JP4154218B2 - Novel antibacterial polypeptides and their use - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は抗菌性ペプチドおよび当該抗菌性ペプチドの設計に関する。
【0002】
【従来の技術】
抗菌性ペプチドは幅広い抗菌スペクトルを有し、薬剤耐性菌が出現し難いと考えられていることから、ヒトおよび動物の細菌感染性疾患の予防や治療、或いは、食材などの物品に抗菌性を付与する目的に抗菌性ペプチドの利用が期待されている。
これまでに多くの抗菌性ペプチドが動植物から単離されている。例えば、タイワンカブトムシ由来の抗菌性ペプチドおよび当該抗菌性ペプチドを有効成分とする抗菌剤が開示されている(例えば特許文献1参照)。
また、サソリ毒由来の抗菌性ペプチドおよび当該抗菌性ペプチドを有効成分とする抗菌剤が開示されている(例えば特許文献2参照)。
上記記載の抗菌性ペプチドは、いずれもリジン、アルギニンおよび/またはヒスチジンなどの塩基性アミノ酸を含むもので、ペプチド分子全体の電荷が正となるカチオン性抗菌性ペプチドと呼ばれるものである。これら抗菌性ペプチドの作用原理は、抗菌性ペプチド中の正に荷電した塩基性アミノ酸部分が菌表面の膜と静電相互作用することによるものと考えられている(例えば、非特許文献1参照)。
上記の各公報に記載の抗菌性ペプチドは、何れも自然界において元々抗菌性ペプチドとして存在していたものを発見し単離したもの(或いは天然型抗菌性ペプチドのアミノ酸配列を一部改変したペプチド)であり、当該抗菌性ペプチドの抗菌活性や抗菌スペクトルを上回る抗菌性能を有するものを開発することは困難である。
【0003】
○先行文献
【特許文献1】
特開2000−063400号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】
特開2001−186887号公報(特許請求の範囲)
【非特許文献1】
M.Zasloff、「Nature」,2002年,415巻,p.389−395
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、既知の抗菌性ペプチドのアミノ酸残基を置換する従前の抗菌性ペプチドの開発アプローチによらず、自然界において抗菌性ペプチドとして存在し機能しているペプチドとは異なるアミノ酸配列の抗菌性ペプチドを提供することを目的の一つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ペプチド分子中に2ヶ所の塩基性アミノ酸残基による配列部を持つこと、およびペプチド両末端が疎水性であるという特徴を抗菌性ペプチドの分子設計に取り入れることで、高い抗菌活性を発揮し、グラム陰性細菌、グラム陽性細菌、およびMRSAなどの薬剤耐性菌に対して幅広い抗菌スペクトルを有する抗菌性ペプチドを実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の設計方法によって提供される抗菌性ペプチドは、天然に存在しない人為的に合成された抗菌性ペプチドである。また、本発明によって提供される抗菌性ペプチドをコードするヌクレオチド配列および/または該配列と相補的なヌクレオチド配列を含む(典型的には該配列により実質的に構成される)天然に存在しない人為的に合成されたポリヌクレオチドが提供される。
【0006】
本発明により、本発明の抗菌性ペプチドを成分として含有する抗菌剤が提供される。典型的には、当該抗菌剤は、用途に応じて、本発明の抗菌性ペプチドの他に製薬上許容される担体を含有する。また、本発明の抗菌性ペプチドをコードするヌクレオチド配列および/または該配列と相補的なヌクレオチド配列を含むか或いはそれら配列により実質的に構成される、天然に存在しない人為的に合成されたポリヌクレオチド(DNAセグメントまたはRNAセグメントの形態であり得る)が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
なお、本明細書において特に言及している事項(例えば抗菌性ペプチドの一次構造や鎖長)以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えばペプチド合成、ポリヌクレオチド合成、ペプチドを成分とする薬剤の調製に関するような一般的事項など)は、有機化学、生化学、遺伝子工学、タンパク質工学、分子生物学、薬学、医学などの分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の説明では、アミノ酸をIUPAC−IUBガイドラインで示されたアミノ酸に関する命名法に準拠した1文字表記(但し配列表では3文字表記)で表す。
【0008】
ここで「天然に存在しない人為的に合成された抗菌性ペプチドまたはポリヌクレオチド」とは、そのペプチド鎖またはヌクレオチド鎖(全長)がそれ単独で自然界に存在するものではなく、化学合成或いは生合成(即ち遺伝子工学に基づく生産)によって人為的に製造された抗菌性ペプチドまたはポリヌクレオチドをいう。ここで「ペプチド」とは、複数のペプチド結合を有するアミノ酸ポリマーを指す用語であり、ペプチド鎖に含まれるアミノ酸残基の数によって限定されない。アミノ酸残基数が10未満の所謂オリゴペプチドも本明細書におけるペプチドに包含される。また、「ポリヌクレオチド」とは、複数のヌクレオチドがリン酸ジエステル結合で結ばれたポリマー(核酸)を指す用語であり、ヌクレオチドの数によって限定されない。種々の長さのDNAフラグメントおよびRNAフラグメントが本明細書におけるポリヌクレオチドに包含される。
【0009】
○抗菌性ペプチドの設計
1935年、Domagkによって開発されたカチオン性界面活性剤である長鎖アルキル基を持つ第4アンモニウム塩が、抗菌剤として優れた特性をもち広く利用されていること、および長鎖アルキル基を持つ第4アンモニウム塩部分を分子内に2ヶ所有するという構造的特徴を持つビス型第4アンモニウム塩化合物が、第4アンモニウム塩を1つ有する化合物と比較して、抗菌力が著しく向上し、環境、pHや温度などの影響に対してもほとんど受けなくなることを基礎にして、本発明の抗菌性ペプチドの設計方法を完成させた。
【0010】
即ち、抗菌性ペプチドの末端ではない2ヶ所に塩基性アミノ酸残基部を持つこと、この塩基性アミノ酸残基部をつなぐ疎水性および/または中性のアミノ酸残基部(なお、当該塩基性アミノ酸残基部に隣接しないで塩基性アミノ酸残基を有することもある)、およびペプチドの両末端に疎水性のアミノ酸残基部を有するという特徴を抗菌性ペプチドの分子設計に取り入れることで、高い抗菌活性を発揮し、グラム陰性細菌、グラム陽性細菌、およびMRSAなどの薬剤耐性菌に対して幅広い抗菌スペクトルを有する抗菌性ペプチドを得ることが実現できた。
【0011】
即ち、本発明によって提供される抗菌性ペプチドは、直鎖状の抗菌性ペプチドであって、以下の(1)〜(5)の特徴:
(1).全アミノ酸残基数が10〜20個である;
(2).N末端側から見たペプチド配列の中心までの配列とC末端側から見たペプチド配列の中心までの配列とが同一である対称型のペプチド配列を有する;
(3).N末端部およびC末端部はそれぞれ1個以上の疎水性アミノ酸残基により構成される;
(4).前記N末端部に隣接して塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位があり、且つ、前記C末端部に隣接して塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位がある;および
(5).前記N末端部寄りの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位と前記C末端部寄りの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位とに挟まれたペプチド配列の中心部は、2〜8個のアミノ酸残基で構成され、ここで該中心部は疎水性アミノ酸残基および/または中性アミノ酸残基により構成されるが、例外として前記N末端部寄りおよびC末端部寄りそれぞれの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位に隣接しないことを条件に塩基性アミノ酸残基を含み得る;
をいずれも具備する、抗菌性ペプチドである。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
本発明の抗菌性ペプチドにおける塩基性のアミノ酸残基に該当するアミノ酸としては、好ましくは前記塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位は、リジンおよび/またはアルギニンにより構成される。
【0016】
菌性ペプチドにおける疎水性のアミノ酸残基に該当するアミノ酸としては、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、プロリン、グリシン、アラニンおよびメチオニンなどであり、好ましくはバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびアラニンであり、更に好ましくは前記N末端部およびC末端部は、バリン、ロイシン、イソロイシンおよびアラニンから成る群から選択される1個以上の疎水性アミノ酸残基により構成される。
【0017】
菌性ペプチドにおける疎水性および/または中性のアミノ酸残基に該当するアミノ酸としては、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニン、メチオニン、セリン、トレオニン、システイン、チロシン、アスパラギンおよびグルタミンなどが例示でき、好ましくはバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、グリシン、アラニン、セリン、トレオニンであり、更に好ましくは前記ペプチド配列の中心部を構成する疎水性アミノ酸残基および/または中性アミノ酸残基は、バリン、トリプトファン、グリシン、アラニン、セリンおよびトレオニンから成る群から選択される1個以上の疎水性アミノ酸残基および/または中性アミノ酸残基である。
【0018】
発明によって提供される直鎖状の抗菌性ペプチドを設計する方法は、以下の(1)〜(5):
(1).全アミノ酸残基数が10〜20個である;
(2).N末端側から見たペプチド配列の中心までの配列とC末端側から見たペプチド配列の中心までの配列とが同一である対称型のペプチド配列を有する;
(3).N末端部およびC末端部はそれぞれ1個以上の疎水性アミノ酸残基により構成される;
(4).前記N末端部に隣接して塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位があり、且つ、前記C末端部に隣接して塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位がある;および
(5).前記N末端部寄りの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位と前記C末端部寄りの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位とに挟まれたペプチド配列の中心部は、2〜8個のアミノ酸残基で構成され、ここで該中心部は疎水性アミノ酸残基および/または中性アミノ酸残基により構成されるが、例外として前記N末端部寄りおよびC末端部寄りそれぞれの塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位に隣接しないことを条件に塩基性アミノ酸残基を含み得る;
をいずれも具備するペプチド鎖を合成することを特徴とする設計方法である。
【0019】
本発明の抗菌性ペプチドは、アミノ酸残基としてL型アミノ酸および/またはD型アミノ酸を用いることができるが、L型アミノ酸であるものが好ましい。
本発明の抗菌性ペプチドは、抗菌活性を失わない限りにおいて、アミノ酸残基の一部または全部が「抗原」になり難いという観点から直鎖状が好ましい。このような形状のペプチドはエピトープを構成し難い。
【0020】
かかる観点から、抗菌性ペプチドとしては、直鎖状であり比較的低分子量なものであり、特にアミノ酸残基数が10〜20のものが好ましい。
【0021】
また、N末端のアミノ基およびC末端のカルボキシル基を化学修飾することもでき、例えば、N末端のアミノ基のホルミル化またはアシル化であり、C末端のカルボキシル基のアミド化を行うことが抗菌力を高めることに有効である場合がある。N末端のアミノ基のアシル化としては、アセチル基、プロピル基、ブチル基などの低級脂肪酸によるもの、または高級脂肪酸によるものでも良く、分岐を有していてもよい。
【0022】
【0023】
発明の抗菌性ペプチドは、ペプチド配列が対称型のものが好ましい。この対称型のペプチド配列とは、N末端側から見た抗菌性ペプチド配列の中心までの配列とC末端側から見た抗菌性ペプチド配列の中心までの配列とが同一であるペプチド配列である。例えば、
VLLKRAARKLLV
のような配列をいう。即ち、N末側からは、「VLLKRA」の配列であり、C末側からは、「ARKLLV」の配列であり、ペプチド配列の中心から左右対称となっているものである。なお、アミノ酸残基数が奇数の場合は、中心のアミノ酸残基から左右対称となっているものである。
アミノ酸には、ロイシンをイソロイシンに置換しても同一の性能を示すものがあり、このようなもので置換した配列のものは、同一と見なすことができる
【0024】
置換同一性のアミノ酸としては、
バリンでは、イソロイシン、ロイシン
ロイシンでは、イソロイシン、バリン
イソロイシンでは、ロイシン、バリン
トリプトファンでは、チロシン
セリンでは、トレオニン
トレオニンでは、セリン
アラニンでは、グリシン、セリン
グリシンでは、アラニン
リジンでは、アルギニン
アルギニンでは、リジン
などである。
【0025】
本発明によって提供される新規なアミノ酸配列の抗菌性ペプチドの具体例として、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4または配列番号5に示されるアミノ酸配列から実質的に構成されるペプチドが挙げられる。これら5種のペプチドは、何れも0アミノ酸以下(具体的には11〜15アミノ酸)で構成されており、直鎖形状を維持するのに好適である。また、免疫原性も低いために抗菌剤の成分(抗菌成分)として好適である。
【0026】
本発明の抗菌性ペプチドは、一般的な化学合成法に準じて容易に製造することができる。例えば、従来公知の固相合成法または液相合成法のいずれを採用してもよい。アミノ基の保護基としてBoc(t-butyloxycarbonyl)、或いはFmoc(9-fluorenylmethoxycarbonyl)を適用した固相合成法が好適である。
本発明の抗菌性ペプチドは、市販のペプチド合成機(例えば、Applied Biosystems社などから入手可能である。)を用いた固相合成法により、所望するアミノ酸配列、修飾(C末端アミド化など)部分を有するペプチド鎖を合成することができる。
【0027】
本発明は、従前の抗菌性ペプチド含有抗菌剤の開発アプローチによらず、自然界において抗菌性ペプチドとして存在し機能しているペプチドとは異なるアミノ酸配列の抗菌性ペプチドおよび該ペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供することを目的の一つとする。また、そのような抗菌性ペプチドまたは該ペプチドをコードするポリヌクレオチドを成分とする抗菌剤(薬学上の組成物)の提供を目的の一つとする。
【0028】
或いは、遺伝子工学的手法に基づいて本発明の抗菌性ペプチドを生合成してもよい。このアプローチは、比較的鎖長の長いペプチドを製造する場合に好適である。すなわち、所望する抗菌性ペプチドのアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列(ATG開始コドンを含む)のDNAを合成する。そして、このDNAと該アミノ酸配列を宿主細胞内で発現させるための種々の調節エレメント(プロモーター、リボゾーム結合部位、ターミネーター、エンハンサー、発現レベルを制御する種々のシスエレメントを包含する)とから成る発現用遺伝子構築物を有する組換えベクターを、宿主細胞に応じて構築する。一般的な技法によって、この組換えベクターを所定の宿主細胞(例えばイースト、昆虫細胞、植物細胞、動物(哺乳類)細胞)に導入し、所定の条件で当該宿主細胞または該細胞を含む組織や個体を培養する。このことにより、目的とするペプチドを細胞内で発現、生産させることができる。そして、宿主細胞(分泌された場合は培地中)からペプチドを単離し、精製することによって、目的の抗菌性ペプチドを得ることができる。
【0029】
本発明の抗菌性ペプチドをコードするヌクレオチド配列および/または該配列と相補的なヌクレオチド配列から実質的に構成されるポリヌクレオチドは、従来公知の方法によって容易に製造(合成)することができる。すなわち、抗菌性ペプチドのアミノ酸配列を構成する各アミノ酸残基に対応するコドンを選択し、抗菌性ペプチドのアミノ酸配列に対応するヌクレオチド配列を容易に決定することができる。ひとたびヌクレオチド配列が決定されれば、DNA合成機などを利用して、所望するヌクレオチド配列に対応するポリヌクレオチド(一本鎖)を容易に得ることができる。さらに得られた一本鎖DNAを鋳型として用い、種々の酵素的合成手段を採用して目的の二本鎖DNAを得ることができる。
【0030】
本発明によって提供されるポリヌクレオチドは、RNA(mRNAなど)の形態であってもよく、DNAの形態であってもよい。DNAは、二本鎖または一本鎖で提供され得る。一本鎖で提供される場合は、コード鎖(センス鎖)であってもよく、それと相補的な配列の非コード鎖(アンチセンス鎖)であってもよい。
本発明によって提供されるポリヌクレオチドは、種々の宿主細胞中で本発明の抗菌性ペプチドを発現させるための組換え遺伝子(発現カセット)を構築するための材料として使用することができる。
【0031】
例えば、本発明に係る抗菌性ペプチドをコードするヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドと、該アミノ酸配列を宿主細胞内で発現させるための種々の調節エレメント(プロモーター、リボゾーム結合部位、ターミネーター、エンハンサー、発現レベルを制御する種々のシスエレメントなどを包含する。)とを用いて外来ペプチド発現用遺伝子構築物を有する組換えベクターを構築することができる。ベクターの構成やその構築に使用される調節エレメントの種類は、目的とする宿主細胞のタイプに依存して異なり得る。組換えベクターの構築には、遺伝子工学分野でよく理解されている種々の制限酵素によるポリヌクレオチド切断技法(restriction)やポリヌクレオチド断片連結技法(ligation)が採用される。これら技法は、市販されている種々の装置類を利用することによって容易に行うことができる。なお、組換えベクターの構築方法および構築した組換えベクターの宿主細胞への導入方法などは、当該分野で従来から行われている方法をそのまま採用すればよく、かかる方法自体は特に本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
【0032】
本発明の抗菌性ペプチドは、広い抗菌スペクトルを有していることから、抗菌剤、殺菌剤、消毒剤、防腐剤、防臭剤などの成分として好適に用いられる。例えば、細菌感染症の治療、創傷面の消毒、眼病予防、ロ腔内洗浄(例えばうがい)や練り歯磨き用の抗菌剤または殺菌剤、化粧品の防腐剤、コンタクトレンズの保存、食品の防腐剤や鮮度保持剤、台所用品、浴室用品およびトイレ用品などの静菌剤または殺菌剤、家具や衛生機器表面の殺菌剤または静菌剤などに用いることができる。また、衣類やカーテンなどの繊維製品の静菌剤または殺菌剤、壁や床の静菌剤または殺菌剤、さらには各種用水例えば工業用水、ビル管理用水および浴用水などの殺菌剤、静菌剤または防腐剤などに用いることができる。また、抗菌または殺菌作用から防臭効果も期待できる。更に、農業分野での静菌剤または殺菌剤として、例えば作物や農業資材に対する農薬などとして使用できる。また、畜産・養蜂業分野での静菌剤または殺菌剤として、例えば畜産飼料の防腐剤として、養蜂箱の静菌剤または殺菌剤などに用いることができる。また、漁業分野での静菌剤または殺菌剤として、例えば養魚場において細菌に感染した魚の治療、網や手袋などの資材の殺菌などに用いることができる。
本発明の抗菌性ペプチドは、1〜1000μg/ml含有することで、上記に記載した抗菌剤、殺菌剤などに使用することができる。
【0033】
本発明の抗菌性ペプチドを含有する抗菌剤の形態に関して特に限定はない。例えば、内用剤および外用剤の典型的な形態として、液剤、懸濁剤、乳剤、エアロゾル、泡沫剤、顆粒剤、粉末剤、錠剤、カプセル、軟膏、クリームなどが挙げられる。また、注射などに用いるため、使用直前に生理食塩水などに溶解して薬液を調製するための凍結乾燥物、造粒物とすることもできる。
【0034】
本発明の抗菌性ペプチドを含有する抗菌剤などの製剤において、他の担体すなわち副次的成分(製薬上許容されるもの)としては、抗菌剤などの用途や形態に応じて適宜異なり得るが、種々の充填剤、増量剤、結合剤、付湿剤、表面活性剤、賦形剤、色素、香料など一般的に製剤として製造するときに用いるものが使用できる。
なお、本発明の抗菌性ペプチドおよび種々の担体を材料にして上記形態の各種薬剤を調製するプロセス自体は公知の方法に準じればよく、かかる製剤方法自体は本発明を特徴付けるものでもないため詳細な説明は省略する。
【0035】
本発明の抗菌性ペプチドによって提供される抗菌剤は、その形態および目的に応じた方法や用量で使用することができる。例えば、液剤は、静脈内、筋肉内、皮下、皮内若しくは腹腔内への注射によって投与することができる。また、鼻腔内や気管支内に噴霧して投与してもよい。また、錠剤などの固体形態のものは経口投与することができる。このときの投与量は、目的とする菌に対する抗菌活性から算出することができる。
【0036】
また、衛生陶器表面の消毒(殺菌)や食品の防腐目的に使用する場合は、比較的多量(例えば1〜100mg/ml)の本発明の抗菌性ペプチドを含有する液剤を対象物の表面に直接スプレーするか、或いは、当該液剤で濡れた布や紙で対象物の表面を拭くことにより行うことができる。これらは例示にすぎず、従来の抗菌剤による農薬、医薬部外品などの抗菌剤や消毒剤と同じ形態、使用方法を適用することができる。
【0037】
例えば、放射線治療を受けているガン患者やエイズ患者は、免疫不全症を合併症として発症し、本来の疾病それ自体の原因であることよりも細菌感染により重篤な症状をきたすことがある。本発明によって提供される抗菌性ペプチドは、細菌に選択的に抗菌作用を示すとともにヒトなどの哺乳動物に対しては毒性を有しない。このため、本発明に係る抗菌性ペプチドは、抗菌剤の成分として有用であり、本発明によって提供される抗菌剤は人体に対して安全に適用することができる。
【0038】
再生医療の分野において、皮膚、骨、各種の臓器などの培養時における細菌感染を防止することを目的として本発明の抗菌性ペプチドを用いることができる。例えば、適当な濃度で本発明の抗菌性ペプチド単独または当該ペプチドを成分の一つとする抗菌剤を培養液中に添加することにより、培養中の組織や臓器などの細菌感染を防止することができる。
【0039】
また、培養細胞や培養組織に対して、本発明の抗菌性ペプチドをコードするポリヌクレオチドを遺伝子治療に使用する素材として用いることができる。例えば、本発明の抗菌性ペプチドをコードする遺伝子(DNAセグメントまたはRNAセグメント)を適当なベクターに組み込み、目的とする培養組織(細胞)に導入することにより、常時或いは所望する時期に培養組織(細胞)内で、本発明の抗菌性ペプチドを発現させることが可能となる。従って、本発明の抗菌性ペプチドをコードするポリヌクレオチド(DNAセグメントまたはRNAセグメント)は、培養組織(細胞)の細菌感染を防止する薬剤として有用である。
【0040】
本発明の抗菌性ペプチドをコードするポリヌクレオチドは、いわゆる遣伝子治療に使用する素材として用いることができる。例えば、本発明の抗菌性ペプチドをコードする遺伝子(DNAセグメントまたはRNAセグメント)を適当なベクターに組み込み、目的とする部位に導入することにより、常時生体(細胞)内で本発明の抗菌性ペプチドを発現させることが可能となる。従って、本発明の抗菌性ペプチドをコードするポリヌクレオチド(DNAセグメントまたはRNAセグメント)は、上述した患者などに対し、細菌感染を予防または治療する薬剤として有用である。
【0041】
【実施例】
以下に説明する実施例によって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定するものではない。
【0042】
<実施例1>
○ペプチドの合成
下記表1に記載したペプチド(サンプル1〜5、サンプル6)を後述するペプチド合成機を用いて製造した。
【0043】
【表1】

Figure 0004154218
【0044】
上述した各ペプチド(個々のアミノ酸配列は配列表を参照)は、市販のペプチド合成機(ABI 433A peptide synthesizer (Applied Biosystems社製品))を用いてFast MocTM protocolに従い固相合成法(Fmoc法)により合成した。なお、縮合剤としてHATU(Applied Biosystems社製品)を使用し、固相合成法に用いた樹脂およびアミノ酸はNOVA biochem社から購入したものを用いた。また、Fmoc-アミノ酸において、リジンの側鎖官能基の保護基にはtert-butoxycarbonyl (Boc)を、ヒスチジンの側鎖官能基の保護基にはtriphenylmethyl (Trt)を、アルギニンの側鎖官能基の保護基にはpentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc)を使用した。
アミノ酸配列のC末端をアミド化する場合には、固相担体として「Fmoc-PAL-Polyethylen (PEG-PS) 樹脂」 を使用した。
【0045】
上記ペプチド合成機の合成プログラムに準じて脱保護基反応および縮合反応を反復して樹脂に結合するFmoc−アミノ酸からペプチド鎖を伸長していき、目的の鎖長の合成ペプチドを得た。
具体例としては、20%ピペリジン/ジメチルホルムアミド(DMF)(ペプチド合成用グレード、関東化学(株)製品)によって、アミノ酸のアミノ保護基であるFmocを切断除去し、DMFで洗浄し、Fmoc−アミノ酸(-OH)各3eqを反応させ、DMFで洗浄する操作を反復した。そして、ペプチド鎖の伸長反応が全て終了した後、20%ピペリジン/DMFによりFmoc基を切断し、DMF、メタノールの順で上記反応物を洗浄した。
側鎖官能基の脱保護と同時に樹脂からペプチドを切断した。この方法は、82.5%Trifluoroacetic acid(以下TFA)(TFA:1,2-ethandithiol:m-cresole:Thioanisole:水=82.5:2.5:5:5:5)(以上、和光純薬)5mlを加え、室温で3時間反応させた。
樹脂を除き、ジエチルエーテル中に沈殿させた後、遠心(3000rpm、4℃、3min)しエーテル層を取り除いた。この操作を3回繰返した。最後にエーテル層を取り除いた後、ペプチドを風乾させ、純水に溶解させた。純水に溶解しないものは30%以下のエタノール水溶液に溶解させた。その後、凍結乾燥した。
【0046】
得られたペプチド沈殿物を真空乾燥し、高速液体クロマトグラフを用いて精製を行った。具体的には、プレカラム(Guard-Pak社製品、製品名Deltapak C18 A300)およびC18逆相カラム(DAISOPAK SP-120-5-ODS-AP、20mmI.D.×250mm(DAISO))を使用し、0.1%トリフルオロ酢酸水溶液と0.1%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液との混合液を溶離液に用いた。すなわち、溶離液に含まれる上記トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液の分量を経時的に増大させつつ(容積比で10%から80%への濃度勾配を設ける)、7ml/分の流速で上記カラムを用いて40〜50分間分離精製を行った。なお、逆相カラムから溶離したペプチドは紫外線検出器を用いて220nmで検出し、記録チャート上にピークとして示される。また、溶離した各ペプチドの分子量をKRATOS 質量分析装置 KOMPACT MALDI III(島津製作所製)を用いてMALDI-TOF/MS(Matrix-Assisted Laser Desorption Time of Flight Mass Spectrometry:マトリックス支援レーザーイオン化−飛行時間型−質量分析)に基づいて決定した。その結果、目的のペプチドが合成・精製されていることを確認した。
【0047】
<実施例2>
○合成ペプチドの抗菌活性
本発明に係る抗菌性ペプチド(サンプル1〜5)、および比較例について、下記に記載のグラム陰性細菌およびグラム陽性細菌に対する抗菌活性(最小発育阻止濃度:MIC)を96穴(well)マイクロプレートを用いた液体培地希釈法により求めた。
○供試菌
・グラム陽性菌
Bacillus subtilis ATCC6633
Micrococcus luteus IFO12708
Staphylococcus aureus IFO12732
Staphylococcus aureus IID1677(MRSA)
・グラム陰性菌
Escherichia coli IFO12713
Escherichia coli O157:H7 sakai
Klebsiella pneumoniae ATCC4352
Pseudomonas aeruginosa ATCC10145
Salmonella enteritidis IFO3313
【0048】
ペプチド濃度が500、250、125、62.5、31.3、15.6、7.8、3.9、1.9、1.0および0.5μMとなる液体肉汁培地(DIFCO社製品「NUTRIENT BROTH Dehydrated」)をそれぞれ作製し、96穴マイクロプレートに150μlずつ分注した。一方、LB Broth,Lennox(DIFCO社製品)で18時間、37℃にて静置培養した菌液(約2×106cells/mL)を、薬剤溶液(上記ペプチド含有肉汁培地)と等量、96穴マイクロプレートの各ウェルに接種した。接種後、37℃の恒温器内で培養し、24時間後の濁度により菌の生育状況を調べた。この計測時において、菌の増殖が認められない検体の最小の濃度を、本実施例におけるMICと定めた。
かかる抗菌試験に基づくサンプル1〜5および比較サンプルとして用いたNisinのMICを表2に示す。
【0049】
【表2】
Figure 0004154218
【0050】
表2に示す結果から明らかなように、本発明に係るペプチド(サンプル1〜5)は、比較例とした世界中で広く利用されている既存の抗菌性ペプチドであるナイシン(Nisin、Sigma Aldrich社より購入)と比べ、グラム陽性菌に対しては遜色のない高い抗菌力を示し、かつグラム陰性菌、薬剤耐性菌に対しても高い抗菌力を示した。
表2に示す結果より、本発明に係る抗菌性ペプチドが、グラム陰性、グラム陽性、薬剤耐性菌に対して優れた抗菌活性と広い抗菌スペクトルを有することが確かめられた。
【0051】
<比較例2>
サンプル6については、Staphylococcus aureus IFO12732およびEscherichia coli IFO12713について抗菌活性を実施例2と同様にして調べたが、MICはともに400μg/ml以上となり、抗菌活性が認められなかった。
【0052】
塩基性アミノ酸残基が1個であるサンプル6について抗菌活性を調べたが、抗菌活性が認められなかった。しかし、実施例2に記載のサンプル1〜5には、抗菌活性が認められることから、本発明の抗菌性ペプチドには、塩基性アミノ酸残基が2個以上連続している部位が2ヶ所存在する必要があることを示している。
【0053】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載に限定されるものではない。また、本明細書に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【0054】
【発明の効果】
本発明の抗菌性ペプチドは、グラム陰性、グラム陽性、薬剤耐性菌に対して優れた抗菌活性と広い抗菌スペクトルを有することから、抗菌剤または消毒剤などとして有用である。また、本発明の抗菌性ペプチドの設計方法により、溶解性および抗菌性ペプチド全体の荷電などをコントロールすることができることから、用途に応じた抗菌性ペプチドを得ることが可能となる。
【0055】
【配列表フリーテキスト】
配列番号1 設計された抗菌性ペプチド。
配列番号2 設計された抗菌性ペプチド。
配列番号3 設計された抗菌性ペプチド。
配列番号4 設計された抗菌性ペプチド。
配列番号5 設計された抗菌性ペプチド。
配列番号6 設計されたペプチド。
【0056】
【配列表】
Figure 0004154218
Figure 0004154218
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antimicrobial peptide and the design of the antimicrobial peptide.
[0002]
[Prior art]
Antibacterial peptides have a broad antibacterial spectrum and are thought to be resistant to the emergence of drug-resistant bacteria, thus providing antibacterial properties to the prevention and treatment of bacterial infectious diseases in humans and animals, or foodstuffs For this purpose, antimicrobial peptides are expected to be used.
To date, many antibacterial peptides have been isolated from animals and plants. For example, an antibacterial peptide derived from Thai beetle and an antibacterial agent containing the antibacterial peptide as an active ingredient are disclosed (for example, see Patent Document 1).
Further, an antibacterial peptide derived from a scorpion poison and an antibacterial agent containing the antibacterial peptide as an active ingredient are disclosed (for example, see Patent Document 2).
The antibacterial peptides described above contain basic amino acids such as lysine, arginine and / or histidine, and are called cationic antibacterial peptides in which the charge of the whole peptide molecule is positive. The principle of action of these antibacterial peptides is considered to be due to the electrostatic interaction between the positively charged basic amino acid moiety in the antibacterial peptide and the membrane on the surface of the fungus (see, for example, Non-Patent Document 1). .
Antibacterial peptides described in each of the above publications have been discovered and isolated from those originally present as antibacterial peptides in nature (or peptides in which the amino acid sequence of a natural antibacterial peptide has been partially modified) Therefore, it is difficult to develop a product having antibacterial performance exceeding the antibacterial activity and antibacterial spectrum of the antibacterial peptide.
[0003]
○ Prior literature
[Patent Document 1]
JP 2000-063400 A (Claims)
[Patent Document 2]
JP 2001-186887 A (Claims)
[Non-Patent Document 1]
M.M. Zasloff, “Nature”, 2002, 415, p. 389-395
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is not based on the conventional approach of developing antibacterial peptides that replace amino acid residues of known antibacterial peptides, and has an antibacterial peptide having a different amino acid sequence from peptides that exist and function as antibacterial peptides in nature Is one of the purposes.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have incorporated into the molecular design of an antibacterial peptide the fact that the peptide molecule has a sequence part composed of two basic amino acid residues and that both ends of the peptide are hydrophobic. Thus, the present inventors have found that an antibacterial peptide that exhibits high antibacterial activity and has a broad antibacterial spectrum against drug-resistant bacteria such as Gram-negative bacteria, Gram-positive bacteria, and MRSA can be realized, and the present invention has been completed. .
The antimicrobial peptide provided by the design method of the present invention is an artificially synthesized antimicrobial peptide that does not exist in nature. In addition, a non-naturally occurring artifact comprising a nucleotide sequence encoding an antimicrobial peptide provided by the present invention and / or a nucleotide sequence complementary to the sequence (typically substantially composed of the sequence) A synthesized polynucleotide is provided.
[0006]
The present invention provides an antibacterial agent containing the antibacterial peptide of the present invention as a component. Typically, the antimicrobial agent contains a pharmaceutically acceptable carrier in addition to the antimicrobial peptide of the present invention, depending on the application. Further, a non-naturally occurring artificially synthesized polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the antibacterial peptide of the present invention and / or a nucleotide sequence complementary to the sequence, or substantially constituted by these sequences (Which may be in the form of DNA or RNA segments).
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
In addition, matters other than matters specifically mentioned in the present specification (for example, primary structure and chain length of antibacterial peptides) and matters necessary for the practice of the present invention (for example, peptide synthesis, polynucleotide synthesis, peptide components) General items such as those related to the preparation of drugs are considered as design items by those skilled in the art based on conventional techniques in fields such as organic chemistry, biochemistry, genetic engineering, protein engineering, molecular biology, pharmacy, and medicine. obtain. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. In the following description, amino acids are represented by one-letter code based on the nomenclature related to amino acids shown in the IUPAC-IUB guidelines (however, three-letter code in the sequence listing).
[0008]
Here, “an artificially synthesized antibacterial peptide or polynucleotide that does not exist in nature” means that the peptide chain or nucleotide chain (full length) does not exist by itself in the natural world, but chemical synthesis or biosynthesis ( That is, it refers to an antimicrobial peptide or polynucleotide artificially produced by production based on genetic engineering. Here, the “peptide” is a term indicating an amino acid polymer having a plurality of peptide bonds, and is not limited by the number of amino acid residues contained in the peptide chain. So-called oligopeptides having less than 10 amino acid residues are also encompassed by the peptides herein. The “polynucleotide” is a term indicating a polymer (nucleic acid) in which a plurality of nucleotides are linked by a phosphodiester bond, and is not limited by the number of nucleotides. Various lengths of DNA and RNA fragments are encompassed by the polynucleotides herein.
[0009]
-Design of antibacterial peptides
In 1935, a quaternary ammonium salt having a long-chain alkyl group, which was a cationic surfactant developed by Domagk, was widely used as an antibacterial agent and had a long-chain alkyl group. The bis-type quaternary ammonium salt compound, which has the structural feature of possessing two quaternary ammonium salt moieties in the molecule, has significantly improved antibacterial activity compared to a compound having one quaternary ammonium salt, and has an environment, pH The method for designing the antibacterial peptide of the present invention has been completed on the basis of being hardly affected by the influence of temperature and temperature.
[0010]
That is, it has basic amino acid residue portions at two positions that are not the terminal of the antibacterial peptide, and hydrophobic and / or neutral amino acid residue portions that connect these basic amino acid residue portions (note that the basic amino acid residues) High antibacterial properties by incorporating into the molecular design of antibacterial peptides the characteristics of having hydrophobic amino acid residues at both ends of the peptide. It was possible to obtain antibacterial peptides that exhibited activity and had a broad antibacterial spectrum against gram-negative bacteria, gram-positive bacteria, and drug-resistant bacteria such as MRSA.
[0011]
  That is,The present inventionProvided byAntibacterial peptides areA linear antibacterial peptide having the following features (1) to (5):
(1). The total number of amino acid residues is 10-20;
(2). Having a symmetrical peptide sequence in which the sequence up to the center of the peptide sequence seen from the N-terminal side and the sequence up to the center of the peptide sequence seen from the C-terminal side are identical;
(3). Each of the N-terminal part and the C-terminal part is composed of one or more hydrophobic amino acid residues;
(4). There are sites where two or more basic amino acid residues are continuous adjacent to the N-terminal portion, and sites where two or more basic amino acid residues are continuous adjacent to the C-terminal portion. Is; and
(5). The center of a peptide sequence sandwiched between a portion where two or more basic amino acid residues near the N-terminal portion are continuous and a portion where two or more basic amino acid residues near the C-terminal portion are continuous The part is composed of 2 to 8 amino acid residues, wherein the central part is composed of a hydrophobic amino acid residue and / or a neutral amino acid residue, with the exception of the N-terminal portion and the C-terminal. A basic amino acid residue may be included on the condition that two or more basic amino acid residues adjacent to each other are not adjacent to a continuous site;
  Including both,Antibacterial peptide.
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
  As amino acids corresponding to basic amino acid residues in the antimicrobial peptide of the present invention,GoodPreferably, a site where two or more basic amino acid residues are continuous is constituted by lysine and / or arginine.
[0016]
AntiAmino acids corresponding to hydrophobic amino acid residues in fungal peptides include valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan, proline, glycine, alanine and methionine, preferably valine, leucine, isoleucine, phenylalanine and alanine. More preferably, the N-terminal part and the C-terminal part are composed of one or more hydrophobic amino acid residues selected from the group consisting of valine, leucine, isoleucine and alanine.
[0017]
AntiAmino acids corresponding to hydrophobic and / or neutral amino acid residues in fungal peptides include valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan, glycine, alanine, methionine, serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, and glutamine Preferably valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan, glycine, alanine, serine, threonine, more preferably a hydrophobic amino acid residue and / or a neutral amino acid residue constituting the center of the peptide sequence. The group is one or more hydrophobic and / or neutral amino acid residues selected from the group consisting of valine, tryptophan, glycine, alanine, serine and threonine.
[0018]
BookinventionThe method for designing a linear antibacterial peptide provided by the following (1) to (5):
(1). The total number of amino acid residues is 10-20;
(2). Having a symmetrical peptide sequence in which the sequence up to the center of the peptide sequence seen from the N-terminal side and the sequence up to the center of the peptide sequence seen from the C-terminal side are identical;
(3). Each of the N-terminal part and the C-terminal part is composed of one or more hydrophobic amino acid residues;
(4). There are sites where two or more basic amino acid residues are continuous adjacent to the N-terminal portion, and sites where two or more basic amino acid residues are continuous adjacent to the C-terminal portion. Is; and
(5). The center of a peptide sequence sandwiched between a portion where two or more basic amino acid residues near the N-terminal portion are continuous and a portion where two or more basic amino acid residues near the C-terminal portion are continuous The part is composed of 2 to 8 amino acid residues, wherein the central part is composed of a hydrophobic amino acid residue and / or a neutral amino acid residue, with the exception of the N-terminal portion and the C-terminal. A basic amino acid residue may be included on the condition that two or more basic amino acid residues adjacent to each other are not adjacent to a continuous site;
  It is characterized by synthesizing a peptide chain having bothIt is a design method.
[0019]
  In the antibacterial peptide of the present invention, an L-type amino acid and / or a D-type amino acid can be used as an amino acid residue, but an L-type amino acid is preferred.
  The antibacterial peptide of the present invention is linear from the viewpoint that part or all of amino acid residues are unlikely to become an “antigen” unless the antibacterial activity is lost.Shapepreferable. Such a peptide is unlikely to constitute an epitope.
[0020]
  From this viewpoint, the antibacterial peptide is linear and has a relatively low molecular weight., SpecialThose having 10 to 20 amino acid residues are preferred.
[0021]
In addition, the N-terminal amino group and the C-terminal carboxyl group can be chemically modified, for example, formylation or acylation of the N-terminal amino group, and amidation of the C-terminal carboxyl group is antibacterial. It may be effective to increase power. The acylation of the N-terminal amino group may be carried out with a lower fatty acid such as an acetyl group, a propyl group or a butyl group, or with a higher fatty acid, and may have a branch.
[0022]
[0023]
BookThe antimicrobial peptide of the invention preferably has a symmetrical peptide sequence. This symmetrical peptide sequence is a peptide sequence in which the sequence up to the center of the antibacterial peptide sequence seen from the N-terminal side is the same as the sequence up to the center of the antibacterial peptide sequence seen from the C-terminal side. For example,
VLLKRAARKLLV
An array such as That is, from the N-terminal side, the sequence is “VLLKRA”, and from the C-terminal side is the sequence of “ARKLLV”, which is symmetrical from the center of the peptide sequence. In addition, when the number of amino acid residues is odd, it is symmetrical from the central amino acid residue.
  Some amino acids exhibit the same performance even when leucine is replaced with isoleucine, and those with sequences substituted with such amino acids can be regarded as identical..
[0024]
Substitution identity amino acids include:
In valine, isoleucine, leucine
In leucine, isoleucine, valine
In isoleucine, leucine, valine
For tryptophan, tyrosine
For serine, threonine
For threonine, serine
In alanine, glycine, serine
In glycine, alanine
For lysine, arginine
For arginine, lysine
Etc.
[0025]
  Specific examples of the antibacterial peptide of the novel amino acid sequence provided by the present invention are substantially composed of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5. Peptides are mentioned. All of these five peptides2It is composed of 0 amino acids or less (specifically, 11 to 15 amino acids), and is suitable for maintaining a linear shape. In addition, since it has low immunogenicity, it is suitable as a component of an antibacterial agent (antibacterial component).
[0026]
The antimicrobial peptide of the present invention can be easily produced according to a general chemical synthesis method. For example, any conventionally known solid phase synthesis method or liquid phase synthesis method may be employed. A solid-phase synthesis method using Boc (t-butyloxycarbonyl) or Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) as an amino-protecting group is preferred.
The antibacterial peptide of the present invention can be obtained by a solid phase synthesis method using a commercially available peptide synthesizer (for example, available from Applied Biosystems, etc.), and a desired amino acid sequence, modified (C-terminal amidation, etc.) moiety. Can be synthesized.
[0027]
The present invention relates to an antibacterial peptide having a different amino acid sequence from a peptide that exists and functions as an antibacterial peptide in nature, and a polynucleotide encoding the peptide, regardless of the conventional approach of developing an antibacterial peptide-containing antibacterial agent. One of the purposes is to provide. Another object is to provide an antibacterial agent (pharmaceutical composition) containing such an antibacterial peptide or a polynucleotide encoding the peptide as a component.
[0028]
Alternatively, the antibacterial peptide of the present invention may be biosynthesized based on a genetic engineering technique. This approach is preferred when producing peptides with relatively long chains. That is, DNA having a nucleotide sequence (including the ATG start codon) encoding the amino acid sequence of the desired antimicrobial peptide is synthesized. And for expression comprising this DNA and various regulatory elements (including promoters, ribosome binding sites, terminators, enhancers, and various cis elements that control the expression level) for expressing the amino acid sequence in the host cell A recombinant vector carrying the gene construct is constructed depending on the host cell. This recombinant vector is introduced into a predetermined host cell (for example, yeast, insect cell, plant cell, animal (mammalian) cell) by a general technique, and the host cell or a tissue or an individual containing the cell under a predetermined condition Is cultured. Thereby, the target peptide can be expressed and produced in the cell. Then, the target antimicrobial peptide can be obtained by isolating and purifying the peptide from the host cell (in the medium if secreted).
[0029]
A polynucleotide substantially consisting of a nucleotide sequence encoding the antimicrobial peptide of the present invention and / or a nucleotide sequence complementary to the sequence can be easily produced (synthesized) by a conventionally known method. That is, a codon corresponding to each amino acid residue constituting the amino acid sequence of the antibacterial peptide can be selected, and the nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence of the antibacterial peptide can be easily determined. Once the nucleotide sequence is determined, a polynucleotide (single strand) corresponding to the desired nucleotide sequence can be easily obtained using a DNA synthesizer or the like. Furthermore, using the obtained single-stranded DNA as a template, various enzymatic synthesis means can be employed to obtain the desired double-stranded DNA.
[0030]
The polynucleotide provided by the present invention may be in the form of RNA (such as mRNA) or in the form of DNA. DNA can be provided in double-stranded or single-stranded form. When provided as a single strand, it may be a coding strand (sense strand) or a non-coding strand (antisense strand) having a sequence complementary thereto.
The polynucleotide provided by the present invention can be used as a material for constructing a recombinant gene (expression cassette) for expressing the antimicrobial peptide of the present invention in various host cells.
[0031]
For example, a polynucleotide having a nucleotide sequence encoding the antibacterial peptide according to the present invention and various regulatory elements (promoter, ribosome binding site, terminator, enhancer, expression level for expressing the amino acid sequence in a host cell). Including a variety of cis elements to be controlled) can be used to construct a recombinant vector having a gene construct for expressing a foreign peptide. The construction of the vector and the type of regulatory elements used in its construction can vary depending on the type of host cell of interest. For the construction of the recombinant vector, a polynucleotide restriction technique using various restriction enzymes and a polynucleotide fragment ligation technique well-understood in the field of genetic engineering are employed. These techniques can be easily performed by utilizing various commercially available devices. As a method for constructing a recombinant vector and a method for introducing the constructed recombinant vector into a host cell, a method conventionally used in the art may be employed as it is, and such method itself particularly characterizes the present invention. Since it is not a thing, detailed description is abbreviate | omitted.
[0032]
Since the antibacterial peptide of the present invention has a broad antibacterial spectrum, it is suitably used as a component such as an antibacterial agent, a bactericidal agent, a disinfectant, an antiseptic, and a deodorant. For example, treatment of bacterial infections, wound surface disinfection, eye disease prevention, antibacterial or disinfectant for intracavitary cleaning (eg gargle) and toothpaste, cosmetic preservatives, contact lens preservation, food preservatives It can be used as a freshness-preserving agent, bacteriostatic agent or bactericidal agent such as kitchen utensils, bathroom utensils and toilet articles, and bactericidal or bacteriostatic agents on furniture and sanitary equipment surfaces. In addition, bacteriostatic agents or disinfectants for textile products such as clothing and curtains, bacteriostatic agents or disinfectants for walls and floors, and further, bactericides such as industrial water, building management water and bath water, bacteriostatic agents Alternatively, it can be used as a preservative. Moreover, deodorizing effect can be expected from antibacterial or bactericidal action. Furthermore, it can be used as a bacteriostatic agent or fungicide in the agricultural field, for example, as an agrochemical for crops or agricultural materials. In addition, it can be used as a bacteriostatic agent or bactericidal agent in the field of animal husbandry and beekeeping, for example, as a bacteriostatic agent or bactericidal agent in a beekeeping box as a preservative for livestock feed. Further, as a bacteriostatic agent or a bactericidal agent in the fishery field, it can be used, for example, for treatment of fish infected with bacteria in a fish farm, sterilization of materials such as nets and gloves.
The antibacterial peptide of this invention can be used for the antibacterial agent, the disinfectant, etc. which were described above by containing 1-1000 microgram / ml.
[0033]
There is no limitation in particular regarding the form of the antimicrobial agent containing the antimicrobial peptide of this invention. For example, typical forms of internal preparations and external preparations include solutions, suspensions, emulsions, aerosols, foams, granules, powders, tablets, capsules, ointments, creams and the like. Moreover, since it uses for injection etc., it can also be set as the freeze-dried material and granulated material for melt | dissolving in a physiological saline etc. just before use and preparing a chemical | medical solution.
[0034]
In a preparation such as an antibacterial agent containing the antibacterial peptide of the present invention, the other carrier, that is, a secondary component (pharmaceutically acceptable) may be appropriately different depending on the use and form of the antibacterial agent, Various fillers, extenders, binders, moisturizers, surfactants, excipients, pigments, fragrances, and the like that are generally used as preparations can be used.
It should be noted that the process itself for preparing various forms of drugs using the antibacterial peptide of the present invention and various carriers as a material may be in accordance with known methods, and the formulation method itself does not characterize the present invention. The detailed explanation is omitted.
[0035]
The antibacterial agent provided by the antibacterial peptide of the present invention can be used in a method or dosage depending on its form and purpose. For example, the solution can be administered by intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal or intraperitoneal injection. Alternatively, it may be administered by spraying into the nasal cavity or bronchi. A solid form such as a tablet can be administered orally. The dose at this time can be calculated from the antibacterial activity against the target bacteria.
[0036]
In addition, when used for the purpose of disinfecting (sterilizing) the surface of sanitary ware or preserving foods, a liquid containing a relatively large amount (for example, 1 to 100 mg / ml) of the antibacterial peptide of the present invention is directly applied to the surface of the object. It can be performed by spraying or wiping the surface of the object with a cloth or paper wetted with the liquid. These are merely examples, and the same forms and methods of use as antibacterial agents and disinfectants such as agricultural chemicals and quasi-drugs using conventional antibacterial agents can be applied.
[0037]
For example, cancer patients and AIDS patients undergoing radiotherapy may develop immunodeficiency as a complication and have more severe symptoms due to bacterial infections than are the cause of the original disease itself. The antibacterial peptide provided by the present invention exhibits an antibacterial action selectively against bacteria and is not toxic to mammals such as humans. For this reason, the antimicrobial peptide which concerns on this invention is useful as a component of an antimicrobial agent, and the antimicrobial agent provided by this invention can be safely applied with respect to a human body.
[0038]
In the field of regenerative medicine, the antibacterial peptide of the present invention can be used for the purpose of preventing bacterial infection during culturing of skin, bone, various organs and the like. For example, by adding an antibacterial peptide of the present invention alone or an antibacterial agent containing the peptide as one of the components at an appropriate concentration to the culture solution, bacterial infection of tissues or organs in culture can be prevented. .
[0039]
In addition, a polynucleotide encoding the antibacterial peptide of the present invention can be used as a material for gene therapy for cultured cells and cultured tissues. For example, the gene (DNA segment or RNA segment) encoding the antibacterial peptide of the present invention is incorporated into an appropriate vector and introduced into the target cultured tissue (cell), so that the cultured tissue (cells) is always or at a desired time. ), The antimicrobial peptide of the present invention can be expressed. Therefore, the polynucleotide (DNA segment or RNA segment) encoding the antibacterial peptide of the present invention is useful as a drug for preventing bacterial infection of cultured tissues (cells).
[0040]
The polynucleotide encoding the antimicrobial peptide of the present invention can be used as a material used for so-called gene therapy. For example, by incorporating a gene (DNA segment or RNA segment) encoding the antibacterial peptide of the present invention into an appropriate vector and introducing it into the target site, the antibacterial peptide of the present invention is always in vivo (cells). It can be expressed. Therefore, the polynucleotide (DNA segment or RNA segment) encoding the antibacterial peptide of the present invention is useful as a drug for preventing or treating bacterial infection in the above-mentioned patients.
[0041]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the examples shown in these examples.
[0042]
<Example 1>
○ Peptide synthesis
Peptides (Samples 1 to 5, Sample 6) described in Table 1 below were produced using a peptide synthesizer described below.
[0043]
[Table 1]
Figure 0004154218
[0044]
Each peptide described above (for the individual amino acid sequences, refer to the sequence table) can be obtained using a commercially available peptide synthesizer (ABI 433A peptide synthesizer (Applied Biosystems)).TMIt was synthesized by the solid phase synthesis method (Fmoc method) according to the protocol. In addition, HATU (Applied Biosystems product) was used as a condensing agent, and the resin and amino acid used in the solid phase synthesis method were those purchased from NOVA biochem. In Fmoc-amino acid, tert-butoxycarbonyl (Boc) is used as the protecting group for the side chain functional group of lysine, triphenylmethyl (Trt) is used as the protecting group for the side chain functional group of histidine, and the side chain functional group of arginine is used. Pentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc) was used as a protecting group.
When amidating the C-terminal of the amino acid sequence, “Fmoc-PAL-Polyethylen (PEG-PS) resin” was used as a solid phase carrier.
[0045]
The peptide chain was extended from the Fmoc-amino acid bound to the resin by repeating the deprotection group reaction and the condensation reaction according to the synthesis program of the above peptide synthesizer to obtain a synthetic peptide having the desired chain length.
As a specific example, 20% piperidine / dimethylformamide (DMF) (grade for peptide synthesis, product of Kanto Chemical Co., Ltd.) was used to cleave off Fmoc, which is an amino protecting group of an amino acid, washed with DMF, and Fmoc-amino acid. (-OH) The reaction of reacting each 3 eq and washing with DMF was repeated. After the peptide chain elongation reaction was completed, the Fmoc group was cleaved with 20% piperidine / DMF, and the reaction product was washed with DMF and methanol in this order.
The peptide was cleaved from the resin simultaneously with deprotection of the side chain functional group. In this method, 82.5% Trifluoroacetic acid (hereinafter TFA) (TFA: 1,2-ethandithiol: m-cresole: Thioanisole: water = 82.5: 2.5: 5: 5: 5) (above, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 5 ml is added, The reaction was allowed to proceed for 3 hours at room temperature.
After removing the resin and precipitating in diethyl ether, the ether layer was removed by centrifugation (3000 rpm, 4 ° C., 3 min). This operation was repeated three times. Finally, after removing the ether layer, the peptide was air-dried and dissolved in pure water. Those not dissolved in pure water were dissolved in 30% or less ethanol aqueous solution. Thereafter, it was freeze-dried.
[0046]
The obtained peptide precipitate was vacuum-dried and purified using a high performance liquid chromatograph. Specifically, a precolumn (Guard-Pak product, product name Deltapak C18 A300) and a C18 reverse phase column (DAISOPAK SP-120-5-ODS-AP, 20 mm I.D. × 250 mm (DAISO)) A mixture of a 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution and a 0.1% trifluoroacetic acid acetonitrile solution was used as an eluent. That is, while increasing the amount of the trifluoroacetic acid acetonitrile solution contained in the eluent over time (providing a concentration gradient from 10% to 80% by volume), the column was used at a flow rate of 7 ml / min. Separation and purification were performed for 40 to 50 minutes. The peptide eluted from the reverse phase column is detected at 220 nm using an ultraviolet detector and is shown as a peak on the recording chart. In addition, the molecular weight of each eluted peptide was measured using the KRATOS mass spectrometer KOMPACT MALDI III (manufactured by Shimadzu Corporation). MALDI-TOF / MS (Matrix-Assisted Laser Desorption Time of Flight Mass Spectrometry) Mass spectrometry). As a result, it was confirmed that the target peptide was synthesized and purified.
[0047]
<Example 2>
-Antibacterial activity of synthetic peptides
The antibacterial peptide according to the present invention (samples 1 to 5) and the comparative example were subjected to antibacterial activity (minimum growth inhibitory concentration: MIC) against gram-negative bacteria and gram-positive bacteria described below in a 96-well microplate. It was determined by the liquid medium dilution method used.
○ Test bacteria
・ Gram positive bacteria
Bacillus subtilis ATCC6633
Micrococcus luteus IFO12708
Staphylococcus aureus IFO12732
Staphylococcus aureus IID1677 (MRSA)
・ Gram negative bacteria
Escherichia coli IFO12713
Escherichia coli O157: H7 sakai
Klebsiella pneumoniae ATCC4352
Pseudomonas aeruginosa ATCC10145
Salmonella enteritidis IFO3313
[0048]
Liquid gravy medium (product of DIFCO "" with peptide concentrations of 500, 250, 125, 62.5, 31.3, 15.6, 7.8, 3.9, 1.9, 1.0 and 0.5 μM) NUTRIENT BROTH Dehydrated ”) was prepared, and 150 μl was dispensed into a 96-well microplate. On the other hand, a bacterial solution (about 2 × 10 × 10) that was statically cultured at 37 ° C. for 18 hours in LB Broth, Lennox (product of DIFCO).6cells / mL) was inoculated into each well of a 96-well microplate in the same amount as the drug solution (the peptide-containing broth medium). After inoculation, the cells were cultured in a 37 ° C. incubator, and the growth of the bacteria was examined by turbidity after 24 hours. At the time of this measurement, the minimum concentration of the specimen in which no bacterial growth was observed was defined as the MIC in this example.
Table 2 shows the MICs of Nisin used as samples 1 to 5 and a comparative sample based on the antibacterial test.
[0049]
[Table 2]
Figure 0004154218
[0050]
As is apparent from the results shown in Table 2, the peptides according to the present invention (samples 1 to 5) are nisin (Nisin, Sigma Aldrich) which is an existing antibacterial peptide widely used around the world as a comparative example. Compared with (purchased more), it showed high antibacterial activity comparable to Gram-positive bacteria and also high antibacterial activity against Gram-negative and drug-resistant bacteria.
From the results shown in Table 2, it was confirmed that the antibacterial peptide according to the present invention has excellent antibacterial activity and a broad antibacterial spectrum against Gram negative, Gram positive and drug resistant bacteria.
[0051]
<Comparative example 2>
For sample 6, antibacterial activity was examined for Staphylococcus aureus IFO12732 and Escherichia coli IFO12713 in the same manner as in Example 2. However, both MICs were 400 μg / ml or more, and no antibacterial activity was observed.
[0052]
Sample 6 having one basic amino acid residue was examined for antibacterial activity, but no antibacterial activity was observed. However, since samples 1 to 5 described in Example 2 have antibacterial activity, the antibacterial peptide of the present invention has two sites where two or more basic amino acid residues are continuous. Shows that you need to.
[0053]
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in the present specification achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[0054]
【The invention's effect】
The antibacterial peptide of the present invention is useful as an antibacterial agent or disinfectant because it has excellent antibacterial activity against gram negative, gram positive and drug resistant bacteria and a broad antibacterial spectrum. Further, the antibacterial peptide design method of the present invention can control the solubility and the charge of the whole antibacterial peptide, and therefore, it is possible to obtain an antibacterial peptide according to the application.
[0055]
[Sequence Listing Free Text]
SEQ ID NO: 1 designed antibacterial peptide.
SEQ ID NO: 2 designed antibacterial peptide.
SEQ ID NO: 3 designed antibacterial peptide.
SEQ ID NO: 4 designed antibacterial peptide.
SEQ ID NO: 5 designed antibacterial peptide.
SEQ ID NO: 6 designed peptide.
[0056]
[Sequence Listing]
Figure 0004154218
Figure 0004154218

Claims (2)

配列表の配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4または配列番号5に記載のアミノ酸配列からなる抗菌性ペプチド。 An antibacterial peptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5 in the sequence listing . 請求項1に記載の抗菌性ペプチドを含有することを特徴とする抗菌剤。An antibacterial agent comprising the antibacterial peptide according to claim 1.
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