In silico 약리학적 분석을 통한 티모사포닌 A III의 5-베타 리덕타아제 단백질 및 안드로겐 수용체 단백질 활성 부위에 대한 결합 친화도 비교 연구 (Pharmacological Comparison of Timosaponin A III on the 5-beta Reductase and Androgen Receptor via In Silico Molecular Docking Approach)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 28권 / 3호 / 307 ~ 313페이지
· 저자명 : 김동찬

초록

탈모증상은 겉으로 보이는 모습으로 인해 정신적인 스트레스로 작용한다. 그래서 탈모 방지관련 제품의 글로벌 시장 규모는 지속적으로 성장하고 있다. Timosaponin A III는 지모 추출물에서 발견되는 대표적인 saponin 계열의 생리 활성 효능 성분이다. 본 연구에서는 5-beta reductase 단백질 길항제(antagonist) finasteride, androgen receptor 단백질 길항제 minoxidil, 그리고 지모 추출물의 효능 성분 timosaponin A III의 각각의 타깃 단백질 활성 부위에 대한 친화도 분석 실험을 in silico 컴퓨터 분자결합 분석 방법을 통해 비교하였다. 5-beta reductase 및 androgen receptor 의 3차원 구조 정보는 PDB database (5-beta reductase PDB ID: 3G1R / androgen receptor PDB ID:4K7A)를 활용하였다. In silico 결합 분석을 수행하기 위해 PyRx, Autodock Vina, Discovery Studio Version 4.5, and NX-QuickPharm 프로그램을 각 분석 조건에 따라 활용하였다. 5-beta reductase 활성 부위에 대한 timosaponin A III의 최대 결합친화도는 -12.20 kcal/mol으로 나왔으며 이는 -11.70 kcal/mol으로 분석된 finasteride의 5-beta reductase 활성부위에 대한 결합 친화도 보다 훨씬 더 높고 효율적인 것으로 분석되었다. Androgen receptor 활성 부위에 대한 timosaponin A III의 최대결합친화도 또한 -9.00 kcal/mol으로 -7.40 kcal/mol의 minoxidil에 비하여 훨씬 우수한 결합친화도 값을 나타내었다. Finasteride와 timosaponin A III의 5-beta reductase 단백질 활성 부위에 대한 X,Y,Z Grid 값은 유사한 좌표로 분석되었으나 minoxidil과 timosaponin A III의 androgen receptor 활성 부위에 대한 X,Y,Z centroid grid 좌표는 상당한 거리를 두고 떨어져 있음이 확인 되었다. 즉, timosaponin A III는 minoxidil이 androgen receptor에 결합하는 부위와는 다른 부위에 결합하여 단백질 활성에 영향을 주는 것으로 사료되었다. 이상의 연구 결과들을 바탕으로 분석해 볼 때, 5-beta reductase 길항제 finasteride와 androgen receptor 길항제 minoxidil보다 지모 추출물 생리 활성 물질인 timosaponin A III가 보다 더 효율적인 길항제로 작용할 수 있음을 확인하였다. 결론적으로 지모 추출물 또는 timosaponin 계열이 함유된 효능 성분은 탈모 방지 효능 및 모발 건강 개선을 위한 의약품, 의약외품 및 신물질 연구 개발 분야에 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

영어초록

Alopecia cause psychological stress due to their effect on appearance. Thus, the global market size of the alopecia treatment products are growing quickly. Timosaponin A III is the well known active ingredient of Anemarrhenae Rhizoma. In this study, we investigated and compared the binding affinity of timosaponin A III with finasteride (5-beta reductase antagonist) and minoxidil (androgen receptor antagonist) on the target protein active site by in silico computational docking studies. The three dimensional crystallographic structure of 5-beta reductase (PDB ID : 3G1R) and androgen receptor (PDB ID: 4K7A) was obtained from PDB database. In silico computational autodocking analysis was performed using PyRx, Autodock Vina, Discovery Studio Version 4.5, and NX-QuickPharm option based on scoring functions. The timosaponin A III showed optimum binding affinity (docking energy) with 5-beta reductase as -12.20 kcal/mol as compared to the finasteride (-11.70 kcal/mol) and with androgen receptor as -9.00 kcal/mol as compared to the minoxidil (-7.40 kcal/mol). The centroid X, Y, Z grid position of the timosaponin A III on the 5-beta reductase was similar (overlap) to the finasteride, but the X, Y, Z centroid grid of the timosaponin A III on the androgen receptor was significantly far from the minoxidil centroid position. These results significantly indicated that timosaponin A III could be more potent antagonist to the 5-beta reductase and androgen receptor. Therefore, the extract of Anemarrhenae Rhizoma or timosaponin A III containing biomaterials can substitute the finasteride and minoxidil and can be applied to the alopecia protecting product and related industrial fields.

참고자료

· 없음