세드롤 유도체의 합성과 알파세드렌이 유도한 마우스 간세포 유전자 발현 = Synthesis of Cedrol Derivatives and Gene Expression Pattern Analysis of Mouse Liver by α-Cedrene by DNA Microarray Analysis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Cedar wood oil was used preservatives for Egyptian mummy and dyes for paints by ancient Egyptian ancient Sumerians. Nowdays, it is used cosmetic products, insecticide, antimicrobial agent, air freshener in commercial. Especially, Terpene family contained cedar wood oil is widely used. In experiment, we used cedrol. Cedrol is sesquiterpene among terpene. The Sesquiterpene was used raw material of perfumery and medicines from ancient times. For example, α-pinene, a kind of sesquiterpene, is important raw material of chemical industry. Biologically, in the biosynthesis of steroid, geranyl pyrophosphate reacts with isopentenyl pyrophosphate, the result is farnesyl pyrophosphate, which is an intermediate in the biosynthesis of sesquiterpenes such as farnesene. Farnesyl pyrophosphate affect production of dimethylallyl pyrophosphate and isopentenyl pyrophosphate which are important steroid biosynthesis enzyme. Therefore, we consider that cedrol, a kind of sesquiterpene, affect biological pathway. According to study, it was reported that sesquiterpenoids which are extracted from Flower bud of Tussilago farfara L. inhibit diacylglycerol acyltransferase deeply involved with obesity. Diacylglycerol acyltransferase is essential enzyme involved in fat metabolism. The enzyme responsible for the final step in the glycerol phosphate pathway of triglyceride synthesis. Particularly, we think it is very important that the enzyme is related to final step reaction of fat synthesis. In the report, principal ingredients of extracts are included cedrol derivatives. Therefore, in this study, we experimenting cedrol derivatives synthesis such as glycosylation of cedrol, α-cedrene synthesis.Also, we analyzed gene expression pattern, gene ontology, biological pathway of mouse liver by synthesized α-cedrene by DNA microarray analysisThrough this analysis, we concretely analyzed α-cedrene’s biological significance in gene level.

국문 초록 (Abstract)

Cedar wood oil은 고대 이집트와 수메르인에 의해 미라의 방부제와 염료로 쓰여왔고 오늘날에는 Cedar wood oil에 추출된 여러 화합물이 상업적으로 항균제, 살충제, 방향제, 화장품등으로 널리 이용되고 있다. 특히 Cedar wood oil에 포함되어있는 terpene계열이 널리 이용되고 있다. 특히 본 실험에서 사용하는 cedrol은 terpene중에서도 sesquiterpene이다. 이 sesquiterpene은 옛날부터 향료의 원료나 의약품으로 사용되고 있는데, 특히 산업적으로 α-pinene(장뇌) 등 화학공업의 원료로서 중요한 것들도 있다. 또한 생물학적 측면으로 보았을때 biological pathway의 과정 중에 속하는 스테로이드 합성과정에서 geranyl pyrophosphate이 isopentenyl pyrophosphate와 반응 후 그 결과 farnesyl pyrophosphate를 만들게 되는데 이것은 sesquiterpenes계열인 farnesene의 중간산물로 스테로이드 합성과정 중에 주요 효소인 dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP)와 isopentenyl pyrophosphate (IPP)의 생산에 영향을 미친다. 따라서 sesquiterpene계열인 cedrol이 생체내에서 biological pathway에 영향을 미치게 될 것이라고 여겨진다. 더불어 최근 Tussilago farfara L. 의 Flower bud에서 추출한 sesquiterpenoids들이 비만과 연관된 diacylglycerol acyltransferase를 억제한다는 것이 보고되었다. Diacylglycerol acyltransferase는 진핵생물에서 diacylglycerol와 acyl-CoA가 triglycerides를 형성하는 것을 촉매하여 지방조직을 형성시에 필수적인 효소로 알려져 있고 이 효소는 반응의 final step에 관여하므로 중요성이 있다고 생각되어졌다. 이 논문에서는 다수의 추출물군이 cedrol의 유도체형태로 포함되어있다. 따라서 본 실험에서는 cedrol의 유도체합성과 cedrol에 다른 chemical을 binding하기 위한 초기 단계로 glycosylation 실험을 선행하였다. 더블어 cedrol의 유도체로 합성된 α-cedrol을 이용한 Microarray 분석을 통해 생물학적 유의 유전자 분석, Gene ontology 분석, pathway 분석 등을 통하여 구체적으로 α-cedrene의 생물학적 의미성을 유전자 수준에서 분석하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 2. 연구 재료 및 방법 3
• 3. 결 과 8
• 3.1. Cedrol 유도체의 합성 ; Glycosylation of cedrol 8
• 3.1.1. Synthesis of Glu(Ac)4-cedrol 8
• 3.2. Cedrol 유도체의 합성 : α-Cedrene 9
• 3.2.1. Synthesis of α-cedrene 10
• 3.2.2. Separation of α-cedrene 10
• 3.2.3. Identification of α-cedrene 11
• 3.3. α-cedrene이 유도한 마우스 간세포 유전자 발현양상의 DNA 마이크로어레이 분석 12
• 3.3.1. α-cedrene이 경구투입된 마우스의 체중변화 12
• 3.3.2. Preprocessing 13
• 3.3.2.1. MA Plot 13
• 3.3.2.2. Box Plot 14
• 3.3.3. DEG (Differential Expressed Gene) Finding 15
• 3.3.4. Clustering 16
• 3.3.4.1. Hierarchical Dendrogram ( Control vs a-cedrene ) 16
• 3.3.4.2. Hierarchical Full Profile 17
• 3.3.5. Gene ontology(GO) analysis 18
• 3.3.5.1. Pie chart :Fold change 2.0 (UP,DOWN) 18
• 3.3.5.2. Pie chart :Fold change 3.0 19
• 3.3.6. Gominer (Biological Process, Cellular Component, Molecular Function) 26
• 3.3.7. Pathway analysis 29
• 4. 고 찰 52
• 5. 참고 문헌 56
• ABSTRACT 59
• 감사의 글 60