버섯, 쥐 및 인체 티로시나제에 대한 알부틴과 코직산의 저해 효과와 저해 패턴
Effects of Arbutin and Kojic Acid on Activity of Tyrosinases from Mushroom, Mouse and Human Melanocytes and their Inhibition Patterns
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본 연구는 화장품 산업에서 미백제 탐색에 주로 사용되는 버섯, 쥐, 인체의 멜라닌세포에서 추출한 티로시나제에 대한 알부틴과 코직산의 저해 특성을 확인하였다. 버섯, 쥐 및 인체 티로시나제의 저해 패턴과 IC50 값을 분석한 결과, 알부틴의 경우 버섯 티로시나제에서는 경쟁적 저해 패턴을 보였고 쥐와 인체 티로시나제에서는 비경쟁적 저해 패턴을 나타내었다. 버섯, 쥐 및 인체 티로시나제의 IC50는 각각 85.1 mM, 1.1 mM, 5.8 mM로 나타났는데 쥐 및 인체 티로시나제에 비해 버섯 티로시나제가 훨씬 높은 수치를 보여주고 있다. 코직산의 경우, 버섯, 쥐 및 인체티로시나제의 저해 패턴은 혼합, 경쟁적, 부분 혼합으로 3가지티로시나제에서 모두 다른 저해 패턴을 나타내었고, IC50 값 또한 7.4 μM, 57.8 μM, 146.2 μM로서 버섯의 IC50가 가장 낮음을알 수 있다. 쥐와 인체 티로시나제에 대한 알부틴의 IC50는 버섯티로시나제의 IC50보다 매우 낮았고, 반대로 쥐와 인체 티로시나제에 대한 코직산의 IC50는 버섯 티로시나제의 IC50보다 매우높았다. 따라서 버섯 티로시나제는 티로시나제 저해제 스크리닝에는 적합하지 않다고 사료된다. 알부틴과 코직산에 의한 쥐 및인체 멜라닌세포에 대한 멜라닌 생성 결과에서도 IC50 값이 낮은 코직산이 각각의 멜라닌세포에 대해 더 높은 합성 저해율을보이고 있으며, 쥐와 인체 티로시나제에 대한 알부틴과 코직산의 IC50 값이 가까운 범주에 있기 때문에, 티로시나제 억제제 선별 시 인체 티로시나제 차선책으로 쥐 티로시나제의 사용이 가능할 것으로 판단된다. 기존의 미백제에 대한 연구는 주로 버섯티로시나제를 사용해 왔는데, 그 문제점을 본 연구에서는 쥐 및인체 티로시나제를 같이 사용하여 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구를 통해 티로시나제의 종류에 따라 그 작용기전이 다름을 확인할 수 있었고, 이는 미백제 탐색 시 어떤 티로시나제를 사용하는지에 따라 그 효능에 대한 결과가 뒤바뀔 수 있음을의미한다. 효과적인 미백제 탐색을 위해서는 단순히 버섯 티로시나제의 저해 효과만을 확인하는 지금의 방식은 개선이 필요하다고 사료된다.
Abstract
Mushroom tyrosinase has long been used to search its own inhibitor in the cosmetic industry, since this enzyme is easy to obtain and show high enzyme activity. However its structure and catalytic nature are different from those of mouse and human cell lines. In order to provide a correct and convenient tool for screening inhibitors of tyrosinase, tyrosinases from mouse and human melanocytes were obtained from cell culture. Km for L-DOPA as a substrate of mushroom, mouse and human tyrosinases were 0.36 mM, 0.47 mM and 0.42 mM, respectively. Tyrosinase-inhibition patterns by arbutin were competitive in mushroom, noncompetitive in mouse and human. Tyrosinase-inhibition patterns by kojic acid showed mixed type in mushroom, competitive type in mouse, and partial mixed type in human. IC50 of arbutin for mushroom, mouse and human tyrosinases were 85.1 mM, 1.1 mM and 5.8 mM, respectively. IC50 of kojic acid were 7.4 μM, 57.8 μM and 146.2 μM, respectively. Data show that IC50 of arbutin for mouse and human tyrosinases were much lower than that for mushroom tyrosinase, and IC50 of kojic acid for mouse and human tyrosinases were much higher than that for mushroom tyrosinase. Therefore, mushroom tyrosinase is not suitable for the screening and evaluation of tyrosinase inhibitors. On the other hand, melanin biosynthesis in mouse and human cell lines by arbutin and kojic acid were inhibited inversely proportional to IC50.
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