8.2 kcal/mol의 결합 친화력을 나타냈다 (도 6B 및 표 3). BACE1의 Ile130 및 Asp232 잔기가 폰시린의 당 부분과 2 개의 수소결합을 형성하였다. 폰시린과 BACE1의 Phe112, Tyr75, Trp119, Gln16, Leu34, Thr236, Gly234, Gly38 및 Tyr202 잔기 사이에서는 강한 소수성 상호작용이 형성되었다. Poncerin formed two hydrogen bonds with BACE1, and showed a binding affinity of -8.2 kcal/mol (FIG. 6B and Table 3). Residues Ile130 and Asp232 of BACE1 form two hydrogen bonds with the sugar moiety of Ponsirin. Strong hydrophobic interactions were formed between Ponsyrin and the residues Phe112, Tyr75, Trp119, Gln16, Leu34, Thr236, Gly234, Gly38 and Tyr202 of BACE1.

나린제닌은 BACE1과 수소결합을 형성하였고, -6.98 kcal/mol의 결합 친화력을 나타냈다 (도 6C 및 표 3). BACE1의 Ile130은 나린제닌과 하나의 수소결합을 형성하였다. 나린제닌과 BACE1의 Arg132, Asn41, Ser39, Ile122, Phe112, Gln77, Trp80, Val73 및 Lys79 잔기 사이에서는 강한 수소성 상호작용이 형성되었다. Naringenin formed a hydrogen bond with BACE1 and showed a binding affinity of -6.98 kcal/mol (FIG. 6C and Table 3). Ile130 of BACE1 formed a single hydrogen bond with naringenin. Strong hydrogen interactions were formed between naringenin and the residues Arg132, Asn41, Ser39, Ile122, Phe112, Gln77, Trp80, Val73 and Lys79 of BACE1.

대조적으로, BACE1의 Gly234, Asp232 및 Asp36 잔기는 QUD와 수소결합을 형성하였고, Leu34, Phe112, Lys79, Gly78, Tyr75, Tyr202 및 Arg239 잔기와 소수성 상호작용을 형성하였다 (도 6D). 또한, 2WJO-QUD 복합체의 도킹 프로토콜을 평가하였다 (도 6E). In contrast, residues Gly234, Asp232 and Asp36 of BACE1 formed hydrogen bonds with QUD and hydrophobic interactions with residues Leu34, Phe112, Lys79, Gly78, Tyr75, Tyr202 and Arg239 (Fig. 6D). In addition, the docking protocol of the 2WJO-QUD complex was evaluated (Fig. 6E).

실시예 5. AChE 및 BChE에 대한 플라바논 유도체의 분자 도킹 분석Example 5. Molecular Docking Analysis of Flavanone Derivatives to AChE and BChE

본 발명자들은 플라바논 유도체가 AChE 및 BChE 에 결합하는지 확인하기 위하여 분자 도킹 연구를 수행하였다. Autodock 4.2 시뮬레이션의 결과에 따르면, 디다이민 및 폰시린은 AChE와 각각 -11.7 및 -10.1 kcal/mol의 결합 에너지를 가진 것으로 나타났다 (도 7 및 표 3). The present inventors performed molecular docking studies to confirm that flavanone derivatives bind to AChE and BChE. According to the results of the Autodock 4.2 simulation, didimine and ponyrin were found to have binding energies of -11.7 and -10.1 kcal/mol with AChE, respectively (FIG. 7 and Table 3).

디다이민은 AChE의 활성부위에 존재하는 Arg296, Asp74, Tyr341, Asn87 및 Gln71 잔기와 5 개의 수소결합을 형성하였다 (도 7A 및 표 3). Asn87 및 Gln71의 두 잔기는 디다이민의 메톡시 그룹과 수소결합을 형성하였고, Arg296, Asp74 및 Tyr341의 잔기는 디다이민의 당 부분과 3 개의 수소결합을 형성하였다. AChE의 Leu289, Trp286, Leu76, Val73, Phe338, Thr75 및 Tyr337 잔기는 디다이민과 소수성 상호작용을 형성하였다. Didimine formed five hydrogen bonds with Arg296, Asp74, Tyr341, Asn87, and Gln71 residues present in the active site of AChE (FIG. 7A and Table 3). Two residues, Asn87 and Gln71, form hydrogen bonds with the methoxy group of didimine, and residues Arg296, Asp74, and Tyr341 form three hydrogen bonds with the sugar moiety of didimine. Residues Leu289, Trp286, Leu76, Val73, Phe338, Thr75 and Tyr337 of AChE formed hydrophobic interactions with didimine.

폰시린은 AChE와 3 개의 수소결합을 형성하였고, -10.1 kcal/mol 결합 에너지를 나타냈다 (도 7B 및 표 3). AChE의 Asp74 잔기는 폰시린의 하이드록실 그룹과 수소결합을 형성하였고, Arg296 잔기는 폰시린의 산소 원자와 수소결합을 형성하였으며, Ser293 잔기는 폰시린의 당 부분과 수소결합을 형성하였다. 또한, AChE의 Gln291, Glu292, Val294, Phe295, Phe297, Tyr124, Tyr337, Trp286, Tyr341, Phe338 및 Leu289 잔기는 폰시린과 소수성 상호작용을 형성하였다. Ponsillin formed three hydrogen bonds with AChE, and showed a binding energy of -10.1 kcal/mol (FIG. 7B and Table 3). Residue Asp74 of AChE formed a hydrogen bond with the hydroxyl group of fonnsilin, residue Arg296 formed a hydrogen bond with the oxygen atom of fonsilin, and residue Ser293 formed a hydrogen bond with the sugar moiety of fonsilin. In addition, residues Gln291, Glu292, Val294, Phe295, Phe297, Tyr124, Tyr337, Trp286, Tyr341, Phe338 and Leu289 of AChE formed hydrophobic interactions with ponyrin.

양성 대조군인 도네페질 (Donepezil)은 AChE와 -11.06 kcal/mol의 결합 에너지를 나타냈고, AChE의 Phe295 잔기와 수소결합을 형성하였다 (표 3). AChE의 Tyr72, Trp286, Tyr 337, Trp86, His447, Gly448, Glu202, Ser203, Gly121, Gly120, Phe338, Tyr124, Phe297, Tyr341, Val294 및 Ser293 잔기는 도네페질과 소수성 상호작용을 형성하였다. Donepezil, a positive control, showed a binding energy of -11.06 kcal/mol with AChE and formed a hydrogen bond with the Phe295 residue of AChE (Table 3). Tyr72, Trp286, Tyr 337, Trp86, His447, Gly448, Glu202, Ser203, Gly121, Gly120, Phe338, Tyr124, Phe297, Tyr341, Val294 and Ser293 residues of AChE formed hydrophobic interactions with donepezil.

디다이민은 BChE와 -7.8 kcal/mol의 결합 친화력을 나타냈고, BChE의 활성부위에 존재하는 Gln517, Gln518, Asp391, Glu422 및 Lys513 잔기와 5 개의 수소결합을 형성하였다 (도 7C 및 표 3). Lys513, Gln517 및 Gln518 잔기는 각각 디다이민의 메톡시 그룹, 하이드록실 그룹 및 산소 원자와 수소결합을 형성하였다. 또한, Asp391 및 Glu422 잔기는 디다이민의 당 부분과 수소결합을 형성하였다. BChE의 Thr512, Met511, Tyr500, Tyr420, Thr502, Arg515 및 Ala516 잔기는 디다이민과 강한 소수성 상호작용을 형성하였다. Didimine exhibited a binding affinity of -7.8 kcal/mol with BChE, and formed five hydrogen bonds with residues Gln517, Gln518, Asp391, Glu422, and Lys513 present in the active site of BChE (FIG. 7C and Table 3). Lys513, Gln517 and Gln518 residues formed hydrogen bonds with didimine's methoxy group, hydroxyl group and oxygen atom, respectively. In addition, Asp391 and Glu422 residues formed a hydrogen bond with the sugar moiety of didimine. Thr512, Met511, Tyr500, Tyr420, Thr502, Arg515 and Ala516 residues of BChE form strong hydrophobic interactions with didimine.

폰시린은 BChE의 활성부위에서 Ala516, Asp375, Glu422, Met511, Gln518, Tyr373, Thr374, Val377, Lys513, Arg515, Gln517, Leu514, Tyr500, Tyr420, Thr502 및 His372 의 16 개 잔기와 상호작용을 형성하였다 (도 7D 및 표 3). BChE의 Asp375 및 Gln518 잔기는 폰시린의 당 부분과 2 개의 수소결합을 형성하였고, Glu422 and Met511은 폰시린의 메톡시 그룹과 2 개의 수소결합을 형성하였으며, Ala516 잔기는 폰시린의 산소 원자와 수소결합을 형성하였다. Ponsyrin interacts with 16 residues of Ala516, Asp375, Glu422, Met511, Gln518, Tyr373, Thr374, Val377, Lys513, Arg515, Gln517, Leu514, Tyr500, Tyr420, Thr502 and His372 at the active site of BChE ( Figure 7D and Table 3). Residues Asp375 and Gln518 of BChE form two hydrogen bonds with the sugar moiety of fonnsilin, Glu422 and Met511 form two hydrogen bonds with the methoxy group of fonnsilin, and residue Ala516 forms hydrogen with the oxygen atom of fonnsilin. bond was formed.

대조적으로, 양성 대조군인 도네페질은 BChE의 활성부위에서 Asp74, Arg296, Ser293, Gln291, Glu292, Val294, Phe295, Phe297, Tyr124, Tyr337, Trp286, Tyr341, Phe338 및 Leu289 의 14 잔기와 상호작용을 형성하였고, 이 중 3 개의 수소결합을 형성하였다 (표 3). In contrast, the positive control, donepezil, formed interactions with 14 residues of Asp74, Arg296, Ser293, Gln291, Glu292, Val294, Phe295, Phe297, Tyr124, Tyr337, Trp286, Tyr341, Phe338 and Leu289 in the active site of BChE. , of which three hydrogen bonds were formed (Table 3).

실시예 6. AβExample 6. Aβ 25-3525-35 -유도의 신경세포 사멸에 대한 플라바논 유도체의 보호 효과-Protective effect of flavanone derivatives against induced neuronal cell death

본 발명자들은 플라바논 유도체가 Aβ25-35-유도의 신경세포 사멸로부터 세포를 보호하는 효과가 있는지 확인하기 위하여 다른 농도의 플라바논 유도체를 전처리하여 세포생존률을 측정하는 실험을 수행하였다. 그 결과, PC12 세포에 10 μM의 Aβ25-35 가 처리된 경우 세포생존률은 46% 까지 감소되었으나, PC12 세포에 플라바논 유도체를 전처리한 경우에는 현저하게 세포생존률이 증가되었음을 확인하였다 (도 8). 이는 플라바논 유도체가 Aβ25-35 에 의해 유도된 신경세포 사멸로부터 세포보호 효과가 있음을 의미한다. The present inventors performed experiments to measure cell viability by pretreatment with flavanone derivatives at different concentrations in order to confirm whether flavanone derivatives have an effect of protecting cells from Aβ 25-35 -induced neuronal cell death. As a result, it was confirmed that when PC12 cells were treated with 10 μM of Aβ 25-35 , cell viability was reduced by 46%, but when PC12 cells were pretreated with flavanone derivatives, cell viability was remarkably increased (FIG. 8). . This means that the flavanone derivative has a cytoprotective effect against the death of nerve cells induced by Aβ 25-35 .

특히, 10 및 20 μM의 디다이민이 전처리된 경우 PC12 세포의 세포생존률은 각각 82 ± 0.3% 및 94 ± 0.3% 으로 현저하게 증가되었다. 또한, 15 및 30 μM의 폰시린을 전처리한 경우 세포생존률은 각각 66 ± 0.7% 및 82 ± 0.5% 로 증가되었고, 50 및 100 μM의 나린제닌을 전처리한 경우 세포생존률은 각각 61 ± 0.6% 및 69 ± 1.5% 로 증가되었다. 양성 대조군인 커큐민 (curcumin)과 레스베라트롤 (resveratrol)은 25 μM의 농도에서 세포생존률이 각각 86 ± 0.9% 및 67 ± 1.2% 로 증가되었다. In particular, when 10 and 20 μM of didimine were pretreated, the cell viability of PC12 cells was significantly increased to 82 ± 0.3% and 94 ± 0.3%, respectively. In addition, pre-treatment with 15 and 30 μM of naringenin increased cell viability to 66 ± 0.7% and 82 ± 0.5%, respectively, and pre-treatment with 50 and 100 μM of naringenin increased cell viability to 61 ± 0.6% and increased to 69 ± 1.5%. Positive controls, curcumin and resveratrol, increased cell viability to 86 ± 0.9% and 67 ± 1.2%, respectively, at a concentration of 25 µM.

상기 결과로부터, 플라바논 유도체는 Aβ25-35 에 의해 유도된 신경세포의 세포독성으로부터 현저한 세포보호 효과가 있음을 확인하였다. From the above results, it was confirmed that the flavanone derivatives had a remarkable cytoprotective effect against the cytotoxicity of neurons induced by Aβ 25-35 .

실시예 7. AβExample 7. Aβ 25-3525-35 -유도의 신경 독성에 대한 디다이민의 효과-Effect of didimine on induction of neurotoxicity

본 발명자들은 플라바논 유도체 중 디다이민이 Aβ25-35 에 의해 유도된 신경독성으로부터 세포보호 효과가 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과, PC12 세포에 Aβ25-35 를 처리하면 세포생존률이 43% 까지 현저하게 감소되었으나, 5 내지 40 μM의 디다이민을 전처리한 경우에는 Aβ25-35 에 의해 유도된 세포독성이 감소되고 현저하게 세포생존률이 회복되는 효과가 있음을 확인하였다 (도 9A). The present inventors performed an experiment to confirm whether didimine, among flavanone derivatives, has a cytoprotective effect against neurotoxicity induced by Aβ 25-35 . As a result, when PC12 cells were treated with Aβ 25-35 , the cell viability was significantly reduced to 43%, but when pre-treated with 5 to 40 μM of didimine, the cytotoxicity induced by Aβ 25-35 was significantly reduced. It was confirmed that there was an effect of recovering cell viability (FIG. 9A).

또한, 본 발명자들은 디다이민이 BACE1, APP (amyloid precursor protein), sAPPβ (soluble N-terminal fragment) 및 C99 (12-kDa C-terminal fragment) 단백질의 발현에 영향을 주는지 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과, 디다이민을 처리한 세포에서는 대조군에 비해 농도-의존적으로 BACE1, sAPPβ 및 C99의 발현이 현저하게 감소되었음을 확인하였다 (도 9B 및 9C). 다만, APP의 발현에는 현저한 변화가 나타나지 않았다. In addition, the present inventors performed experiments to determine whether didimine affects the expression of BACE1, amyloid precursor protein (APP), soluble N-terminal fragment (sAPPβ), and 12-kDa C-terminal fragment (C99) proteins. As a result, it was confirmed that the expression of BACE1, sAPPβ, and C99 was markedly reduced in didimine-treated cells compared to the control group in a concentration-dependent manner (FIGS. 9B and 9C). However, there was no significant change in the expression of APP.

상기 결과로부터, 디다이민은 Aβ25-35 에 의해 유도된 세포독성으로부터 세포를 보호하고, BACE1, sAPPβ 및 C99의 발현을 현저하게 감소시켜 Aβ 응집을 차단함으로써 알츠하이머병의 예방 또는 치료 효과가 있음을 확인하였다. From the above results, didimine protects cells from cytotoxicity induced by Aβ 25-35 and significantly reduces the expression of BACE1, sAPPβ and C99 to block Aβ aggregation, thereby preventing or treating Alzheimer's disease. Confirmed.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 시험관 내(in vitro)에서, 하기 화학식 1로 표시되는 디다이민(didymin)을 세포에 처리하는 단계;를 포함하는 AChE, BChE 및 BACE1 효소의 과발현 또는 과활성을 억제; sAPPβ (soluble N-terminal fragment) 및 C99 (12-kDa C-terminal fragment)의 과발현의 억제 방법으로서,
상기 디다이민은 AChE의 활성부위에 존재하는 Arg296, Asp74, Tyr341, Asn87 및 Gln71 잔기와 수소결합하고, Leu289, Trp286, Leu76, Val73, Phe338, Thr75 및 Tyr337 잔기와 소수성 상호작용을 형성하여, AChE의 활성을 억제하고,
상기 디다이민은 BChE의 활성부위에 존재하는 Gln517, Gln518, Asp391, Glu422 및 Lys513 잔기와 수소결합 하고, Thr512, Met511, Tyr500, Tyr420, Thr502, Arg515 및 Ala516 잔기와 소수성 상호작용을 형성하여, BChE의 활성을 억제하고,
상기 디다이민은 BACE1의 Asp36 및 Lys111 잔기와 수소결합하고, Phe112, Gly78, Lys79, Tyr75, Trp80, Val73, Arg132, Ile130 및 Tyr202와 소수성 상호작용을 형성하여, BACE1의 활성을 억제하며,
상기 디다이민은 sAPPβ (soluble N-terminal fragment) 및 C99 (12-kDa C-terminal fragment)의 발현을 억제하여, 아밀로이드 단백질의 β-시트(sheet) 구조 형성을 억제하는 것인, 방법
[화학식 1]
.
In vitro (in vitro), the step of treating the cells with didymin represented by the following formula (1); inhibiting the overexpression or overactivity of AChE, BChE and BACE1 enzymes, including; As a method of suppressing the overexpression of sAPPβ (soluble N-terminal fragment) and C99 (12-kDa C-terminal fragment),
The didimine hydrogen bonds with residues Arg296, Asp74, Tyr341, Asn87, and Gln71 present in the active site of AChE, and forms hydrophobic interactions with residues Leu289, Trp286, Leu76, Val73, Phe338, Thr75, and Tyr337 to form AChE inhibit activity,
The didimine hydrogen bonds with residues Gln517, Gln518, Asp391, Glu422 and Lys513 present in the active site of BChE, and forms hydrophobic interactions with residues Thr512, Met511, Tyr500, Tyr420, Thr502, Arg515 and Ala516 to form BChE inhibit activity,
The didimine hydrogen bonds with Asp36 and Lys111 residues of BACE1 and forms hydrophobic interactions with Phe112, Gly78, Lys79, Tyr75, Trp80, Val73, Arg132, Ile130 and Tyr202 to inhibit the activity of BACE1,
The didimine inhibits the expression of sAPPβ (soluble N-terminal fragment) and C99 (12-kDa C-terminal fragment), thereby inhibiting the formation of β-sheet structure of amyloid protein, method
[Formula 1]
.
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