KR20060075868A - New quorum sensing inhibitor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규 정족수 감지(quorum sensing) 저해제에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia)에서 유래하는 바닐린(vanillin)의 정족수 감지 저해 작용을 이용한 새로운 항균제에 관한 것이다. 본 발명의 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 바닐린은 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026), 슈도모나스 아루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 등과 같은 그람음성세균(Gram-negative bacteria)의 정족수 감지를 효율적으로 저해함으로써 부작용 없이 항균작용을 제공한다.
The present invention relates to a novel quorum sensing inhibitor, and more particularly, to a new antimicrobial agent using the quorum detection inhibitory effect of vanillin derived from vanilla planifolia . Vanilla Planifolia extract and vanillin of the present invention efficiently inhibit quorum detection of Gram-negative bacteria such as Chromobacterium violaceum CV026, Pseudomonas aeruginosa , etc. Thereby providing antimicrobial activity without side effects.
정족수 감지, 바닐라 플라니폴리아, 바닐린, 항균제 Quorum Detection, Vanilla Planifolia, Vanillin, Antibacterial
Description
도 1은 본 발명의 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia) 추출물의 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)에 대한 정족수 감지 저해능을 액체배양측정법(flask incubation assay)에 의하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,1 is a graph showing the results of measuring the quorum detection inhibition of chromobacterium violaseum CV026 ( Chromobacterium violaceum CV026) of the vanilla planifolia extract of the present invention by a liquid culture incubation assay (flask incubation assay) ego,
도 2는 본 발명의 바닐린(vanillin)의 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)에 대한 정족수 감지 저해능을 액체배양측정법(flask incubation assay)에 의하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,Figure 2 is a graph showing the result of measuring the quorum detection inhibition of chloromobacterium violaseum CV026 ( Chromobacterium violaceum CV026) of vanillin of the present invention by a liquid incubation assay (flask incubation assay),
도 3은 본 발명의 바닐린(vanillin)의 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)에 대한 정족수 감지 저해능을 액체배양측정법(flask incubation assay)에 의하여 측정한 결과를 나타낸 사진이고,Figure 3 is a photograph showing the results of measuring the inhibition of quorum detection for chromobacterium violaseum CV026 ( Chromobacterium violaceum CV026) of vanillin of the present invention by a liquid incubation assay,
도 4는 본 발명의 바닐린(vanillin)의 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)에 대한 정족수 감지 저해능의 농도 의존성을 액체배양측정법(flask incubation assay)에 의하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
Figure 4 is a graph showing the results of measuring the concentration dependence of the quorum detection inhibitory ability of the vanillin ( Chromobacterium violaceum CV026) of vanillin (vanillin) by the liquid culture incubation assay (flask incubation assay).
본 발명은 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia) 추출물 및 바닐린(vanillin)의 정족수 감지 저해 작용을 이용한 새로운 항균제에 관한 것이다.The present invention relates to a novel antimicrobial agent using the vanilla planifolia extract and vanillin's quorum detection inhibitory action.
세포 유기체에서만 일어난다고 생각되어 왔던 세포와 세포 간의 신호전달이 미생물에도 존재한다는 것이 밝혀졌다. 미생물들은 자가유도물질(autoinducer; AI)이라는 물질을 통해 신호를 주고받는데, 이런 단체 활동을 통해 더 좋은 환경을 찾아 움직이거나 포자 형성(sporulation), 생막(biofilm) 형성, 형광물질 합성(bioluminescence), 질병인자(virulence factor) 합성 등의 활동을 하게 된다. 미생물에서 배출된 자가유도물질의 농도는 곧 미생물의 농도를 감지할 수 있는 역할을 하며, 일정 농도가 이상이 형성된 후에 단체 활동을 하게 된다(참조: Miller and Bassler, Annu. Rev. Microbiol. 55: 165-199, 2001). 이러한 일련의 미생물의 신호전달 과정을 정족수 감지(quorum sensing)라고 한다.It has been shown that signaling between cells and cells that have been thought to occur only in cellular organisms also exists in microorganisms. Microorganisms send and receive signals through a substance called autoinducer (AI), which is used to find a better environment, move or spore, biofilm, bioluminescence, Activities include the synthesis of viral factors. The concentration of self-inducing substances released from microorganisms is a function of sensing the concentration of microorganisms, and after a certain concentration has been formed, a group activity (see Miller and Bassler, Annu. Rev. Microbiol. 55: 165-199, 2001). This series of microbial signaling is called quorum sensing.
그람음성세균(Gram-negative bacteria)의 경우 주로 N-acyl homoserine lactone(AHL)을 자가유도물질로 사용한다(참조: Schaffer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93: 9505-9509, 1996). AHL은 LuxI 계열의 단백질들에 의해 합성되며, LuxR 계열의 단백질들에 의해 인식된 후 특정 유전자 발현을 하는 데에 필요한 전사인자(transcription factor)로 작용하게 된다. AHL은 아실기(acyl chain)를 형성하는 탄화수소 사슬의 길이에 따라 다양한 구조를 나타내며, 각 종마다 사용되는 탄소원자의 개수는 모두 다른 것으로 알려져 있다. AHL 이외에 그람음성세균이 사용하는 자가유도물질로는 3-hydroxy-palmitic acid methyl ester, heptyl-hydroxy-quinolone(PQS) 등이 밝혀진 바 있다(참조: Podbielski and Kreikemeyer, Int. J. Infect. Dis. 8: 81-95, 2004).For Gram-negative bacteria, N- acyl homoserine lactone (AHL) is used as a self-inducing substance (see Schaffer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93: 9505-9509). , 1996). AHL is synthesized by the LuxI family of proteins, and is recognized by the LuxR family of proteins and then acts as a transcription factor for specific gene expression. AHL has various structures depending on the length of the hydrocarbon chain forming the acyl group, and the number of carbon atoms used for each species is known to be different. In addition to AHL, the gram-negative bacteria have been identified as 3-hydroxy-palmitic acid methyl ester, heptyl-hydroxy-quinolone (PQS), etc. (see Podbielski and Kreikemeyer, Int. J. Infect. Dis. 8: 81-95, 2004).
그람양성세균(Gram-positive bacteria)의 경우 AHL 대신 주로 올리고펩티드(oligopeptide)를 자가유도물질로 사용한다(참조: Dunny and Leonard, Annu. Rev. Microbiol. 51: 527-564, 1997). 올리고펩티드는 폴리펩티드 전구체가 특정 프로테아제(protease)에 의해 분해된 후 체외로 배출되며, 다시 수용체(receptor)에 의해 인식된 후 일련의 인산화 과정에 인해 최종적으로 전사인자가 유전자에 결합하여 특정 유전발현을 하는 것으로 알려져 있다. 그람양성세균 역시 올리고펩티드 이외에도 위에서 언급한 여러 물질들을 신호물질로서 사용한다고 밝혀졌다.In the case of Gram-positive bacteria, oligopeptide is used instead of AHL as a self-inducing substance (Dunny and Leonard, Annu. Rev. Microbiol. 51: 527-564, 1997). Oligopeptides are released into the body after the polypeptide precursors are degraded by a specific protease, and then recognized by the receptor, which is then sequenced through a series of phosphorylation processes, whereby transcription factors bind to the gene to produce specific gene expression. It is known. In addition to oligopeptides, Gram-positive bacteria have been found to use many of the above mentioned substances as signaling agents.
정족수 감지를 저해하는 데에 있어서 가장 먼저 시도된 방법은 특정 미생물 종의 신호전달물질을 다른 종에 적용하는 것이었다. 같은 종의 자가유도물질이 주입되지 않은 상황에서 미생물들은 정족수 감지 능력이 떨어지는 것으로 실험 결과 밝혀졌다. 자가유도물질을 분해하는 효소(homoserine lactonase)들도 역시 다양한 미생물에서 분리되었으며(참조: Dong et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3526-3531, 2001), 최근에는 해초의 일종인 Delisea pulchra에서 분리된 퓨라논(furanone) 및 그 유도체들이 대부분의 그람음성세균에서 정족수 감지 현상을 차단하는 것으로 보고되고 있다(참조: Kjelleberg et al., Auqat. Microb. Ecol. 13: 85-93, 1997).The first attempted method of inhibiting quorum detection was to apply a signal from one microbial species to another. In the absence of autoinduced substances of the same species, the microorganisms were found to have poor quorum detection. Homogeneous lactonases have also been isolated from various microorganisms (Dong et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3526-3531, 2001). Furanone and its derivatives isolated from Delisea pulchra have been reported to block quorum detection in most Gram-negative bacteria (Kjelleberg et al., Auqat.Microb.Ecol. 13: 85-93). , 1997).
현재까지 미생물을 조절하는 데에는 대부분 항생제(antibiotics)를 사용해왔지만 균이 저항성(resistance)을 가질 수 있도록 유전자변형을 일으키면서 심각한 문제가 되어 왔다(참조: Therrien and Levesque, FEMS Microbiol. Rev. 24: 251-262, 2000). To date, most antibiotics have been used to control microorganisms, but they have been a serious problem by causing genetic modifications to allow bacteria to have resistance (see Therrien and Levesque, FEMS Microbiol. Rev. 24: 251). -262, 2000).
따라서 미생물을 죽이지는 않으나 질병을 유발하지 않도록 하는, 즉 정족수 감지를 저해함으로써 항균활성을 제공하는 새로운 개념의 항균제에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다.
Therefore, there is a great need for a new concept of antimicrobial agent that provides antimicrobial activity by not killing microorganisms but causing disease, that is, inhibiting quorum detection.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 일반 항생제의 문제점을 해결하기 위하여 정족수 감지의 효율적인 억제를 통한 새로운 항균제를 제공하는 데에 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a new antimicrobial agent through the effective suppression of quorum detection in order to solve the problems of the general antibiotics.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia) 추출물 및 하기 화학식 1로 표시되는 바닐린(vanillin)의 정족수 감지 억제활성을 이용한 신규 항균제를 제공한다.
In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a novel antimicrobial agent using the vanilla planifolia extract and the quorum detection inhibitory activity of vanillin (vanillin) represented by the following formula (1).
<화학식 1><
본 발명의 신규 정족수 감지 억제제로서 바닐린은 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia)와 같은 식물로부터 단일물질로 분리된 것이나, 화학적으로 합성한 것을 사용할 수 있다. 바닐린은 약학적으로 허용되는 담체와 함께, 예를 들어 정제, 캅셀제, 연질 캅셀제, 액제, 환제, 주사제 등의 다양한 제형의 항균제로 제조될 수 있다.As a novel quorum detection inhibitor of the present invention, vanillin is isolated from a plant such as Vanilla planifolia as a single substance, or chemically synthesized. Vanillin may be prepared with a pharmaceutically acceptable carrier, for example, as an antimicrobial agent in various formulations, such as tablets, capsules, soft capsules, solutions, pills, injections and the like.
이하, 본 발명에 따른 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 바닐린의 정족수 감지 저해에 의한 항균활성에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the antimicrobial activity by the quorum detection inhibition of vanilla panifolia extract and vanillin according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 정족수 감지저해 활성의 유효성분인 바닐린은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.Vanillin, the active ingredient of the quorum-inhibiting activity according to the present invention, is a compound represented by the following formula (1).
<화학식 1><
본 발명에 따른 신규 정족수 감지 저해제인 바닐린(vanillin)은 자연적으로 바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia)에 많이 포함되어 있는 무색의 향성분으로서 항암, 항산화, 항바이러스 등과 같은 다양한 생물활성을 제공하고 아이스크림, 제과류, 커피, 방향제 등에 적용되는 천연 생리활성물질 및 향성분으로서 잘 알려져 있다.Vanillin, a novel quorum detection inhibitor according to the present invention, is a colorless fragrance that is naturally contained in vanilla planifolia and provides various biological activities such as anticancer, antioxidant, antiviral, ice cream, It is well known as a natural physiologically active substance and flavor component applied to confectionery, coffee, fragrances and the like.
본 발명자들은 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 이 식물의 주성분인 바닐린이 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026), 슈도모나스 아루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 등과 같은 그람음성세균(Gram-negative bacteria)의 정족수 감지를 저해함으로써 항균작용을 나타냄을 밝혔다.The inventors of the present invention found that the vanilla panifolia extract and vanillin, the main component of the plant, are quorum of Gram-negative bacteria such as Chromobacterium violaceum CV026, Pseudomonas aeruginosa , and the like. It was found to exhibit antimicrobial activity by inhibiting detection.
본 발명에 따른 정족수 감지 저해제인 바닐린은 바닐라 플라니폴리아에 함유되어 있는 것에 한정하지 않으며, 다른 식물로부터 분리된 것과 4-히드록시벤잘데히드(4-hydroxybenzaldehyde)로부터 합성한 것, 또는 유게놀(eugenol)로부터 분해하여 얻은 것 등 화학적인 방법을 사용한 것 모두를 포함한다.Vanillin, a quorum detection inhibitor according to the present invention, is not limited to that contained in vanilla flanifolia, but is isolated from other plants and synthesized from 4-hydroxybenzaldehyde, or eugenol It includes all chemical methods, such as those obtained from decomposition.
본 발명에 따른 정족수 감지 저해제인 바닐린은 바닐라 플라니폴리아의 유기용매 추출물이나 이를 압착하여 얻은 오일로부터 분리 정제할 수 있다. 유효성분을 추출할 수 있는 용매로는 정제수(water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane), 시클로헥산(cyclohexane), 석유에테르(petroleum ether) 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 바닐라 플라니폴리아의 추출물로부터 바닐린의 분리 및 정제는 실리카겔(silica gel)이나 활성 알루미나(alumina)등의 각종 합성수지를 충진한 컬럼 크로마토그라피(column chromatography) 및 고속액체 크로마토그라피(HPLC) 등을 단독으로 혹은 병행하여 사용할 수 있다. 그러나 유효성분의 추출 및 분리정제 방법은 반드시 상기한 방법에 한정되는 것은 아니다.Vanillin, a quorum detection inhibitor according to the present invention, can be separated and purified from an organic solvent extract of vanilla flanifolia or an oil obtained by compressing it. Solvents from which the active ingredient can be extracted include purified water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, ether, ether, Various solvents such as benzene, chloroform, ethyl acetate, methylene chloride, hexane, cyclohexane and petroleum ether, alone or in combination Can be used. Separation and purification of vanillin from extracts of vanilla panifolia are performed by column chromatography and high-performance liquid chromatography (HPLC) filled with various synthetic resins such as silica gel and activated alumina. Or can be used in parallel. However, the extraction and separation and purification method of the active ingredient is not necessarily limited to the above method.
바닐라 플라니폴리아의 추출물 제조방법을 예를 들어 상세히 설명한다.The preparation method of the extract of vanilla flanifolia is demonstrated in detail, for example.
먼저, 건조한 바닐라 플라니폴리아를 믹서로 분쇄한 다음, 분쇄한 바닐라 플라니폴리아 시료 100 g을 400 ㎖의 75%(v/v) 메탄올을 추출용매로 사용하여 추출하였다. 추출된 시료는 와트만(Whatman) 2번 여과지로 여과하고, 여과된 추출액을 진공회전농축기로 농축하여 용매성분을 제거한 후, 동결 건조하여 물성분을 제거함으로써 바닐라 플라니폴리아 추출물(18.6 g)을 얻었다.First, the dried vanilla flanifolia was ground by a mixer, and then 100 g of the ground vanilla flanifolia sample was extracted using 400 ml of 75% (v / v) methanol as an extraction solvent. The extracted sample was filtered using Whatman No. 2 filter paper, the filtered extract was concentrated with a vacuum rotary concentrator to remove the solvent component, and then freeze-dried to remove the water component, thereby extracting vanilla flanifolia extract (18.6 g). Got it.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art.
실시예 1: 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)에 대한 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 바닐린의 정족수 감지 저해 작용
Example 1 Inhibitory Effect of Vanilla Planifolia Extract and Vanillin on Chromobacterium Violase CV026 on Chromobacterium violaceum CV026
그람음성세균인 크로모박테리움 비올라세움(Chromobacterium violaceum)은 자가유도물질에 의해 정족수 감지가 발생하는 경우 비올라세인(violacein)이라는 자주색 색소물질을 생성한다. 이 세균의 돌연변이체인 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026)은 자가유도물질을 합성하는 CviI를 정상적으로 발현하지 못하도록 변형한 것이다. 따라서 인위적으로 자가유도물질을 제공하지 않은 경우 정족수 감지 현상을 관찰할 수 없기 때문에 이 원리를 이용하여 특정 성분의 정족수 감지 저해를 실험할 수 있다(참조: McClean et al. Microbiology 143: 3703-3711, 1997). 즉, 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 바닐린의 크로모박테리움 비올라세움 CV026에 대한 정족수 감지 저해도는 비올라세인 색소의 생성정도를 측정하여 결정할 수 있다. 본 발명에서는 하기 실험예 1 및 실험예 2의 액체배양법에 의해 바닐라 플라니폴리아 추출물 및 바닐린의 정족수 감지 저해 활성을 결정하였다.
The Gram-negative bacterium, Chromobacterium violaceum , produces a purple pigment called violacein (violacein) when quorum detection occurs due to autoinduced substances. Chromobacterium violaceum CV026, a mutant of the bacterium, is modified to prevent normal expression of CviI, which synthesizes autoinducers. Therefore, quorum detection can not be observed without artificially inducing self-inducing substances, and this principle can be used to test the inhibition of quorum detection of specific components (see McClean et al. Microbiology 143: 3703-3711, 1997). That is, the quorum detection inhibition of the vanilla panifolia extract and vanillin chromobacterium violaseum CV026 can be determined by measuring the degree of production of the violasane pigment. In the present invention, the quorum detection inhibitory activity of vanilla flanifolia extract and vanillin was determined by the liquid culture method of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 below.
실험예 1: 액체배양법(flask incubation assay)에 의한 바닐라 플라니폴리아 추출물의 정족수 감지 저해활성Experimental Example 1: Inhibitory Activity of the Quorum Detection of Vanilla Planifolia Extract by Liquid Incubation Assay
크로모박테리움 비올라세움 CV026 균을 20 ㎖의 Luria-Bertani(LB) 액체 배지에서 30℃에서 12-14시간 동안 배양한 후 하기 표 1의 조성대로 준비된 액체 배지에 접종하였다.The chromobacterium violaseum CV026 bacteria were incubated in 20 ml of Luria-Bertani (LB) liquid medium at 30 ° C. for 12-14 hours and then inoculated into the liquid medium prepared according to the composition of Table 1 below.
상기 표 1을 참조하면, 플라스크 A는 액체 배지에 균을 배양하는 대조군이고, 플라스크 B는 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 자가유도물질인 N-hexanoyl homoserine lactone(HHL)을 10 μM 넣어 주어 자주색 색소물질인 비올라세인(violacein)의 합성을 유도한 군이다. 플라스크 C는 자가유도물질 10 μM과 바닐라 플라니폴리아 추출물 1%(w/v)를 함께 넣어준 실험군으로서 플라스크 B와 비올라세인의 함량을 비교하여 바닐라 플라니폴리아 추출물의 정족수 감지 저해활성을 측정하였다. 각 배양액은 12시간마다 500 ㎕씩 채취하여 500 ㎕의 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO)와 혼합한 후 10000 rpm에서 3분 동안 원심분리 하였다. 원심분리 후 세포가 침전되면 용액의 상층액을 96-웰 플레이트(96-well plate)의 웰 4개에 200 ㎕씩 분주하고 엘라이자 측정기(ELISA microplate reader)로 자주색의 발색 정도를 특정하게 측정할 수 있는 585 ㎚의 파장에서 흡광도를 측정하여 도 1에 나타냈다.Referring to Table 1, Flask A is a control for culturing bacteria in a liquid medium, and Flask B is a purple pigment given 10 μM of N -hexanoyl homoserine lactone (HHL), an autoinducer of chromobacterium violaseum CV026. It is a group that induces the synthesis of the substance violacein (violacein). Flask C was an experimental group containing 10 μM of autoinducer and 1% (w / v) of vanilla flanifolia extract. The contents of flask B and violacein were compared to determine the quorum-inhibiting activity of vanilla flanifolia extract. . Each culture was collected 500 μl every 12 hours and mixed with 500 μl of dimethyl sulfoxide (DMSO) and centrifuged for 3 minutes at 10000 rpm. When the cells precipitate after centrifugation, 200 μl of the supernatant of the solution is dispensed into four wells of a 96-well plate, and the degree of purple color development can be measured with an ELISA microplate reader. Absorbance was measured at a wavelength of 585 nm as shown in FIG. 1.
도 1을 참조하면, 배양 시간에 따라 각 플라스크에서 합성된 비올라세인의 흡광도를 관찰할 수 있다. 플라스크 A는 자가유도물질이 없는 액체 배지에 균을 배양했기 때문에 자주색 색소물질인 비올라세인이 합성되지 않아 585 ㎚의 파장에서 흡광도를 나타내지 않았다. 플라스크 B는 인위적으로 넣어준 자가유도물질에 의해 자주색 색소물질인 비올라세인이 합성되었고 585 ㎚의 파장에서 높은 흡광도를 나타내었다. 플라스크 C는 자가유도물질과 바닐라 플라니폴리아 추출물을 함께 넣어준 실험군으로서 플라스크 B와 비교했을 때 비올라세인에 의해 측정되는 흡광도가 현저하게 감소한 것을 관찰할 수 있다. 이러한 결과는 바닐라 플라니폴리아 추출물이 크로모박테리움 비올라세움 CV026 정족수 감지를 효율적으로 저해함으로써 비올라세인의 생성을 감소시켰음을 의미한다. 바닐라 플라니폴리아 추출물은 생균수측정법으로 측정한 결과 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 생존능에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으므로 상기 결과는 바닐라 플라니폴리아 추출물이 균의 생존과 관계없이 순전히 정족수 감지를 저해한 것으로 해석할 수 있다.
Referring to Figure 1, the absorbance of the violacein synthesized in each flask according to the incubation time can be observed. Flask A did not show absorbance at a wavelength of 585 nm because violacein, which is a purple pigment, was not synthesized because the bacteria were cultured in a liquid medium containing no self-inducing substance. Flask B was synthesized by artificially-induced self-inducing substance, violet pigment, violacein, and showed high absorbance at a wavelength of 585 nm. Flask C is an experimental group in which both self-inducing substance and vanilla flanifolia extract were put together, and compared with Flask B, the absorbance measured by violacein was significantly decreased. These results indicate that vanilla flanifolia extract reduced the production of violasane by efficiently inhibiting chromobacterium violaseum CV026 quorum detection. The vanilla flanifolia extract did not affect the viability of the chromobacterium violaseum CV026, as measured by the bioburden method. The results showed that the vanilla flanifolia extract did not detect the quorum purely regardless of the survival of the fungus. It can be interpreted as inhibited.
실험예 2: 액체배양법(flask incubation assay)에 의한 바닐린의 정족수 감지 저해활성Experimental Example 2: Inhibitory Activity of the Quorum Detection of Vanillin by Flask Incubation Assay
크로모박테리움 비올라세움 CV026 균을 20 ㎖의 Luria-Bertani(LB) 액체 배지에서 30℃에서 12-14시간 동안 배양한 후 하기 표 2의 조성대로 준비된 액체 배지에 접종하였다.Chromobacterium violaseum CV026 bacteria were incubated in 20 ml of Luria-Bertani (LB) liquid medium at 30 ° C. for 12-14 hours and then inoculated into the liquid medium prepared according to the composition of Table 2 below.
상기 표 2를 참조하면, 플라스크 A는 액체 배지에 균을 배양하는 대조군이고, 플라스크 B는 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 자가유도물질인 N-hexanoyl homoserine lactone(HHL)을 10 μM 넣어 주어 자주색 색소물질인 비올라세인(violacein)의 합성을 유도한 군이다. 플라스크 C는 자가유도물질 10 μM과 바닐린 1000 μM을 함께 넣어준 실험군으로서 플라스크 B와 비올라세인의 함량을 비교하여 바닐린의 정족수 감지 저해활성을 측정하였다. 각 배양액은 12시간마다 500 ㎕씩 채취하여 500 ㎕의 DMSO와 혼합한 후 10000 rpm에서 3분 동안 원심분리 하였다. 원심분리 후 세포가 침전되면 용액의 상층액을 96-웰 플레이트(96-well plate)의 웰 4개에 200 ㎕씩 분주하고 엘라이자 측정기(ELISA microplate reader)로 자주색의 발색 정도를 특정하게 측정할 수 있는 585 ㎚의 파장에서 흡광도를 측정하여 도 2에 나타냈다.Referring to Table 2 above, Flask A is a control for culturing bacteria in a liquid medium, and Flask B is a purple pigment given 10 μM of N- hexanoyl homoserine lactone (HHL), an autoinducer of chromobacterium violaseum CV026. It is a group that induces the synthesis of the substance violacein (violacein). Flask C was an experimental group in which 10 μM of autoinducer and 1000 μM of vanillin were put together to compare the contents of flask B and violacein to determine the quorum detection inhibitory activity of vanillin. Each culture was collected 500 μl every 12 hours and mixed with 500 μl DMSO and centrifuged for 3 minutes at 10000 rpm. When the cells precipitate after centrifugation, 200 μl of the supernatant of the solution is dispensed into four wells of a 96-well plate, and the degree of purple color development can be measured with an ELISA microplate reader. Absorbance was measured at a wavelength of 585 nm as shown in FIG. 2.
도 2를 참조하면, 배양 시간에 따라 각 플라스크에서 합성된 비올라세인의 흡광도를 관찰할 수 있다. 플라스크 A는 자가유도물질이 없는 액체 배지에 균을 배양했기 때문에 자주색 색소물질인 비올라세인이 합성되지 않아 585 ㎚의 파장에서 흡광도를 나타내지 않았다. 플라스크 B는 인위적으로 넣어준 자가유도물질에 의해 자주색 색소물질인 비올라세인이 합성되었고 585 ㎚의 파장에서 높은 흡광도를 나타내었다. 플라스크 C는 자가유도물질과 바닐린을 함께 넣어준 실험군으로서 플라스크 B와 비교했을 때 비올라세인에 의해 측정되는 흡광도가 감소한 것을 관찰할 수 있다. 이러한 결과는 바닐린이 크로모박테리움 비올라세움 CV026 정족수 감지를 효율적으로 저해함으로써 비올라세인의 생성을 감소시켰음을 의미한다.2, the absorbance of the violacein synthesized in each flask according to the incubation time can be observed. Flask A did not show absorbance at a wavelength of 585 nm because violacein, which is a purple pigment, was not synthesized because the bacteria were cultured in a liquid medium containing no self-inducing substance. Flask B was synthesized by artificially-induced self-inducing substance, violet pigment, violacein, and showed high absorbance at a wavelength of 585 nm. Flask C is an experimental group in which both self-inducing substances and vanillin are added, and compared with Flask B, the absorbance measured by violacein decreases. These results indicate that vanillin reduced violacein production by efficiently inhibiting chromobacterium violaseum CV026 quorum detection.
도 3은 상기 실험의 1000 μM의 바닐린이 플라스크에서 비올라세인의 합성을 감소시켜 자주색 색소의 생성 정도가 육안으로 현저히 감소한 것을 나타낸 사진이다. 플라스크 A는 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 배양액으로서 자주색을 띠지 않고, 플라스크 B는 자가유도물질을 첨가함으로써 정족수 감지가 활발하게 일어나 비올라세인이 합성되어 짙은 자주색을 띠는 것을 볼 수 있다. 반면, 바닐린 1000 μM을 첨가한 플라스크 C는 정족수 감지를 저해함으로써 비올라세인의 발현이 감소하여 자주색의 농도가 옅은 것으로 관찰할 수 있다.Figure 3 is a photograph showing that 1000 μM of vanillin of the experiment reduced the synthesis of violacein in the flask to significantly reduce the production of purple pigment. Flask A is not cultured as a culture medium of chromobacterium violaseum CV026, and flask B is active in detecting quorum by adding autoinducer, and violasane is synthesized to have a dark purple color. On the other hand, Flask C added with 1000 μM of vanillin inhibits quorum detection, which decreases the expression of violacein, which can be observed to be pale in purple.
또한, 정족수 감지 저해 활성에 있어서 바닐린의 농도 의존성을 관찰하기 위해 상기 표 2의 플라스크 C에 바닐린의 농도를 각각 100, 316.2, 1000 μM로 변화시켜주어 36시간 후에 흡광도를 측정한 결과를 도 4에 나타냈다.In addition, in order to observe the concentration dependence of vanillin in quorum-inhibiting activity, the concentration of vanillin in flask C of Table 2 was changed to 100, 316.2, and 1000 μM, respectively, and the absorbance was measured after 36 hours. Indicated.
도 4를 참조하면, 36시간 동안 배양하였을 때 비올라세인의 합성이 바닐린의 농도에 의존적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 비올라세인에 의해 측정되는 흡광도는 바닐린의 농도가 100, 316.2, 1000 μM로 변화함에 따라 각각 16.2, 34.7, 73.5% 감소한 것으로 보아 바닐린은 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 정족수 감지를 농도 의존적으로 저해하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the synthesis of violacein decreases depending on the concentration of vanillin when incubated for 36 hours. The absorbance measured by violacein decreased by 16.2, 34.7, and 73.5% as the concentration of vanillin changed to 100, 316.2, and 1000 μM, respectively, indicating that vanillin concentration-dependently inhibits quorum detection of chromobacterium violaseum CV026. It can be seen that.
바닐린 역시 바닐라 플라니폴리아 추출물과 동일하게 생균수측정법으로 측정한 결과 크로모박테리움 비올라세움 CV026의 생존능에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으므로 상기 결과는 바닐린이 균의 생존과 관계없이 순전히 정족수 감지를 저해하고 농도 의존성도 있다는 것으로 해석할 수 있다.
Vanillin was also found to have no effect on the viability of chromobacterium violaseum CV026, as measured by viable cell count in the same way as vanilla flanifolia extract. It can be interpreted that there is inhibition and concentration dependency.
실시예 2: 슈도모나스 아루지노사 PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1) [dsred, lasR-PlasB-gfp(ASV)]에 대한 바닐린의 정족수 감지 저해 작용
Example 2: Inhibitory Effect of Vanillin on Pseudomonas aeruginosa PAO1 [ dsred , lasR - PlasB - gfp (ASV)]
실험용 쥐를 하기 표 3과 같이 4개의 군으로 나누어 바닐린의 그람음성세균인 슈도모나스 아루지노사 PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1) [dsred, lasR-PlasB-gfp(ASV)]에 대한 정족수 감지 저해활성을 측정하였다. 슈도모나스 아루지노사 PAO1 배양액 1 ㎖와 1.1%(w/v) 알지네이트 9 ㎖를 혼합한 후에 혼합액 0.04 ㎖을 쥐의 기관에 주사하였다. 슈도모나스 아루지노사 PAO1의 자가유도물질 N-butanoyl homoserine lactone(BHL)과 바닐린은 정맥주사로 투여하였다.The experimental rats were divided into four groups, as shown in Table 3, to measure quorum-sensing inhibitory activity against Pseudomonas aeruginosa PAO1 [ dsred , lasR - PlasB - gfp (ASV)], a Gram-negative bacterium of vanillin. . After mixing 1 ml of Pseudomonas aruzinosa PAO1 culture and 9 ml of 1.1% (w / v) alginate, 0.04 ml of the mixed solution was injected into the trachea of the rat. N- butanoyl homoserine lactone (BHL) and vanillin were induced intravenously by Pseudomonas aruginosa PAO1.
슈도모나스 아루지노사 PAO1에 대한 바닐린의 정족수 감지 저해 활성은 Green Fluorescent Protein(GFP)의 함량과 생균수에 의해 결정하였다(참조: Wu et al. J. Antimicrob. Chemother. 53: 1054-1061, 2004). 슈도모나스 아루지노사 PAO1의 정족수 감지의 결과로 발생하는 GFP의 양은 형광현미경(epifluorescence microscopy)으로 측정하였고, 대조군에 대한 상대치로 나타내었다. 생균수측정은 쥐로부터 분리한 폐를 PBS buffer에 넣어서 균을 분리시킨 후 유동플레이트법(pour plate method)을 이용하여 37℃에서 24시간 배양한 후 균수를 측정하였다.The quorum-sensing inhibitory activity of vanillin against Pseudomonas aruginosa PAO1 was determined by the content of Green Fluorescent Protein (GFP) and viable cell count (Wu et al. J. Antimicrob. Chemother. 53: 1054-1061, 2004) . The amount of GFP generated as a result of quorum detection of Pseudomonas aruzinosa PAO1 was measured by epifluorescence microscopy and expressed as relative to the control group. The viable cell count was measured by placing the lungs isolated from mice into PBS buffer to isolate the bacteria and incubating the cells at 37 ° C. for 24 hours using a pour plate method.
표 3에서 바닐린의 첨가에 의해 슈도모나스 아루지노사 PAO1의 정족수 감지의 척도인 GFP 함량이 바닐린의 농도 의존적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 표 3에서 바닐린의 투여에 의해 폐에서 발견되는 슈도모나스 아루지노사 PAO1의 균수가 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 바닐린이 슈도모나스 아루지노사 PAO1의 정족수 감지를 효율적으로 억제함으로써 항균작용을 제공한다는 것을 의미한다.
In Table 3, it can be seen that the addition of vanillin decreases GFP content, a measure of quorum detection of Pseudomonas aruzinosa PAO1, in a concentration-dependent manner. In addition, it can be seen from Table 3 that the number of bacteria of Pseudomonas aruzinosa PAO1 found in the lungs is greatly reduced by the administration of vanillin. These results indicate that vanillin provides antimicrobial activity by efficiently inhibiting quorum detection of Pseudomonas aruzinosa PAO1.
바닐라 플라니폴리아(Vanilla planifolia) 추출물 및 바닐린(vanillin)은 크로모박테리움 비올라세움 CV026(Chromobacterium violaceum CV026), 슈도모나스 아루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 등과 같은 그람음성세균(Gram-negative bacteria)의 정족수 감지의 저해를 통하여 항균작용을 나타낸다. 바닐라 플라니폴리아 및 바닐린은 천연물로부터 추출되는 성분이자 식품으로 섭취하는 물질로서 인체에 대한 부작용이 없을 뿐만 아니라, 일반 항생제의 가장 큰 문제점인 저항성 균주의 생성과 같은 부작용이 없이 항균작용을 제공할 수 있어 산업적 유용성이 매우 높다.
Vanilla planifolia extracts and vanillin are sensitive to Gram-negative bacteria, such as Chromobacterium violaceum CV026 and Pseudomonas aeruginosa . Antibacterial activity is shown through the inhibition of Vanilla Planifolia and Vanillin are ingredients extracted from natural products and consumed as foods, and have no side effects on the human body, and can provide antibacterial activity without side effects such as the production of resistant strains, the biggest problem of general antibiotics. Industrial utility is very high.
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