Chemical Constituents of the Leaves of Cleistocalyx operculatus and their PTP1B Inhibitory Activity

Abstract

수용 (Cleistocalyx operculatus (Roxb.) Merr. Et L.M. Perry.는 도금양과(Myrtaceae)에 속하는 상록수로서 중국, 태국, 베트남, 호주 등 아시아 전역에 널리 분포되어 있다. 수용의 잎과 꽃봉오리는 여러 문화권에서 허브 차나 전통적인 약물로서 감기, 열, 항염, 위장질환 등 다양한 의학적 용도로 오래 전부터 사용되어 왔다. 꽃봉오리에 대한 연구는 활발히 진행 되어 왔으며 주로 chalcone, flavonoids, triterpenoids, acetophenone 관련 화합물들이 암세포 성장 저지효과, 콜린에스테라아제 억제, 항산화, 항고혈당, 항 인플루엔자, 항염 등 다양한 생리활성이 있다고 보고되었다. 그러나 지금까지 잎에 대한 연구는 상대적으로 미비한 실정이다. 최근에 분석 기술의 발전으로 HPLC-qTOF-MS와 같은 질량 분석기를 사용해서 식물 추출물과 같은 복잡한 혼합물의 분석을 단순화 시키는 방법이 잇따라 등장하고 있다. 현재까지 천연물 연구에서는 이미 많이 알려진 dereplication 기법을 통해 기존에 보고 된 화합물을 제외하고 신규 화합물의 효과적인 분리를 진행하고 있다. 본 연구는 이 기법에 상대적 질량 결손(RMD) 방법을 추가적으로 사용하였다. 단시간에 식물의 특정한 대사산물의 계열을 분자와 토막이온을 통해 추측하여 수용에서 특이적인 성분군인 pentacyclic-type triterpene 에 속하는 신규 화합물을 효과적으로 분리하여 생리활성을 규명하는 것을 주요 목적으로 하였다. 수용의 잎을 채집하여 50% 에탄올 추출물을 수득한 후 n-Hexane, n-BuOH 및 H2O 층으로 분획하였다. 그 결과 triterpene 이 많이 함유되 있는 n-BuOH층에서 데이터베이스의 값과 비교하여 새로운 화합물이라고 여겨지는 RMD 값과 MASS 값을 가진 화합물을 가려내고, 산화가 많이 일어나고 변형된 pentacyclic-type triterpene 을 추정하여 분리를 진행했다. 그 결과, 17종의 triterpene (1-15,19,20)과 3종의 phenolic compounds (16-18)을 분리하고 구조동정 하였다. 분리한 화합물 중 3종은 pentacyclic-type triterpene (1-3)으로 천연에서 처음으로 분리보고 되는 물질이며 각각, cleistocalyxic acid L (1), cleistocalyxolides C (2), cleistocalyxic acid M (3)로 명명하였다. 분리된 기지화합물들의 구조는 Melaleucic acid 28-methyl ester (4), 19α-Hydroxyasiatic acid (5), Betulinic acid (6), Oleanolic acid (7), (2a, 3b, 12a)-Trihydroxy-olean-28-oic acid 28,13- lactone (8), Maslinic acid (9), Alphitolic acid (10), Erythrodiol (11), Ulmoidol (12), 2α,3β,19α-Trihydroxy- 89 24-norurs- 4(23),12-dien-28-oic acid (13), Arjunolic acid (14), Ilekudinol B (15), 2',4'-dihydroxy-6′-methoxy-3',5'-dimethylchalcone (16), Demethoxymatteucinol (17), 7-hydroxy-5-methoxy-6,8-dimethylflavanone (18), 3-O-(E)-p-Coumaroyl maslinic acid (19), 3-O-(Z)-p-Coumaroyl maslinic acid (20)로 규명 되었다. 분리된 화합물은 RMD값과 Mass값의 차이로 인해 화합물의 계열이 쉽고 빠르게 도식화하여 극명하게 나뉘는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 화합물의 화학적 특성을 규명하였을 뿐 아니라, 신규 화합물을 상대적 질량 결손 방법을 통하여 새로운 화합물의 존재 가능성을 확임함으로써 수용에서의 pentacyclic-type triterpene 화합물의 화학적 다양성을 제시하였다. 또한, 분리된 화합물의 PTP1B 저해 활성을 확인한 결과, 화합물 6과 9 에서 강한 활성 저해를 나타내었고, 화합물 3, 7, 10, 19,와 20 에서 적당한 활성이 있음을 확인하였다. PTP1B 저해활성의 증진을 통해 수용의 잎이 PTP1B의 치료 물질로서의 활용가능성을 제시하였다.

Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) inhibitor has been suggested that it plays a main function in the negative regulation of insulin and leptin signaling, thereby making it for a treatment of diabetes mellitus type 2 and obesity. Moreover, previously conducted research in breast cancer showed that overexpression of PTP1B is detected when selective PTP1B inhibition occurs. As part of our ongoing studies for new PTP1B inhibitor agents from medicinal plants, relative mass defect (RMD) analysis was applied to select the extensive range of triterpenoids in complex plant extracts. The rapid identification and specific metabolite classes of novel plant metabolites could be achieved by calculating RMDs from molecular and fragment ions. Therefore, three new triterpenoids (1 -3) and seventeen previously reported triterpenoids (4  20) were isolated from a 50% EtOH extract of Cleistocalyx operculatus (Roxb.) Merr. et L.M. Perry. Their structures were determined on the basis of extensive spectroscopic analysis as well as comparison with previous data. All isolates were evaluated for their inhibitory effects on PTP1B. Compound 6 showed strong inhibitory effects while compounds 3, 7, 9, 10, 19 and 20 showed moderate inhibitory effects of on PTP1B enzyme.