MAYSIN (C27H28O14)
영어: MAYSIN
일본어: メイシン
중국어: 梅新 (Méixīn)
[clearfix]
1. 개요
메이신(Maysin)은 옥수수(Zea mays)에서 발견되는 플라보노이드 계열의 천연 화합물이다. 특히, 해충 저항성을 지닌 옥수수 수염 조직에서 발견되며, 곤충 억제 작용과 항산화 효능을 지닌 것으로 알려져 있다. 이 물질은 농업 및 생명공학 분야에서 곤충 방제와 관련된 연구의 핵심 화합물로 주목받고 있다.센티페드그라스(Centipede Grass)[1]는 주로 조경 조성용으로 사용되는 식물로, 최근 연구에서 이 식물의 조직에서 메이신 성분이 발견되었다. 이는 곤충 저항성과 항산화 효과를 지닌 옥수수 메이신과 유사한 화학적 특성을 가지며, 새로운 천연물 자원으로 주목받고 있다.
메이신은 미국 식품의약국(US FDA, U.S. Food & Drug Administration)의 글로벌 물질등록 시스템 (GSRS, Global Substance Registration System)[2], 미국 화학회 (ACS, American Chemical Society)의 CAS(Chemical Abstracts Service)[3] 그리고 미국 국립보건원 (NIH, National Institutes of Health)의 Inxight Drugs[4]에 등록되어 있다.
메이신의 화학적 특성은 다음과 같다.
• 분자식: C27H28O14
• 분자량: 576.5g/mol
• 물리적 성질: 옅은 황색 결정체로 나타나며, 물에 대한 용해도는 낮고 유기용매에 잘 녹음.
2. 어원
“메이신(Maysin)"이라는 이름은 옥수수의 학명 “Zea mays”에서 유래했다. 옥수수에서 최초로 발견된 플라보노이드 물질이기 때문에, 발견자들이 학명에서 이름을 차용하여 명명하였다.3. 역사
메이신은 1980년대 초 옥수수 수염(Maize Silk)에서 처음으로 발견되었고, 논문에 최초로 언급[5]된 시기는 1982년이며 그 이후에는 식물 기원 플라보노이드 계통의 화합물이 지닌 항산화 및 항염증 특성으로 사람의 건강 증진에 유익한 영향을 미친다는 다수의 논문 등 연구결과가 확인되었다.4. 작용
가) 곤충 저항성메이신은 해충의 소화 시스템에 작용하여 단백질 분해 효소인 트립신(Trypsin)의 활성을 억제한다. 이로 인해 해충은 섭취한 영양소를 제대로 흡수하지 못하고, 성장 및 번식이 억제된다. 옥수수귀벌레(Helicoverpa Zea)와 같은 주요 곤충 해충에 대해 탁월한 저항성을 나타낸다.
나) 항산화 효과
메이신은 플라보노이드 고유의 항산화 특성을 지니며, 식물 내에서 활성산소종(ROS, Reactive Oxygen Species)을 중화하여 환경 스트레스(자외선, 병원균 등)에 대한 방어를 도와준다.
다) 항염 작용
실험실 연구에서는 메이신이 염증을 억제하는 생리학적 반응을 일으키는 것으로 확인되었다. 이는 항염증제 개발의 가능성을 시사한다.
5. 흡수 시간
가) 식물 내 작용 시간메이신은 옥수수에서 해충 공격 시 즉각적으로 방출되며, 약 24~48시간 동안 방어 효과가 지속된다.
나) 동물 또는 인체 내 흡수 시간
메이신의 인체 흡수와 대사는 아직 완전히 규명되지 않았으나, 플라보노이드 유사 물질은 섭취 후 약 1~3시간 이내에 혈류로 흡수되며, 체내에서 약 6~12시간 동안 작용한 뒤 배출되는 것으로 추정된다.
6. 섭취
가) 자연적 섭취메이신은 자연 상태에서 옥수수를 통해 섭취 가능하지만, 농축된 형태로 섭취하려면 해당 성분이 강화된 옥수수 품종이나 추출물이 필요하다.
나) 가공 제품
최근에는 메이신을 농축한 건강보조식품 및 항산화제가 개발되고 있으며, 이를 통해 체내 섭취 효율을 높이고자 하는 시도가 이어지고 있다.
7. 사업화
메이신이 사업화가 되기에는 옥수수 수염에 함유되어 있는 메이신 함량이 상대적으로 적어 메이신은 사업성이 없는 물질로 인식되어 왔으나, 2009년 한국원자력연구원에서는 세계 최초로 센티페드그라스(Centipede Grass) 잔디에서 다량의 메이신이 함유되어 있다는 사실을 확인하여 옥수수수염이 갖고 있는 사업화 한계점을 극복할 수 있는 대체 천연물 자원으로 주목받고 있다.가) 옥수수 수염에서 추출한 메이신의 사업화 한계점
옥수수 수염에서 추출한 메이신은 농업 및 건강 산업에서 활용 가능성이 높은 물질로 평가받고 있으나, 사업화 과정에서 몇 가지 한계점이 존재한다.
① 추출 및 정제 공정의 비용 문제
∙ 옥수수 수염에서 메이신을 추출하기 위해서는 고도의 정제 기술이 필요하며, 이는 생산 비용을 크게 증가시킨다.
∙ 옥수수 수염 자체의 낮은 메이신 함량으로 인해 대량 추출이 비효율적이다.
∙ 상업적으로 대량 생산을 위한 효율적인 공정 개발이 요구된다.
② 농업 부산물 활용의 한계
∙ 옥수수 수염은 농업 부산물로 많이 생성되지만, 품질 관리와 저장 조건이 사업화에 적합하지 않을 수 있다.
∙ 옥수수 수염의 메이신 함량은 품종과 재배 조건에 따라 달라지기 때문에 일정한 품질의 원료를 확보하기 어렵다.
나) 센티페드그라스에서 추출한 메이신의 주요 특징
① 높은 함량
∙ 센티페드그라스의 특정 조직(특히 잎과 줄기)에는 메이신 함량이 상대적으로 높아 옥수수 수염보다 더 효율적인 원료로 활용될 가능성이 있다.
∙ 이는 대량 추출 공정에서 비용을 줄이고 생산성을 높이는 데 기여한다.
② 안정성
∙ 센티페드그라스에서 추출한 메이신은 비교적 열과 pH 안정성이 높아 추출 및 정제 과정에서 손실이 적은 것으로 보고된다.
∙ 장기 보관 및 가공이 용이하다는 점에서 산업적 활용도가 높다.
③ 생물학적 기능
∙ 센티페드그라스에서 추출한 메이신은 항산화, 항염증, 항균 효과가 확인되었다.
∙ 특히 곤충 저항성 실험에서 해충의 먹이 섭취를 억제하고 생존율을 낮추는 데 효과적임이 입증되었다.
④ 생태적 이점
∙ 센티페드그라스는 척박한 환경에서도 잘 자라는 식물로, 재배 과정에서 자원 소모가 적고 친환경적이다.
∙ 지속 가능한 농업 원료로 활용 가능성이 높아, 대량 재배가 가능한 작물이다.
라) 센티페드그라스(Centipedegrass)에서 추출한 메이신의 사업화 활용 가능성
① 곤충 방제제
∙ 센티페드그라스의 메이신 성분을 활용한 천연 살충제 개발이 유망하다.
∙ 화학 살충제와 달리 환경에 미치는 부정적 영향이 적어, 유기농 농업에 적합하다.
② 의약 및 화장품 산업
∙ 항염증 및 항산화 특성을 기반으로 한 건강보조식품 및 피부 관리용 화장품 원료로 개발 가능성이 크다.
③ 사료 첨가제
∙ 곤충 기피 성분으로 작용할 수 있어 가축 사료에 메이신을 첨가함으로써 기생충 감염을 억제하는 데 활용 가능성이 있다.
마) 결론 및 전망
옥수수 수염과 센티페드그라스 모두 메이신의 생산원으로 잠재력이 크지만, 옥수수 수염의 낮은 함량과 높은 비용 문제를 고려할 때 센티페드그라스는 보다 효율적이고 지속 가능한 대안으로 주목받고 있다. 특히 농업과 환경보호의 조화를 추구하는 현대 사회에서 센티페드그라스 기반 메이신의 사업화 가능성은 더욱 클 것으로 예상된다.
장기적으로는 두 원료의 보완적 활용과 메이신 함량 및 추출 효율을 극대화할 수 있는 유전공학 및 생명공학 기술이 중요해질 것이다.
8. 기타
메이신은 노화 방지, 항암 효과, 그리고 면역 조절과 같은 다방면의 생리활성 효과를 기반으로 피부관리 제품, 건강기능식품, 의약품 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 기대된다.가) 연구 논문
센티페드그라스에서 추출한 메이신과 그 유도체는 알츠하이머병(AD, Alzheimer's Disease) 치료 가능성을 중심으로 활발히 연구되고 있다. 대표적인 연구로는 메이신과 그 유도체가 뇌 내 베타 아밀로이드(Aβ) 플라크 축적을 감소시키고 항염증 작용을 통해 알츠하이머병 진행을 억제할 가능성을 보여준 실험[6]이 있다. 해당 연구는 트랜스제닉 쥐 모델(APPswe, PS1dE9)을 사용해 메이신 유도체가 Aβ 플라크 축적과 신경 염증 반응을 줄이고 Th2 사이토카인 반응(IL-4, IL-10)을 유도함을 확인했다.
나) 특허 및 사업화
메이신 유도체는 천연 항염증제 및 항산화제로 주목받으며 관련 특허도 다수 출원되었다. 특히 메이신 유도체의 분리 및 정제를 위한 효율적인 공정 개발, 그리고 의약품 및 건강기능식품 개발이 주된 초점이다.
9. 여담
2009년 한국원자력연구원에서 세계 최초로 센티페드그라스에서 다량의 메이신이 함유되어 있다는 사실을 확인하였고, 그 이후 약 15년간의 지속적인 연구로 현재까지 메이신 관련 17개의 국내 특허 및 8개의 해외 특허가 등록되었으며, SCI급 메이신 관련 논문이 15개가 등재되었다.한국원자력연구원이 보유한 등록 특허로 입증된 메이신의 효능은 탈모 예방 또는 치료[7], 치매 예방 또는 치료[8], 피부 노화 방지[9], 피부 주름 개선[10], 피부 미백[11], 피부 질환 개선[12], 자외선 차단[13], 비만 예방 및 치료[14], 암 예방 또는 치료[15], 면역 증강[16], 당뇨병 예방 및 치료[17], 골 질환 예방 및 치료[18] 등 12가지 효능이나 된다.
2021년 한국원자력연구원에서 보유한 메이신 관련 국내, 외 특허를 활용하여 기술 출자한 한국원자력연구원의 제8호 연구소기업[19]인 주식회사 바이오메이신[20]이 설립되었고, 센티페드그라스에 함유된 메이신을 활용한 사업화를 독점적으로 영위하고 있다.
한국원자력연구원이 세계 최초로 메이신을 발견한 센티페드그라스는 벼과의 식물로서 주로 중국, 인도차이나, 미국 북동부, 중앙 아메리카와 캐러비안 지역 등에 분포하는 다년생 난지형 잔디이다.
국내에는 1996년 이전에 유입되어 귀화종으로 분류된 외대쇠치기아재비 한 종이 제주도와 남부 내륙 및 해안가 지방에 분포하고 있다.
곤충인 지네(Centipede) 이름처럼 잔디의 포복경(Stolon)이 지네 형상으로 퍼져 뗏장을 형성하여 포복 생장을 하며 각종 토양 조건에 폭 넓게 잘 적응하지만, 특히 습한 산성 토양 및 비옥도가 낮은 사질 토양에서 잘 견딘다.
[1] 학명: 외대쇠치기아재비속(E. Ophiuroides (Munro) Hack.)[2] URL: https://precision.fda.gov/uniisearch/srs/unii/01o8rt377y/[3] URL: https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=70255-49-1/[4] URL: https://drugs.ncats.io/substance/01O8RT377Y#details/[5] Effects of cotton condensed tannin, maysin (Corn) and pinitol (soybeans) onHeliothis zea growth and development / J.C. Reese, B.G. Chan, A.C. Waiss Jr. 1982 / PMID: 24414887 / DOI: 10.1007/BF00989100[6] Maysin and Its Flavonoid Derivative from Centipedegrass Attenuates Amyloid Plaques by Inducting Humoral Immune Response with Th2 Skewed Cytokine Response in the Tg (APPswe, PS1dE9) Alzheimer's Mouse Model. / Yuno Song, Hong-Duck Kim, Min-Kwon Lee, Il-Hwa Hong, Chung-Kil Won, Hyoung-Woo Bai, Seung Sik Lee, SungBeom Lee, Byung Yeoup Chung, Jae-Hyeon Cho 2017 / APID: 24860817 / DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0169509[7] 등록번호: 10-1967338[8] 등록번호: 10-1350827[9] 등록번호: 10-1125224[10] 등록번호: 10-1125225[11] 등록번호: 10-1197531[12] 등록번호: 10-1398549[13] 등록번호: 10-2531591[14] 등록번호: 10-1077916[15] 등록번호: 10-1077915[16] 등록번호: 10-1400893[17] 등록번호: 10-1797717[18] 등록번호: 10-1636243[19] 공공 연구기관이 개발한 기술을 사업화하기 위해 설립 자본금 중 20% 이상을 직접 출자해 연구개발특구 안에 설립하는 기업[20] 홈페이지: http://www.biomaysin.com/