DOI 10.17480/psk.2017.61.1.6
벤조[b][1,4]옥사진-3(4H)-치온 유도체의 합성과 이들의 타이로시네이즈 저해 활성
김도현 · 천부순* · 정해영 · 문형룡# 부산대학교 약학대학, *인제대학교 약학대학
(Received January 2, 2016; Revised January 10, 2017; Accepted January 12, 2017)
Synthesis of Benzo[b][1,4]oxazine-3(4H)-thione Derivatives and Their Anti-tyrosinase Activity
Do Hyun Kim, Pusoon Chun*, Hae Young Chung, and Hyung Ryong Moon# College of Pharmacy, Pusan National University, Busan 46241, Korea
*College of Pharmacy, Inje University, Gyeongnam 50834, Korea
Abstract — To investigate whether a “β-phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl” scaffold can play a key role in tyrosinase inhibition, benzo[b][1,4]oxazine-3(4H)-thione derivatives bearing the scaffold were synthesized through a three-step reac- tion including Knoevenagel condensation. Four compounds showed not only high binding affinity with tyrosinase on docking simulation but also greater inhibitory activity against mushroom tyrosinase than arbutin. These results indicate that a “β- phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl” may serve as an important chemical scaffold for potent tyrosinase inhibitors.
Keywords thiocarbonyl, tyrosinase, benzoxazinethione, arbutin, docking simulation
멜라닌은 갈색 내지는 흑색의 색소로서 피부, 머리카락, 눈동 자, 뇌 등에 분포하여 이들 조직의 색깔을 담당하고 있다. 멜라 닌은 자외선으로부터 피부 조직 등을 보호하는 긍정적인 역할을 하지만, 과일과 채소 등에서 갈변을 일으키는 부정적인 작용도 한 다.1,2)또한 피부에서의 과잉의 멜라닌 생성은 흑피증, 주근깨, 노 인성 검버섯 등의 피부 과색소침착 질환을 야기시킨다.
타이로시네이즈(tyrosinase)는 구리를 함유하고 있는 페놀 산 화효소(phenol oxygenase)로서 멜라닌 생합성 과정에서 첫 번째 와 두 번째의 반응 과정을 각각 촉매하여 타이로신(tyrosine)을 L-도파(L-dopa)를 거쳐 도파퀴논(dopaquinone)으로 단계적으로 산화시키는 역할을 한다.3,4)이후 도파퀴논은 여러 반응과정을 거
쳐 노랑색과 붉은색을 나타내는 페오멜라닌(pheomelanin)과 갈 색과 검은색을 나타내는 유멜라닌(eumelanin)으로 각각 전환된 다. 타이로시네이즈는 멜라닌이 합성되는 다단계 반응 과정에서 율속단계를 촉매하기 때문에 멜라닌 생성 억제에 기초한 미백제 의 개발에 있어 핵심 표적이 되어왔다.
수 많은 천연 및 합성 유래 타이로시네이즈 저해제들이 보고 되었지만, 이들 저해제들의 약한 활성과 부작용 등의 문제로 알 부틴(arbutin),5)나이아신아마이드(Niacinamide), 코직산(kojic acid)6)및 하이드로퀴논(hydroquinone) 등 일부 화합물만 피부 미백제로 사용되고 있다. 하지만, 코직산의 경우에는 동물실험 결과 간암을 유발한다고 밝혀져 일부 국가에서만 제한적 농도 내 에서 사용 허가를 받았으며, 하이드로퀴논의 경우에는 알러지 유 발과 피부의 영구 탈색화 등의 부작용이 알려져 있다. 월귤나무 에서 추출된 미백성분인 알부틴은 하이드로퀴논이 글루코피라노 사이드(glucopyranoside)에 결합된 화합물로서 하이드로퀴논 보 다 부작용이 적은 것으로 보고되어 있지만, 알부틴 역시 베타-글 리코시데이즈(β-glycosidase) 또는 장내 세균에 의해 하이드로퀴
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Corresponding Author Hyung Ryong Moon
College of Pharmacy, Pusan National University, Busan 46241, Korea
Tel.: 051-510-2815 Fax.: 051-513-6754 E-mail: [email protected]
Short Report
종설논과 포도당으로 분해됨이 잘 알려져 있다. 따라서 더욱 안전하 고 타이로시네이즈 저해활성이 큰 미백제 개발이 계속해서 요구 되고 있는 실정이다.
최근에 본 연구팀에서는 “β-phenyl-α,β-unsaturated carbonyl”
골격을 갖는 화합물들이 우수한 타이로시네이즈 저해활성을 갖는 다는 사실을 보고하였다(Fig. 1).7)본 연구에서는 이러한 지식을 바탕으로 위에서 언급된 골격에서 카보닐기가 치오카보닐기 (thiocarbonyl)로 치환된 화합물 유도체들을 합성하여 이들이 타이 로시네이즈 저해 활성을 나타낼 수 있는지 알아보고자 하였다. 따 라서 “β-phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl” 골격을 갖는 benzo [b][1,4]oxazine-3(4H)-thione 화합물 1이 설계되었다(Fig. 1).
재료 및 실험 방법
본 실험에서 사용한 용매 및 언급하지 않은 시약은 부차적인 정제과정 없이 시판품을 사용하였다. 무수 용매는 사용하기 직전 에 CaH2혹은 Na/benzophenone의 존재 하에서 증류하여 사용하 였다. ESIMS 데이터는 Advion Expression CMS Spectrometer로 측정하여 m/z로 나타내었다. 1H-NMR 및 13C-NMR spectra는 CDCl3또는 DMSO-d6를 용매로 하여 Varian Unity INOVA 400 spectrometer 또는 Varian Unity AS500 spectrometer로 측정하 였으며, chemical shift는 ppm(parts per million)으로 coupling constant는 Hz(hertz)로 나타내었다. 컬럼 크로마토그래피(Column chromatography)용 실리카겔(silica gel, 230-400 mesh, Merck)를 사 용하였고 박층 크로마토그래피(TLC, Thin Layer Chromatography) 는 Kieselgel 60 F254 plate(Merck)를 사용하였다.
2H-Benzo[b][1,4]oxazin-3(4H)-one (2).
2-Chloroacetyl chloride(7.0 mL, 88.51 mmol)와 NaHCO3 (10.8 g, 128.56 mmol)의 THF(98.0 mL) 용액에 2-aminophenol
(7.0 g, 64.14 mmol)의 THF(15.0 mL) 용액을 상온에서 천천히 가한 후 1.5시간 동안 교반하였다. 반응 혼액에 K2CO3(17.7 g, 128.07 mmol)를 부가하고 2시간 동안 환류 교반한 후, EtOAc를 가하고 생성된 고체를 여과하였다. 여과액에 소량을 물을 가하 고 1.5시간 동안 교반하여 생성된 고체를 여과하고 과량의 물로 씻어준 다음, 감압 하에서 건조하여 상기 목적물(2, 9.0 g. 94%) 을 고체로 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3) δ 9.54(s, 1H), 6.98−6.93(m, 3H), 6.86(m, 1H), 4.63(s, 2H); 13C NMR(100 MHz, CDCl3) δ 166.8, 143.9, 126.3, 124.5, 123.0, 117.0, 116.4, 67.4.
2H-Benzo[b][1,4]oxazine-3(4H)-thione (3).
2H-Benzo[b][1,4]oxazin-3(4H)-one(2, 7.7 g, 51.62 mmol)의 THF(80.0 mL) 용액에 P2S5(11.5 g, 51.74 mmol)를 부가하고 상 온에서 1시간 동안 교반하였다. NaHCO3(15.6 g, 185.69 mmol) 를 부가한 후, 상온에서 1시간 더 교반한 다음 찬물을 가하여 생 성된 고체를 여과하고 과량의 물로 세척하여 상기 목적물(3, 8.3 g, 98%)을 고체로 얻었다.
1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 12.73(s, 1H), 7.07(dd, 1H, J=2.5, 7.0 Hz), 7.02(dt, 1H, J=1.5, 7.0 Hz), 6.99−6.96(m, 2H), 4.80(s, 2H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 191.4, 145.7, 127.0, 126.0, 123.2, 117.1, 117.1, 72.9.
(Z)-2-(Substituted benzylidene)-2H-benzo[b][1,4]oxazine- 3(4H)-thiones(1a-k)의 일반적인 합성법
다양하게 치환된 benzaldehyde(1.21 mmol)와 2H-benzo[b]
[1,4]oxazine-3(4H)-thione(3, 200 mg, 1.21 mmol)의 에탄올 (3 mL) 용액에 piperidine(0.04 mL, 0.40 mmol)을 부가한 후, 9−
22시간 동안 환류 교반하였다. 식힌 후, 반응 혼액에 물을 부가 하고 생성된 고체를 여과하고 과량의 물로 세척하고 필요한 경 우에는 에탄올과 메탄올로 추가로 세척하여 상기 목적물(1a-k) 을 고체로 얻었다.
(Z)-2-(4-Hydroxybenzylidene)-2H-benzo[b][1,4]oxazine- 3(4H)-thione(1a).
노란색 고체; 반응시간, 19 시간; 수율, 27%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.72(brs, 1H), 9.95(brs, 1H), 7.75(d, 2H, J=8.8 Hz), 7.29(s, 1H), 7.26(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.12-7.06(m, 2H), 7.02(t, 1H, J=7.6 Hz), 6.82(d, 2H, J=8.8 Hz); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.2, 158.9, 144.6, 143.4, 132.7, 126.0, 125.5, 125.0, 124.1, 118.4, 116.4, 116.2; LRMS (ESI-) m/z 268(M-H)-.
(Z)-2-(3-Hydroxy-4-methoxybenzylidene)-2H-benzo[b]
Fig. 1 − The rationale for the design of compound 1 bearing β-
phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl.
[1,4]oxazine-3(4H)-thione(1b).
노란색 고체; 반응시간, 19 시간; 수율, 34%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.76(brs, 1H), 9.29(s, 1H), 7.56(s, 1H), 7.27(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.22(s, 1H), 7.20(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.13(t, 1H, J=6.8 Hz), 7.12(d, 1H, J=7.2 Hz), 7.04(t, 1H, J=7.6 Hz), 6.95(d, 1H, J=8.4 Hz), 3.79(s, 3H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.1, 149.2, 147.0, 144.9, 143.4, 127.1, 126.0, 125.0, 124.2, 123.7, 118.1, 116.8, 116.5, 116.1, 112.7, 56.1; LRMS(ESI-) m/z 298(M-H)-, 283 (M-H-CH3)-.
(Z)-2-(4-Hydroxy-3-methoxybenzylidene)-2H-benzo [b][1,4]oxazine-3(4H)-thione(1c).
노란색 고체; 반응시간, 19 시간; 수율, 32%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.72(brs, 1H), 9.57(brs, 1H), 7.49(s, 1H), 7.35(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.30(s, 1H), 7.21(d, 1H, J=7.6 Hz), 7.12−7.07(m, 2H), 7.03(t, 1H, J=7.6 Hz), 6.83(d, 1H, J=8.0 Hz), 3.84(s, 3H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.1, 148.4, 148.1, 144.6, 143.3, 126.1, 125.9, 125.0, 124.9, 124.2, 118.7, 116.4, 116.1, 114.1, 56.1; LRMS(ESI-) m/z 298(M-H)-.
(Z)-2-(4-Hydroxy-3,5-dimethoxybenzylidene)-2H- benzo[b][1,4]oxazine-3(4H)-thione(1d).
노란색 고체; 반응시간, 12 시간; 수율, 32%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.75(brs, 1H), 8.95(brs, 1H), 7.31(s, 1H), 7.21(s, 2H), 7.17(d, 1H, J=8.0 Hz), 7.13-7.02(m, 2H), 7.04(t, 1H, J=7.6 Hz), 3.83(s, 6H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.0, 148.4, 144.8, 143.2, 137.6, 126.1, 125.0, 124.6, 124.3, 118.9, 116.5, 116.1, 108.3, 56.6; LRMS(ESI-) m/z 328(M-H)-.
(Z)-2-(3-Ethoxy-4-hydroxybenzylidene)-2H-benzo [b][1,4]oxazine-3(4H)-thione(1e).
노란색 고체; 반응시간, 12 시간; 수율, 19%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.71(brs, 1H), 9.49(brs, 1H), 7.47(s, 1H), 7.34(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.28(s, 1H), 7.18(d, 1H, J=8.0 Hz), 7.10(d, 1H, J=8.0 Hz), 7.09(t, 1H, J=8.0 Hz), 7.03(t, 1H, J=8.0 Hz), 6.84(d, 1H, J=8.4 Hz), 4.09(q, 2H, J=6.8 Hz), 1.36(t, 3H, J=6.8 Hz); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.1, 148.7, 147.2, 144.6, 143.3, 126.1, 125.8, 125.0, 124.9, 124.2, 118.7, 116.5, 116.1, 115.3, 64.3, 15.5; LRMS(ESI-) m/z 312(M-H)-.
(Z)-2-(3,4,5-Trimethoxybenzylidene)-2H-benzo[b][1,4]
oxazine-3(4H)-thione(1f).
노란색 고체; 반응시간, 14 시간; 수율, 43%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.90(brs, 1H), 7.32(s, 1H), 7.22(s, 2H), 7.19(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.14(d, 1H, J=7.6 Hz), 7.11(t, 1H, J=7.6 Hz), 7.06(t, 1H, J=7.2 Hz), 3.84(s, 6H), 3.69(s, 3H);
13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 181.7, 153.4, 145.9, 143.0, 138.7, 129.7, 126.2, 124.9, 124.4, 117.7, 116.5, 116.2, 108.0, 60.8, 56.5; LRMS(ESI-) m/z 342(M-H)-.
(Z)-2-(3,4-Dimethoxybenzylidene)-2H-benzo[b][1,4]
oxazine-3(4H)-thione(1g).
노란색 고체; 반응시간, 22 시간; 수율, 20%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.80(s, 1H), 7.52(d, 1H, J=2.0 Hz), 7.45(dd, 1H, J=2.0, 8.4 Hz), 7.32(s, 1H), 7.20(dd, 1H, J=1.6, 7.6 Hz), 7.13-7.08(m, 2H), 7.05(dd, 1H, J=1.6, 7.6 Hz), 7.01(d, 1H, J=8.4 Hz), 3.83(s, 3H), 3.79(s, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 182.0, 150.1, 149.1, 145.1, 143.2, 127.1, 126.1, 125.0, 124.5, 124.3, 118.1, 116.5, 116.1, 113.4, 112.4, 56.2, 56.0; LRMS(ESI-) m/z 312(M-H)-.
(Z)-2-(2,4-Dimethoxybenzylidene)-2H-benzo[b]
[1,4]oxazine-3(4H)-thione(1h).
주황색 고체; 반응시간, 18 시간; 수율, 38%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.70(brs, 1H), 8.19(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.71(s, 1H), 7.20(d, 1H, J=8.0 Hz), 7.11-7.06(m, 2H), 7.02(t, 1H, J=7.6 Hz), 6.62(d, 1H, J=8.4 Hz), 6.61(s, 1H) 3.84(s, 3H), 3.81(s, 3H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.4, 161.9, 159.6, 144.9, 143.3, 131.3, 126.0, 125.1, 124.1, 116.4, 116.1, 115.9, 111.6, 106.4, 98.7, 56.5, 56.0; LRMS(ESI-) m/z 312(M-H)-.
(Z)-2-(3-Bromo-4-hydroxybenzylidene)-2H-benzo[b]
[1,4]oxazine-3(4H)-thione(1i).
노란색 고체; 반응시간, 9 시간; 수율, 24%; 1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 12.83(brs, 1H), 10.77(brs, 1H), 8.01(s, 1H), 7.77(d, 1H, J=8.4 Hz), 7.24(s, 1H), 7.20(d, 1H, J=8.0 Hz), 7.13-7.09(m, 2H), 7.04(t, 1H, J=8.0 Hz), 7.01(d, 1H, J=8.4 Hz); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 181.7, 155.3, 145.3, 143.1, 135.1, 131.6, 127.1, 126.1, 124.9, 124.3, 117.2, 116.5, 116.4, 116.1, 110.2; LRMS(ESI-) m/z 345(M-H)-, 347 (M+2-H)-.
(Z)-2-(4-Methoxybenzylidene)-2H-benzo[b][1,4]oxazine- 3(4H)-thione(1j).
노란색 고체; 반응시간, 10 시간; 수율, 48%; 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 12.77(brs, 1H), 7.86(d, 2H, J=7.5 Hz), 7.33(s, 1H), 7.25(d, 1H, J=7.5 Hz), 7.13(d, 1H, J=7.5 Hz), 7.10(t, 1H, J=8.0 Hz), 7.04(t, 1H, J=7.5 Hz), 7.00(d, 2H, J=7.5 Hz), 3.79(s, 3H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ 182.0, 160.2, 145.1, 143.3, 132.4, 127.0, 126.0, 125.0, 124.2, 117.6, 116.5, 116.1, 114.9, 55.9; LRMS(ESI-) m/z 282(M-H)-.
(Z)-2-(3,5-Dibromo-4-hydroxybenzylidene)-2H-benzo [b][1,4]oxazine-3(4H)-thione(1k).
노란색 고체; 반응시간, 15 시간; 수율, 22%; 1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 12.92(s, 1H), 10.29(brs, 1H), 8.07(s, 2H), 7.22(s, 1H), 7.15-7.05(m, 4H); 13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) d 182.4, 151.7, 145.1, 143.2, 133.9, 131.3, 130.0, 126.1, 125.5, 124.0, 117.8, 116.4, 111.8; LRMS(ESI-) m/z 423(M-H)-, 425(M+2-H)-, 427(M+4-H)-.
타이로시네이즈 저해활성 측정
타이로시네이즈 저해활성 측정을 위해서 일반적으로 많이 사 용하고 있는 버섯유래 타이로시네이즈를 사용하였다. 타이로시 네이즈 저해 활성 효과 측정을 위해 96-well microplate(SPL Life Sciences Co., Ltd., Pocheon, Korea)에 1 mM L-tyrosine와 0.5 M phosphate buffer(pH 6.5)가 포함된 완충액 170 μL와 타 이로시네이즈(300U) 20 μL 그리고 1 mM 화합물 1 또는 1 mM 코직산 또는 10 mM 알부틴을 10 μL 첨가한 뒤, 25oC에서 30분
간 반응시켰다. 반응 후, microplate reader기(Berthold, Bad Wildbad, Germany)를 이용하여 492 nm에서 측정하였다. 상기 조 작에서 화합물 1 또는 코직산 또는 알부틴 10 μL를 첨가하는 것 대신에 DMSO 10 μL를 가한 것을 대조군으로 사용하였다. 또한 상기 조작에서 타이로시네이즈 20 μL를 첨가하는 것 대신 0.5 M phosphate buffer(pH 6.5) 20μL를 가한 것을 blank로 사용하였 다. 이때의 효소 활성 저해율(%)은 아래와 같이 계산하였다.8)
타이로시네이즈 활성 저해율(%) = {(A−B)/A} × 100
A; O.D at 492 nm without sample, B; O.D at 492 nm with sample
도킹 시뮬레이션
컴퓨터 상에서 단백질(protein)-리간드(ligand)간의 도킹 시뮬레 이션을 수행하기 위해서 도킹 시뮬레이션 프로그램 중 하나인 Autodock Vina를 사용하였다.9)필요한 타이로시네이즈의 3D 구 조로는 Agaricus bisporus의 결정 구조를 골랐으며(PDB ID:
2Y9X), Chimera 프로그램 상에서 수소 원자를 떼어서 사용했다.
도킹을 하는 영역인 도킹 포켓으로는 타이로시네이즈의 활성자 리(binding site)를 선택했다. 리간드로는 화합물 1과 코직산을 사용했다. 리간드는 ChemDraw 3D 프로그램으로 구조를 그린 후 Chimera 프로그램을 통해 수소 원자를 붙였다. 단백질-리간드 도킹 후에 약리단(pharmacophore)을 살펴보기 위하여 LigandScout 3.12 프로그램을 사용하였다.10)
Fig. 2 − Interactions between residues of compounds (1b, 1c, 1e, 1i and kojic acid) and tyrosinase, and their docking scores.
실험결과 및 고찰
설계된 화합물 1(Fig. 1)을 합성하기 전에 도킹 시뮬레이션을 통 해 이들 화합물들이 타이로시네이즈 활성자리에 결합할 수 있을지 를 예측해 보기로 하였다. “β-phenyl-α,β-unsaturated carbonyl” 골 격을 갖는 화합물들에 있어서 β-phenyl 부분이 3-hydroxy-4- methoxyphenyl인 경우에 우수한 타이로시네이즈 저해 활성을 나 타낸 경우가 많았기 때문에 β-phenyl 부분이 3-hydroxy-4- methoxyphenyl인 화합물 1c와 타이로시네이즈와의 도킹 시뮬레이 션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 화합물 1c(결합에너지: -7.4 kcal/
mol)가 잘 알려진 타이로시네이즈 저해제인 코직산(결합에너지:
-5.4 kcal/mol)보다 더 강한 결합을 하는 것으로 나타났다(Fig. 2). 따 라서, 화합물 1을 합성하여 “β-phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl”
골격이 타이로시네이즈 활성 저해에 중요한 역할을 하는지 알아 보고자 하였다.
화합물 1을 합성하기 위해 중요 중간체 3(2H-benzo[b][1,4]
oxazine-3(4H)-thione)11)을 먼저 2단계 반응을 통해 합성하였다 (Scheme 1). 2-Aminophenol과 2-chloroacetyl chloride를 NaHCO3 존재 하에서 상온에서 반응시켜 먼저 amide 화합물을 얻은 후, 다 시 K2CO3존재 하에서 환류 교반하여 2H-benzo[b][1,4]oxazin- 3(4H)-one(2)를 94% 수율로 얻었다. 화합물 2를 P2S5와 반응시 킨 후 연속하여 NaHCO3존재 하에서 반응시켜 중요 중간체 3(98%)을 합성하였다. 중요 중간체 3을 piperidine을 염기 촉매 로 사용하는 Knoevenagel 축합 조건 하에서 다양하게 치환된 benzaldehyde와 축합 반응시켜 목적하는 화합물 1a-k를 합성하 였다. 합성한 화합물들은 1H-과 13C-NMR 분석 및 질량분석을 통해 그 구조를 규명하였다.
합성한 화합물들의 타이로시네이즈 저해 활성을 검색한 결과,
총 11개의 화합물 중 도킹 시뮬레이션에서 높은 타이로시네이즈 결합력을 보여준 화합물 1c를 포함한 4개의 화합물(1b, 1c, 1e, 1i)이 우수한 저해활성을 나타내었으며, 3-bromo-4-hydroxyphenyl 기를 갖는 화합물 1i(43.05% at 50 μM)가 가장 강력한 저해활 성을 나타내었다(Fig. 3). 비록 이들 화합물이 코직산(33.08% at 50μM)에 비해 다소 낮은 저해활성을 나타냈었지만 미백제 성분 으로 가장 많이 사용되는 성분 중의 하나인 알부틴(46.83% at 500μM)보다 월등히 우수한 저해활성을 보여 주었다.
우수한 타이로시네이즈 저해 활성을 보여준 화합물(1b, 1c, 1e, 1i)을 대상으로 한 도킹 시뮬레이션 결과에 의하면, Met280
Scheme 1 − Synthesis of benzoxazinethione derivatives 1a−k with β-phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl.
Fig. 3 − Inhibitory activity of compounds 1a-k against mushroom tyrosinase. Assays of synthetic compounds, kojic acid and arbutin were conducted at 50, 50, and 500 μM concentrations, respectively. Data represent mean±standard deviation.
Results are representative of at least three independent
experiments. * P<0.05; ***P<0.001.
잔기가 화합물의 phenyl 환 4번 수산기와 수소결합을 하며 Phe264, Val248 및 Val283 아미노산 잔기들이 화합물과 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)을 하여 타이로시네이즈와 강 하게 결합한다는 것을 제시해 주었다(Fig. 2). 이러한 결과는 이 들 화합물들이 타이로시네이즈와 강하게 결합하여 타이로시네이 즈 활성을 저해할 가능성이 높다는 것을 의미한다.
결과 및 고찰
현재 몇몇 미백 성분이 임상에 사용되고 있지만 미백 효과의 미미함 내지는 부작용이 문제가 되고 있는 실정이다. 본 연구에 서는 멜라닌 합성에 중요한 타이로시네이즈 효소를 저해할 수 있 는 화학적 골격을 찾기 위한 연구의 일환으로 “β-phenyl-α,β- unsaturated thiocarbonyl” 골격을 갖는 화합물들이 타이로시네 이즈 저해활성을 갖는지 알아보는 기초연구를 수행하였다. 상기 골격을 갖는 화합물 1을 대상으로 한 도킹 시뮬레이션은 이들 화합물들이 타이로시네이즈와 강하게 결합한다는 결과를 보여 주었으며, 타이로시네이즈 저해 활성 검색 결과 역시 상기 골격 을 갖는 화합물 1이 유의미하게 타이로시네이즈 활성을 저해함 을 보여 주었다. 비록 제한된 화합물들을 대상으로 한 연구 결과 이지만, 본 연구는 “β-phenyl-α,β-unsaturated thiocarbonyl”이 타이로시네이즈 저해의 중요한 화학적 골격이 될 수 있다는 단 초를 제시하고 있다. 향후 연구에서는 “thiocarbonyl”기를 갖는 화합물 1에 대응하는 “oxocarbonyl”기를 갖는 화합물을 합성하 여 어느 화학 골격이 더욱 우수한 타이로시네이즈 저해 역할을 갖는지 규명하고자 한다.
감사의 말씀
이 논문은 “부산대학교 기본연구지원사업(2년)”에 의하여 연 구되었으며, 이에 감사드립니다.
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