약용 식물 다당류의 항산화 관계 규명

산화 스트레스는 다양한 질병의 병인에 기여하며, 약용 식물 다당류(MPPs)는 유망한 천연 항산화제입니다. 그러나 MPPs의 상당한 구조적 이질성으로 인해 신뢰할 수 있는 구조-활성 관계(SAR)를 확립하기 어려워 합리적인 선별 및 개발에 한계가 있습니다. 본 연구는 MPPs의 항산화 활성을 예측하기 위한 다중 알고리즘 데이터 기반 정량적 구조-활성 관계(QSAR) 프레임워크를 구축하는 것을 목표로 했습니다. 문헌 기반 데이터셋을 수집, 표준화 및 통합하여 다당류 분자량(MW)과 항산화 활성 간의 관계를 다중 선형 회귀(MLR), K-평균 군집화 및 주성분 분석(PCA)으로 분석했습니다. 단당류 조성과 항산화 활성 간의 관계는 그래디언트 부스팅 결정 트리 회귀, 서포트 벡터 회귀, 랜덤 포레스트(RF)를 사용하여 모델링했습니다. MLR은 MW와 라디칼 소거 활성 사이에 명확한 선형 관계가 없음을 보여주었으며, 이는 비선형적이거나 여러 구조적 요인에 의해 좌우될 수 있음을 시사합니다. 군집 분석은 뚜렷한 MW 관련 분포 패턴을 나타냈으나, 항산화 활성은 MW 특성이 다른 다당류 간에 광범위하게 변화했습니다. 단당류 조성 모델링에서는 RF가 가장 우수한 성능을 보였고, 특징 중요도 및 SHAP 분석을 통해 DPPH· 및 ·OH 소거 활성과 관련된 여러 단당류가 식별되었습니다. 이러한 모델 기반 관계는 10개의 구조적으로 다양한 다당류와 8개의 독립적인 판람근 다당류 배치에 대한 외부 검증을 통해 지지되었습니다. 대표적인 다당류는 H2O2 유도 제브라피쉬 산화 스트레스 모델에서 추가로 평가되었으며, 관찰된 항산화 효과는 모델 예측을 보완했습니다. 본 연구는 MPPs의 구조-항산화 관계를 이해하고 합리적인 개발을 위한 강력한 도구를 제공합니다.