The 34 potently pig pheromonal odorants (1-32, 5755 & 7113) through structure-based virtual screening and ligand-based virtual screening method were selected and their ADMET and pharmacokinetics characters were evaluated and discussed quantitatively. The pheromonal odorants were projected on the following pre-calculated models, Caco-2 cell permeability, blood-brain barrier permeation, hERG inhibition and volume-distribution. From the results of in silico study, it is found that an optimal compound (31) either penetrating or have a little (Pcaco2=－8.143) for Caco-2 cell permeability, moderate penetrating ability (PBBB=0.082) for blood-brain barrier permeation, the low QT prolongation (PhERG=1.137) for the hERG K+ channel inhibition, and low distribution into tissues (PVD=－5.468) for volume-distribution. Therefore, it is predicted that the compound (31) a topical application may be preferable from these based foundings.

To search the potent pig pheromonal odorants through receptor-based approach methods, molecular dockings between 680 Flavornets as substrate molecule and pig odorants binding proteins OBP (1HQP) and PBP (1GM6) as receptor, and QSPR (quantitative structure-property relationship) analyses from physico-chemical parameters of Flavornets and their docking scores (DS) were performed and discussed quantitatively. From the basis on the findings, the optimal value (MSA)opt.=407.595 Å2 of MSA (molecular surface area; Å), and RB (number of rotational bond) had the Flavornets will be able to increase DS. Therefore, it is expected that the stearyl alcohol from DS and H-bond type between substrate and receptor would be shows the character as potent pig pheromonal odorant.

The binding affinity constants (p(Od)50) and molecular docking scores (DS) between porcine odorant binding proteins pOBP (1HQP) and pPBP (1GM6) as receptor and a series of tetrahydrofuran-2-yl (A & B) analogues as substrate, and their interactions were discussed quantitatively using three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) models. The statistical qualities of the optimized CoMFA models for pOBP were better than those of the CoMSIA models. The binding affinity constants and DS between substrate and receptor molecules were dependent upon steric and hydrophobic interaction. The DS constants of the substrates into the binding site of OBP (1HQP) were bigger than those of PBP (1GM6). The resulting contour maps produced by the optimized CoMFA model were used to identify the structural features relevant to the binding affinity in binding site of pOBP.

The two dimensional quantitative structure-activity relationships (2D-QSARs) models concerning the binding affinity constants (p[Od.]50) between 2-cyclohexyltetrahydropyrane and 2-cyclohexyltetrahydrofurane analogues as substrates, and bovine odorant binding protein (bOBP) as receptor were derived by multiple regression analyses method and discussed. The statistical quality of the optimized 2D-QSAR model (5) was good (r=0.907). From the model, the binding affinity constants (p[Od.]50) were dependent upon the optimal value ((TL)opt.=2.737) of total lipole (TL) of substrate molecules. Based on these findings, the high active compounds predicted by optimized 2D-QSAR model (5) were 2-(dimethylcyclohexyl)tetrahydropyrane molecule and their isomer molecules. The binding affinity constants regarding bOBP of the tetrahydrofuryl-2-yl family compounds were dependent upon the hydrophobicity (logP) of whole substrate molecules. In any case of porcine odorant-binding proteins (pOBP), the constants were dependent upon the hydrophobicity (πx=logPx－logPH) of substituents (R) in substrate molecules. Also, from the optimal values of hydrophobic constant, the hydrophobicity for bOBP influenced ca. twice time bigger (bOBP>pOBP) than that for pOBP.

To search a new pig pheromonal odorant, the N1-allyl-N2-(tetrahydrofuran-2-ylmethyl)oxalamide molecule predicted by ligand based approach and molecular docking method was synthesized by nucleophilic addition-elimination reaction (AdNU-E) between N-allyloxalamic acid ethylester and tetrahydrofurylmethylamine. According to the evaluation results for efficiency of pig estrus control, the synthesized pig pheromonal N1-allyl-N2-(tetrahydrofuran-2- ylmethyl)oxalamide molecule advanced the estrus by 11.3 days (p<0.05) compared with the non-pheromone group. And from these results, it is predicted that the synthesized pig pheromonal compound will be able to increase the reproduction efficiency of pig.

돼지 페르몬성 냄새 물질을 탐색하기 위하여 tetrahydrofuran-2-yl 계 화합물들과 관측된 결합 친화력상수(Obs.p[Od]50) 사이의 정량적인 구조-활성관계(QSAR)로부터 4개 형태의 모델(2D-QSAR, HQSR, CoMFA 및 CoMSIA)들이 유도되었다. Ligand based approache로부터 최적화된 CoMFA 모델(예측성; r2cv.(q2)=0.886 및 상관성 r2RCV 0.984)이 가장 좋은 모델이었다. CoMFA 모델로부터 돼지 페르몬성 냄새 물질로 예측된 N1-allyl-N2 -(tetrahydrofuran-2-yl)methyl) oxalamide (P1), 2- (4-trimethylammoniummethylcyclohexyloxy)tetrahydrofurane (P5) 및 2- (3-trimethylammonium-methylcyclohexyloxy)tetrahydrofurane (P6) 분자들은 비교적 높은 결합 친화력 상수값(Pred.p[Od]50) =8~10)과 몇 가지 독성에 대하여 낮은 독성간을 나타내었다.

가축의 번식과 수요를 조절할 수 있는 생물학적 자극 통제 수단으로 새로운 돼지 페르몬성 냄새 물질를 탐색하고자, 기질 분자로서 2-cyclohexyloxytetrahydrofurane (A), 2-phenoxytetrahydrofurane (B) 유도체들의 설명인자인 물리화학 파라미터와 돼지 페로몬의 수용체 (pOBP)에 대한 결합 친화력 상수(p[Od.]50) 간의 2D-QSAR 모델을 유도하고 검토하였다. 2D-QSAR 모델은 결합 친화력 상수를 약 96.4% 설명하는 매우 양호한 모델(r2=0.964)로서 분자내 치환기의 소수성(SL) 상수에 관한 적정값이 (SL)opt.=1.418일 때 가장 높은 결합 친화력을 나타냄을 알았다. 그러므로 분자내 치환기의 소수성 인자가 결합 친화력 상수에 가장 큰 영향을 미치는 중요한 요소이었다.

돼지 페르몬성 분자를 탐색하기 위하여 일련의 green odorant로서 기질 분자인 2-(cyclohexyloxy)tetrahydrofurane 유도체들의 정량적인 구조와 수용체인 porcine odorant binding protein (pOBP) 사이의 결합 친화력 상수(p(Od)50)에 대한 비교 분자 유사성 지수 분석(CoMSIA)을 실행하였다. 가장 양호한 CoMSIA 모델(I-AI)은 기질 분자내 입체 중심의 절대 배열이 I: C1'(R),C2(S)인 분자를 atom based fit 정렬하였을 경우의 입체장 조건에서 유도되었으며 PLS 분석 결과, 예측성이 r2cv.(q2)=0.856 그리고 적합성이 r2ncv.=0.964이었다. 모델의 CoMSIA 등고도 상, pOBP와 냄새 분자 사이의 상호작용으로부터 가장 높은 결합 친화력을 나타내는 분자의 구조적 특징들을 이해할 수 있었다.

생물학적 자극통제 수단으로 활용하기 위한 돼지 웅성 페르몬성 분자를 탐색하고자 일련의 냄새 분자로서 2-(cyclo-hexyloxy) tetrahydrofurane 유도체들의 정량적인 구조와 수용체인 porcine odorant binding protein (pOBP)간의 결합 친화력 상수(p(Od)50)에 대한 비교 분자장 분석(CoMFA)을 실행하였다. 가장 양호한 CoMFA 모델 AIV (r2 cv.(q2)=0.886 및 r2 ncv.=0.984)은 기질 분자 내 입체 중심(chiral center)의 절대 배열이 C1(R),C2(S)인 분자를 atom based fit 방법으로 배열하였을 경우의 standard field와 indicator field가 조합된 CoMFA장의 조건에서 유도되었다. 이 CoMFA 모델은 입체장 40.8% 정전기장 14.6%및 소수성장 44.6%가 결합 친화력 상수에 영향을 미치는 요소임을 나타내었다. 등고도의 분석 결과로부터 효과적인 결합 친화력 냄새 분자를 수식하는 데 몇 가지 가치 있는 정보를 얻을 수 있었다.

돼지 웅성 페르몬인 5a-androst-16-en-3-one을 대체할 수 있는 활성 분자를 탐색하여 가축의 생산과 수요를 조절하기 위한 생물학적 자극 통제 수단으로 활용하고자 냄새 분자로서 2-cyclohexyloxytetrahydrofurane (A) 및 2-phenoxytetrahydrofurane (B) 유도체들의 구조 변화와 수용체인 porcine odorant binding protein (pOBP)에 대한 결합친화력 상수(p[Od.]/sub 50/) 사이의 정량적인 구조-활성관계에 관한 분자 HQSAR 모델XI을 유도하였다. 냄새 분자 중에서 cyclohexyl-치환체(A)가 phenyl-치환체(B)보다 높은 결합 친화력을 나타내었으며(A>B) 모델XI은 분자 조각크기(5∼8), 홀로그램 길이(97 bin)의 키랄성(chirality)조건에서 예측성(q²=0.916)과 상관성(r²=0.988)이 매우 양호하였다. 기여도(contribution map)로부터 냄새 분자의 결합 친화력 상수에 기여하는 부분은 2-oxyfuryl group의 C3 및 C5 원자인 반면에 cyclohexyl 고리상 tert-butyl group의 중심 탄소 원자와 furyl group의 C4 원자 부분은 기여하지 않았다.

본 연구는 종모돈의 정액성상 동결-융해 후 정자의 생존성 그리고 혈청 중 FSH, LH, estradiol-17β 및 testosterone 농도에 미치는 품종과 계절의 영향을 조사하여 우수한 종모돈의 선발을 위한 기초자료를 얻고자 실시하였다. 요크셔종이 듀록종보다 봄, 여름, 가을, 겨울에서 정액량이 많았으며, 정액농도에서는 차이가 없었다. 계절별 정액량은 듀록 및 요크셔종에서 봄철이 여름, 가을 및 겨울철에 비하여 많았고, 정자농도는 차이가 없었다. 듀록종과 요크셔종에서 각각 봄철에 생산한 정자가 여름, 가을 및 겨울철에 생산한 정자보다 동결-융해 후 정자운동성 및 정상첨체 비율이 높았다. 한편 듀록종과 요크셔종에서 동결-융해 후 정자운동성은 모든 계절에서 요크셔종이 높게 나타났으나, 정상첨체에서는 차이가 없었다. 혈청 중 FSH의 농도를 비교한 결과 요크셔종이 듀록종보다 모든 계절에서 낮은 농도를 나타내었다. 그러나 두 품종 모두에서 각각 계절 간에 차이가 없었다. 혈청 중 LH와 estradiol-17β의 농도를 비교한 결과 요크셔종과 듀록종 간에 차이가 없었다. 또한 두 품종 모두에서 계절 간에 차이가 없었다. 종모돈의 품종별, 계절별 혈청 중 testosterone의 농도를 비교한 결과 요크셔종이 듀록종보다 모든 계절에서 높게 나타났다. 또한 두품종 모두에서 각각 봄철이 여름, 가을 및 겨울철에 비하여 혈청 중 testosterone의 농도가 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 보면, FSH의 농도가 낮을수록 정액생산량이 높은 것으로 나타났으며, 혈청 중 testosterone의 농도가 높을수록 동결-융해 정자의 운동성 및 정상첨체의 비율이 높은 것으로 나타났다.

생물학적 자극통제 수단으로서 활용하기 위한 새로운 돼지 웅성 페르몬성 물질을 탐색하고자 lipocalin의 수용체인 돼지 웅성 페르몬 P1과 P2의 리간드에 기초하여 54개의 P1 및 P2 유사체들에 대한 분자 유사성 지수 (S)는 물론, 분자량 (MWt), 소수성 (logP), 몰라 굴절율 (MR), van der Waals 분자 표면적 (SA), van der Waals 분자 부피 (MV), HOMO, LUMO 에너지, 이온화 포텐셜 (IP), 생성열 (HF), 리폴(lipole), 쌍극자 능율 (DM) 및 전체 에너지 (TE)등, 다양한 13종의 물리-화학 파라미터들을 계산하고 비교 검토하였다. 이들 스테로이드 유사체들의 물리-화학적인 성질은 주로 A와 D-고리가 입체적으로 상이함에 따라 의존적이었며 또한, S와 MV 상수와의 상관관계로부터 분자들의 MV상수가 작아질수록 S=1에 근접하는 경향이었다. 이같은 결과에 근거하여 P1-1과 P2-1 등, 2개의 화합물이 유사성 지수뿐 만 아니라, 소수성, 몰라 굴절율 및 분자부피 등의 측면에서 기존의 페르몬성 물질과 유사한 경향을 보이므로 새로운 돼지 웅성 페로몬성 화합물로 예상되었다.

기질 분자로서 2-[(2,6-dioxocyclohexyl)methyl]cyclohexane-1,3-dione 유도체(1-23)들의 분자 내 치환기(R1 및 R2)가 변화함에 따른 tyrosinase 수용체의 저해활성에 관한 2D-QSAR 모델로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 유도된 최적의 2D-QSAR 모델은 Obs.pI50=-0.295(±0.031)TDM -0.120(±0.014)DMZ+0.135(±0.050)DMX. R2+6.382(±0.17)이었으며, 예측성(q2=0.843)보다는 상관성(r2=0.905)이 큰 모델이었다. Tyrosinase 저해활성은 TDM > DMX.R2≥DMZ 순으로 영향을 미치었으며, 기질분자의 소수성(ClogP > 0)이 크고, R1-치환기의 입체적 크기가 클수록 더욱 증가하는 경향을 나타내었다. 모델을 분석한 결과, 분자 내 R2-치환기 상 X-축 성분의 쌍극자능률(DMX.R2)이 클수록, 그리고 분자 전체의 쌍극자능률(TDM; Total Dipole Moment)과 Z-성분의 쌍극자능률(DMZ; Dipole Moment of Z-Component)이 작을수록 기질분자의 tyrosinase 저해활성이 높아짐을 암시하였다. 따라서 tyrosinase 저해활성은 기질분자 및 R2-치환기의 전자 친화력에 기인한 것으로 예상되었다. 그러므로 저해활성을 증가시키려면 분자 내 극성 그룹을 소수성에 기여하는 비극성 작용기로 대체함이 바람직할 것으로 예측되었다.

본 연구에서는 기질 화합물로써 일련의 4-hydroxybenzyl alchol (4-HBA) 유도체들의 치환기(R1 및R2) 변화에 따른 tyrosinase 활성저해에 관한 3차원적인 구조-활성 상관관계(3D-QSARs) 모델을 유도하고정량적으로 검토하였다. 그 결과, 입체장(S), 정전기장(E), 소수성장(Hy), 수소결합 받게장(HA) 및 수소결합주게장(HD)의 조합조건에서 통계적으로 양호한 CoMSIA FF 모델(상관성; r2 = 0.858 및 예측성; q2 =0.951)을 유도하였다. 등고도 분석결과에 의하면 기질분자의 R2-치환기는 입체적으로 작고 음전하를 띄며, 소수성이면서 수소결합 주게장을 선호하지 않는 치환기가 올수록 tyrosinase 활성저해 작용이 용이하다. 그리고R1-치환기는 수소결합 주게장을 선호하는 치환기 이어서 R1-치환체가 용이하게 탈 양성자화가 일어나야 tyrosinase활성저해 작용을 용이하게 할 것이라고 예상되며, 이를 위해서는 R1-치환기가 비 치환체(H)이어야될 것으로 예상되었다.

기질 화합물로써 일련의 phenyl-2,2'-methylenebis(cyclohexane-1,3-dione) 유도체(1-22)들의 치환기(R1 및 R2)가 변화함에 따른 tyrosinase 활성저해에 대한 분자 홀로그래피적인 정량적 구조-활성관계(HQSAR) 모델을 유도하였다. 그리고 tyrosinase 저해활성에 미치는 구조상 요소들의 분석결과에 근거하여 높은 tyrosinase 저해활성을 보이는 새로운 tyrosinase 저해활성 분자를 설계하였다. 또한, 통계적으로 양호한 E-2 모델(상관성; r2= 0.929 및 예측성; q2=0.564)을 유도하였으며 설계된 화합물, P1 (Pred.pI50 = 5.48)는 기준물질로 사용된 kojic acid에 비하여 약 13.4배 높은 저해활성을 나타낼 것으로 예측되었다.

기질 화합물로써 3β-hydroxy-12-oleanen-28-oic acid 유도체들의 치환기(R₁ ∼ R₄)가 변화함에 따른 protein tyrosine phosphatase (PTP)-1B의 저해활성에 관한 비교 분자장 분석(CoMFA) 모델을 유도하고 정량적으로 검토하였다. 최적의 CoMFA F1 모델은 가장 높은 예측성과 상관성(r²cv.=0.654 및 r²ncv.=0.995)을 나타내었다. 저해활성에 관한 CoMFA장 기여비율(%)의 순서는 입체장(53.0 %), 정전기장(36.2 %) 및 소수성장(10.8 %) 이었다. 등고도 분석 결과로부터 저해활성은 기질 분자 내 R4-치환기에 의존적이었으며 특히 melanin 저해활성이 높은 새로운 화합물(P1 및 P2)이 예측되었다.