섬유소에서 추출한 베타-포도당의 세포 내 에너지원으로의 대체 가능성에 관한 연구

Study on Application Possibility of β-glucose from Plant Cellulose for Cellular Energy Source

이 연구는 여러 종류의 사람 세포에서 식물의 섬유소(cellulose)를 구성하는 β-포도당이 세포의 에너지원으로 사용할 수 있는지 조사하였다. 우선, 거름종이(섬유소)를 잘라 섬유소 분해효소(cellulase)로 처리하였을 때, 섬유소 분해효소는 효율적으로 섬유소를 분해하여 포도당으로 분해하는 것을 알 수 있었고, 분해된 섬유소 β-포도당을 농축하여 이 실험에 사용하였다. 이 실험에서 사용된 세포주는 높은 에너지대사율을 가진 폐암(A549), 위암(AGS) 및 대장암(HCT-116) 세포주이었다. 본 실험에 앞서 세포배양액에 필수적인 혈청 및 포도당의 농도는 각각 2%의 혈청과 4.5 g/L의 포도당을 첨가하는 것으로 결정하였다. α-포도당(대조군) 혹은 β-포도당(실험군)이 세포 내로 흡수되는 포도당의 흡수율은 두 처리군 간에 큰 차이를 나타내지 않았으며, 폐암(A549), 위암(AGS), 대장암(HCT-116) 및 정상 체세포(MRC-5 및 DSC) 세포주의 성장률에서도 두 처리군에 큰 차이가 없어, 섬유소에서 유래한 β-포도당은 녹말의 α-포도당과 같이 다양한 세포의 에너지원으로 사용되는 것을 알 수 있었다. 좀 더 나아가, A549, AGS 및 HCT-116 세포주는 α 혹은 β-포도당이 포함된 지방세포 분화 배양액에서 지방세포로의 세포 분화를 유도하였을 때, β-포도당도 α-포도당과 같이 에너지 저장 분자인 지방으로의 전환이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 이에 이 연구에서는 섬유소는 적절하게 분해될 수 있다면, 미래의 에너지 자원과 대체 에너지원으로서의 가능성을 가지고 있다는 것을 알 수 있었다.

The present study investigated the application possibility of β-glucose derived from plant cellulose for a cellular energy source. The β-glucose was firstly extracted by the cellulase treatment from filter paper. The A549, AGS and HCT-116 cancer cell lines was properly proliferated in the DMEM containing 2% serum and 4.5 g/L glucose. Following cancer (A549, AGS and HCT-116), and normal (MRC-5 and DSC) cells treatment in the β-glucose DMEM media, the rate of glucose uptake and cell growth was similar to that of the α-glucose DMEM media, implying that the β-glucose could be used for cellular energy source. Moreover, the differentiation capacity of cancer cells (A549, AGS and HCT-116) into adipocytes in the β-glucose DMEM media was also similar to that of the α-glucose DMEM media, implying that the β-glucose could be also used for energy storage source. Taken together, we concluded that β-glucose derived from plant cellulose could be used as a potential source of cellular energy and storage, like starch α-glucose from starch.