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이차 대사산물

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목차

1. 개요

이차 대사산물은 생명체의 생존에 필수적이지 않지만, 환경과의 상호 작용에 관여하는 다양한 유기 화합물을 의미한다. 이들은 생합성 경로에 따라 분류되며, 테르펜, 페놀 화합물, 알칼로이드, 글루코시놀레이트 등이 있다. 이차 대사산물은 식물, 균류, 세균, 고세균 등 다양한 생물에서 생성되며, 항생, 항진균, 항바이러스 특성을 보이기도 한다. 생명공학 기술을 통해 이차 대사산물의 생산을 증가시키거나, 의약품 개발에 활용하려는 시도가 이루어지고 있다. 실제로, 많은 약물이 식물 이차 대사산물에서 파생되었으며, 말라리아 치료제인 아르테미시닌, 항암제인 파클리탁셀 등이 대표적이다.

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이차 대사산물
개요
카페인 구조
카페인의 화학 구조식
화학식C₈H₁₀N₄O₂
분자 질량194.19 g/mol
PubChem CID2519
CAS 등록 번호58-08-2
67-62-9 (칼슘염)
5743-18-0 (시트르산염)
SMILESCN1C=NC2=C1C(=O)N(C)C(=O)N2C
ChEBI27732
정의
유형유기 화합물
설명생명체의 정상적인 성장, 발달 또는 생식에 직접적으로 관여하지 않는 유기 화합물
기능방어 메커니즘
신호 전달
색소
특징
생성 시기생명체의 성장, 발달, 생식에 필수적이지 않은 부산물로 생성됨
분포세균
균류
식물
동물
역사
연구알브레히트 코셀 등의 학자들이 연구
기타 정보
관련 용어일차 대사산물

2. 분류

대부분의 이차 대사산물은 그 생합성 경로에 따라 분류된다. 이는 이차 대사산물의 합성이 일차 대사산물 합성 과정과 유사하게 진행되거나, 일차 대사산물 합성 과정의 효소 또는 기질과 같은 구성 요소를 "차용"하여 이루어지기 때문이다.

하지만 이러한 분류 방식 때문에 특정 생합성 경로에 속하는 모든 대사 중간생성물이나 화합물군이 이차 대사산물인 것은 아니다. 예를 들어, 스테로이드와 같은 특정 화합물군은 생합성 경로에 따라 분류될 수 있지만, 해당 군의 모든 화합물이 이차 대사산물로 간주되지는 않는다. 인류의 관심을 받는 주요 이차 대사산물들은 대부분 이러한 생합성 기원을 기준으로 분류된다.

2. 1. 작은 저분자

2. 2. 큰 저분자

'''폴리케타이드'''

  • 에리스로마이신
  • Discodermolide|디스코더몰리드eng


'''지방산 합성 효소 산물'''

  • FR-900848
  • U-106305
  • 플로로글루시놀


'''비리보솜 펩타이드'''

  • 반코마이신
  • Thiostrepton|티오스트렙톤eng
  • Ramoplanin|라모플라닌eng
  • Teicoplanin|테이코플라닌eng
  • 그라미시딘
  • 바시트라신


'''위의 3가지 분류의 복합체'''

  • 에포치론


'''폴리페놀'''

2. 3. 생체고분자

고전적인 생체 고분자로는 DNA, RNA, 리보솜, 다당류 등이 있다. 또한, 리보솜 펩타이드도 생체고분자의 한 예시이며, 대표적으로 Microcin-J25|마이크로신-J25und가 있다.

3. 식물의 2차 대사산물

식물은 다양한 유기 화합물을 생성하고 합성하며, 이는 크게 1차 대사산물과 2차 대사산물로 나눌 수 있다.[9] 2차 대사산물은 식물의 직접적인 성장과 생존에 필수적이지는 않지만, 주변 환경과의 상호작용이나 스트레스에 반응하여 만들어지는 중요한 물질이다. 2차 대사산물이 가진 항생, 항진균, 항바이러스 특성은 식물을 외부 병원균으로부터 보호하는 역할을 한다. 또한, 페닐프로파노이드와 같은 일부 2차 대사산물은 식물이 자외선으로 인한 손상을 막는 데 도움을 준다.[10]

인간은 오래전부터 식물 2차 대사산물의 생물학적 효과를 알고 활용해왔다. 대표적인 예로, 아르테미시닌 성분을 함유한 개똥쑥(Artemisia annua)은 이미 2천 년 이상 전부터 중국 전통 의학에서 중요한 약재로 사용되었다.[11]

대부분의 2차 대사산물은 생합성 경로에 따라 분류된다. 이들의 합성 과정은 1차 대사산물의 합성 과정과 유사하며, 1차 대사산물 합성 과정의 구성 요소들을 빌려와 만들어지는 경우가 많다. 하지만 이러한 분류 방식이 생합성 경로상의 모든 대사 중간생성물이 2차 대사산물임을 의미하는 것은 아니다. 화학 구조에 따라 식물 2차 대사산물은 크게 테르펜류, 페닐프로파노이드류(예: 폴리페놀류), 폴리케타이드류, 알칼로이드류의 네 가지 주요 계열로 나눌 수 있다.[12]

3. 1. 화학적 분류

이차 대사산물은 대부분 생합성 기원을 기준으로 분류된다. 주요 분류는 다음과 같다.

이차 대사산물은 일차 대사산물 합성에 사용되는 효소가 변형되거나, 일차 대사산물의 기질을 "빌려와" 만들어지는 경우가 많다. 이 때문에 위 분류에 속하는 화합물군이 모두 이차 대사산물인 것은 아니다(예: 스테로이드 등).

3. 1. 1. 테르페노이드

아이소펜테닐 피로인산(IPP)의 구조식. 탄소 원자는 테르펜의 구성 요소이다. 다섯 개의 탄소 원자가 존재하기 때문에, 유도된 구성 요소는 C5 단위라고 한다.


후물렌의 구조식, 단환 세스퀴테르펜 (15개의 탄소 원자를 포함하므로 이렇게 불림)으로, 아이소펜테닐 피로인산(IPP)에서 유래한 세 개의 C5 단위로 구성된다.


테르페노이드 택솔, 항암제의 골격 구조식.


'''테르펜'''은 아이소프렌 단위로 구성된 대규모의 천연물질 부류를 구성한다. 테르펜은 탄화수소이며, '''테르페노이드'''는 산소를 포함하는 탄화수소이다. 테르펜의 일반적인 분자식은 (C5H8)n의 배수이며, 여기서 'n'은 연결된 아이소프렌 단위의 수이다. 따라서 테르펜은 아이소프레노이드 화합물이라고도 한다. 분류는 구조 내에 존재하는 아이소프렌 단위의 수를 기반으로 한다.

아이소프렌 단위 수에 따른 테르펜 분류
아이소프렌 단위의 수이름탄소 원자
1헤미테르펜C5
2모노테르펜C10
3세스퀴테르펜C15
4디테르펜C20
5세스터테르펜C25
6트리테르펜C30
7세스쿼터테르펜C35
8테트라테르펜C40
8 초과폴리테르펜



일부 테르페노이드 (예: 많은 스테롤)는 1차 대사 산물이다. 2차 대사 산물로 시작되었을 수 있는 일부 테르페노이드는 이후 지베렐린, 브라시노스테로이드, 스트리고락톤과 같은 식물 호르몬으로 채용되었다.

테르펜 올리고머화 또는 중합으로 만들어진 주요 테르페노이드의 예는 다음과 같다.


  • 아자디라크틴: 멀구슬나무(님)에 포함
  • 아르테미시닌: 개똥쑥 ''Artemisia annua''에 포함
  • 테트라하이드로칸나비놀: 대마 ''Cannabis sativa''에 포함
  • 스테로이드: 특정 환상 구조를 갖는 테르페노이드
  • 사포닌: 식물 스테로이드로, 대부분 배당체화되어 있다. 예시로 ''퀴노아''의 배당체화된 트리테르펜이 있다.
  • 택솔: 항암제로 사용되는 테르페노이드

3. 1. 2. 페놀 화합물

'''페놀 화합물'''은 하나 이상의 수산기를 지닌 방향족 고리 구조를 가진 화학 화합물이다. 페놀 화합물은 페놀산과 같은 단순한 분자부터 탄닌과 같은 고도로 중합된 물질에 이르기까지 식물에서 가장 풍부하게 발견되는 이차 대사산물 중 하나이다. 페놀 화합물의 종류는 기본 골격을 기준으로 다음과 같이 분류할 수 있다.

탄소 원자 수기본 골격종류
6C6단순 페놀
7C6 - C1페놀산
8C6 - C2아세토페논, 페닐아세트산
9C6 - C3페닐프로파노이드, 하이드록시신남산, 쿠마린
10C6 - C4나프토퀴논
13C6 - C1- C6잔톤
14C6 - C2 - C6스티벤, 안트라퀴논
15C6 - C3 - C6플라보노이드, 아이소플라보노이드
18(C6 - C3 ) 2리그난, 네오리그난
30( C6 - C3 - C6)2비플라보노이드



식물 페놀의 대표적인 예로는 포도 등에서 생성되는 레스베라트롤이 있다. 레스베라트롤은 탄소 원자 14개(C14)로 구성된 스티벤 계열 화합물이다.

3. 1. 3. 알칼로이드



솔라닌의 골격식. 감자에 축적되는 독성 알칼로이드이다.


'''알칼로이드'''(Alkaloid)는 질소를 함유한 염기성 유기 화합물 그룹이다. 주로 식물에서 발견되며, 분자 내에 하나 이상의 질소 원자를 포함하는 것이 특징이다. 화학적으로 매우 다양한 구조를 가지며, 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있다.

  • 비환식 알칼로이드 (Non-cyclic alkaloids): 분자 구조 내에 질소 원자를 포함하는 고리가 없는 알칼로이드이다. '비전형적 알칼로이드'라고도 불린다. 예시로는 호르데닌, ''N''-메틸티라민, 콜히친, 택솔 등이 있다.
  • 환식 알칼로이드 (Cyclic alkaloids): 분자 구조 내에 질소 원자를 포함하는 하나 이상의 고리가 있는 알칼로이드이다. '전형적 알칼로이드'라고도 불린다. 예시로는 퀴닌, 카페인, 니코틴 등이 있다.


다양한 생물에서 발견되는 알칼로이드의 예는 다음과 같다.

알칼로이드출처 생물비고
히오스시아민 | 독말풀 (Datura stramonium) | 식물 유래
아트로핀 | 벨라돈나 (Atropa belladonna), 독말풀 | 식물 유래
코카인 | 코카 (Erythroxylum coca) | 식물 유래
스코폴라민 | 가지과 (Solanaceae) 식물 | 식물 유래
코데인, 모르핀 | 양귀비 (Papaver somniferum) | 식물 유래
빈크리스틴, 빈블라스틴 | 빈카 (Catharanthus roseus) | 식물 유래, 분열 억제제 (세포 분열 억제)
테트로도톡신 | 복어, 일부 유미목 | 동물 유래 (실제로는 공생 미생물이 생산)



많은 알칼로이드는 동물의 중추 신경계에 작용하는데, 이는 신경전달물질 수용체에 결합하여 신경 신호 전달 과정에 영향을 미치기 때문이다.

3. 1. 4. 글루코시놀레이트



글루코시놀레이트는 황과 질소 원자를 모두 포함하는 이차 대사산물의 한 종류이다. 이는 포도당, 아미노산, 그리고 황산염으로부터 유래한다.[14] 글루코시놀레이트는 글리코사이드의 하위 분류로 간주되기도 한다.

식물에서 발견되는 글루코시놀레이트의 대표적인 예로는 브로콜리(학명: ''Brassica oleracea'' var. ''italica'')에 함유된 글루코라파닌이 있다.

4. 균류의 2차 대사산물

균류 이차 대사산물의 세 가지 주요 종류는 폴리케타이드, 비리보솜 펩타이드 및 테르펜이다. 진균 이차 대사산물은 성장에 필수적이지 않지만, 진균이 생태적 지위에서 생존하는 데 중요한 역할을 한다.[33]

가장 잘 알려진 진균 이차 대사산물은 1928년 알렉산더 플레밍에 의해 발견된 페니실린이다. 이후 1945년 플레밍은 에른스트 체인, 하워드 플로리와 함께 이 발견으로 노벨상을 받았으며, 이는 제2차 세계 대전에서 10만 명 이상의 사망자 수를 줄이는 데 결정적인 역할을 했다.[34]

다른 진균 이차 대사산물의 예는 다음과 같다.


  • 로바스타틴: 예를 들어 ''느타리버섯''(Pleurotus ostreatuslat)에서 유래한 폴리케타이드.
  • 아플라톡신 B1: ''아스페르길루스 플라부스''(Aspergillus flavuslat)에서 유래한 폴리케타이드.
  • 사이클로스포린: ''톨리포클라디움 인플라툼''(Tolypocladium inflatumlat)에서 유래한 비리보솜 고리형 펩타이드.


로바스타틴은 콜레스테롤 수치를 낮추기 위해 FDA의 승인을 받은 최초의 이차 대사산물이다. 로바스타틴은 느타리버섯 (Pleurotus ostreatuslat),[35] 홍국,[36] 및 보이차에서 낮은 농도로 자연적으로 발생한다.[37] 로바스타틴의 작용 기전은 HMG-CoA 환원 효소의 경쟁적 억제이며, HMG-CoA를 메발론산으로 전환하는 속도 제한 효소이다.

진균 이차 대사산물은 또한 인간에게 위험할 수 있다. 일반적으로 호밀에서 자라는 맥각균 그룹의 구성원인 ''클라비셉스 푸르푸레아''(Claviceps purpurealat)는 섭취 시 사망을 초래한다. ''C. purpurea''에서 발견되는 유독성 알칼로이드의 축적은 발작 및 경련, 설사, 이상 감각, 가려움증, 정신병 또는 괴저와 같은 증상으로 이어진다. 현재 맥각균의 제거는 건강한 곡물이 가라앉고 감염된 곡물이 떠오르는 소금물 용액에 호밀을 넣는 방식으로 이루어진다.[38]

5. 세균의 2차 대사산물

세균의 이차 대사산물 생산은 영양분이 부족하거나 환경 스트레스에 대한 반응으로 정지기에 시작된다. 세균에서 이차 대사산물 합성은 성장에 필수적이지는 않지만, 세균이 자신의 생태적 지위에서 더 잘 상호 작용하며 살아남는 데 도움을 준다. 세균의 이차 대사산물 생산에 관여하는 주요 합성 경로는 β-락탐, 올리고당, 시키메이트, 폴리케타이드 및 비리보솜 경로 등이 있다.[39] 많은 세균 이차 대사산물은 포유류에게 독성을 나타낼 수 있다. 세균이 몸 밖으로 분비하는 독성 화합물은 외독소라고 하며, 세균의 세포벽 자체에 존재하는 독성 물질은 내독소라고 부른다.

5. 1. 페나진


  • 피오시아닌은 녹농균(''Pseudomonas aeruginosa'')에서 유래한다.
  • 그 외의 페나진은 슈도모나스 속(''Pseudomonas'' ssp.)과 스트렙토마이세스 속(''Streptomyces'' ssp.)에서 유래한다.

5. 2. 폴리케타이드

폴리케타이드는 다양한 미생물에서 발견되는 이차 대사산물의 한 종류이다. 주요 예시는 다음과 같다.

  • 아버멕틴: ''Streptomyces avermitilis''에서 유래한다.
  • 에포틸론: 토양에 서식하는 점액세균의 일종인 ''Sorangium cellulosum''에서 유래한 마크로락톤 계열 물질이다. 폴리케타이드와 다른 경로(비리보솜 펩타이드 등)의 복합체로 분류되기도 한다.
  • 에리스로마이신: ''Saccharopolyspora erythraea''에서 유래한다.
  • 니스테틴: ''Streptomyces noursei''에서 유래한다.
  • 리파마이신: ''Amycolatopsis rifamycinica''에서 유래한다.
  • Discodermolide|디스코더몰리드영어: 폴리케타이드의 다른 예시이다.

5. 3. 비리보솜 펩타이드


  • 바시트라신: ''바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis)'' (Tracy 균주)에서 유래.
  • 그라미시딘: ''브레비바실루스 브레비스(Brevibacillus brevis)''에서 유래.
  • 폴리믹신: ''파에니바실루스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa)''에서 유래.
  • 라모플라닌 (라모플라닌): ''악티노플라네스(Actinoplanes)'' 균주 ATCC 33076에서 유래.
  • 테이코플라닌 (테이코플라닌): ''악티노플라네스 테이코미세티쿠스(Actinoplanes teicomyceticus)''에서 유래.
  • 반코마이신: 토양 세균 ''아미콜라토프시스 오리엔탈리스(Amycolatopsis orientalis)''에서 유래.
  • 티오스트렙톤 (티오스트렙톤)

5. 4. 리보솜 펩타이드


  • 마이크로신과 같이 박테리오신의 일종인 마이크로신 V는 ''대장균''(Escherichia colilat)에서 유래한다.
  • 티오스트렙톤은 여러 종의 방선균, 예를 들어 ''푸른색방선균''(Streptomyces azureuslat)에서 유래한다.

5. 5. 글루코사이드

이차 대사산물의 한 종류로 글리코사이드가 있다. 또한, ''스트렙토마이세스'' 종에서 발견되는 이미노당의 일종인 노지리마이신과 같은 물질도 이차 대사산물로 분류될 수 있다.

5. 6. 알칼로이드

알칼로이드는 대부분 분자량이 작은 아미노산 유도체이다. 주요 알칼로이드와 그 출처는 다음과 같다.

알칼로이드출처비고
히오스시아민흰독말풀 (Datura stramonium)
아트로핀벨라돈나 (Atropa belladonna)
코카인코카 (Erythroxylon coca)
스코폴라민가지과 (Solanaceae) 식물
코데인, 모르핀양귀비 (Papaver somniferum)
테트로도톡신복어, 일부 유미목신경독. 복어 등 동물과 공생하는 슈도알터로모나스 및 기타 세균이 생산한다.
빈크리스틴, 빈블라스틴빈카 (마다가스카르 periwinkle)세포 분열 억제 물질


5. 7. 테르페노이드


  • 카로티노이드: 미생물의 여러 종, 예를 들어 ''미크로코쿠스''속 등이 생성하는 색소이다.[40][41][42]
  • 스트렙세스퀴트리올: ''Streptomyces''속이 생성하는 화합물이다. 세포 독성 없이 염증을 줄이는 효과가 있어 항염증 의약품 개발 후보로 주목받는다.[43]
  • 미크로모노할리만 B: 디테르펜의 한 종류로, ''미크로모노스포라''속에서 발견되었다. 일부 항생제 내성을 가진 그람 양성균에 대해 중간 정도의 항균 활성을 보인다.[43][44]
  • 사이클로마린: 해양 ''Streptomyces''가 생성하는 화합물이다. 강력한 항염증 및 항바이러스 효과를 지니며, 암세포주에 대한 강한 세포 독성과 헤르페스 바이러스에 대한 효과도 나타낸다.[43][45]

6. 고세균의 2차 대사산물

고세균은 다양한 이차 대사 산물을 생산할 수 있으며, 이는 중요한 생명 공학적 응용 분야를 가질 수 있다.[46] 그러나 고세균의 이차 대사 산물 생합성 경로는 세균의 경우보다 덜 이해되고 있다. 특히 고세균은 세균에서 흔히 발견되는 일부 생합성 유전자가 없어, 이러한 화합물을 합성하기 위한 고유한 대사 경로를 가질 가능성이 있다.[46]

세포 외 고분자 물질(Extracellular polymeric substances)은 유해 유기 화학 물질을 효과적으로 흡착하고 분해할 수 있다. 이러한 화합물은 다양한 유기체에 의해 생성되지만, 고세균은 고농도의 염분에도 잘 견디고 혐기성 조건에서 성장할 수 있기 때문에 폐수 처리에 특히 유망하다.[47]

7. 생명공학적 접근

식물 조직 배양 ''Oncidium leucochilum.''


선택적 육종은 자몽의 쓴맛을 유발하는 나린진과 같이 음식에서 원치 않는 이차 대사산물을 줄이기 위해 사용된 최초의 생명공학 기술 중 하나였다.[48] 어떤 경우에는 식물 내 이차 대사산물의 함량을 증가시키는 것이 바람직한 결과이다. 전통적으로 이는 성장 조건을 제어하고, 식물의 계절성을 완화하거나, 기생충 및 유해 미생물로부터 보호할 수 있는 식물 조직 배양 기술을 사용하여 수행되었다.[49] 이차 대사산물의 합성은 자스몬산, UV-B 또는 오존과 같은 유도물질을 식물 조직 배양에 도입하여 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 화합물은 식물에 스트레스를 유발하여 이차 대사산물의 생산을 증가시킨다.

이차 대사산물(SM, Secondary Metabolites)의 수율을 더욱 증가시키기 위해 새로운 접근 방식이 개발되었다. 에볼바(Evolva)에서 사용하는 새로운 접근 방식은 식물에서 일반적으로 발견되는 이차 대사산물을 생산하기 위해 재조합 효모인 ''Saccharomyces cerevisiae'' 균주를 사용한다. 에볼바에서 합성한 최초의 성공적인 화학 화합물은 식품 및 음료 산업에서 향료로 널리 사용되는 바닐린이었다. 이 과정은 원하는 이차 대사산물 유전자를 재조합 효모의 인공 염색체에 삽입하여 바닐린을 합성하는 것이다. 현재 에볼바는 스테비아, 레스베라트롤 또는 누트카톤과 같은 광범위한 화학 물질을 생산한다.

8. 나고야 의정서

재조합 기술의 발달과 함께, 2010년에는 생물다양성 협약에 대한 "유전자원의 접근 및 그 이용으로부터 발생하는 이익의 공정하고 공평한 공유에 관한 나고야 의정서"가 채택되었다. 이 의정서는 소규모 및 빈곤 국가의 착취를 방지하기 위해 유전자원의 보존 및 보호를 규제한다. 생물 다양성이 풍부한 국가에서 얻은 유전자, 단백질 또는 저분자 물질 자원을 이용하여 이익이 발생할 경우, 해당 자원의 원산지에 이익을 공유하는 체계를 마련하도록 하였다.[50]

9. 의학에서의 식물 2차 대사산물

현대 의학에서 사용되는 많은 약물은 식물 이차 대사산물에서 유래한다.

태평양 주목 껍질에서 탁솔 추출


가장 흔히 알려진 두 가지 테르페노이드는 아르테미시닌과 파클리탁셀이다. 아르테미시닌은 중국 전통 의학에서 널리 사용되었으며, 나중에 중국 과학자 투유유에 의해 강력한 항말라리아제로 재발견되었다. 투유유는 이 발견으로 2015년에 노벨 생리학·의학상을 수상했다. 현재, 말라리아 기생충인 ''열대열 말라리아원충''(''Plasmodium falciparum'')은 아르테미시닌 단독에 내성이 생겼으며, 세계 보건 기구(WHO)는 성공적인 치료를 위해 다른 항말라리아제와 함께 사용할 것을 권장한다. 파클리탁셀은 택솔에서 발견되는 활성 화합물로, 난소암, 유방암, 폐암, 카포시 육종, 자궁경부암 및 췌장암을 포함한 여러 형태의 암을 치료하는 데 사용되는 화학 요법 약물이다.[15] 택솔은 1973년 태평양 주목이라는 침엽수 껍질에서 처음 분리되었다.[16]

모르핀과 코데인은 모두 알칼로이드 계열에 속하며 양귀비에서 파생된다. 모르핀은 1804년 독일 약사 프리드리히 세르튀르너에 의해 발견되었다. 이는 양귀비에서 추출된 최초의 활성 알칼로이드였다. 모르핀은 주로 강력한 진통 효과로 알려져 있지만, 숨 가쁨과 헤로인과 같은 더 강력한 아편제에 대한 중독 치료에도 사용된다.[17][18] 인간에게 긍정적인 효과에도 불구하고, 모르핀은 중독, 호르몬 불균형 또는 변비와 같은 매우 심각한 부작용을 가지고 있다.[18][19] 중독성이 강하기 때문에 모르핀은 전 세계적으로 엄격하게 통제되는 물질이며, 사회적 낙인 때문에 일부 국가에서는 전 세계 평균에 비해 과소 사용되는 매우 심각한 경우에만 사용되기도 한다.[20]



또한 양귀비에서 파생된 알칼로이드인 코데인은 세계 보건 기구에 따르면 세계에서 가장 널리 사용되는 약물로 간주된다. 이는 1832년 프랑스 화학자 피에르 장 로비케에 의해 처음 분리되었으며, 그는 카페인과 널리 사용되는 붉은 염료 알리자린을 발견한 것으로도 알려져 있다.[22] 주로 코데인은 경미한 통증과 기침 완화에 사용되지만[23] 어떤 경우에는 설사와 일부 형태의 과민성 대장 증후군을 치료하는 데 사용된다.[23] 코데인은 경구 투여된 모르핀에 비해 0.1-0.15의 강도를 가지고 있으므로[24] 사용하기 훨씬 안전하다. 코데인은 양귀비에서 추출할 수 있지만, 식물 내 순수 코데인의 양이 적기 때문에 경제적으로 실현 불가능한 과정이다. 훨씬 더 풍부한 모르핀의 메틸화 화학 과정이 주요 생산 방법이다.[25]

아트로핀은 가지과의 일원인 ''벨라돈나''(''Atropa belladonna'')에서 처음 발견된 알칼로이드이다. 아트로핀은 19세기에 처음 분리되었지만, 그 의학적 사용은 적어도 기원전 4세기까지 거슬러 올라가며, 상처, 통풍, 불면증에 사용되었다. 현재 아트로핀은 서맥 치료와 유기인산염 중독의 해독제로 정맥 주사로 투여된다. 아트로핀 과다 복용은 흐린 시야, 메스꺼움, 발한 부족, 입마름 및 빈맥과 같은 부작용을 유발하는 아트로핀 중독으로 이어질 수 있다.[26]

레스베라트롤은 플라보노이드 계열의 페놀 화합물이다. 포도, 블루베리, 라즈베리 및 땅콩에 많이 함유되어 있다. 이는 수명 연장과 암 및 심장병 위험 감소를 위해 일반적으로 식이 보충제로 복용하지만, 그 효능을 뒷받침하는 강력한 증거는 부족하다.[27][28] 그럼에도 불구하고, 플라보노이드는 일반적으로 인간에게 유익한 효과가 있다고 여겨진다.[29] 특정 연구에서는 플라보노이드가 직접적인 항생제 활성을 갖는 것으로 나타났다.[30] 여러 시험관 내(in vitro) 및 제한적인 생체 내(in vivo) 연구에서 퀘르세틴과 같은 플라보노이드가 항생제와 시너지 효과를 나타내고 세균 부하를 억제할 수 있는 것으로 나타났다.[31]

디곡신은 1785년 윌리엄 위더링이 디기탈리스 식물에서 처음 추출한 심장 배당체이다. 이는 일반적으로 심방 세동, 심방 조동 또는 심부전과 같은 심장 질환을 치료하는 데 사용된다.[32] 그러나 디곡신은 메스꺼움, 서맥, 설사 또는 심지어 생명을 위협하는 부정맥과 같은 부작용을 가질 수 있다.

참조

[1] 간행물 Pipecolic acid, any endogenous mediator of defense amplification and priming, is a critical regulator of inducible plant immunity 2012
[2] 웹사이트 Secondary metabolites - Knowledge Encyclopedia http://www.biologyre[...] 2016-05-10
[3] 간행물 Albrecht Kossel, a biographical sketch 1953-09
[4] 간행물 Production of plant secondary metabolites: a historical perspective 2001-10-01
[5] 간행물 Genetics and biochemistry of secondary metabolites in plants: an evolutionary perspective 2000-10
[6] 간행물 Genomic islands: tools of bacterial horizontal gene transfer and evolution 2009-03
[7] 간행물 Four species of arboreal folivore show differential tolerance to a secondary metabolite 2014-09
[8] 서적 Natural products in chemical biology Wiley 2012-07-03
[9] 서적 Plant Secondary Metabolism. Springer US. 1998
[10] 간행물 Secondary Plant Metabolites for Sun Protective Cosmetics: From Pre-Selection to Product Formulation 2018-05-02
[11] 간행물 Traditional application and modern pharmacological research of Artemisia annua L. https://linkinghub.e[...] 2020-12-01
[12] 서적 Life Sciences: Fundamentals and practice. Pathfinder Academy 2013
[13] 간행물 Nicotine biosynthesis in ''Nicotiana'': A metabolic overview 2019
[14] 간행물 Biosynthesis of glucosinolates -- gene discovery and beyond 2010
[15] 웹사이트 Paclitaxel Monograph for Professionals https://www.drugs.co[...] 2020-04-04
[16] 웹사이트 Success Story: Taxol https://dtp.cancer.g[...] 2020-04-04
[17] 간행물 American College of Chest Physicians consensus statement on the management of dyspnea in patients with advanced lung or heart disease 2010-03
[18] 간행물 Slow-release oral morphine for maintenance treatment of opioid addicts intolerant to methadone or with inadequate withdrawal suppression 2008-11
[19] 간행물 Endogenous nitric oxide modulates morphine-induced constipation 1991-12
[20] 간행물 Availability and utilization of opioids for pain management: global issues 2014
[21] 웹사이트 Poppy for Medicine http://www.senliscou[...] 2007-09-28
[22] 간행물 Pierre-Jean Robiquet 2013-03-01
[23] 웹사이트 Codeine Monograph for Professionals https://www.drugs.co[...] 2020-04-05
[24] 문서 Equianalgesic https://en.wikipedia[...] 2020-04-02
[25] 웹사이트 UNODC - Bulletin on Narcotics - 1958 Issue 3 - 005 https://www.unodc.or[...] 2020-04-05
[26] 웹사이트 Atropine Side Effects Center https://www.rxlist.c[...]
[27] 웹사이트 Resveratrol: MedlinePlus Supplements https://medlineplus.[...] 2020-04-07
[28] 간행물 What is new for an old molecule? Systematic review and recommendations on the use of resveratrol 2011-06-16
[29] 문서 Chapter 10 - Health Benefits of Flavonoids https://linkinghub.e[...] Woodhead Publishing 2019-01-01
[30] 간행물 Antimicrobial activity of flavonoids 2005-11
[31] 간행물 Flavonoids: an overview 2016-12-29
[32] 웹사이트 Digoxin Monograph for Professionals https://www.drugs.co[...] 2020-04-07
[33] 간행물 Uncovering the repertoire of fungal secondary metabolites: From Fleming's laboratory to the International Space Station 2018-01
[34] 웹사이트 Penicillin: Wonder Drug of World War II https://www.historyn[...] 2020-04-11
[35] 간행물 Pleurotus fruiting bodies contain the inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase-lovastatin 1995-03
[36] 논문 Chinese red yeast rice (Monascus purpureus) for primary hyperlipidemia: a meta-analysis of randomized controlled trials 2006-11
[37] 논문 Exposure assessment of lovastatin in Pu-erh tea 2013-06
[38] 논문 A controlled double blind study of zuclopenthixol acetate compared with clothiapine in acute psychosis including mania and exacerbation of chronic psychosis 1996-06
[39] 백과사전 Metabolic Pathways: Production of Secondary Metabolites of Bacteria https://www.research[...] 2020-04-10
[40] 논문 Characterization of bioactive compound produced by microfouling actinobacteria (Micrococcus Luteus) isolated from the ship hull in Arabian Sea, Cochin. Kerala https://linkinghub.e[...] 2020-01-01
[41] 논문 Genetically engineered biosynthetic pathways for nonnatural C60 carotenoids using C5-elongases and C50-cyclases in Escherichia coli 2019-02-27
[42] 논문 High efficiency pigment production from Micrococcus roseus (PTCC 1411) under ultraviolet irradiation https://linkinghub.e[...] 2017-01-01
[43] 논문 Chemistry, biosynthesis and biological activity of terpenoids and meroterpenoids in bacteria and fungi isolated from different marine habitats https://linkinghub.e[...] 2021-01-15
[44] 논문 Selective hydrogenation catalyst, preparation method and application thereof https://doi.org/10.1[...] 2021-11
[45] 논문 Biosynthesis and Structures of Cyclomarins and Cyclomarazines, Prenylated Cyclic Peptides of Marine Actinobacterial Origin https://pubs.acs.org[...] 2008-04-01
[46] 논문 Untapped Resources: Biotechnological Potential of Peptides and Secondary Metabolites in Archaea 2015
[47] 논문 Halophilic archaea and their extracellular polymeric compounds in the treatment of high salt wastewater containing phenol https://linkinghub.e[...] 2022-05-01
[48] 논문 Bitter taste, phytonutrients, and the consumer: a review https://academic.oup[...] 2000-12
[49] 논문 Foreign protein production using plant cell and organ cultures: Advantages and limitations https://linkinghub.e[...] 2009-11-01
[50] 웹사이트 The Nagoya Protocol on Access and Benefit-sharing https://www.cbd.int/[...] 2020-04-15
[51] 논문 The raison d'Etre of secondary plant substances
[52] 웹사이트 Chemical plants http://www.open2.net[...] 2010-11-08
[53] 논문 Out of the quagmire of plant defense hypotheses
[54] 저널 인용 The raison d'Etre of secondary plant substances
[55] 웹인용 Chemical plants http://www.open2.net[...] 2008-12-19
[56] 저널 인용 Out of the quagmire of plant defense hypotheses
[57] 문서 Intraspecific directed deterrence by the mustard oil bomb in a desert plant 2012


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