곰팡이 Fusarium 속을 이용한 독활 뿌리 추출물로부터 디테르페노이드의 생물전환

Biotransformation of Diterpenoids From Aralia continentalis Roots by the Genus Fusarium

독활 뿌리 추출물은 한국을 포함한 극동아시아 국가에 널리 분포하고 있다. 이 추출물은 한국에서 두통, 염증, 허리통증 및 치과질환 등 다양한 질환에 오랫동안 사용되어져 왔다. 활성물질은 에피-콘티넨탈산, 콘티넨탈산 그리고 카우레노산으로 동정되었다. 생체이용능을 향상시킨 디테르페노이드 유도체의 합성을 위해, Fusarium fujikuroi가 생물전환용 균주로 선발되었다. 생물전환을 통하여 16α-hydroxy-ent-kauran-2-on-19-oic acid 와 2β, 16α-dihydroxy-ent-kauran-19-oic acid의 두 가지 유도체가 얻어졌으며, 이들의 화학구조는 HPLC, MS 및 NMR 분석을 통해 확인되었다. 이러한 유도체들은 HPLC에서의 산물 유출시간과 구조적 특성을 통해 카우레노산에 비해 증가된 극성을 나타내었다. 인슐린 신호전달경로의 음성조절자인 PTP1B를 대상으로 한 항당뇨 활성을 평가한 결과, 4 ㎍/ml 농도에서 각각 30.8% 및 27.6%의 억제율을 나타냈으며, 두 유도체는 기존의 카우레노산 보다 18배 높은 IC₅₀ 값을 갖는 낮은 세포독성을 보여주었다. 따라서, F. fujikuroi에 의한 생물전환으로 인해 증가된 수용성과 감소된 독성을 갖는 두 카우레노산 유도체는 산업적 응용을 위한 유망한 후보물질로 평가된다.

Aralia continentalis is widely distributed in Far East Asian countries such as Korea, China, and Japan. A. continentalis has traditionally been used as an herbal remedy for various conditions, including analgesia, headache, inflammation, lameness, lumbago, rheumatism, and dental diseases in Korea. Previously, epi-continentalic acid, continentalic acid, and kaurenoic acid as major active biological compounds belonging to the diterpenoid class were identified. To synthesize diterpenoid derivatives with enhanced bioavailability, Fusarium fujikuroi was employed to biotransform diterpenoids due to its known antibacterial activity. This yielded two derivatives of kaurenoic acid, namely 16α-hydroxyent-kauran-2-on-19-oic acid and 2β, 16α-dihydroxy-ent-kauran-19-oic acid, with their chemical structures elucidated via NMR analysis. These derivatives exhibited increased polarity compared to kaur- enoic acid, as evidenced by their retention time on preparative HPLC using the ODS-A column and structural modifications. Evaluation of their antidiabetic activity targeting PTP1B, a negative regulator of the insulin signaling pathway, revealed inhibitory activities of 30.8% and 27.6%, respectively, at a concentration of 4 ㎍/ml. Additionally, both derivatives demonstrated low cytotoxicity, with an IC50 value 18 times higher than kaurenoic acid. Therefore, the augmented water solubility and reduced toxicity of 16α-hydroxy-ent-kauran-2-on-19-oic acid and 2β, 16α-dihydroxy-ent-kauran-19-oic acid, resulting from biotransformation by F. fujikuroi, render them promising candidates for industrial applications.