갈락탄은 효모 세포를 세포 사멸로부터 보호합니다.

갈락탄이 있는지 확인하려면항아폽토시스속성,우리는 효모 항세포 사멸 유전자 결핍 돌연변이(fs1∆ 및 pep4∆)를 갈락탄으로 처리하고 세포 사멸 유도제인 H2O2에 노출시켰습니다. 효모 Fis1은 미토콘드리아 융합 단백질인 반면세포 사멸을 방지, 효모 Pep4는 액포 아스파르틸 프로테아제이고아세트산에 의한 세포 사멸로부터 세포를 보호합니다.80,81. CFU 수는 1mM H2O2에 의해 유도된 세포사멸 스트레스 하의 세포와 비교하여 갈락탄으로 처리했을 때 pep4Δ 및 fs1Δ 세포 모두의 생존이 약 25-30% 증가한 것으로 나타났습니다(그림 5A). 스팟 분석 결과는 또한 세포사멸 스트레스 하에서 갈락탄 처리된 효모 항-세포사멸 돌연변이의 더 나은 생존을 나타내는 CFU 계수와 일치함을 보여주었다(도 5B). 우리의 결과는 galactan이 H2O2에 의해 유도된 세포 사멸로부터 효모 세포를 보호한다는 것을 보여줍니다.

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갈락탄은 염색질 응축을 감소시킵니다.. 본 연구에서는 갈락탄 전처리된 효모 세포의 AO/EB 염색을 수행하였다. H2O2만 있는 Te pep4Δ 및 fs1Δ 세포는 WT에 비해 대부분 노란색-오렌지색으로 나타났으며, 갈락탄으로 전처리한 후 H2O2에 노출된 세포에서 노란색-오렌지색 세포 수가 눈에 띄게 감소하는 것이 관찰되었습니다. 이것은 pep4Δ 환원 및 염색질 응축에서 세포사멸 세포의 수가 유의하게 감소했음을 보여준다. AO/EB 염색은 효모 및 포유류 세포 모두에서 세포사멸을 검출하는 데 사용되는 방법입니다. Acridine orange는 살아있는 세포와 그렇지 않은 세포 모두에서 핵산을 쉽게 염색하는 세포 투과성 염료인 반면, ethidium bromide는 세포가 분해되거나 세포 사멸 또는 죽은 경우에만 들어가는 DNA 삽입 염료입니다. AO/EB 염색의 이러한 선택성은 세 가지 다른 단계, 즉 핵과 세포질 모두에서 균일한 녹색을 갖는 생존 가능한 세포, 세포질에서 두드러지는 염색질 응축으로 인해 밝은 녹색 핵을 갖는 초기 세포사멸 세포 및 후기 세포의 검출을 가능하게 합니다. ethidium bromide가 세포에 유입되어 노란색에서 주황색/밝은 빨간색을 나타내는 세포사멸 세포50,51.

갈락탄은 핵 분열을 감소시킵니다.

갈락탄 유무에 관계없이 전처리된 효모 WT 및 항-아폽토시스 결핍 돌연변이(pep4Δ 및 fs1Δ)를 H2O2에 노출시키고 DAPI 염색을 실시하였다. 갈락탄으로 전처리한 효모 세포사멸 억제 결핍 돌연변이 세포는 핵 분열이 적고 DAPI 강도가 낮은 반면, 갈락탄 전처리를 하지 않은 세포는 형광이 훨씬 더 높고 핵 분열이 증가했습니다(그림 5D)52. 이는 갈락탄이 산화 스트레스에 의해 유도된 핵 분열을 효과적으로 완화시켜 세포 분해를 유도할 수 있음을 나타냅니다. 이전에는 Bifidobacterium breve가 Bifdobac 용어의 표면에 존재하는 EPS에 의해 매개되는 장 상피 세포의 세포 흘리기와 같은 세포 사멸 기능을 감소시키는 것으로 트랜스제닉 마우스에서 나타났습니다. 이 보고서는 세포 흘리기 및 세포사멸 마커의 발현 수준에서 상당한 용량 의존적 감소를 보여줍니다. 비피도박테리움 EPS는 내인성 및 외인성 세포사멸 신호 경로를 모두 조절함으로써 세포사멸로부터 세포를 보호했습니다. H2O2에 의해 유도된 세포사멸 스트레스로부터.

Galactan은 S. cerevisiae의 CLS를 확장합니다.

갈락탄의 노화 방지 활성을 평가하기 위해 우리는 갈락탄 처리와 함께 WT 및 효모 돌연변이체(sod2Δ, tsa1Δ 및 ctt1Δ)로 CLS 분석을 수행했습니다. SOD2는 미토콘드리아 매트릭스에 국한된 망간 SOD입니다. SOD2의 결실은 mtDNA가 미토콘드리아83에서 생성된 ROS에 더 쉽게 접근할 수 있고 효모의 시간순 수명과 관련된 유전자 중 하나이기 때문에 세포를 산화 스트레스와 높은 돌연변이율에 매우 민감하게 만듭니다. TSA1은 세포질 및 리보솜과 관련된 티오레독신 퍼옥시다제(티올 특정 항산화제)입니다. TSA1은 과산화수소에 의해 유발된 산화 스트레스에 대한 세포의 저항성을 부여하는 데 관여하며 TSA1의 부족은 효모 세포의 수명에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. CLS 실험에 사용된 또 다른 항산화 돌연변이 ctt1Δ는 과산화수소의 해독에 관여하는 세포질 카탈라아제인 CTT1이 부족합니다.

도 6은 항산화 유전자가 결여된 효모 돌연변이 균주의 CLS에 대한 갈락탄의 효과를 보여준다. 갈락탄 EPS로 처리된 WT 세포는 생존력이 ~10% 증가한 반면, sod2∆, tsa1∆ 및 ctt1∆는 생존률이 15~20% 증가했습니다(그림 6). 미토콘드리아 ROS는 노화와 핵 DNA 손상을 일으키고 SOD2는 미토콘드리아에서 ROS 축적을 청소하는 데 관여합니다. TSA1과 CTT1은 세포질에 축적된 과산화물의 해독에 관여하는데, 노화 세포에서 현저히 높습니다. 우리의 CLS 분석 결과는 EPS가 미토콘드리아 및 세포질 ROS 축적을 청소하고, 노화 또는 세포 사멸 유사 기능을 방지하고, SOD2, TSA1 및 CTT154가 결여된 효모 세포에서 CLS를 확장함을 나타냅니다.

세포 산화 스트레스는 노화 과정과 밀접한 관련이 있으며 다음과 같은 여러 연령 관련 인간 질병의 발병에 큰 영향을 미칩니다.당뇨병, 심혈관 질환s,신경퇴행성 장애그리고 암. 산화 스트레스와 염증은 많은 만성 질환의 병리학에서 중요한 역할을 하는 두 가지 상호 연결된 사건입니다. 최근 보고에 따르면 장내 미생물총이 이러한 노화 관련 장애에 미치는 영향 사이에는 밀접한 연관성이 있습니다. 장내 마이크로바이옴은 산화 스트레스로 유발된 염증 경로에 의해 유발된 세포 손상으로부터 장 상피 내벽을 보호합니다. 복잡한 장내 미생물군은 ROS 및 항산화 방어 시스템과 상호 작용하여 활성산소 제거 및 염증 예방을 돕습니다. 또한 GABA, 도파민 및 세로토닌과 같은 신경 전달 물질의 생성을 통해 중추 신경계의 산화 상태를 조절할 수 있습니다. 마이크로바이옴은 또한 면역 조절 활동을 하며 병원성 미생물의 광범위한 집락화를 방지하고 많은 미생물 감염에 대한 면역을 제공합니다83. 많은 미생물 다당류가 다양한 모델에서 테스트되었으며 이러한 외다당류에 의해 매개되는 각각의 바이오마커 수준을 조절함으로써 입증되는 높은 항산화 잠재력, 항염증 활성 및 세포 보호 기능을 갖는 것으로 보고되었습니다82,84. 이들 분자는 알츠하이머병 실험 모델에서 아밀로이드 플라크 및 신경세포 사멸을 방지함으로써 신경보호 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이들 중 일부는 파킨슨병 실험 모델에서 SOD 활성을 강화하고, 신경독성 표지자 수준을 감소시키며, 도파민성 뉴런 사멸을 억제하는 것으로 나타났습니다.

그만큼노화 과정DNA 손상 축적 증가, 돌연변이율 증가 및 세포 생존력 감소로 이어지는 세포 산화 증가로 표시됩니다. 이전에 ROS가 시간순으로 노화된 효모 세포에서 세포사멸 세포 사멸을 유도하고 천연 화합물로 세포를 보충하면 노화 세포의 수명을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났습니다47,85. 효모 sod2∆, tsa1∆ 및 ctt1∆에 대한 W. confusa의 갈락탄 EPS에 의해 발휘되는 노화 방지 효과에 대한 결과는 갈락탄 EPS가 노화로 인한 ROS 및 세포 사멸로부터 효모 세포를 보호하고 생존력을 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 이들 유전자의 인간 상동체는 노화 관련 신경퇴행성 장애 및 암에 대한 보호를 제공하는 것과 관련이 있습니다. 우리의 결과는 갈락탄 EPS의 보충이 이러한 항산화 방어 유전자가 부족한 세포를 노화 관련 세포 사멸로부터 구출하고 노화 관련 질병 발병 위험을 줄일 수 있음을 시사합니다.

결론

산화 스트레스다양한 질병과 장애를 유발하는 세포 내부의 많은 불리한 과정의 원인입니다. W. confusa KR780676의 갈락탄 Weissella confusa KR780676은 뚜렷한항산화 특성시험관 내 및 생체 내 연구 모두에서. 이 연구는 갈락탄이 효모 항산화 돌연변이체를 세포외 산화 스트레스로부터 보호한다는 것을 명확하게 보여주었습니다. 갈락탄은 또한 감소된 핵 단편화에 의해 입증된 바와 같이 산화 매개 세포사멸 스트레스로부터 항-세포사멸 결핍 돌연변이 세포를 보호했습니다. 갈락탄은 기대 수명을 연장하고 산화 스트레스로부터 세포를 보호하는 ROS 수준을 감소시켰습니다. 전반적으로 결과는 갈락탄이 자유 라디칼을 청소함으로써 배지의 산화 스트레스를 완화하는 능력이 있음을 증명합니다. 동물 모델뿐만 아니라 포유류 세포주와 같은 고등 진핵 세포 모델에서 갈락탄의 항산화 및 노화 방지 가능성을 테스트하는 것은 흥미로울 것입니다. 갈락탄은 강력한 프리바이오틱 활동으로 알려져 있으며 항산화 활동은 장의 항상성을 유지하는 것 외에도 장의 산화 스트레스를 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 강력한 유화 특성과 같은 갈락탄에 부여된 다양한 기술적 특성으로 인해 식품 및 제약 산업에서 천연 기능성 성분으로 엄청난 응용 분야를 찾을 수 있습니다.

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