[NP 저널미팅 #5] 인삼은 어떻게 혈압을 낮출까? (NP → 도킹 → MDS) 인실리코 완결판 (Kurmi et al., 2025 리뷰)

1. 🧐 이 논문을 선택한 이유

오늘 볼 논문은, 'NP → 도킹 → MDS' 3단계로 분석한 in silico 파이프라인을 '인삼(Ginseng)'과 '고혈압(Hypertension)'이라는 주제에 적용한 연구입니다.

전통 약용 식물의 기전을 밝히는 데 이 'Dry-lab' 워크플로우가 얼마나 표준적이고 강력한 방법론으로 자리 잡았는지 비교하며 확인하기에 가장 좋은 논문이라 생각했습니다. 특히 고혈압 치료의 고전적인 타겟(ACE) 외에 새로운 타겟(CA-I)까지 발굴하고, 100ns의 분자 동역학 시뮬레이션으로 검증까지 마쳤다는 점에서 깊이 살펴볼 가치가 있습니다.

 

2. 📝 논문 정보

• 논문 제목: Exploring Ginseng Bioactive Compound's Role in Hypertension Remedy: An In Silico Approach
• 저자: Sagar Kurmi, Kil To Chong et al.
• 저널: Pharmaceuticals (2025)
• DOI: https://doi.org/10.3390/ph18050648

 

3. 💡 3줄 핵심 요약

1. 배경 (Problem): 인삼(Ginseng)은 수 세기 동안 고혈압을 포함한 다양한 질병에 사용되었으나, 정확히 어떤 성분이 어떤 기전으로 혈압을 조절하는지는 불명확했습니다.
2. 방법 (Method): (1) NP로 인삼 활성 성분(70개)과 고혈압 타겟(32개)의 공통 타겟 10개(ACE, CA-I 등)를 발굴했습니다. (2) 분자 도킹으로 우수 결합 성분(진세노사이드 계열 4종)을 선별했습니다. (3) 100ns 분자 동역학(MDS) 시뮬레이션으로 이 결합의 안정성을 최종 검증했습니다.
3. 결과 (Finding): In silico 검증 결과, 인삼의 활성 성분(Floralquinquenoside C, Ginsenoside Rg6 등)이 고혈압의 핵심 타겟인 ACE(안지오텐신 전환 효소)와 CA-I(탄산 탈수 효소-I)에 매우 안정적으로 결합하여 888 이들의 기능을 억제할 수 있음을 시사했습니다.

 

4. 🔬 연구 내용 상세 분석 (In Silico 워크플로우)

 

A. 1단계: 활성 성분 및 공통 타겟 발굴 (NP)

• 약물' 스크리닝: 문헌에서 인삼의 활성 성분 70개를 수집하고 9, 약물 유사성(DL $\ge 0.18$) 스크리닝을 통과한 54개 성분을 확보했습니다.
• 질병 타겟' 식별: Drug Bank에서 고혈압 치료제와 관련된 타겟 32개를 수집했습니다.
• '약물 타겟' 예측: 54개 인삼 성분이 결합하는 612개의 타겟을 예측했습니다(Swiss Target Prediction).
• 교차 분석 (Venn Diagram): 인삼 타겟(612개)과 고혈압 타겟(32개)의 교집합을 분석하여 10개의 공통 타겟을 발굴했습니다.

B. 2단계: 허브 타겟 도출 및 경로 분석 (PPI & KEGG)

• PPI 네트워크: 10개 공통 타겟 간의 상호작용 네트워크를 구축했습니다14.
• 허브 타겟 도출: 네트워크 중심성 분석 결과, ACE, AGTR1, ADRB2 등이 핵심 허브로 나타났습니다15. (Basnet 논문과 달리 여기서는 10개 타겟 모두를 중요하게 다룹니다.)
• 경로 분석 (KEGG): 10개 타겟이 관여하는 핵심 경로는 'Renin-Angiotensin System (RAS)', 'Calcium signaling pathway', 'Adrenergic signaling' 등 고혈압의 가장 고전적이고 중요한 경로들로 확인되었습니다16.
• 겟 선정: 이 중 RAS 경로의 핵심인 ACE와, 독특하게 발굴된 CA-I(Carbonic Anhydrase-I)을 도킹 및 시뮬레이션의 핵심 타겟으로 선정했습니다.

C. 3단계: 심층 In Silico 검증 (도킹 → MDS → ADMET)

1. 검증 1: 분자 도킹 (Molecular Docking)
   • 필터링된 54개 인삼 성분을 핵심 타겟(ACE, CA-I 등)에 도킹했습니다.
   • 결과: 7개 성분이 -6.0 kcal/mol 이상의 우수한 결합 에너지를 보였습니다. 이 중 Floralquinquenoside C (ACE 결합, -7.7578)와 Ginsenoside Rg6 (ACE 결합, -7.5202), Floralquinquenoside B (CA-I 결합, -6.5276) 등이 Top으로 선정되었습니다.
2. 검증 2: 분자 동역학 시뮬레이션 (MDS)
   • 도킹 상위 4개 성분-단백질 복합체를 100ns(나노초) 동안 시뮬레이션하여 결합 안정성을 검증했습니다 20.
   • 결과 (RMSD): 모든 복합체가 3Å 미만(특히 Floralquinquenoside B-CA-I는 1.6Å)의 매우 낮은 RMSD 값을 보이며 안정화되었습니다 21. 이는 정적인 도킹 결과가 실제 동적 환경에서도 매우 안정적임을 의미합니다.
   • 결과 (Interaction): 시뮬레이션 내내 수소 결합, 소수성 결합 등이 안정적으로 유지됨을 Interaction Fraction으로 재확인했습니다 22.
   • 대조군 비교: 기존 고혈압약(Enalaprilat, Chlorthalidone)과 비교 시뮬레이션을 수행했으며, 인삼 성분 복합체도 대조군 약물만큼 안정적인 결합을 유지함을 확인했습니다.
3. 검증 3: ADMET 및 독성 예측
   • 독성: Top 4 성분 모두 간독성, 발암성, 면역독성 등에서 '비활성(Inactive)'으로 예측되어 안전성 프로파일이 매우 우수했습니다24242424.
   • 약동학(ADMET): 4개 성분 모두 BBB(뇌-혈관 장벽)를 통과하지 않아 CNS 부작용 위험이 낮은 것으로 예측되었습니다25. 다만, Floralquinquenoside C와 B는 HIA(장 흡수율)가 낮아 경구 투여 시 생체이용률이 낮을 수 있음이 시사되었습니다26262626.

 

5. 💭 나의 '셀프 미팅' 노트

• 이 논문의 기여점 (Contribution):
  • 'NP → 도킹 → MDS → ADMET'라는 강력한 in silico 파이프라인의 유효성을 입증했습니다.
  • 고혈압 치료의 핵심 타겟인 ACE 외에도, 상대적으로 덜 주목받았던 CA-I(탄산 탈수 효소-I)를 인삼의 고혈압 조절 타겟으로 발굴하고 MDS 검증까지 마쳤다는 점이 매우 흥미롭습니다.
  • 인삼이라는 단일 식물이 아닌, Panax 속(P. ginseng, P. quinquefolius, P. notoginseng) 전체의 성분을 포괄적으로 분석하여 더 넓은 약리학적 통찰을 제공했습니다.
• 아쉬운 점 또는 한계 (Limitation):
  • 이 연구 역시 100% in silico 예측입니다. MDS를 통해 '안정적인 결합'을 확인했지만, 이 결합이 실제로 ACE나 CA-I의 '효소 활성(Enzymatic activity)'을 억제하는지는 반드시 in vitro 효소 활성 억제 실험(IC50 측정 등)이 필요합니다.
  • ADMET 예측에서 일부 성분(Floralquinquenoside C/B)의 장 흡수율(HIA)이 낮게 예측되었습니다. 이는 경구 복용 시 효과가 낮을 수 있음을 의미하며, 향후 Caco-2 cell permeability 실험이나 제형 연구가 필요함을 시사합니다.
• 추가적인 의문 (Further Questions):
  • NP 분석에서 10개의 공통 타겟이 나왔는데, 왜 ACE와 CA-I 두 개에만 집중했을까요? (아마도 이들이 기존 약물의 타겟이거나 생물학적으로 가장 연관성이 높다고 판단한 듯합니다). AGTR1이나 ADRB2 같은 다른 허브 타겟에 대한 도킹/MDS 결과도 궁금합니다.
• 나의 연구/공부와의 연결고리 (My Takeaway):
  • NP 연구에서 단독 논문의 조건으로서 MDS(분자 동역학 시뮬레이션)는 이제 '고급 옵션'이 아닌 '필수 검증' 단계가 된 것 같습니다.
  • 제 연구에서도 NP와 도킹으로 유력한 후보를 찾았다면, GROMACS나 Schrodinger를 이용해 MDS를 수행하여 "이 결합은 100ns 동안 안정적이었다"는 근거를 추가해야 가설의 완성도를 높일 수 있겠습니다.
  • ADMET 예측을 통해 BBB 투과 여부, 장 흡수율 등을 미리 스크리닝하는 것은 약물 개발 전략(예: 뇌 질환 vs 말초 질환)을 세우는 데 매우 유용합니다.

 

6. 🎯 결론 및 한 줄 평

"인삼이 혈압을 낮추는 기전을 'NP'로 탐색하고, 'MDS'라는 가상 현미경으로 'ACE/CA-I'와의 결합 안정성을 100나노초 동안 증명해낸, 한약을 매개호 잘 설계된 in silico 연구."