항산화 활성과 타이로시나제 억제 활성을 갖는 카페익산-우유단백질 유래 펩타이드에 관한 연구

Abstract

인간의 몸 속에서 산화반응을 통해 생성되는 과량의 활성산소는 다양한 질병과 노화를 일으키는 중요한 원인이기에 이를 방지하는 항산화제에 대한 연구가 중요하다. 또, 인간의 피부와 눈의 색을 결정하는 멜라닌의 과량 생성은 피부질환과 신경변성과 관련된 질환이 생기므로 이에 관여하는 효소인 타이로시나제의 억제제가 개발되고 있다. 그 중에 우유에 있는 단백질 내 특정 펩타이드 서열이 멜라닌 생성을 억제한다는 논문이 발표된 바 있다. 본 연구에서는 항산화제인 카페익산 (CA) 과 우유 유래 미백제인 MHIRL 유래 펩타이드 (MHIR, HIRL, HIR) 를 결합시켜 항산화 활성과 미백 활성이 모두 보이는 물질을 개발했다. CA-MHIRL 유래 펩타이드는 고체상 펩타이드 합성으로 만들었고 고성능 액체 크로마토그래피와 질량분석법으로 확인했다. 그러나 카페익산의 두 개의 하이드록시기가 합성과정에서 부반응을 일으켜 카페익산에 아세토나이드를 보호기로 붙이는 단계를 추가함으로써 합성 효율을 높였다. 또한, 고체상 펩타이드 합성 단계 중 Cleavage 용액 내에 있는 스캐빈저인 DODT 대신 물을 사용하여 부반응없이 99 %의 순도로 CA-MHIR을 합성하였다. 합성한 CA-MHIRL 유래 펩타이드의 능력을 DPPH 라디칼 제거, 지질의 과산화 억제, 타이로시나제의 저해의 3가지 분석법으로 활성을 평가했다. 3가지 분석법에서 가장 좋은 항산화 활성과 미백 활성을 갖는 물질은 CA-MHIR이었다. 타이로시나제 억제 실험과 반응속도록적 연구를 통해서 CA-MHIR의 IC50값이 코직산보다도 약 4배 낮았으며 비경쟁적으로 작용하는 매우 효율적인 타이로시나제 억제제라는 것을 알 수 있었다. CA-MHIRL 유래 펩타이드와 MHIRL 유래 펩타이드는 B16-F1 세포에서 세포 독성이 거의 없었다.

Anti-aging and depigmentation has been the subject of much attention in pharmaceutical and cosmetic industries. Antioxidants distributed in various natural plants such as fruits, tea and coffee have been widely studied as an agent against reactive oxygen species (ROS)-related diseases as well as cosmetic ingredients. Especially, phenolic antioxidant family, such as caffeic acid (CA), shows strong antioxidant activity via stabilization of phenoxy radical from its fully conjugated structure after scavenging of ROS. Skin-lightening agents have been also found in various natural source including milk-derived protein, which suppress melanin production by means of tyrosinase inhibition activity. We prepared dual effector molecules consisting of CA and MHIRL derived peptides (MDPs: MHIR, HIRL, HIR), which shows both activities of antioxidant and tyrosinase inhibition. CA-MHIRL derived peptides (CA-MDPs) were synthesized by conventional solid-phase peptide synthesis (SPPS), and characterized by RP-HPLC and ESI-MS. Synthetic efficiency was improved through the protection of reactive hydroxyl groups of CA and the optimization of cleavage condition for successful separation of the product from solid support without any side reaction. As-synthesized CA-MDPs, especially CA-MHIR, showed good antioxidant activity and highly enhanced tyrosinase inhibitory activity in various assay systems. In mushroom tyrosinase inhibition test, CA-MHIR exhibited about 4 times lower IC₅₀ values (48 μM) than kojic acid, one of the most popular tyrosinase inhibitor (201 μM). Kinetic study of the inhibition by CA-MHIR revealed that CA-MHIR is regarded as a non-competitive inhibitor of mushroom tyrosinase. In addition, CA-MDPs exhibited no-cytotoxicity in melanoma cell, B16-F1. We considered that CA-MHIR dual effector could be applied in the fields of cosmetic industry.