JP2020519560A - Compositions and methods for inhibiting biofilm deposition and formation - Google Patents

Compositions and methods for inhibiting biofilm deposition and formation Download PDF

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Abstract

【解決手段】 本発明は、バイオフィルムを、抗菌剤または抗菌エッセンシャルオイルと組み合わせて有効量の1つまたは複数のバイオフィルム分解酵素を含む組成物と接触させることを含む、バイオフィルムに対抗する方法を提供する。バイオフィルムは、生物または非生物の表面上にあってもよく、医学的および非医学的使用および方法の両方が提供される。好ましい態様において、本発明は、対象、特に口腔におけるバイオフィルム感染の治療または予防に使用するための組成物および方法を提供する。【選択図】 なしThe present invention provides a method of combating a biofilm comprising contacting the biofilm with an antimicrobial agent or antimicrobial essential oil in combination with a composition comprising an effective amount of one or more biofilm degrading enzymes. provide. The biofilm may be on a biological or non-living surface, providing both medical and non-medical uses and methods. In a preferred embodiment, the present invention provides compositions and methods for use in treating or preventing biofilm infections in a subject, especially the oral cavity. [Selection diagram] None

Description

この出願は、2017年5月12日に提出されたPCT/米国特許第出願公開第2017/032437号に対する優先権を主張し、その開示全体がこの参照により本明細書に組み込まれるかのように本明細書に組み込まれる。 This application claims priority to PCT/US Patent Application Publication No. 2017/032437 filed May 12, 2017, as if its entire disclosure is incorporated herein by this reference. Incorporated herein.

本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金番号:R01 HL107904およびR01 HL109442の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有する。 This invention was made with government support under grant numbers: R01 HL107904 and R01 HL109442 awarded by the National Institutes of Health. The government has certain rights in this invention.

本発明は、バイオフィルム沈着および疾患の治療の分野に関する。より具体的には、本発明は、齲蝕および他の口腔疾患の治療に有用な組成物および方法を提供する。本発明はまた、望ましくないバイオフィルムの沈着を防止するための生物医学機器をコーティングする方法を提供する。 The present invention relates to the field of biofilm deposition and disease treatment. More specifically, the present invention provides compositions and methods useful in the treatment of caries and other oral disorders. The present invention also provides a method of coating a biomedical device to prevent unwanted biofilm deposition.

本発明が関係する最新技術を説明するために、本明細書全体を通していくつかの刊行物および特許文書が引用されている。これらの引用のそれぞれは、完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。 Several publications and patent documents are cited throughout the specification to describe the state of the art to which the invention pertains. Each of these citations is hereby incorporated by reference as if fully set forth.

現在のシステムで生産されるバイオ医薬品は法外に高価であり、世界人口の大多数にとって妥当な価格ではない。タンパク質医薬品のコスト(2013年に1,400億ドル)は、世界各国のGDPの75%を超える[Walsh 2014]ため、妥当でない価格になっている。世界人口の3分の1が1日2ドル未満の稼ぎであり、タンパク質医薬品(米国の恵まれない高齢者や低年齢の社会経済グループを含む)を購入する余裕はない。このような高コストは、法外に高価な発酵槽でのタンパク質の生産、精製、冷蔵輸送/貯蔵、保存期間の短縮、および無菌送達方法に関連している[Daniell et al 2015,2016]。 Biopharmaceuticals produced by current systems are prohibitively expensive and not a reasonable price for the majority of the world population. The cost of protein drugs ($140 billion in 2013) exceeds 75% of GDP in the world [Walsh 2014], making it an unreasonable price. One-third of the world's population earns less than $2 a day and cannot afford to buy protein medicines (including the disadvantaged elderly and younger socioeconomic groups of the United States). Such high costs have been associated with protein production, purification, refrigerated shipping/storage, reduced shelf life, and aseptic delivery methods in exorbitantly expensive fermentors [Daniell et al 2015, 2016].

バイオフィルムは、医療機器の表面に存在するエキソポリサッカライドマトリックスに付着する微生物細胞の複雑な群によって形成される。医療機器の移植に関連するバイオフィルム関連の感染は、深刻な問題を引き起こし、機器の機能に悪影響を及ぼす。口腔および整形外科手術で使用される医療用インプラントは、ステンレス鋼やチタンなどの合金を使用して製造されている。細菌の付着は周囲の組織の損傷に関連し、頻繁にインプラントの機能不全を引き起こすため、表面特性を改善し、生体統合を促進し、細菌の付着を抑制するために、様々な物理的および化学的手法による医療用インプラントの表面処理が試みられてきた。 Biofilms are formed by a complex group of microbial cells that adhere to the exopolysaccharide matrix present on the surface of medical devices. Biofilm-related infections associated with the implantation of medical devices pose serious problems and adversely affect device function. Medical implants used in oral and orthopedic surgery are manufactured using alloys such as stainless steel and titanium. Bacterial adherence is associated with damage to surrounding tissues and frequently causes implant dysfunction, thus improving the surface properties, promoting biointegration, and controlling bacterial adherence by various physical and chemical agents. Surface treatment of medical implants has been attempted.

ヒトの多くの感染症は、バイオフィルムによって引き起こされており、口の中で生じるものを含んでいる[Hall−Stoodley et al.,2004;Marsh、et al 2011]。例えば、齲蝕(または歯の衰退)は、単独のバイオフィルム関連の最も一般的な口腔疾患であり、米国および世界中の大半の恵まれない子供や大人を苛ませ、年間810億ドル以上の支出をもたらしている[Beiker and Flemmig,2011;Dye et al.,2015;Kassebaum et al,2015]。齲蝕惹起の(齲蝕原性)バイオフィルムは、細菌が歯の表面に蓄積すると発達し、エキソポリサッカライド(EPS)などの高分子物質で構成される細胞外マトリックスにしっかりと付着し、絡み合った細菌細胞の組織クラスタを形成する[Bowen and Koo,2011]。齲蝕原性バイオフィルムを制御するための現在の局所的な抗菌法は限られている。クロルヘキシジン(CHX)は、経口抗菌薬療法の「ゴールドスタンダード」と考えられているが、歯の染みや結石の形成などの副作用があり、毎日治療で使うのには推奨しない[Jones,1997;Autio−Gold,2008]。別の方法として、Streptococcus mutansなどの齲蝕惹起の口腔病原体に対して潜在的な抗バイオフィルム効果を持ついくつかの抗菌ペプチド(AMPs)が登場した[da Silva et al.,2012;Guo et al.,2015]。 Many infectious diseases in humans have been caused by biofilms, including those that occur in the mouth [Hall-Stodley et al. , 2004; Marsh, et al 2011]. For example, caries (or tooth decay), the single most common biofilm-related oral disease, irritates most disadvantaged children and adults in the United States and around the world, spending more than $81 billion annually. [Beiker and Flemmig, 2011; Dye et al. , 2015; Kassebaum et al, 2015]. A caries-inducing (cariogenic) biofilm develops when bacteria accumulate on the tooth surface and firmly attaches to the extracellular matrix composed of high molecular substances such as exopolysaccharide (EPS), resulting in entangled bacteria. Form tissue clusters of cells [Bowen and Koo, 2011]. Current topical antibacterial methods for controlling cariogenic biofilms are limited. Chlorhexidine (CHX) is considered the “gold standard” for oral antibacterial therapy, but it has side effects such as tooth stains and calculus formation and is not recommended for daily use [Jones, 1997; Audio]. -Gold, 2008]. Alternatively, several antimicrobial peptides (AMPs) with potential anti-biofilm effects against caries-causing oral pathogens such as Streptococcus mutans have appeared [da Silva et al. , 2012; Guo et al. , 2015].

抗菌ペプチド(AMP)は自然免疫応答の進化的に保存されたコンポーネントであり、人間を含む様々な生物で自然に発見される。従来の抗生物質と比較した場合、AMPは、耐性の発現が起こりにくい。それらは細菌、真菌、ウイルスに対して強力に活性であり、表面抗原との融合により特定の病原体を標的とするように調整することができる(Lee et al 2011;DeGray et al 2001;Gupta et al 2015)。線形AMPsは、複雑な二次構造を持つAMPと比較した場合、安定性または抗菌活性が劣っている。例えば、レトロサイクリンまたはプロテグリンは、環化すると(Wang et al 2003)、またはジスルフィド結合形成によりヘアピン構造を形成すると(Chen et al 2000)、高い抗菌活性または安定性を示す。RC 101は、pH3、4、7、温度25°Cから37°Cで、またヒトの膣液で48時間(Sassi et al 2011a)にわたり極めて安定しているが、抗菌活性が維持されたのは最大6か月間であった(Sassi et al 2011b)。同様に、プロテグリンは塩またはヒトの体液で非常に安定している(Lai et al 2002;Ma et al 2015)が、線形化すると効力が失われる。複雑な二次構造を持つ抗菌ペプチドのこれらの興味深い特徴は、新規治療薬の開発を促進する可能性がある。しかし、十分な量の抗菌ペプチドを生産するための高いコストは、それらの臨床的開発と商業化にとっての大きな障壁である。 Antimicrobial peptides (AMPs) are evolutionarily conserved components of the innate immune response and are naturally found in various organisms, including humans. When compared to conventional antibiotics, AMP is less likely to develop resistance. They are strongly active against bacteria, fungi, viruses and can be tailored to target specific pathogens by fusion with surface antigens (Lee et al 2011; DeGray et al 2001; Gupta et al. 2015). Linear AMPs have poor stability or antibacterial activity when compared to AMPs with complex secondary structure. For example, retrocyclins or protegrins show high antibacterial activity or stability when cyclized (Wang et al 2003) or when forming a hairpin structure by disulfide bond formation (Chen et al 2000). RC 101 is extremely stable at pH 3, 4, 7 at temperatures of 25°C to 37°C and in human vaginal fluid for 48 hours (Sassi et al 2011a), but its antibacterial activity was maintained. It was up to 6 months (Sassi et al 2011b). Similarly, protegrin is very stable in salt or human body fluids (Lai et al 2002; Ma et al 2015) but loses potency upon linearization. These interesting features of antimicrobial peptides with complex secondary structures may facilitate the development of new therapeutic agents. However, the high cost of producing sufficient quantities of antimicrobial peptides is a major barrier to their clinical development and commercialization.

本発明によれば、バイオフィルム構造を分解し、バイオフィルム沈着を阻害するために相乗的に作用する少なくとも1つの抗菌ペプチド(AMP)および少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素を含む多成分組成物が提供される。特定の実施形態では、AMPは、プロテグリン1、RC−101、および表1に列挙されたAMPから選択される。バイオフィルム分解酵素には、例えば、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、グルコアミラーゼ、デオキシリボヌクレアーゼI、DNAアーゼ、ディスパーシンB、グリコシドヒドロラーゼ、および表2で提供される酵素が含まれる。特定の実施形態では、これらの酵素のコード配列は、植物の葉緑体での発現のためにコドン最適化されている。特に好ましい実施形態では、少なくとも1つのAMPおよび少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素は組換えにより産生される。特に好ましい実施形態では、AMPおよびバイオフィルム分解酵素は融合タンパク質として発現される。いくつかの実施形態では、酵素は化学的に合成されるか、微生物から得られるか、商業的供給業者から得られる。組成物が口腔疾患の治療用である場合、組成物は、抗生物質、フッ化物、CHX、エッセンシャルオイル、または上記のすべてを任意選択でさらに含んでもよい。組成物は、チューインガム、ハードキャンディー、または口腔リンス内に含まれていてもよい。本発明の好ましい融合タンパク質には、バイオフィルムの分解に単独でまたは組み合わせて使用する、PG−1−Mut、PG−1−Dex、PG−1−Mut−Dex、RC−101−Mut、RC−101−Dex、RC−101−Mut−Dexが含まれるが、これらに限定されない。特に、表1に列挙されたAMPのいずれかが、前述の融合タンパク質のPG−1またはRC−101のいずれかを置き換えて、融合タンパク質の殺菌作用を変更または改善できる。融合タンパク質の分解活性を変更するために、上記および下記に列挙される酵素は、本発明の融合タンパク質のMut、Dexまたは両方を置き換えてもよい。別の実施形態では、2つの異なるEPS酵素が組成物に使用される場合、そのような酵素は、異なる比、例えば、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8などで送達されてもよい。MutとDexがガムまたは口腔リンスなどで一緒に送達される場合、好ましい比率は5:1のDex:Mutである。 According to the present invention there is provided a multi-component composition comprising at least one antimicrobial peptide (AMP) which acts synergistically to degrade biofilm structure and inhibit biofilm deposition and at least one biofilm degrading enzyme. To be done. In certain embodiments, the AMP is selected from Protegrin 1, RC-101, and the AMPs listed in Table 1. Biofilm degrading enzymes include, for example, mutanases, dextranases, glucoamylases, deoxyribonucleases I, DNAases, dispersins B, glycoside hydrolases, and the enzymes provided in Table 2. In certain embodiments, the coding sequences for these enzymes are codon optimized for expression in plant chloroplasts. In a particularly preferred embodiment, at least one AMP and at least one biofilm degrading enzyme are recombinantly produced. In a particularly preferred embodiment, AMP and biofilm degrading enzyme are expressed as a fusion protein. In some embodiments, the enzyme is chemically synthesized, obtained from a microorganism, or obtained from a commercial supplier. When the composition is for the treatment of oral disorders, the composition may optionally further comprise antibiotics, fluorides, CHX, essential oils, or all of the above. The composition may be contained within a chewing gum, hard candy, or mouth rinse. Preferred fusion proteins of the invention include PG-1-Mut, PG-1-Dex, PG-1-Mut-Dex, RC-101-Mut, RC-, used alone or in combination for biofilm degradation. 101-Dex, RC-101-Mut-Dex are included, but are not limited thereto. In particular, any of the AMPs listed in Table 1 can replace either PG-1 or RC-101 of the fusion protein described above to alter or improve the bactericidal action of the fusion protein. To alter the degradative activity of the fusion protein, the enzymes listed above and below may replace Mut, Dex or both of the fusion proteins of the invention. In another embodiment, when two different EPS enzymes are used in the composition, such enzymes are used in different ratios, eg 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6. , 1:7, 1:8, etc. When Mut and Dex are delivered together such as in a gum or buccal rinse, a preferred ratio is 5:1 Dex:Mut.

別の態様では、本発明は、バイオフィルムを有する表面を上記組成物と接触させ、組成物は殺菌効果を有し、1つまたは複数の望ましくない微生物を含む前記バイオフィルムを低減または排除することを含むバイオフィルムの分解および/または除去方法を提供し、前記バイオフィルムが、前記減少または除去を必要とする動物の対象の中または上に存在する場合である。特定の実施形態では、バイオフィルムは口の中に存在する。他の実施形態では、バイオフィルムは移植された医療機器上に存在する。この方法は、尿路の表面、中耳、前立腺、血管内膜、心臓弁、皮膚、頭皮、爪、歯、および傷の内側から成る群から選択された内側または外側の身体表面に存在するバイオフィルムを除去するためにも使用できる。 In another aspect, the invention provides for contacting a surface having a biofilm with the composition, wherein the composition has a bactericidal effect and reduces or eliminates the biofilm containing one or more unwanted microorganisms. Providing a method of disintegrating and/or removing a biofilm, the biofilm being present in or on an animal subject in need of said reduction or removal. In certain embodiments, the biofilm is in the mouth. In other embodiments, the biofilm is on an implanted medical device. This method involves the presence of a bio-form present on the inner or outer body surface selected from the group consisting of the surface of the urinary tract, middle ear, prostate, intima, heart valve, skin, scalp, nails, teeth, and inside wounds. It can also be used to remove film.

さらに別の実施形態では、前記少なくとも1つのAMPおよび前記少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素を含む本発明の組成物は、植物色素体で産生される。植物はタバコ植物であってもよく、前記AMPおよび酵素をコードする配列は植物色素体での発現のためにコドン最適化されている。好ましい実施形態では、AMPおよびバイオフィルム分解酵素は、レタス色素体内に存在する内因性調節要素の制御下で融合タンパク質としてレタス植物で発現される。 In yet another embodiment, the composition of the invention comprising said at least one AMP and said at least one biofilm-degrading enzyme is produced in a plant plastid. The plant may be a tobacco plant and the sequences encoding said AMP and enzyme are codon optimized for expression in plant plastids. In a preferred embodiment, AMP and biofilm degrading enzyme are expressed in lettuce plants as fusion proteins under the control of endogenous regulatory elements present in the lettuce plastid.

本発明の別の態様では、送達用の生物学的に許容される担体における、相乗的に作用してバイオフィルム構造を分解しバイオフィルム沈着を阻害する1つ以上のエッセンシャルオイルと少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素を含む組成物が、開示されている。いくつかの実施形態において、エッセンシャルオイルは、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの1つ以上を含み、少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素はムタナーゼ、デキストラナーゼ、およびグルコアミラーゼから選択される。他の実施形態では、エッセンシャルオイルは、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルであり、バイオフィルム分解酵素がムタナーゼおよびデキストラナーゼである。他の実施形態では、ムタナーゼとデキストラナーゼは5:1の比率で存在する。特定の実施形態では、酵素は商業的に入手されるか、生物学的供給源から精製されるか、植物色素体で産生される。特定の実施形態において、エッセンシャルオイルは、マウスウォッシュ、マウスリンス、マウススプレー、練り歯磨き、チューインガム、歯磨きジェル、歯肉下用ジェル、ムース、フォーム、咀嚼錠、歯磨剤、ロゼンジ、および溶解性ストリップなどから成る群から選択される担体に存在する。特定の実施形態では、担体はマウスウォッシュである。メントール、チモール、ユーカリプトール、および/またはサリチル酸メチルなどのエッセンシャルオイルを含む市販のマウスウォッシュの例には、アルコールを含まないうがい薬、例えばListerine(登録商標)Zero(商標)ブランドで販売されているものや、消毒用の口内洗浄剤、例えばListerine(登録商標)ブランドで販売されているものが含まれる。 In another aspect of the invention, one or more essential oils and at least one biofilm that act synergistically to degrade biofilm structure and inhibit biofilm deposition in a biologically acceptable carrier for delivery. Compositions containing degrading enzymes are disclosed. In some embodiments, the essential oil comprises one or more of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate, and the at least one biofilm degrading enzyme is selected from mutanase, dextranase, and glucoamylase. In another embodiment, the essential oils are menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate and the biofilm-degrading enzymes are mutanases and dextranases. In another embodiment, the mutanase and dextranase are present in a 5:1 ratio. In certain embodiments, the enzyme is commercially available, purified from biological sources, or produced in plant plastids. In certain embodiments, the essential oil comprises mouthwash, mouthrinse, mouthspray, toothpaste, chewing gum, toothpaste gel, subgingival gel, mousse, foam, chewable tablet, dentifrice, lozenge, soluble strips and the like. Present on a carrier selected from the group. In certain embodiments, the carrier is mouthwash. Examples of commercially available mouthwashes containing essential oils such as menthol, thymol, eucalyptol, and/or methyl salicylate are marketed under the alcohol-free mouthwash, eg, Listerine® Zero™ brand. And disinfectant mouth rinses, such as those sold under the Listerine® brand.

本発明はまた、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、およびグルコアミラーゼから成る群から選択される1つ以上のバイオフィルム分解酵素の有効量と、メントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルとを、経口送達に適した担体において含む組成物であって、担体が、マウスウォッシュ、マウスリンス、マウススプレー、練り歯磨き、チューインガム、歯用のゲル、歯肉下ゲル、ムース、フォーム、咀嚼錠、歯磨剤、ロゼンジ、および溶解性ストリップから成る群から選択される組成物を提供する。特定の実施形態では、担体は、マウスウォッシュ、マウスリンス、マウススプレーなどの液体担体である。特定の実施形態では、担体は、チューインガム、咀嚼錠、ロゼンジ、または溶解性ストリップなどの固体または半固体の担体である。特定の実施形態において、担体は練り歯磨きである。 The invention also provides an effective amount of one or more biofilm degrading enzymes selected from the group consisting of mutanases, dextranases, and glucoamylases, and menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and two of these. A composition comprising one or more essential oils selected from the group consisting of the above in a carrier suitable for oral delivery, wherein the carrier is mouthwash, mouthrinse, mouth spray, toothpaste, chewing gum, teeth. There is provided a composition selected from the group consisting of a gel, a subgingival gel, a mousse, a foam, a chewable tablet, a dentifrice, a lozenge, and a dissolvable strip. In certain embodiments, the carrier is a liquid carrier such as mouthwash, mouthrinse, mouthspray. In certain embodiments, the carrier is a solid or semi-solid carrier such as chewing gum, chewable tablets, lozenges, or dissolvable strips. In certain embodiments, the carrier is a toothpaste.

さらに別の態様では、口腔から望ましくないバイオフィルムを分解および/または除去する方法が開示される。例示的な一方法は、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、グルコアミラーゼ、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つまたは複数のバイオフィルム分解酵素の有効量、およびメントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルを、前記バイオフィルムを有する口腔の表面に投与することを含む。特定の実施形態において、前記エッセンシャルオイルは、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む。別の例示的な方法は、前記バイオフィルムを有する口腔の表面を、適切な担体中にバイオフィルム分解酵素を含む有効量の前処理組成物と接触させ、続いて抗菌口腔リンスで処理することを含み、前記接触および処理することは、殺菌効果を発揮し、それにより、前記望ましくないバイオフィルムを相乗的に低減または排除する。特定の態様において、抗菌性口腔リンスは、抗菌性の経口リンスが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルから選択される少なくとも2つのエッセンシャルオイルを含む。他の態様では、エッセンシャルオイルはListerine(登録商標)マウスウォッシュに存在している。特に、前述の方法は、共生細菌A.naeslundiiおよびS.oralisに悪影響を与えることなく、病原性S.mutansを選択的に死滅させるのに有効である。 In yet another aspect, a method of degrading and/or removing unwanted biofilm from the oral cavity is disclosed. One exemplary method is an effective amount of one or more biofilm degrading enzymes selected from the group consisting of mutanases, dextranases, glucoamylases, and combinations of two or more thereof, and menthol, thymol, eucalyptus. Administering to the surface of the oral cavity having the biofilm, one or more essential oils selected from the group consisting of putol, methyl salicylate, and combinations of two or more thereof. In certain embodiments, the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. Another exemplary method comprises contacting the surface of the oral cavity with the biofilm with an effective amount of a pretreatment composition comprising a biofilm-degrading enzyme in a suitable carrier, followed by treatment with an antimicrobial oral rinse. Including, said contacting and treating exerts a bactericidal effect, thereby synergistically reducing or eliminating said unwanted biofilm. In a particular embodiment, the antimicrobial oral rinse comprises at least two essential oils wherein the antimicrobial oral rinse is selected from menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. In another aspect, the essential oil is present in Listerine® mouthwash. In particular, the method described above is based on the symbiotic bacterium A. naeslundii and S. pathogenic S. oralis without adversely affecting Oralis. It is effective in selectively killing mutans.

本発明はまた、バイオフィルムの沈着の影響を受けやすい口腔の表面と、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、グルコアミラーゼ、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つまたは複数のバイオフィルム分解酵素の有効量と接触させ、メントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルを、前記バイオフィルムを有する前記口腔の表面に接触させることを含む、口腔の表面へのバイオフィルムの沈着を阻害する予防方法を提供する。特定の実施形態において、エッセンシャルオイルは、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む。別の例示的な方法は、バイオフィルム沈着の影響を受けやすい口腔の表面を、適切な担体中にバイオフィルム分解酵素を含む有効量の前処理組成物と接触させ、続いて抗菌口腔リンスで処理することを含み、前記接触および処理することは、殺菌効果を発揮し、それにより、望ましくないバイオフィルムの沈着を相乗的に阻害する。特定の態様において、抗菌性口腔リンスは、抗菌性の経口リンスが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルから選択される少なくとも2つのエッセンシャルオイルを含む。他の態様では、エッセンシャルオイルはListerine(登録商標)に存在している。特に、前述の方法は、共生細菌A.naeslundiiおよびS.oralisに悪影響を与えることなく、病原性S.mutansを選択的に死滅させるのに有効である。 The present invention also provides a surface of the oral cavity susceptible to biofilm deposition and one or more biofilms selected from the group consisting of mutanases, dextranases, glucoamylases, and combinations of two or more thereof. One or more essential oils selected from the group consisting of menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and combinations of two or more thereof in contact with an effective amount of a degrading enzyme, Provided is a prophylactic method of inhibiting biofilm deposition on the surface of the oral cavity, including contacting the surface. In certain embodiments, the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. Another exemplary method is to contact the surface of the oral cavity susceptible to biofilm deposition with an effective amount of a pretreatment composition comprising a biofilm-degrading enzyme in a suitable carrier, followed by treatment with an antimicrobial oral rinse. And the contacting and treating exert a bactericidal effect, thereby synergistically inhibiting unwanted biofilm deposition. In a particular embodiment, the antimicrobial oral rinse comprises at least two essential oils wherein the antimicrobial oral rinse is selected from menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. In another aspect, the essential oil is in Listerine®. In particular, the method described above is based on the symbiotic bacterium A. naeslundii and S. pathogenic S. oralis without adversely affecting Oralis. It is effective in selectively killing mutans.

タバコ葉緑体で発現したGFP融合レトロサイクリン(RC101)およびプロテグリン(PG1)の精製−図1A。抗GFP抗体を使用した精製GFP−RC101融合のウェスタンブロット分析。図1B。精製GFP−RC101融合物の天然蛍光ゲル。図1C。抗GFP抗体を使用した精製GFP−PG1融合のウェスタンブロット。図1D。精製GFP−PG1の天然蛍光ゲル。注−図1A〜1Dのすべてのサンプルは、ブラッドフォード法から得られた総タンパク質値に基づいて装填された。Image Jソフトウェアを使用したデンシトメトリが、GFP濃度の発現レベル、純度、および収量を判決するために行われた。総タンパク質値に対するGFP濃度から発現レベルと収量を計算した。収量は、GFP濃度に精製後の回収量を掛けて判定した。個々のペプチド収量は、GFP収量をモル係数14(ペプチドMWに対するGFP MWの比率)で割ることによって判定された。倍濃縮は、植物粗抽出物の純度の割合(%)を発現した割合(%)で割ることにより計算された。Purification of GFP-fused retrocyclin (RC101) and protegrin (PG1) expressed in tobacco chloroplasts-FIG. 1A. Western blot analysis of purified GFP-RC101 fusions using anti-GFP antibody. FIG. 1B. Native fluorescent gel of purified GFP-RC101 fusion. FIG. 1C. Western blot of purified GFP-PG1 fusions using anti-GFP antibody. FIG. 1D. Natural fluorescent gel of purified GFP-PG1. Note-All samples in Figures 1A-1D were loaded based on total protein values obtained from the Bradford method. Densitometry using Image J software was performed to determine expression levels of GFP concentrations, purity, and yield. Expression levels and yields were calculated from GFP concentration relative to total protein value. The yield was determined by multiplying the GFP concentration by the recovered amount after purification. Individual peptide yields were determined by dividing the GFP yield by the molar coefficient 14 (ratio of GFP MW to peptide MW). Double concentration was calculated by dividing the percent purity of the crude plant extract by the percentage expressed. Streptococcus mutansおよびその他の口腔微生物に対するAMPs(GFP−PG1およびGFP−RC101)の抗菌活性。細胞の生存率は、吸光度(A600nm)および経時的なコロニー形成単位(CFU)のカウントによって判定された。(図2A)異なる濃度のGFP−PG1および合成PG1で処理したS.mutansの時間殺傷曲線(A600nm)。(図2B)各時点でGFP−PG1および合成PG1で処理したS.mutansの生細胞(CFU/ml)。(図2C)異なる濃度(A600nm)のGFP−RC101で処理したS.mutansの時間殺傷曲線。(図2D)各時点でGFP−RC101で処理したS.mutansの生細胞(CFU/ml)。(図2E)10μg/mlのGFP−PG1で1時間および2時間処理したS.gordonii、A.naeslundii、およびC.albicansの生細胞(CFU/ml)。Antimicrobial activity of AMPs (GFP-PG1 and GFP-RC101) against Streptococcus mutans and other oral microorganisms. Cell viability was determined by absorbance (A 600nm ) and colony forming unit (CFU) counts over time. (FIG. 2A) S. cerevisiae treated with different concentrations of GFP-PG1 and synthetic PG1. mutans time kill curve (A600 nm). (FIG. 2B) S. coli treated with GFP-PG1 and synthetic PG1 at each time point. Live cells of mutans (CFU/ml). (FIG. 2C) S. cerevisiae treated with different concentrations (A 600 nm ) of GFP-RC101. mutans time kill curve. (FIG. 2D) S. cerevisiae treated with GFP-RC101 at each time point. Live cells of mutans (CFU/ml). (FIG. 2E) S. cerevisiae treated with 10 μg/ml GFP-PG1 for 1 and 2 hours. gordonii, A.; naeslundii, and C.I. live cells of C. albicans (CFU/ml). 共焦点蛍光およびSEMイメージングを介して判定されたGFP−PG1による細菌殺傷(図3A)10μg/mlのGFP−PG1で処理されたS.mutansのタイムラプス的殺傷。コントロール群(図3B)は、緩衝液のみで処理したS.mutans細胞で構成されていた。ヨウ化プロピジウム(PI)(赤色)を、共焦点顕微鏡を使用して、単一細胞レベルでの経時的な細菌の生存率を判定した。PIは細胞不透過性であり、膜が損傷した細胞にのみ侵入する。死にかけている細胞や死んだ細胞では、PIがDNAに結合すると真っ赤な蛍光が発生する。GFP−PG1は緑色で示される。(図3C)走査型電子顕微鏡を使用した、10μg/mlの濃度のGFP−PG1に1時間さらされたS.mutansの形態学的観察。赤い矢印は、ディンプル膜と細胞内成分の押し出しを示している。Bacterial killing by GFP-PG1 determined via confocal fluorescence and SEM imaging (FIG. 3A) S. cerevisiae treated with 10 μg/ml GFP-PG1. Mutans time-lapse killing. The control group (FIG. 3B) was treated with S. It was composed of mutans cells. Propidium iodide (PI) (red) was used to determine bacterial viability over time at the single cell level using confocal microscopy. PI is cell impermeable and only penetrates into membrane-damaged cells. In dying cells and dead cells, bright red fluorescence is generated when PI binds to DNA. GFP-PG1 is shown in green. (FIG. 3C) S. cerevisiae exposed to GFP-PG1 at a concentration of 10 μg/ml for 1 hour using a scanning electron microscope. Morphological observation of mutans. Red arrows indicate extrusion of dimple membrane and intracellular components. GFP−PG1の単一局所治療によるバイオフィルム形成の阻害。この図は、S.mutansバイオフィルムの3次元(3D)レンダリングの代表的な画像を示している。細菌細胞はSYTO 9(緑色)で染色され、EPSはAlexa Fluor 647(赤色)で標識された。唾液コーティングヒドロキシアパタイト(sHA)のディスク表面を、GFP−PG1の単回局所処置で短期間の30分間の曝露で処置した(図4B)。コントロール群(図4A)は緩衝液のみで処理された。次に、処理されたsHAディスクを1%(w/v)スクロースと活発に増殖するS.mutans細胞(10cfu/ml)を含む培地に移し、37°C、5%COで19時間インキュベートした。バイオフィルムの成長後、バイオフィルムを2光子共焦点顕微鏡で分析した。(図4C)プロピジウムモノアジド(PMA)処理のある場合またはない場合での、定量PCR(qPCR)によるS.mutansの生細胞と死細胞の割合の定量分析(Klein et al.,2012)。PMAとqPCRの組み合わせ(PMA−qPCR)は、無傷の膜を備えた生細胞を定量化する。ゲノムDNAの分離とqPCRの定量化の前に、PMAを追加して死細胞のDNAを選択的に架橋し、それによりPCR増幅を防ぐ(Klein et al.,2012)。アスタリスクは、GFP−PG1処理の値がコントロールと有意に異なることを示す(P<0.05)。Inhibition of biofilm formation by a single topical treatment of GFP-PG1. This figure shows the S. Figure 3 shows a representative image of a three-dimensional (3D) rendering of a mutans biofilm. Bacterial cells were stained with SYTO 9 (green) and EPS labeled with Alexa Fluor 647 (red). Disc surfaces of saliva coated hydroxyapatite (sHA) were treated with a single topical treatment of GFP-PG1 with a short 30 minute exposure (FIG. 4B). The control group (FIG. 4A) was treated with buffer only. The treated sHA disks were then treated with 1% (w/v) sucrose and actively growing S. The cells were transferred to a medium containing mutans cells (10 5 cfu/ml) and incubated at 37°C, 5% CO 2 for 19 hours. After growth of the biofilm, the biofilm was analyzed with a two-photon confocal microscope. (FIG. 4C) S. cerevisiae by quantitative PCR (qPCR) with and without propidium monoazide (PMA) treatment. Quantitative analysis of the ratio of live and dead cells of mutans (Klein et al., 2012). The combination of PMA and qPCR (PMA-qPCR) quantifies live cells with intact membranes. Prior to isolation of genomic DNA and quantification of qPCR, PMA is added to selectively crosslink dead cell DNA, thereby preventing PCR amplification (Klein et al., 2012). Asterisk indicates that the value of GFP-PG1 treatment was significantly different from the control (P<0.05). バイオフィルムマトリックスを消化するEPS分解酵素。デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせで処理したS.mutansバイオフィルムのEPS分解の代表的なタイムラプス画像。細菌細胞はSYTO 9(緑色)で染色され、EPSはAlexa Fluor 647(赤色)で標識された。白い矢印は、細菌細胞クラスタ間の空間の「開き」と、EPSの酵素分解後の「覆いなし」の細胞を示す。An EPS degrading enzyme that digests biofilm matrix. S. cerevisiae treated with a combination of dextranase and mutanase. Representative time-lapse image of EPS degradation of mutans biofilm. Bacterial cells were stained with SYTO 9 (green) and EPS labeled with Alexa Fluor 647 (red). White arrows indicate "open" spaces between bacterial cell clusters and "uncovered" cells after enzymatic degradation of EPS. 合成PG1単独またはEPS分解酵素との組み合わせによるバイオフィルムの破壊。(図6A)COMSTATを使用した無傷のバイオフィルム内のEPS分解のタイムラプス定量化。(図6B)合成PG1およびEPS分解酵素(Dex/Mut)単独または組み合わせでImageJにより処理されたS.mutansバイオフィルムの生存率。(図6C)合成PG1の抗バイオフィルム活性は、EPS分解酵素(Dex/Mut)によって増強された。アスタリスクは、異なる実験群の値が互いに有意に異なることを示している(P<0.05)。Biofilm disruption by synthetic PG1 alone or in combination with EPS degrading enzyme. (FIG. 6A) Time-lapse quantification of EPS degradation in intact biofilms using COMSTAT. (FIG. 6B) Synthetic PG1 and EPS degrading enzymes (Dex/Mut) alone or in combination treated with ImageJ. Viability of mutans biofilm. (FIG. 6C) The anti-biofilm activity of synthetic PG1 was enhanced by EPS degrading enzyme (Dex/Mut). The asterisk indicates that the values of the different experimental groups are significantly different from each other (P<0.05). 共焦点顕微鏡による、異なるヒト歯周細胞株:ヒト歯周靭帯幹細胞(HPDLS)、上顎間葉系幹細胞(MMS)、ヒト頭頸部扁平上皮癌細胞(SCC)、歯肉由来間葉系間質細胞(GMSC)、成人の歯肉角化細胞(AGK)および骨芽細胞(OBC)における精製融合タンパク質CTB−GFP、PTD−GFP、プロテグリン−1−GFP(PG1−GFP)およびレトロサイクリン101−GFP(RC101−GFP)のin vitro取り込み。ヒト細胞株HPDLS、MMS、SCC、GMSC、AGKおよびOBCの2x10細胞を8ウェルチャンバースライド(Nunc)で37°Cで一晩培養し、その後、100μlのPBSにおいて精製GFP融合タンパク質:CTB−GFP(8.8μg)、PTD−GFP(13μg)、PG1−GFP(1.2μg)、RC101−GFP(17.3μg)を、それぞれ1%FBSを添加して、37℃で1時間インキュベートした。RTで10分間2%パラホルムアルデヒドで固定し、PBSで3回洗浄した後、細胞をDAPIを含む退色防止マウンティング培地で染色した。陰性コントロールのために、1%FBSを含むPBS中の市販のGFP(2μg)で細胞をインキュベートし、同じ条件で処理した。すべての固定細胞は、共焦点顕微鏡を使用して画像化された。緑色の蛍光はGFP発現を示している。青い蛍光はDAPI標識細胞核を示している。画像は100倍の対物レンズの下で観察され、少なくとも10〜15個のGFP陽性細胞または画像が各細胞株で観察された。スケールバーは10μmを表す。すべての画像研究は3回分析されている。Different human periodontal cell lines by confocal microscopy: human periodontal ligament stem cells (HPDLS), maxillary mesenchymal stem cells (MMS), human head and neck squamous cell carcinoma cells (SCC), gingival-derived mesenchymal stromal cells ( GMSC), adult gingival keratinocytes (AGK) and osteoblasts (OBC) purified fusion proteins CTB-GFP, PTD-GFP, protegrin-1-GFP (PG1-GFP) and retrocyclin 101-GFP (RC101-). In vitro uptake of GFP). 2×10 4 cells of the human cell lines HPDLS, MMS, SCC, GMSC, AGK and OBC were cultured overnight on an 8-well chamber slide (Nunc) at 37° C., then purified GFP fusion protein: CTB-GFP in 100 μl PBS. (8.8 μg), PTD-GFP (13 μg), PG1-GFP (1.2 μg), and RC101-GFP (17.3 μg) were each added with 1% FBS and incubated at 37° C. for 1 hour. After fixing with 2% paraformaldehyde for 10 minutes at RT and washing three times with PBS, the cells were stained with anti-fading mounting medium containing DAPI. For negative controls, cells were incubated with commercial GFP (2 μg) in PBS with 1% FBS and treated under the same conditions. All fixed cells were imaged using a confocal microscope. Green fluorescence indicates GFP expression. Blue fluorescence indicates DAPI labeled cell nuclei. Images were viewed under a 100× objective and at least 10-15 GFP positive cells or images were observed in each cell line. Scale bar represents 10 μm. All image studies have been analyzed in triplicate. トランスプラストミックタバコからのGFP融合の下流処理:温室で栽培されたトランスプラストミックタバコ植物からの精製GFP融合の生成に関与する様々な工程を示すフロー図。Downstream processing of GFP fusions from transplastomic tobacco: Flow diagram showing the various steps involved in producing purified GFP fusions from greenhouse-grown transplastomic tobacco plants. ムタナーゼ(図9A)およびデキストラナーゼ(図9B)のベクターおよびコドン最適化配列。コドン最適化ムタナーゼ:配列ID番号:1。コドン最適化デキストラナーゼ:配列ID番号:2。Mutanase (FIG. 9A) and dextranase (FIG. 9B) vector and codon optimized sequences. Codon optimized mutanase: SEQ ID NO: 1. Codon optimized dextranase: SEQ ID NO:2. 図9のEPSタンパク質を含む融合タンパク質の単独使用または発現のために、GVGVPと融合したAMPのタンデムリピートを発現する葉緑体ベクターの模式図。FIG. 10 is a schematic diagram of a chloroplast vector expressing a tandem repeat of AMP fused with GVGVP for use alone or expression of a fusion protein containing the EPS protein of FIG. 9. 新規精製戦略:逆温度サイクリング精製プロセスは高収率を示す。Novel purification strategy: Reverse temperature cycling purification process shows high yield. 大腸菌における機能的コドン最適化ムタナーゼの発現。図12は、大腸菌におけるムタナーゼ発現を示すウェスタンブロットを示す。図12Bは、0.5%ブルーデキストランプレートに広がった大腸菌を示す。形質転換されたクローンは、通常S.mutansで作られた組換えデキストラナーゼを産生し、コロニー周辺の青いハローを明瞭にすることができる。Expression of functional codon optimized mutanases in E. coli. FIG. 12 shows a Western blot showing mutanase expression in E. coli. FIG. 12B shows E. coli spread on 0.5% blue dextran plates. The transformed clones are usually S. It produces a recombinant dextranase made in mutans, which makes the blue halo around the colony visible. ペニシリン由来の商業的に精製された酵素と比較した、ブルーデキストランに対する形質転換された大腸菌からの粗溶解物に存在する組換えデキストラナーゼの分解活性(総タンパク質装填)を比較するゲル拡散アッセイを表す。A gel diffusion assay comparing the degradation activity (total protein loading) of recombinant dextranase present in crude lysates from transformed E. coli against blue dextran compared to a commercially purified enzyme derived from penicillin. Represent AMP/バイオフィルム分解酵素産生のためにレタス植物を操作するための工程のフロー図。FIG. 6 is a flow diagram of steps for manipulating lettuce plants for AMP/biofilm degrading enzyme production. チューインガムタブレットの調製を示す。本明細書ではGFPが例示されているが、AMP−酵素融合タンパク質(例えば、図9および図10で提供されるもの)を含むチューインガムも本発明の範囲内である。7 shows the preparation of chewing gum tablets. Although GFP is exemplified herein, chewing gum containing AMP-enzyme fusion proteins (eg, those provided in Figures 9 and 10) are also within the scope of the invention. GFPの濃度を確認するために、蛍光を介して、およびウェスタンブロットによってガムテーブルを評価した。(i)ウェスタンブロッティング(ii)蛍光計(Fluoroskan Ascent(商標)Microplate Fluorometer−Thermo;λex485nm;λem538nm)に基づくチューインガムからのGFP放出の定量化。市販のGFP(Vector Laboratories、カタログ番号MB−0752)が標準として使用された。チューインガムをタンパク質抽出バッファで粉砕した。The gum table was evaluated via fluorescence and by Western blot to confirm the concentration of GFP. (I) Western blotting (ii) Quantification of GFP release from chewing gum based on a fluorimeter (Fluoroskan Ascent™ Microplate Fluorometer-Thermo; λ ex 485 nm; λ em 538 nm). Commercially available GFP (Vector Laboratories, Catalog No. MB-0752) was used as a standard. The chewing gum was ground with protein extraction buffer. 本発明のガムタブレットからのバイオフィルム分解剤の放出動態を評価するために人工唾液を使用する咀嚼シミュレータが示されている。A chewing simulator using artificial saliva to assess the release kinetics of biofilm degraders from the gum tablets of the present invention is shown. チューインガムから放出されるGFPの定量化を示すグラフ。レタスの葉に発現される濃度を増加させたGFPを含むガムタブレットを、GFP放出動態を判定するために、人工唾液の存在下で咀嚼シミュレータで評価した。Graph showing quantification of GFP released from chewing gum. Gum tablets containing increased concentrations of GFP expressed in lettuce leaves were evaluated in a chewing simulator in the presence of artificial saliva to determine GFP release kinetics. 葉緑体ベクターから発現した酵素を含む粗抽出物は、Listerine(登録商標)マウスウォッシュと混合した場合、市販の酵素と同様にCFU形成を阻害するのに有効であることを示すグラフ。リステリンで補った大腸菌由来のムタナーゼとデキストラナーゼ(比率1:5)を使用したin vitroでのS.mutansバイオフィルムの酵素分解。市販のムタナーゼ(Bacillus種、Amano由来)およびデキストラナーゼ(Penicillium種、Sigma由来)を陽性コントロールとして使用し、一方で粗大腸菌抽出物を陰性コントロールとして使用した。CFU/mlは、平均±標準偏差(n=2)で表される。***、大腸菌抽出物に対してP<0.001。Graph showing that crude extracts containing enzymes expressed from chloroplast vectors are effective in inhibiting CFU formation when mixed with Listerine® mouthwash, similar to commercially available enzymes. S. cerevisiae in vitro using mutanase and dextranase from E. coli supplemented with Listerine (ratio 1:5). Enzymatic degradation of mutans biofilm. Commercially available mutanases (Bacillus sp. from Amano) and dextranases (Penicillium sp. from Sigma) were used as positive controls, while crude E. coli extracts were used as negative controls. CFU/ml is expressed as mean±standard deviation (n=2). ***, P<0.001 for E. coli extract. グルカノヒドロラーゼは、最適な活性比でS.mutansバイオフィルムの抗菌殺菌効果を高める。(図19A)この研究で使用した唾液コーティングヒドロキシアパタイト(sHA)バイオフィルムモデル。(図19B)治療レジメンの概略図および事前に形成されたS.mutansバイオフィルムに対するEPS分解/抗菌(EDA)アプローチの仮説。(図19C)抗菌殺傷効力に対するデキストラナーゼ/ムタナーゼ処理の効果。sHA上の19時間前もって形成されたS.mutansバイオフィルムは、グルカノヒドロラーゼの異なる組み合わせで120分間局所的に処理され、その後すぐに抗菌剤(EOs)に1分間さらされた。抗菌殺菌効果は、CFUの回収率に基づいて判定された。最も強力な殺傷は、抗菌薬曝露前に8.75U/mLのデキストラナーゼと1.75U/mLのムタナーゼを使用して一貫して達成された(5:1の酵素活性比、抗菌薬単独に対して約3ログより効果的)。データは平均±標準偏差として示されている(n=4)。NS、有意差なし;*、p<0.05;**、p<0.01***、p<0.001(スチューデントのt検定)。(図19D)EPS分解に対するデキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせ効果のスクリーニング。チェッカーボード微量希釈アッセイの代表的な画像。(図19E)チェッカーボード微量希釈アッセイによって判定されたデキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせ効果(バイオマスの減少)。この研究のさらなる実験のために選択された、赤い矢印、最適な組み合わせ(8.75U/mLのDexと1.75U/mLのMut、5:1の活性比)。Glucanohydrolase is a S. Enhance the antibacterial and bactericidal effect of mutans biofilm. (FIG. 19A) Saliva coated hydroxyapatite (sHA) biofilm model used in this study. (FIG. 19B) Schematic of treatment regimen and preformed S. Hypothesis of EPS degradation/antibacterial (EDA) approach to mutans biofilm. (FIG. 19C) Effect of dextranase/mutanase treatment on antimicrobial killing efficacy. 19 hours preformed S. s. Mutans biofilms were topically treated with different combinations of glucanohydrolases for 120 minutes and then immediately exposed to antimicrobial agents (EOs) for 1 minute. The antibacterial bactericidal effect was judged based on the recovery rate of CFU. The most potent killing was consistently achieved using 8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase prior to antimicrobial exposure (5:1 enzyme activity ratio, antimicrobial alone). Is more effective than about 3 logs). Data are shown as mean±standard deviation (n=4). NS, no significant difference; *, p<0.05; **, p<0.01***, p<0.001 (Student's t-test). (FIG. 19D) Screening for the combined effect of dextranase and mutanase on EPS degradation. Representative image of checkerboard microdilution assay. (FIG. 19E) Combined effect of dextranase and mutanase (decrease in biomass) determined by checkerboard microdilution assay. Red arrow, optimal combination selected for further experiments in this study (8.75 U/mL Dex and 1.75 U/mL Mut, 5:1 activity ratio). EPS分解酵素は、in situでバイオフィルムマトリックスを分解し、バイオフィルム内での抗菌ターゲティングを促進する。(図20A)グルカノヒドロラーゼによる120分間のマトリックス分解後の19時間S.mutansバイオフィルムの形態を示す共焦点顕微鏡。緑、SYTO9で染色された細菌細胞。赤、Alexa Fluor 647で標識されたエキソポリサッカライド(EPS)。白い矢印、二重酵素処理により誘発された細菌の分散。(図20B)リアルタイムの細菌の生/死染色およびイメージングを使用して実行されたタイムラプス殺傷アッセイ。事前に形成された(19時間)S.mutansバイオフィルムは、8.75U/mLデキストラナーゼ+1.75U/mLムタナーゼまたはビヒクルコントロールで120分間処理され、両方とも殺菌(EOs)で負荷された。単一のマイクロコロニーの画像は、抗菌薬負荷から0分、1分、および5分後に取得された。緑、生細胞(SYTO 9);マゼンタ、死細胞(ヨウ化プロピジウム);赤、EPS(Alexa Fluor 647)。ビヒクルで処理した群の白い矢印は、内部に存在する細胞が大半生きたままである間、抗菌剤がマイクロコロニーの表面近くの細菌を容易に死滅させた。(図20C)120分間のグルカノヒドロラーゼによるマトリックス分解後のバイオフィルムあたりの総バイオマス(乾燥重量)。(図20D)120分間のグルカノヒドロラーゼによるマトリックス分解後のS.mutansバイオフィルムのエキソポリサッカライドの生化学的特性。(図20E)グルカノヒドロラーゼと抗菌剤の相乗的抗バイオフィルム効果。D、デキストラナーゼ;M、ムタナーゼ;D+M、デキストラナーゼ+ムタナーゼ。データは平均±標準偏差として示されている(n=4)。NS、有意差なし;***、p<0.001(スチューデントのt検定)。(図20F)デキストラナーゼ、ムタナーゼ、およびグルコアミラーゼとの3つの酵素の組み合わせは、抗菌殺傷効力をさらに高める。G:20U/mLのグルコアミラーゼ;D+M:8.75U/mLのデキストラナーゼ+1.75U/mLのムタナーゼ;D+M+G:デキストラナーゼ+ムタナーゼ+グルコアミラーゼ。*、p<0.05;***、p<0.001(スチューデントのt検定)。EPS degrading enzymes degrade the biofilm matrix in situ and promote antimicrobial targeting within the biofilm. (FIG. 20A) 19 hours S. cerevisiae after 120 minutes of matrix degradation with glucanohydrolase. Confocal microscope showing morphology of mutans biofilm. Green, bacterial cells stained with SYTO9. Red, exopolysaccharide (EPS) labeled with Alexa Fluor 647. White arrow, bacterial dispersal induced by double enzyme treatment. (FIG. 20B) Time-lapse killing assay performed using real-time bacterial live/dead staining and imaging. Preformed (19 hours) S. Mutans biofilms were treated with 8.75 U/mL dextranase + 1.75 U/mL mutanase or vehicle control for 120 minutes, both loaded with sterilization (EOs). Images of single microcolonies were acquired at 0, 1, and 5 minutes after antimicrobial loading. Green, live cells (SYTO 9); magenta, dead cells (propidium iodide); red, EPS (Alexa Fluor 647). The white arrows in the vehicle-treated group indicate that the antimicrobial agent readily killed the bacteria near the surface of the microcolonies while most of the cells inside were alive. (FIG. 20C) Total biomass per biofilm (dry weight) after 120 minutes of matrix degradation by glucanohydrolase. (FIG. 20D) S. after matrix degradation by glucanohydrolase for 120 minutes. Biochemical properties of exopolysaccharides of mutans biofilm. (FIG. 20E) Synergistic anti-biofilm effect of glucanohydrolase and antibacterial agent. D, dextranase; M, mutanase; D+M, dextranase+mutanase. Data are shown as mean±standard deviation (n=4). NS, no significant difference; ***, p<0.001 (Student's t-test). (FIG. 20F) Combination of the three enzymes with dextranase, mutanase, and glucoamylase further enhances antimicrobial killing efficacy. G: 20 U/mL glucoamylase; D+M: 8.75 U/mL dextranase+1.75 U/mL mutanase; D+M+G: dextranase+mutanase+glucoamylase. *, p<0.05; ***, p<0.001 (Student's t-test). 酵素によるEPSマトリックスの分解の動力学とそれに関連する難治性の保護メカニズム。事前に形成された(19時間)S.mutansバイオフィルム(Alexa Fluor 647で標識されたEPS)は、5μMのSYTO9および30μMのヨウ化プロピジウムを含む0.1Mの酢酸ナトリウムバッファ溶液で画像化され、継続的なラベリングと生きているおよび死んだ細菌細胞のリアルタイムの可視化が経時的に行われた。緩衝液にグルカノヒドロラーゼを加えて、最終濃度8.75U/mLのデキストラナーゼと1.75U/mLのムタナーゼを得、一方で同じ体積の緩衝液をビヒクルコントロールとして使用した。(図21Aおよび図21B)マトリックス分解の4次元タイムラプス共焦点イメージング。(図21C)および(図21D)1分間の抗菌殺傷(EOs)後に取得したマイクロコロニーの最終画像。緑、生細胞(SYTO 9);マゼンタ、死細胞(ヨウ化プロピジウム);赤、EPS(Alexa Fluor 647)。黒い点線の円は、抗菌薬による攻撃後、主に生きている細菌で構成されたビヒクル処理マイクロコロニーの中核である。白い矢印、マイクロコロニー内にあるEPSは、グルカノヒドロラーゼによって効率的に分解された。挿入された破線のボックス、抗菌剤曝露後の外層の生きた細菌。(図21E)EPS分解は、マイクロコロニー内部の細菌細胞の抗菌性殺傷を促進する(死んだ細菌のタイムラプス画像のみ)。マゼンタ、死んだ細胞(ヨウ化プロピジウム)。Kinetics of enzymatic degradation of EPS matrix and associated refractory protective mechanisms. Preformed (19 hours) S. mutans biofilm (EPS labeled with Alexa Fluor 647) was imaged with a 0.1 M sodium acetate buffer solution containing 5 μM SYTO9 and 30 μM propidium iodide, with continuous labeling and alive and dead. Real-time visualization of bacterial cells was performed over time. Glucanohydrolase was added to the buffer to give a final concentration of 8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase, while the same volume of buffer was used as a vehicle control. (FIGS. 21A and 21B) Matrix-decomposed four-dimensional time-lapse confocal imaging. (FIG. 21C) and (FIG. 21D) Final images of microcolonies obtained after 1 minute antimicrobial killing (EOs). Green, live cells (SYTO 9); magenta, dead cells (propidium iodide); red, EPS (Alexa Fluor 647). The black dotted circle is the core of the vehicle-treated microcolony, which is composed mainly of living bacteria after challenge with antibacterial agents. White arrows, EPS within microcolonies, were efficiently degraded by glucanohydrolase. Inserted dashed box, live bacteria in outer layer after antimicrobial exposure. (FIG. 21E) EPS degradation promotes antimicrobial killing of bacterial cells inside microcolony (time-lapse image of dead bacteria only). Magenta, dead cells (propidium iodide). バイオフィルム足場の機械的安定性と完全性はEPS分解により損傷を受ける。(図22A)120分以内にマトリックス分解(8.75U/mLのデキストラナーゼおよび1.75U/mLのムタナーゼ)により引き起こされる広範な細胞分散を伴うS.mutansバイオフィルムの物理構造の「内破様」崩壊を示すタイムラプスイメージング。緑、SYTO9で染色された細菌細胞。赤、Alexa Fluor 647でラベル付けされたEPS。(図22B)時間分解EPS分解(赤の四角)およびマイクロコロニー空間変位(緑の円)曲線。バイオフィルム中のEPSの生体体積は、COMSTAT2を使用してアルゴリズムで分析された。各マイクロコロニーの動きは、TrackMateを使用して累積変位として計算により定量化された。累積変位のデータは、中央値±四分位範囲として示されている。(図22C)グルカノヒドロラーゼ前処理あり/なしのsHAビーズのグルカン形成の共焦点画像。灰色:ヒドロキシアパタイト表面;赤:EPSグルカン。The mechanical stability and integrity of biofilm scaffolds are damaged by EPS degradation. (FIG. 22A) S. cerevisiae with extensive cell dispersion caused by matrix degradation (8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase) within 120 minutes. Time-lapse imaging showing "implosion-like" collapse of the physical structure of mutans biofilm. Green, bacterial cells stained with SYTO9. Red, EPS labeled with Alexa Fluor 647. (FIG. 22B) Time resolved EPS degradation (red squares) and microcolony spatial displacement (green circles) curves. The biological volume of EPS in the biofilm was algorithmically analyzed using COMSTAT2. The movement of each microcolony was quantified by calculation as cumulative displacement using TrackMate. Cumulative displacement data are shown as median ± quartile range. (FIG. 22C) Confocal image of glucan formation of sHA beads with and without glucanohydrolase pretreatment. Gray: hydroxyapatite surface; red: EPS glucan. EDAは、混合種バイオフィルムにおけるEPS産生病原体の標的化を強化するためにEPSを局所的に分解する。(図23A)事前に形成された混合種バイオフィルムに対するEDAアプローチの治療計画と仮説の概略図。(図23B)この研究で使用した混合種バイオフィルムモデルの生態学的変化。破線のボックス、EDAアプローチは43時間(初期段階)および67時間(後期段階)の時点で試験された。(図23C)初期の混合種バイオフィルムの微生物生態学に対するEDAの影響(43時間)。上、EDA処理後の混合種バイオフィルムから回収された様々な細菌の種のCFU。下、異なる種の割合。(図23D)後期の混合種バイオフィルムの微生物生態学に対するEDAの影響(67時間)。上、EDA処理後の混合種バイオフィルムから回収された様々な細菌の種のCFU。下、異なる種の割合。(図23E)後期混合種バイオフィルムにおけるEPS、S.mutans、および共生生物の空間分布を示す蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)(67時間)。a.sHAの混合種バイオフィルムの概要;b.断面拡大画像(融合);c.S.mutansのみ(緑);d.EPSのみ(赤);e.S.オラリスのみ(黄色);f.A.naeslundiiのみ(シアン)。(図23F)混合種バイオフィルム内部のEPSの局所分解のダイナミクスは、埋め込まれた細菌を露出する(黄色の矢印)。灰色、SYTO9で染色されたすべての細菌;赤、Alexa Fluor 647で標識されたエキソポリサッカライド(EPS)。D、デキストラナーゼ;M、ムタナーゼ;D+M、デキストラナーゼ+ムタナーゼ。データは平均±標準偏差として示されている(n=4)。NS、有意差なし;*、p<0.05**、p<0.01***、p<0.001(スチューデントのt検定)EDA locally degrades EPS to enhance targeting of EPS-producing pathogens in mixed-species biofilms. (FIG. 23A) Schematic representation of the treatment plan and hypothesis of the EDA approach to preformed mixed species biofilms. (FIG. 23B) Ecological changes in the mixed-species biofilm model used in this study. The dashed box, EDA approach was tested at 43 hours (early stage) and 67 hours (late stage). (FIG. 23C) Effect of EDA on microbial ecology of early mixed-species biofilms (43 h). Above, CFU of various bacterial species recovered from mixed-species biofilm after EDA treatment. Below, the proportion of different species. (FIG. 23D) Effect of EDA on microbial ecology of late mixed-species biofilms (67 hours). Above, CFU of various bacterial species recovered from mixed-species biofilm after EDA treatment. Below, the proportion of different species. (FIG. 23E) EPS, S. cerevisiae in late mixed biofilm. mutans, and fluorescence in situ hybridization (FISH) showing the spatial distribution of symbionts (67 hours). a. Overview of mixed-species biofilm of sHA; b. Cross-sectional enlarged image (fusion); c. S. mutans only (green); d. EPS only (red); e. S. Oralis only (yellow); f. A. naeslundii only (cyan). (FIG. 23F) Dynamics of local degradation of EPS within mixed-species biofilm exposes embedded bacteria (yellow arrow). Gray, all bacteria stained with SYTO9; red, exopolysaccharide (EPS) labeled with Alexa Fluor 647. D, dextranase; M, mutanase; D+M, dextranase+mutanase. Data are shown as mean±standard deviation (n=4). NS, no significant difference; *, p<0.05**, p<0.01***, p<0.001 (Student's t-test) 実験的唾液ペリクルのEPS分解酵素は、in situでS.mutansバイオフィルムの形成を阻害する。(図24A)EPS分解酵素前処理によるS.mutansバイオフィルム予防の治療計画および仮説の概略図。(図24B)実験的唾液ペリクルにおけるグルカノヒドロラーゼによるバイオフィルム形成の相乗的阻害を示す代表的な共焦点画像。sHAディスクは、接種前60分間EPS分解酵素(8.75U/mLデキストラナーゼおよび/または1.75U/mLムタナーゼ)またはビヒクルコントロールで局所処理され、イメージング前に19時間S.mutansバイオフィルムの形成を可能にするようにインキュベートされた。緑、SYTO9で染色された細菌細胞;赤、Alexa Fluor 647で標識されたEPS;白い矢印、単一酵素で前処理されたsHA上に形成されたバイオフィルムは、構造は変化しているものの、マイクロコロニー様の形成を示した。(図24C)唾液ペリクルのグルカノヒドロラーゼは、バイオマス(乾燥重量)の蓄積を減少させる。(図24D)グルカノヒドロラーゼで前処理した唾液ペリクルに形成されたバイオフィルムのCFU。(図24E)グルカノヒドロラーゼで前処理した唾液ペリクルのバイオフィルムから回収されたCFU、その後の19時間での抗菌殺害。EPS分解酵素またはビヒクルで前処理したsHAで形成されたS.mutansバイオフィルムは、19時間時点にて1分間抗菌剤(EOs)で負荷し、バイオフィルムから回収されたCFUを測定することにより、抗バイオフィルムの有効性を分析した。(図24F)精製GtfBによる可溶性および不溶性グルカン合成に対するデキストラナーゼおよび/またはムタナーゼの用量依存的阻害効果。精製GtfB(10U)をデキストラナーゼまたは/およびムタナーゼと混合し、([14C]グルコシル)−スクロース基質と37℃で4時間インキュベートしてグルカンを合成した。不溶性グルカンを遠心分離(13,400g、4℃、10分)により収集した。エタノール(最終濃度:70%)で−20℃で18時間沈殿させた後、上清から可溶性グルカンを収集した。放射標識された不溶性および可溶性グルカンの量は、シンチレーション計数により定量化された。D、デキストラナーゼ;M、ムタナーゼ;D+M、デキストラナーゼ+ムタナーゼ。データは平均±標準偏差として示されている(n=4)。NS、有意差なし;*、p<0.05**、p<0.01***、p<0.001(スチューデントのt検定)The EPS-degrading enzyme of the experimental salivary pellicle was S. cerevisiae in situ. Inhibits mutans biofilm formation. (FIG. 24A) S. cerevisiae by pretreatment with EPS degrading enzyme. Schematic of treatment plan and hypothesis for mutans biofilm prophylaxis. (FIG. 24B) Representative confocal images showing synergistic inhibition of biofilm formation by glucanohydrolase in experimental salivary pellicle. sHA discs were topically treated with EPS-degrading enzymes (8.75 U/mL dextranase and/or 1.75 U/mL mutanase) or vehicle control for 60 minutes prior to inoculation and 19 hours S. Incubated to allow formation of mutans biofilm. Green, bacterial cells stained with SYTO9; red, EPS labeled with Alexa Fluor 647; white arrow, biofilm formed on sHA pre-treated with a single enzyme, although the structure is altered, It showed microcolony-like formation. (FIG. 24C) Salivary pellicle glucanohydrolase reduces biomass (dry weight) accumulation. (FIG. 24D) CFU of biofilm formed on salivary pellicle pretreated with glucanohydrolase. (FIG. 24E) CFU recovered from biofilm of salivary pellicle pretreated with glucanohydrolase, followed by antibacterial killing at 19 hours. S. cerevisiae formed with sHA pretreated with EPS degrading enzyme or vehicle. The mutans biofilm was loaded with antimicrobial agents (EOs) for 1 minute at 19 hours, and the efficacy of the anti-biofilm was analyzed by measuring the CFU recovered from the biofilm. (FIG. 24F) Dose-dependent inhibitory effect of dextranase and/or mutanase on soluble and insoluble glucan synthesis by purified GtfB. Purified GtfB (10 U) was mixed with dextranase or/and mutanase and incubated with ([ 14 C]glucosyl)-sucrose substrate for 4 hours at 37° C. to synthesize glucan. Insoluble glucan was collected by centrifugation (13,400g, 4°C, 10 minutes). Soluble glucan was collected from the supernatant after precipitation with ethanol (final concentration: 70%) at −20° C. for 18 hours. The amount of radiolabeled insoluble and soluble glucan was quantified by scintillation counting. D, dextranase; M, mutanase; D+M, dextranase+mutanase. Data are shown as mean±standard deviation (n=4). NS, no significant difference; *, p<0.05**, p<0.01***, p<0.001 (Student's t-test) EDAは、混合種バイオフィルムにおけるS.mutansの初期コロニー形成を選択的に防止する。(図25A)EPS分解酵素前処理によるS.mutansバイオフィルム予防の治療計画および仮説の概略図。EPS分解酵素前処理によるS.mutansバイオフィルム予防の治療計画と仮説の概略図。(図25B)sHAでの初期コロニー形成後の混合種バイオフィルムの微生物集団。sHAディスクは、接種前60分間EPS分解酵素(8.75U/mLデキストラナーゼおよび1.75U/mLムタナーゼ)またはビヒクルコントロールで局所的に処理され、混合種バイオフィルムの形成を可能にするようにインキュベートされた。(図25C)コロニー形成初期の混合種コミュニティのFISH画像。緑、S.mutans;黄色、S.oralis;シアン、A.naeslundii;赤、EPS。(図25D)酵素の前処理は、全体的な殺菌効果を増強し、混合種バイオフィルムのS.mutansの除去を助ける。EPS分解酵素またはビヒクルで前処理したsHAで形成された43時間の混合種バイオフィルムは、1分間抗菌剤(EOs)で負荷し、バイオフィルムから回収された異なる細菌種のCFUを測定することにより、抗バイオフィルムの有効性を分析した。(図25E)H−チミジン放射性同位体追跡分光法によりアッセイされた細菌接着。sHAビーズは、GtfB固定化前にビヒクルまたはEPS分解酵素で前処理され、グルカンはスクロース基質の存在下でin situで合成された。ビーズを1.0×10cell/mLの放射標識S.mutans、S.oralisおよびA.naeslundiiでそれぞれインキュベートし、洗浄して未結合の細菌を除去した。付着した細菌の数をシンチレーションカウンティングにより定量化した。D、デキストラナーゼ;M、ムタナーゼ;D+M、デキストラナーゼ+ムタナーゼ。NS、有意差なし;*、p<0.05;**、p<0.01***、p<0.001(スチューデントのt検定)EDA is an S. cerevisiae in mixed-species biofilm. Selectively prevent early colonization of mutans. (FIG. 25A) S. cerevisiae by EPS degrading enzyme pretreatment. Schematic of treatment plan and hypothesis for mutans biofilm prophylaxis. S. cerevisiae by pretreatment with EPS degrading enzyme. Schematic representation of the treatment plan and hypothesis for mutans biofilm prophylaxis. (FIG. 25B) Microbial population of mixed-species biofilms after initial colonization with sHA. sHA discs were treated topically with EPS-degrading enzymes (8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase) or vehicle control for 60 minutes prior to inoculation to allow formation of mixed-species biofilms. Incubated. (FIG. 25C) FISH image of a mixed-species community in the early stages of colonization. Green, S. mutans; yellow, S. oralis; cyan, A.; naeslundii; red, EPS. (FIG. 25D) Enzyme pretreatment enhances the overall bactericidal effect and the mixed seed biofilm S. Helps remove mutans. A 43-hour mixed-species biofilm formed with sHA pretreated with EPS-degrading enzyme or vehicle was loaded with antimicrobial agents (EOs) for 1 minute and by measuring the CFU of different bacterial species recovered from the biofilm. , The efficacy of anti-biofilm was analyzed. (FIG. 25E) Bacterial adhesion assayed by 3 H-thymidine radioisotope tracking spectroscopy. sHA beads were pretreated with vehicle or EPS degrading enzyme prior to GtfB immobilization and glucan was synthesized in situ in the presence of sucrose substrate. The beads were treated with 1.0×10 9 cells/mL of radiolabeled S. mutans, S.M. oralis and A. Each was incubated in Naeslundii and washed to remove unbound bacteria. The number of attached bacteria was quantified by scintillation counting. D, dextranase; M, mutanase; D+M, dextranase+mutanase. NS, no significant difference; *, p<0.05; **, p<0.01***, p<0.001 (Student's t-test)

ヒトの多くの感染症は、口腔内で発生するものを含む、病原性のあるバイオフィルムによって引き起こされる(齲蝕や歯周病など)。齲蝕(または歯の衰退)は、米国および世界で単一で最も費用がかかり一般的なバイオフィルム関連の口腔疾患であり続けている。それは子供も大人も同様に苛み、仕事や学校からの欠勤につながる、緊急に治療室を訪れる主な理由である。残念ながら依然として、齲蝕の有病率は依然として高く(米国の成人人口の90%超)、特に貧困な社会経済的背景の小児および青年を苛む最も一般的な慢性疾患である。さらに、口腔の健康状態が悪いと、多くの場合、全身へ影響を与える結果となり、全体的な健康に影響を与える。重要なのは、この疾患の破壊(齲蝕の病変や歯髄感染など)を治療するための費用が米国だけで年間400億ドルを超えていることである。フッ化物は齲蝕の予防の主力である。しかし、その広範な使用は、疾患に対する不完全な保護を提供する。フッ化物は、初期の齲蝕の病変の脱灰を減らし、脱灰を強化するのに効果的であるが、バイオフィルムに対する効果は限られている。逆に、齲歯の原因となるバイオフィルムを制御するための現在の抗菌薬のモダリティは、ほとんど効果がない。 Many human infections are caused by pathogenic biofilms, including those that occur in the oral cavity (such as caries and periodontal disease). Caries (or tooth decay) continues to be the single and most costly and common biofilm-related oral disease in the United States and in the world. It is the main reason for urgent visits to the treatment room, which both children and adults are equally frustrated and absent from work or school. Unfortunately, the prevalence of caries remains high (>90% of the US adult population) and is the most common chronic illness that afflicts children and adolescents, especially in poor socioeconomic backgrounds. In addition, poor oral health often results in systemic effects that affect overall health. Importantly, the cost of treating the destruction of this disease (such as caries lesions and pulp infections) exceeds $40 billion annually in the United States alone. Fluoride is the mainstay of caries prevention. However, its widespread use provides incomplete protection against disease. Fluoride is effective in reducing and enhancing demineralization of early caries lesions, but has limited efficacy on biofilms. Conversely, current antimicrobial modalities for controlling caries-causing biofilms are largely ineffective.

毒性の口腔内のバイオフィルムを制御するための効果的な治療法を開発する緊急の必要性がある。本発明によれば、現在の抗バイオフィルム/齲歯モダリティよりも優れた治療上有効な植物発現のバイオ医薬品の低コストの生産および送達方法が提供される。特定の実施形態において、抗菌剤および酵素は、商業的供給源から入手される。 There is an urgent need to develop effective treatments for controlling toxic oral biofilms. The present invention provides a low cost method for the production and delivery of therapeutically effective plant expressed biopharmaceuticals over current anti-biofilm/dental modalities. In certain embodiments, antibacterial agents and enzymes are obtained from commercial sources.

定義:
本明細書で使用される場合、抗菌ペプチドは、任意の細菌活性を有する小さなペプチドである。「RC−101」は、環状オクタデカペプチドであるレトロサイクリンの類似体であり、in vitroでヒトCD4+細胞をHIV−1のTおよびM向性株による感染から保護し、ヒト子宮頸部組織でのHIV−1の感染を防ぐ。RC−101は、HIV−1の感染を防ぎ、膣液の存在下で完全な活性を保持する能力を備えているため、特に経口バイオフィルムにおける他の局所殺菌剤用途に良好に適している。RC−101のシーケンスは、この参照により本明細書に組み込まれる、Plant Biotechnol J.2011 Jan;9(1):100−115で提供されている。
Definition:
As used herein, antimicrobial peptides are small peptides that have any bacterial activity. "RC-101" is an analog of the cyclic octadecapeptide, retrocyclin, which protects human CD4+ cells in vitro from infection with T- and M-tropic strains of HIV-1 in human cervical tissue. To prevent HIV-1 infection. RC-101's ability to prevent HIV-1 infection and retain full activity in the presence of vaginal fluid makes it well suited for other topical fungicide applications, especially in oral biofilms. The sequence of RC-101 is described in Plant Biotechnol J. et al., herein incorporated by reference. 2011 Jan;9(1):100-115.

「C16G2」は、S.mutansに特異性を持つ新規の合成抗菌ペプチドである。 "C16G2" is an S. It is a novel synthetic antimicrobial peptide with specificity for mutans.

「プロテグリン−1(PG)」は、システインに富む18残基のβシートペプチドである。細菌、真菌、ウイルス、および特に臨床的に重要な抗生物質耐性菌を含む広範な微生物に対して強力な抗菌活性を持っている。例えば、病原性微生物の大腸菌および真菌日和見菌C.アルビカンスは、実験室の試験でPGによって効果的に死滅される。PG−1のシーケンスは、この参照により本明細書に組み込まれる、Plant Biotechnol J.2011 Jan;9(1):100−115で提供されている。 "Protegrin-1 (PG)" is an 18-residue β-sheet peptide rich in cysteine. It has potent antibacterial activity against a wide range of microorganisms including bacteria, fungi, viruses, and especially clinically important antibiotic resistant bacteria. For example, the pathogenic microorganisms E. coli and the fungal opportunistic C. Albicans is effectively killed by PG in laboratory tests. The sequence of PG-1 is described in Plant Biotechnol J. et al., herein incorporated by reference. 2011 Jan;9(1):100-115.

追加の抗菌ペプチドには、以下の表1に示されるものが含まれる。 Additional antimicrobial peptides include those shown in Table 1 below.

Figure 2020519560
Figure 2020519560

本明細書で使用される場合、「抗菌剤」には、CHX、トリクロサン/共重合体歯磨剤、クリンダマイシン、ドキシサイクリンゲル、ミノサイクリン粉末、マクロライド、スルホンアミド、ペニシリンおよびその誘導体、テトラサイクリン、キノロン、レボフロキサシン、シプロフロキサシン、およびフルコナゾールが含まれるが、これらに限定されない。 As used herein, "antimicrobial agent" includes CHX, triclosan/copolymer dentifrice, clindamycin, doxycycline gel, minocycline powder, macrolides, sulfonamides, penicillin and its derivatives, tetracycline, quinolone. , Levofloxacin, ciprofloxacin, and fluconazole.

「エッセンシャルオイル」には、メントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のものが含まれ得る。特定の実施形態では、エッセンシャルオイルはメントールを含む。特定の実施形態では、エッセンシャルオイルはチモールを含む。特定の好ましい実施形態では、エッセンシャルオイルは、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む。 The "essential oil" may include one or more selected from the group consisting of menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and combinations of two or more thereof. In a particular embodiment, the essential oil comprises menthol. In a particular embodiment, the essential oil comprises thymol. In certain preferred embodiments, the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate.

「バイオフィルム」は、定期的に水と接触する表面に付着する複雑な構造であり、バクテリアのコロニーと、通常それらが包まれている粘液性保護コーティングを分泌する酵母、真菌、原虫などのその他の微生物で構成される。バイオフィルムは、生体の軟組織だけでなく固体または液体の表面にも形成でき、通常の従来の消毒方法に耐性がある。歯垢、パイプやタンクを汚す粘液性のコーティング、水域の藻類マットはバイオフィルムの例である。バイオフィルムは一般に体内で病原性であり、齲蝕、嚢胞性線維症、中耳炎などの疾患を引き起こす。 A "biofilm" is a complex structure that attaches to surfaces that come into regular contact with water and colonies of bacteria and other such yeasts, fungi, protozoa, etc. that secrete a slimy protective coating that they normally enclose. Composed of microorganisms. Biofilms can be formed on solid or liquid surfaces, as well as on soft tissues of living organisms, and are resistant to conventional, conventional disinfection methods. Plaque, mucous coatings that foul pipes and tanks, and algae mats in water are examples of biofilms. Biofilms are generally pathogenic in the body and cause diseases such as caries, cystic fibrosis and otitis media.

「バイオフィルム分解酵素」には、デキストラナーゼ、ムタナーゼ、DNAse、エンドヌクレアーゼ、デオキシリボヌクレアーゼI、ディスパーシンB、およびグリコシド加水分解酵素、例えば1→3)−α−D−グルカン加水分解酵素などのエキソ多糖類分解酵素が非限定的に含まれ、デキストラナーゼおよびムタナーゼをコードする葉緑体コドン最適化配列の使用が好ましいが、当業者は、当技術分野の多くの異なるバイオフィルム分解酵素をよく知っている。本発明の融合タンパク質で使用するための追加の酵素配列を以下に提供する。上記のように、適切な酵素は、それらを産生する細菌から精製することも、商業的供給源から入手することもできる。 “Biofilm-degrading enzyme” includes dextranase, mutanase, DNAse, endonuclease, deoxyribonuclease I, dispascin B, and glycoside hydrolase, such as 1→3)-α-D-glucan hydrolase. Although the use of chloroplast codon-optimized sequences encoding dextranase and mutanase, including but not limited to exopolysaccharide degrading enzymes, is preferred, one of skill in the art will recognize many different biofilm degrading enzymes in the art. I know well. Additional enzyme sequences for use in the fusion proteins of the invention are provided below. As mentioned above, suitable enzymes can be purified from the bacteria that produce them or can be obtained from commercial sources.

本明細書で使用される場合、対象への薬剤、薬物、またはペプチドの「投与(administering)」または「投与(administration)」という用語は、その意図された機能を果たす化合物を対象に導入または送達する任意の経路を含む。投与(administering)または投与(administration)は、経口、局所、鼻腔内、非経口(静脈内、筋肉内、腹腔内、または皮下)、または直腸を含む、任意の適切な経路で実施することができる。投与(administering)または投与(administration)には、自己投与と他者による投与が含まれる。一実施形態では、単回投与は、酵素および抗菌剤を含む単一製剤の経口送達を伴う。他の実施形態では、投与は連続的であり得る。好ましい実施形態では、バイオフィルム分解酵素が最初に投与され、続いて抗菌剤が送達される。酵素処理は、口腔内で歯肉と歯が少なくとも5分、少なくとも10分、少なくとも15分、少なくとも20分、少なくとも25分、少なくとも30分、少なくとも45分、少なくとも60分の間酵素にさらされる細胞外マトリックスを分解するのに適した時間行われる。好ましくは、歯および歯肉は、30〜120分間酵素で処理される。最も好ましくは、酵素処理は少なくとも30分間行われる。この期間の後、20、30、40、50、60、90、または120秒間、抗菌性の経口のリンスが投与される。好ましい実施形態では、メトール、ユーカリプトール、チモールおよびメチルサリチル酸の少なくとも2つ以上がリンスに存在する。特に好ましい実施形態では、リンスはListerine(登録商標)である。酵素含有組成物は、マウスウォッシュ、マウスリンス、マウススプレー、練り歯磨き、歯磨きジェル、歯肉下用ジェル、ムース、フォーム、義歯ケア製品、咀嚼錠、歯磨剤、ロゼンジ、溶解性ストリップなどから成る群から選択される形態であってもよい。 As used herein, the term "administering" or "administration" of an agent, drug, or peptide into a subject introduces or delivers to the subject a compound that performs its intended function. Including any route to Administration or administration can be performed by any suitable route, including oral, topical, intranasal, parenteral (intravenous, intramuscular, intraperitoneal, or subcutaneous), or rectal. .. Administering or administration includes self-administration and administration by others. In one embodiment, the single dose involves oral delivery of a single formulation containing the enzyme and the antimicrobial agent. In other embodiments, administration can be continuous. In a preferred embodiment, the biofilm degrading enzyme is administered first, followed by delivery of the antimicrobial agent. Enzymatic treatment is the extracellular exposure of the gingiva and teeth to the enzyme in the oral cavity for at least 5 minutes, at least 10 minutes, at least 15 minutes, at least 20 minutes, at least 25 minutes, at least 30 minutes, at least 45 minutes, at least 60 minutes. It is performed for a suitable time to decompose the matrix. Preferably the teeth and gums are treated with the enzyme for 30-120 minutes. Most preferably, the enzymatic treatment is carried out for at least 30 minutes. After this period, an antimicrobial oral rinse is administered for 20, 30, 40, 50, 60, 90, or 120 seconds. In a preferred embodiment, at least two or more of methol, eucalyptol, thymol and methylsalicylic acid are present in the rinse. In a particularly preferred embodiment, the rinse is Listerine®. The enzyme-containing composition comprises a group consisting of mouthwash, mouthrinse, mouth spray, toothpaste, toothpaste gel, subgingival gel, mousse, foam, denture care product, chewable tablet, dentifrice, lozenge, soluble strip and the like. It may be a selected form.

本明細書で使用される場合、「疾患」、「障害」、または「合併症」という用語は、対象の正常な状態からの任意の逸脱を指す。 As used herein, the term “disease”, “disorder”, or “complication” refers to any deviation from a subject's normal condition.

本明細書で使用される場合、「有効量(effective amount)」「有効量(amount effective)」などの用語は、所望の結果を達成するのに必要な投与量および期間で有効な量を意味する。特定の実施形態では、この量は、バイオフィルムの形成を阻害するよう予防的に作用するのに有効である。他の実施形態では、その量は、既存のバイオフィルムを分散させるのに有効である。 As used herein, terms such as "effective amount" and "amount effective" mean an amount that is effective over the dose and time period necessary to achieve the desired result. To do. In certain embodiments, the amount is effective to act prophylactically to inhibit biofilm formation. In another embodiment, the amount is effective to disperse an existing biofilm.

本明細書で使用する場合、「阻害する」または「予防する」という用語は、疾患の状態にさらされているまたは罹患しやすい対象において、疾患の状態の臨床的症状を悪化または発症させないこと、例えば疾患の発症を抑制するが、疾患の状態の症状をまだ経ていない、または呈していないことを意味する。 As used herein, the term “inhibit” or “prevent” does not exacerbate or develop the clinical symptoms of a disease state in a subject who is exposed to or susceptible to the disease state, For example, it means that the development of the disease is suppressed, but that the disease state has not yet undergone or has not yet exhibited the symptoms.

本明細書で使用される場合、遺伝子またはポリヌクレオチドの文脈における「発現」という用語は、遺伝子またはポリヌクレオチドのRNAへの転写を伴う。この用語は、必ずしもそうではないが、RNAのその後のポリペプチド鎖への翻訳およびタンパク質へのそれらの集合も含み得る。 As used herein, the term "expression" in the context of a gene or polynucleotide involves transcription of the gene or polynucleotide into RNA. The term may also, but need not necessarily, include subsequent translation of RNA into polypeptide chains and their assembly into proteins.

植物の残骸には、目的のタンパク質が発現した植物に由来する1つ以上の分子(タンパク質およびその断片、ミネラル、ヌクレオチドおよびその断片、植物構造成分などが含まれるが、これらに限定されない)が含まれ得る。したがって、植物材料全体(植物の葉、茎、果実などの全体または一部など)、または粗植物抽出物に関連する組成物には、高濃度の植物の残骸、および検出可能な植物の残骸が1つ以上ある目的の精製タンパク質を含む組成物が、確実に含まれる。特定の実施形態では、植物の残骸はルビスコである。 Plant debris includes one or more molecules derived from a plant in which the protein of interest is expressed, including but not limited to proteins and fragments thereof, minerals, nucleotides and fragments, plant structural components, and the like. Can be Thus, whole plant material (such as whole or part of plant leaves, stems, fruits, etc.), or compositions related to crude plant extracts will have high levels of plant debris and no detectable plant debris. Certainly, compositions containing one or more purified proteins of interest are included. In certain embodiments, the plant debris is rubisco.

別の実施形態において、本発明は、in situ(例えば、口内)およびステント、人工関節などの外科的移植に有用な生物医学的機器上でのバイオフィルム形成を治療または予防するための投与可能な組成物に関する。この実施形態では、機器は、機器の望ましくないバイオフィルムの沈着を抑制するために組成物でコーティングされる。組成物は、治療有効量の1つ以上の抗菌ペプチド(AMP)、および組み合わせてバイオフィルム分解活性を有する1つ以上の酵素を含み、前記AMPおよびその酵素のそれぞれは、植物および植物の残骸によって発現され、相乗的に作用して前記バイオフィルムを分解する。特定の実施形態では、AMPおよび酵素は、別々の色素体形質転換ベクターから発現される。他の実施形態では、AMPおよび酵素の両方が単一のベクターから発現されるポリシストロン性コード配列を含む色素体形質転換ベクター。 In another embodiment, the present invention can be administered to treat or prevent biofilm formation on biomedical devices useful in situ (eg, in the mouth) and surgical implants such as stents, artificial joints and the like. It relates to a composition. In this embodiment, the device is coated with the composition to prevent unwanted biofilm deposition of the device. The composition comprises a therapeutically effective amount of one or more antimicrobial peptides (AMPs), and one or more enzymes in combination having biofilm degrading activity, each of said AMPs and its enzymes depending on the plant and plant debris. It is expressed and acts synergistically to degrade the biofilm. In certain embodiments, AMP and enzyme are expressed from separate plastid transformation vectors. In another embodiment, a plastid transformation vector comprising a polycistronic coding sequence in which both AMP and enzyme are expressed from a single vector.

他の実施形態では、抗菌ペプチドは任意選択であり、1つ以上の酵素は、1つ以上の抗菌剤および/またはエッセンシャルオイルと組み合わせて使用される。 In other embodiments, the antimicrobial peptide is optional and one or more enzymes are used in combination with one or more antimicrobial agents and/or essential oils.

本明細書で教示される特定の実施形態に従って発現されるタンパク質は、様々な方法で対象、ヒトまたは動物に投与することによりインビボで使用され得る。医薬組成物は、経口、局所、皮下、筋肉内、または静脈内投与することができるが、経口局所投与が好ましい。 Proteins expressed in accordance with certain embodiments taught herein can be used in vivo by administering to a subject, human or animal in a variety of ways. The pharmaceutical composition may be administered orally, topically, subcutaneously, intramuscularly or intravenously, with oral topical administration being preferred.

本発明の実施形態により生成される経口組成物は、色素体由来の治療用タンパク質を生成するトランスジェニック植物で製造された食料の消費により投与させることができる。植物の食用部分またはその一部は、食物成分として使用される。治療組成物は、所望の投与様式に適した固体または液体のビヒクル、希釈剤および添加剤を使用して、古典的な様式で製剤化することができる。経口で、組成物は、少なくとも1つのビヒクル、例えばデンプン、炭酸カルシウム、スクロース、ラクトース、ゼラチンなどとともに、錠剤、カプセル、顆粒、粉末、ゴムなどの形態で、投与することができる。対象の治療用タンパク質は、植物ホモジネートから任意選択で精製してもよい。調製物は乳化されてもよい。活性成分は、多くの場合、薬学的に許容され、活性成分と適合する賦形剤と混合する。適切な賦形剤は、例えば、水、生理食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノールなど、およびそれらの組み合わせである。さらに、所望であれば、組成物は、湿潤剤または乳化剤、pH緩衝剤、またはアジュバントなどの少量の補助物質を含んでもよい。好ましい実施形態において、医薬生産トランスジェニック植物の食用植物、果汁、穀物、葉、塊茎、茎、種子、根、または他の植物の部分は、ヒトまたは動物によって摂取され、そのため疾患の治療の非常に安価な手段を提供する。 The oral compositions produced by the embodiments of the present invention can be administered by consumption of food produced from transgenic plants that produce therapeutic proteins derived from plastids. The edible part of the plant or part thereof is used as a food ingredient. Therapeutic compositions can be formulated in a classical manner using solid or liquid vehicles, diluents and additives suitable for the desired mode of administration. Orally, the composition can be administered in the form of tablets, capsules, granules, powders, gums and the like with at least one vehicle such as starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin and the like. The therapeutic protein of interest may optionally be purified from plant homogenates. The preparation may be emulsified. The active ingredient is often mixed with excipients that are pharmaceutically acceptable and compatible with the active ingredient. Suitable excipients are, for example, water, saline, dextrose, glycerol, ethanol and the like, and combinations thereof. In addition, if desired, the composition may contain minor amounts of auxiliary substances such as wetting or emulsifying agents, pH buffering agents, or adjuvants. In a preferred embodiment, the edible plant, fruit juice, cereal, leaf, tuber, stem, seed, root, or other plant part of the pharmaceutical-producing transgenic plant is ingested by a human or animal, so that it is very useful in the treatment of disease. Provide an inexpensive means.

特定の実施形態において、AMPsを発現する葉緑体、およびバイオフィルム分解酵素、およびそれらの組み合わせを含む植物材料(例えば、レタス材料)は、均質化およびカプセル化される。特定の一実施形態では、レタス材料の抽出物がカプセル化される。別の実施形態では、レタス材料はカプセル化の前に粉末化される。前述のように、バイオフィルム分解タンパク質は、発現後に植物から精製することもできる。 In certain embodiments, plant material (eg, lettuce material) comprising chloroplasts expressing AMPs, and biofilm-degrading enzymes, and combinations thereof are homogenized and encapsulated. In one particular embodiment, the extract of lettuce material is encapsulated. In another embodiment, the lettuce material is powdered prior to encapsulation. As mentioned above, biofilm degrading proteins can also be purified from plants after expression.

別の実施形態では、投与の便宜のために、組成物にトランスジェニック植物の果汁を提供してもよい。前述の目的のために、形質転換される植物は、とりわけトマト、ニンジン、およびリンゴから成る食用植物から選択されることが好ましく、これらは通常ジュースの形で消費される。 In another embodiment, for convenience of administration, the composition may be provided with the juice of a transgenic plant. For the purposes mentioned above, the transformed plants are preferably selected from the edible plants consisting, inter alia, of tomatoes, carrots and apples, which are usually consumed in the form of juices.

別の実施形態によれば、本発明は、本明細書に開示されるペプチドの組み合わせを発現する異種遺伝子を含むベクターで形質転換された形質転換葉緑体ゲノムに関する。 According to another embodiment, the present invention relates to a transformed chloroplast genome transformed with a vector containing a heterologous gene expressing a combination of the peptides disclosed herein.

特に興味深いのは、1つ以上のAMPおよびバイオフィルム分解酵素またはそれらの組み合わせ、ポリペプチドを発現する異種遺伝子を含むベクターで形質転換された、形質転換葉緑体ゲノムである。関連する実施形態では、本発明は、本明細書に開示されるペプチドを発現するように形質転換された少なくとも1つの細胞を含む植物に関する。 Of particular interest are transformed chloroplast genomes transformed with a vector containing one or more AMP and biofilm degrading enzymes or combinations thereof, a heterologous gene expressing a polypeptide. In a related embodiment, the invention relates to a plant comprising at least one cell transformed to express a peptide disclosed herein.

本明細書における遺伝子配列への言及は、一本鎖または二本鎖核酸配列を指し、目的のポリペプチドのコード配列またはコード配列の相補体を含む。ポリペプチドをコードする縮重核酸配列%、ならびにcDNAと少なくとも約50%、55%、60%、65%、60%、好ましくは約75%、90%、96%、または98%同一である相同ヌクレオチド配列を、本明細書で教示のポリヌクレオチドに関して使用することができる。2つのポリヌクレオチドの配列間の配列同一性の割合は、−12のギャップオープンペナルティおよび−2のギャップ拡張ペナルティを伴うアフィンギャップサーチを使用して、FASTAアルゴリズムを使用するALIGNなどのコンピュータプログラムを使用して判定される。生物学的に活性なポリペプチドをコードする相補的DNA(cDNA)分子、種相同体、および核酸配列の変異体も、有用なポリヌクレオチドである。 Reference herein to a gene sequence refers to a single-stranded or double-stranded nucleic acid sequence and includes the coding sequence of the polypeptide of interest or the complement of the coding sequence. % Of the degenerate nucleic acid sequence encoding the polypeptide, as well as homologs that are at least about 50%, 55%, 60%, 65%, 60%, preferably about 75%, 90%, 96%, or 98% identical to the cDNA. Nucleotide sequences can be used with respect to the polynucleotides taught herein. The percent sequence identity between the sequences of two polynucleotides is determined using an affine gap search with a gap open penalty of -12 and a gap expansion penalty of -2, using a computer program such as ALIGN using the FASTA algorithm. Will be judged. Complementary DNA (cDNA) molecules, species homologues, and nucleic acid sequence variants that encode biologically active polypeptides are also useful polynucleotides.

上記の核酸配列の変異体および相同体も有用な核酸配列である。典型的には、相同ポリヌクレオチド配列は、当技術分野で公知のように、ストリンジェントな条件下で、候補ポリヌクレオチドを既知のポリヌクレオチドにハイブリダイゼーションすることにより同定され得る。例えば、次の洗浄条件を使用する:2 X SSC(0.3MのNaCl、0.03Mのクエン酸ナトリウム、pH7.0)、0.1%SDS、室温2回、各30分;その後、2X SSC、0.1%SDS、50℃で1回、30分;その後、2X SSC、室温2回、各10分間最大約25〜30%の塩基対ミスマッチを含む各相同配列を特定できる。より好ましくは、相同核酸鎖は15〜25%の塩基対ミスマッチ、さらにより好ましくは5〜15%の塩基対ミスマッチを含む。 Variants and homologues of the above nucleic acid sequences are also useful nucleic acid sequences. Typically, homologous polynucleotide sequences can be identified by hybridizing a candidate polynucleotide to a known polynucleotide under stringent conditions, as is known in the art. For example, use the following wash conditions: 2X SSC (0.3M NaCl, 0.03M sodium citrate, pH 7.0), 0.1% SDS, room temperature twice, 30 minutes each; then 2X. SSC, 0.1% SDS, once at 50° C., 30 minutes; then 2×SSC, twice at room temperature, 10 minutes each, each homologous sequence containing up to about 25-30% base pair mismatch can be identified. More preferably, homologous nucleic acid strands contain 15-25% base pair mismatches, and even more preferably 5-15% base pair mismatches.

本明細書で言及されるポリヌクレオチドの種相同体は、適切なプローブまたはプライマーを作製し、cDNA発現ライブラリーをスクリーニングすることにより同定することもできる。二本鎖DNAのTmは、相同性が1%低下するごとに1〜1.5°C低下することがよく知られている(Bonner et al.,J.Mol.Biol.81,123(1973)。目的のポリヌクレオチドにハイブリダイズするヌクレオチド配列、またはストリンジェントなハイブリダイゼーションおよび/または洗浄条件に続くそれらの相補体も、有用なポリヌクレオチドである。ストリンジェントな洗浄条件は、当技術分野において周知であり、理解されており、例えば、Sambrook et al.,MOLECULAR CLONING:A LABORATORY MANUAL,2nd ed.,1989,at pages 9.50−9.51に開示されている。 Species homologues of the polynucleotides referred to herein can also be identified by making appropriate probes or primers and screening a cDNA expression library. It is well known that the Tm of double-stranded DNA decreases by 1 to 1.5°C for every 1% decrease in homology (Bonner et al., J. Mol. Biol. 81, 123 (1973). ). Nucleotide sequences that hybridize to the polynucleotide of interest, or their complements following stringent hybridization and/or wash conditions, are also useful polynucleotides Stringent wash conditions are known in the art. It is well known and understood, and is disclosed, for example, in Sambrook et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, 2nd ed., 1989, at pages 9.50-9.51.

実施例IおよびIIの実施を促進するために、以下の材料および方法が提供されている。 The following materials and methods are provided to facilitate the practice of Examples I and II.

微生物と成長条件
本研究では、Streptococcus mutans UA159血清型c(ATCC 700610)、Actinomyces naeslundii ATCC 12104、Streptococcus gordonii DL−1およびCandida albicans SC5314を使用した。これらの株が選択されたのはS.mutansが良く確立された毒性の齲蝕原性細菌であるからである[Ajdic D et al,2002].S.gordoniiは歯科用バイオフィルムの先駆的な生着菌であり、A.naeslundiiも歯科用バイオフィルム形成の初期段階で検出され、根の齲蝕の発生に関連することがある[Dige I et al、2009]。C.albicansは、人間の粘膜表面に定着する真菌生物であり、児童期初期の齲蝕のある幼児の歯垢からも検出される[Hajeshengallis E et al、2015]。すべての株は、20%グリセロールを含むトリプシンソイブロスで−80°Cで保存した。S.mutans、S.gordonii、A.naeslundiiの培養には、血液寒天プレートを使用した。C.albicansにはサブロー寒天プレートを使用した。これらの株はすべて、使用前に中間指数期まで(37°C、5%CO)1%グルコースを用いて、限外ろ過(10kDa分子量カットオフ膜;Prep/Scale、Millipore、マサチューセッツ州)で緩衝化されたトリプトン酵母エキスブロス(UFTYE;2.5%トリプトンおよび1.5%酵母エキス、pH7.0)で成育させた。
Microorganisms and growth conditions In this study, Streptococcus mutans UA159 serotype c (ATCC 700610), Actinomyces naeslundii ATCC 12104, Streptococcus gordonii DL-1 and Candida albicans were used. These strains were selected by S. This is because mutans is a well-established virulent cariogenic bacterium [Ajdic D et al, 2002]. S. gordonii is a pioneering engraftment of dental biofilms, and A. naeslundii has also been detected in the early stages of dental biofilm formation and may be associated with the development of root caries [Dige I et al, 2009]. C. albicans is a fungal organism that colonizes the mucosal surface of humans and is also detected in the dental plaque of young children with caries in early childhood [Hajeshengalis E et al, 2015]. All strains were stored at -80°C in trypsin soy broth containing 20% glycerol. S. mutans, S.M. gordonii, A.; Blood agar plates were used for culturing naeslundii. C. Sabouraud agar plates were used for Albicans. All of these strains, with to the middle exponential phase (37 ° C, 5% CO 2) 1% glucose prior to use, ultrafiltration (10 kDa molecular weight cutoff membrane; Prep / Scale, Millipore, MA) in Grown in buffered tryptone yeast extract broth (UFTYE; 2.5% tryptone and 1.5% yeast extract, pH 7.0).

異なるタグ付きGFP融合タンパク質を発現するプラストミック線の作成
CTB、PTD、レトロサイクリンおよびプロテグリンと融合したGFPを発現するトランスプラストミック植物は、以前の研究に記載されているように作成された[Limaye et al 2006;Kwon et al 2013;Xiao et al 2016;Lee et al 2011]。GFP融合タンパク質を発現するトランスプラストミック系統は、以前に記載されているようにサザンブロットアッセイを使用して確認された[Verma et al 2008]。また、GFP標識タンパク質の発現は、UV照明下で各構築物の葉からの緑色蛍光を視覚化することによって確認された。
Generation of Plastomic Lines Expressing Different Tagged GFP Fusion Proteins Transplastomic plants expressing GFP fused with CTB, PTD, retrocyclin and protegrin were generated as described in previous studies [Limaye. Kal et al 2013; Xiao et al 2016; Lee et al 2011]. A transplastomic strain expressing the GFP fusion protein was confirmed using the Southern blot assay as previously described [Verma et al 2008]. Expression of GFP-tagged protein was also confirmed by visualizing green fluorescence from the leaves of each construct under UV illumination.

タグ融合GFPタンパク質の精製
トランスプラストミックタバコからのGFP融合プロテグリン−1(PG1)およびレトロサイクリン(RC101)の精製は、有機抽出に続いて以前に行われた疎水性クロマトグラフィによって達成された(Lee et al,2011)。凍結乾燥した葉の物質約0.2〜1gを取り、10〜20mlの植物抽出バッファ(0.2MのTris HCl pH8.0、0.1MのNaCl、10mMのEDTA、0.4Mスクロース、0.2%Triton X、2%のフェニルメチルスルホニルフルオリドおよび1つのプロテアーゼ阻害剤カクテルにて補充)で再構成した。再懸濁物を氷中で1時間インキュベートし、15分ごとにボルテックス均質化した。次いで、ホモジネートを4℃、75000gで1時間遠心沈殿させ(Beckman LE−80K optima超遠心機)、清澄化した溶解物を得た。溶解物を70%飽和硫酸アンモニウムおよび1/4容量の100%エタノールで前処理した後、2分間激しく振とうした(Yakhnin et al,1998)。処理した溶液を2100gで3分間遠心沈殿させた。上部エタノール相を収集し、1/16容量の100%エタノールを使用してプロセスを繰り返した。プールしたエタノール相を、1/3容量の5MのNaClおよび1/4容量の1−ブタノールでさらに処理し、2分間激しく均質化し、2100gで3分間遠心分離した。最下相を収集し、7kDa MWCO zebaスピン脱塩カラム(Thermo Scientific)に装填し、メーカーの推奨に従って脱塩した。
Purification of tag-fused GFP protein Purification of GFP-fused protegrin-1 (PG1) and retrocyclin (RC101) from transplastomic tobacco was achieved by hydrophobic chromatography previously performed following organic extraction (Lee et. al, 2011). About 0.2-1 g of freeze-dried leaf material was taken and 10-20 ml of plant extraction buffer (0.2 M Tris HCl pH 8.0, 0.1 M NaCl, 10 mM EDTA, 0.4 M sucrose, 0. Reconstituted with 2% Triton X, 2% phenylmethylsulfonyl fluoride and one protease inhibitor cocktail). The resuspension was incubated in ice for 1 hour and vortex homogenized every 15 minutes. The homogenate was then spun down at 45000C and 75000g for 1 hour (Beckman LE-80K optima ultracentrifuge) to obtain a clarified lysate. The lysate was pretreated with 70% saturated ammonium sulfate and 1/4 volume of 100% ethanol, followed by vigorous shaking for 2 minutes (Yakhnin et al, 1998). The treated solution was spun down at 2100 g for 3 minutes. The upper ethanol phase was collected and the process was repeated using 1/16 volume of 100% ethanol. The pooled ethanolic phases were further treated with 1/3 volume of 5M NaCl and 1/4 volume of 1-butanol, vigorously homogenized for 2 minutes and centrifuged at 2100 g for 3 minutes. The bottom phase was collected, loaded onto a 7 kDa MWCO zeba spin desalting column (Thermo Scientific) and desalted according to the manufacturer's recommendations.

次いで脱塩された抽出物は、さらに精製するために、捕捉相の間に疎水性相互作用クロマトグラフィにかけられた。脱塩した抽出物を、FPLCユニット(Pharmacia LKB−FPLCシステム)で実行したToyopearlブチル−650S疎水性相互作用カラム(Tosoh bioscience)に注入した。カラムを2.3カラム容量の塩緩衝液(10mMのTris−HCl、10mMのEDTAおよび50%飽和硫酸アンモニウム)で平衡化して、最終的に20%塩を飽和にし、樹脂へのGFPの結合を促進した。これに続いて、5.8カラム容量の塩および無塩の緩衝液混合物でカラム洗浄し、その後、無塩緩衝液(10mMのTris−HCl、10mMのEDTA)で溶出した。GFP画分は、クロマトグラムで観察されたピークに基づいて特定され、収集された。収集された画分は、一晩の透析による最終研磨工程にかけられた。透析後、最終生成物を濃縮するために精製タンパク質を凍結乾燥し(labconco lyophilizer)、−20℃で保存した。 The desalted extract was then subjected to hydrophobic interaction chromatography during the capture phase for further purification. The desalted extract was injected onto a Toyopearl butyl-650S hydrophobic interaction column (Tosoh bioscience) run on an FPLC unit (Pharmacia LKB-FPLC system). The column was equilibrated with 2.3 column volumes of salt buffer (10 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA and 50% saturated ammonium sulphate) to eventually saturate 20% salt and facilitate binding of GFP to the resin. did. This was followed by a column wash with 5.8 column volumes of salt and salt-free buffer mixture, followed by elution with salt-free buffer (10 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA). The GFP fraction was identified and collected based on the peaks observed in the chromatogram. The collected fractions were subjected to a final polishing step by overnight dialysis. After dialysis, the purified protein was lyophilized (labconco lyophilizer) to concentrate the final product and stored at -20°C.

精製GFP融合の定量化
GFP−RC101およびGFP−PG1の定量化は、ウェスタンブロット法と蛍光法の両方で行われた。凍結乾燥した精製タンパク質を滅菌1X PBSに再懸濁し、総タンパク質をブラッドフォード法により判定した。次に、変性タンパク質のサンプルを市販のGFP標準(Vector labs)とともに12%SDSゲルに装填することにより、精製タンパク質をSDS−PAGE法で定量し、1:3000希釈のマウスAnti−GFP抗体(Millipore)、その後1:4000希釈の二次HRPコンジュゲートヤギ抗マウス抗体(Southern biotech)でプローブした。
Quantification of purified GFP fusion Quantification of GFP-RC101 and GFP-PG1 was performed by both Western blotting and fluorescence. The lyophilized purified protein was resuspended in sterile 1X PBS and total protein determined by the Bradford method. Next, the purified protein was quantified by SDS-PAGE method by loading a sample of denatured protein on a 12% SDS gel with a commercial GFP standard (Vector labs), and diluted 1:3000 mouse Anti-GFP antibody (Millipore). ), then probed with a 1:4000 dilution of secondary HRP-conjugated goat anti-mouse antibody (Southern biotech).

精製タンパク質はまた、GFP蛍光を使用して定量化された。タンパク質のサンプルは、素の条件下で12%SDSゲルで泳動した。実行後、ゲルをUVランプの下に置き、次いで写真を撮った。標準の曲線を取得するために、市販のGFP標準を使用したImage Jソフトウェアを使用したデンシトメトリ分析により、ウェスタン法と素の蛍光法の両方におけるGFP濃度を判定した。純度は、ブラッドフォード法で判定された総タンパク質値に関するGFP定量に基づいて判定された。 Purified protein was also quantified using GFP fluorescence. Protein samples were run on a 12% SDS gel under native conditions. After the run, the gel was placed under a UV lamp and then photographed. To obtain a standard curve, GFP concentration was determined in both Western and plain fluorescence methods by densitometry analysis using Image J software with a commercial GFP standard. Purity was determined based on GFP quantification of total protein values determined by Bradford method.

ヒト歯周細胞株による精製タグ融合GFPタンパク質の取り込み
前述のように(Xiao,et al 2016)、ヒト歯周靭帯幹細胞(HPDLS)、上顎間葉系幹細胞(MMS)、ヒト頭頸部扁平上皮癌細胞(SCC−1)、歯肉由来間葉系間質細胞(GMSC)、成人歯肉ケラチノサイト(AGK)および骨芽細胞(OBC)を含む、異なるヒト歯周細胞株における4つのタグCTB、PTD、PG1およびRC101の取り込みを判定するために、簡単に言うと、各ヒト細胞株細胞(2x10)を、37°Cで8ウェルチャンバースライド(Nunc)で一晩培養した後、精製GFP融合タグとのインキュベーションを行った;1%FBSを37℃で1時間補充した100μlPBS中のCTB−GFP(8.8μg)、PTD−GFP(13μg)、GFP−PG1(1.2μg)およびGFP−RC101(17.3μg)で行った。RTにて2%パラホルムアルデヒドで10分間固定し、PBSで3回洗浄した後、すべての細胞をDAPI(Vector Laboratories,Inc)の退色防止マウンティング培地で染色した。ネガティブ制御のために、細胞を1%FBSを含むPBS中の市販のGFP(2μg)で37℃で1時間インキュベートした。すべての固定細胞は、共焦点顕微鏡を使用して画像化された。画像は100倍の対物レンズの下で観察され、3つの独立した分析で各細胞株について少なくとも10〜15個のGFP陽性細胞が記録された。
Uptake of purified tag-fused GFP protein by human periodontal cell line As described above (Xiao, et al 2016), human periodontal ligament stem cells (HPDLS), maxillary mesenchymal stem cells (MMS), human head and neck squamous cell carcinoma cells (SCC-1), gingival-derived mesenchymal stromal cells (GMSC), adult gingival keratinocytes (AGK) and osteoblasts (OBC), including four tags CTB, PTD, PG1 and in different human periodontal cell lines. To determine RC101 uptake, in brief, each human cell line cell (2×10 4 ) was incubated overnight at 37° C. on an 8-well chamber slide (Nunc) followed by incubation with a purified GFP fusion tag. Were performed; CTB-GFP (8.8 μg), PTD-GFP (13 μg), GFP-PG1 (1.2 μg) and GFP-RC101 (17.3 μg) in 100 μl PBS supplemented with 1% FBS at 37° C. for 1 hour. ) I went there. After fixing with 2% paraformaldehyde for 10 minutes at RT and washing 3 times with PBS, all cells were stained with anti-fading mounting medium of DAPI (Vector Laboratories, Inc). For negative control, cells were incubated with commercial GFP (2 μg) in PBS with 1% FBS for 1 hour at 37°C. All fixed cells were imaged using a confocal microscope. Images were viewed under a 100× objective and three independent analyzes recorded at least 10-15 GFP-positive cells for each cell line.

抗菌活性の評価
S.mutansに対するAMP(Gfp−PG1およびGfp−RC101)の殺傷動態を、タイムラプス殺傷アッセイによって分析した。S.mutansを対数期まで成長させ、成長培地で10CFU/mlに希釈した。GFP−PG1とGFP−RC101をそれぞれ0〜10μg/mlと0〜80μg/mlの濃度でS.mutans懸濁液に加えた。0、1、2、4、8、および24時間でサンプルを採取し、0.89%NaClで連続希釈し、その後寒天プレートに広げ、48時間後にコロニーをカウントした。各時点で600nmの吸光度もチェックした。S.gordonii、A.naeslundii、およびC.albicans懸濁液を10μg/mlの濃度でGfp−PG1と混合し、0、1、および2時間でCFUを数えあげるためにアリコートを取り出した。
Evaluation of antibacterial activity S. The killing kinetics of AMP (Gfp-PG1 and Gfp-RC101) against mutans was analyzed by a time-lapse killing assay. S. Mutans were grown to exponential phase and diluted to 10 5 CFU/ml in growth medium. GFP-PG1 and GFP-RC101 were added to S. cerevisiae at concentrations of 0 to 10 μg/ml and 0 to 80 μg/ml, respectively. mutans suspension. Samples were taken at 0, 1, 2, 4, 8, and 24 hours, serially diluted with 0.89% NaCl, then spread on agar plates and colonies were counted after 48 hours. The absorbance at 600 nm was also checked at each time point. S. gordonii, A.; naeslundii, and C.I. albicans suspension was mixed with Gfp-PG1 at a concentration of 10 μg/ml, and aliquots were removed for CFU enumeration at 0, 1, and 2 hours.

また、S.mutans細胞の生存率に対するAMPの影響は、タイムラプス測定によって評価された。S.mutansを対数期まで成長させ、遠心分離で収穫し(5500g、10分間)、ペレットをリン酸ナトリウム緩衝生理食塩水(PBS)(pH7.2)で1回洗浄し、PBSに再懸濁し、1×10CFU/mlの最終濃度に調整した。GFP−PG1をS.mutans懸濁液に10μg/mlの濃度で加え、2.5μMのヨウ化プロピジウム−PI(Molecular Probe Inc.,Eugene、オレゴン州、米国)を死細胞の標識に加えた。共焦点イメージングのために、5μlの混合物をアガロースパッドに装填した。共焦点画像は、100倍(開口数1.4)の油浸の対物レンズを備えたLeica SP5−FLIM倒立単一光子レーザー走査顕微鏡を使用して取得した。励起波長は、GFPおよびPIでそれぞれ488nmおよび543nmであった。GFPの放射フィルタは495/540 OlyMPFC1フィルタで、PIは598/628 OlyMPFC2フィルタであった。タイムラプスシリーズでは、同じ視野の画像が0、10、30、および60分に撮影され、ImageJ 1.44(Http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html)によって作成された。 Also, S. The effect of AMP on mutans cell viability was assessed by time-lapse measurement. S. Mutans were grown to exponential phase, harvested by centrifugation (5500 g, 10 min), the pellet washed once with sodium phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.2) and resuspended in PBS, 1 The final concentration was adjusted to ×10 5 CFU/ml. GFP-PG1 was transformed into S. The mutans suspension was added at a concentration of 10 μg/ml and 2.5 μM propidium iodide-PI (Molecular Probe Inc., Eugene, Oreg., USA) was added for dead cell labeling. For confocal imaging, 5 μl of the mixture was loaded on an agarose pad. Confocal images were acquired using a Leica SP5-FLIM inverted single photon laser scanning microscope equipped with a 100× (numerical aperture 1.4) oil immersion objective. Excitation wavelengths were 488 nm and 543 nm for GFP and PI, respectively. The GFP emission filter was a 495/540 OlyMPFC1 filter and the PI was a 598/628 OlyMPFC2 filter. In the time-lapse series, images of the same field of view were taken at 0, 10, 30, and 60 minutes and were created by ImageJ 1.44 (http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html).

AMPで処理されたS.mutansの形態学的観察も、走査型電子顕微鏡(SEM)によって調べられた。S.mutansを対数増殖期まで成長させ、PBSで10CFU/mlに希釈した。細菌懸濁液をGFP−PG1(最終濃度10μg/ml)と、37℃で1時間混合した。処理後、0.4μmのMilliporeフィルタを使用したろ過により細菌を回収した。沈着物を室温で1時間、0.1Mカコジル酸緩衝液(pH7.4)中の2.5%グルタルアルデヒドおよび2.0%パラホルムアルデヒドで固定し、SEM(Quanta FEG 250、FEI、Hillsboro、オレゴン州)の観察のために処理した。未処理または緩衝液で処理された細菌のみがコントロールとして機能した。 S. AMP treated with AMP. Morphological observations of mutans were also examined by scanning electron microscopy (SEM). S. Mutans were grown to exponential phase and diluted to 10 5 CFU/ml in PBS. The bacterial suspension was mixed with GFP-PG1 (final concentration 10 μg/ml) for 1 hour at 37°C. After treatment, the bacteria were harvested by filtration using a 0.4 μm Millipore filter. The deposits were fixed with 2.5% glutaraldehyde and 2.0% paraformaldehyde in 0.1 M cacodylate buffer (pH 7.4) for 1 hour at room temperature and SEM (Quanta FEG 250, FEI, Hillsboro, Oregon). State) for observation. Only untreated or buffer treated bacteria served as controls.

抗バイオフィルム活性の評価
口腔病原体であるS.mutans UA159を産生する十分に特徴付けられたEPSマトリックスを使用して、唾液コーティングヒドロキシアパタイトディスク表面にバイオフィルムを形成した。簡単に説明すると、ヒドロキシアパタイトディスク(直径1.25cm、表面積2.7±0.2cm、クラークソン、Chromatography Products,Inc.,South Williamsport、ペンシルバニア州)をフィルタ滅菌した透明な全ヒト唾液(sHA)でコーティングした[Xiao J et alo.,2012]。S.mutansは、1%(w/v)グルコースを含むUFTYE培地で中間指数期(37℃、5%CO)まで増殖させた。各sHAディスクに、1%(w/v)スクロースを含むUFTYE培地で1mlあたり10CFUの活発に増殖するS.mutans細胞を接種し、37℃、5%COで19時間接種した。接種前に、sHAディスクをGFP−PG1溶液(10ug)で30分間局所処理した。3Dバイオフィルムアーキテクチャに対するGFP−PG1処理の阻害効果は、共焦点イメージングを介して観察された。簡単に説明すると、2.5μM Alexa Fluor 647標識デキストランコンジュゲート(10 kDa;647/668nm;Molecular Probes Inc.)を使用してEPSを標識し、一方で細菌細胞を2.5μMのSYTO9(485/498nm;Molecular Probes Inc.)で染色した。イメージングは、20倍(開口数、1.00)の水浸対物レンズを備えたLeica SP5顕微鏡を使用して実行された。励起波長は780nm、SYTO 9の発光波長フィルタは495/540 OlyMPFEC1フィルタであり、一方Alexa Fluor 647のフィルタはHQ655/40M−2Pフィルタであった。共焦点画像シリーズは、選択した各位置での光学セクショニングによって生成され、zシリーズスキャンのステップサイズは2μmであった。Amira 5.4.1ソフトウェア(Visage Imaging、カリフォルニア州サンディエゴ)を使用して、バイオフィルムアーキテクチャの3Dレンダリングを作成した[Xiao J et al.2012,Koo H et al.2010]。
Evaluation of anti-biofilm activity S. Biofilms were formed on saliva-coated hydroxyapatite disc surfaces using a well-characterized EPS matrix that produces mutans UA159. Briefly, hydroxyapatite discs (1.25 cm diameter, 2.7 ± 0.2 cm 2 surface area, Clarkson, Chromatography Products, Inc., South Williamsport, PA) are filter sterilized for clear human saliva (sHA). ) Coated [Xiao J et alo. , 2012]. S. Mutans was grown to mid-exponential phase (37° C., 5% CO 2 ) in UFTYE medium containing 1% (w/v) glucose. Each sHA disc contained 10 5 CFU/ml of actively growing S. cerevisiae in UFTYE medium containing 1% (w/v) sucrose. mutans cells were inoculated and incubated at 37° C., 5% CO 2 for 19 hours. Prior to inoculation, sHA discs were topically treated with GFP-PG1 solution (10 ug) for 30 minutes. The inhibitory effect of GFP-PG1 treatment on 3D biofilm architecture was observed via confocal imaging. Briefly, 2.5 μM Alexa Fluor 647 labeled dextran conjugate (10 kDa; 647/668 nm; Molecular Probes Inc.) was used to label EPS, while bacterial cells were labeled with 2.5 μM SYTO 9 (485/485/. 498 nm; Molecular Probes Inc.). Imaging was performed using a Leica SP5 microscope equipped with a 20× (numerical aperture, 1.00) water immersion objective. The excitation wavelength was 780 nm, the emission wavelength filter of SYTO 9 was a 495/540 OlyMPFEC1 filter, while the filter of Alexa Fluor 647 was a HQ655/40M-2P filter. The confocal image series was generated by optical sectioning at each selected position and the z-series scan step size was 2 μm. Amira 5.4.1 software (Visage Imaging, San Diego, CA) was used to create a 3D rendering of the biofilm architecture [Xiao J et al. 2012, Koo H et al. 2010].

sHAディスク上で19時間S.mutansで形成されたバイオフィルムに対するPG1の影響を調べるために、1)コントロールと、2)EPS分解酵素のみ、3)PG1のみ、または4)PG1およびEPS分解酵素を最大60分間、バイオフィルムインキュベーションした後、タイムラプス共焦点顕微鏡を使用して、EPSマトリックスの3Dアーキテクチャ、およびin situ細胞生存率を調べた。ここで使用したEPS分解酵素は、デキストラナーゼとムタナーゼであり、α−1,6グルコシド結合とα−1,3グルコシド結合を加水分解することにより、S.mutans由来のEPSを消化することができた[Hayacibara et al.2004]。ペニシリウム属から生産されたデキストラナーゼSigma(セントルイス、ミズーリ州)から商業的に購入し、Trichoderma harzianumから産生されたムタナーゼはDr.William H.Bowen(ロチェスター大学医療センター、口腔生物学センター)から親切にも提供された。デキストラナーゼとムタナーゼは、バイオフィルムに適用する前に5:1の比率で混合した[Mitsue F.Hayacibara et al.2004]。Alexa Fluor 647標識デキストランコンジュゲートを使用してEPSマトリックスを標識し、一方でSYTO 9およびPIを使用して生細胞と死細胞を標識した。バイオフィルムは、0、10、30、および60分で共焦点蛍光イメージングを使用して検査され、AMIRA/COMSTAT/ImageJ分析にかけられた。共焦点画像の各シリーズにおけるEPSマトリックス、生細胞および死細胞の総バイオマスを、COMSTATおよびImageJを使用して定量化した。各時点での全細菌に対する生菌の比率を計算し、生細胞の生存率(0分での生細胞に対する)をプロットした。0分時点での生細胞の初期数が100%とみなされた。生存率は、0分時点と比較して判定された。 19 hours S.S. on sHA disk. In order to investigate the effect of PG1 on the biofilm formed by mutans, 1) control, 2) EPS degrading enzyme only, 3) PG1 only, or 4) PG1 and EPS degrading enzyme were biofilm incubated for up to 60 minutes. Later, a time-lapse confocal microscope was used to investigate the 3D architecture of the EPS matrix, and in situ cell viability. The EPS degrading enzymes used here are dextranase and mutanase, and by hydrolyzing the α-1,6 glucoside bond and the α-1,3 glucoside bond, S. The EPS from mutans could be digested [Hayacibara et al. 2004]. Dextranase Produced from Penicillium sp. Commercially purchased from Sigma (St. Louis, Mo.) and produced from Trichoderma harzianum is a mutanase produced by Dr. William H. It was kindly provided by Bowen (Center of Oral Biology, University of Rochester Medical Center). Dextranase and mutanase were mixed in a ratio of 5:1 before application to biofilm [Mitsuue F. et al. Hayacibara et al. 2004]. Alexa Fluor 647 labeled dextran conjugate was used to label the EPS matrix, while SYTO 9 and PI were used to label live and dead cells. Biofilms were examined using confocal fluorescence imaging at 0, 10, 30, and 60 minutes and subjected to AMIRA/COMSTAT/ImageJ analysis. The total biomass of EPS matrix, live and dead cells in each series of confocal images was quantified using COMSTAT and ImageJ. The ratio of viable cells to total bacteria at each time point was calculated and the viability of viable cells (relative to viable cells at 0 minutes) was plotted. The initial number of viable cells at 0 minutes was considered 100%. Survival was determined by comparison to the 0 minute time point.

微生物学的アッセイ
選択した時点(19時間)で、バイオフィルムを取り出し、超音波処理によりホモジナイズし、以前に詳述したように微生物学的分析を行った[Xiao J et al.2012,Koo H et al.2010]。本発明者らの超音波処理手順は、細菌細胞を殺すことなく、最適な分散と最大の回復可能なカウントを提供する。バイオフィルム懸濁液のアリコートを連続希釈し、噴霧式渦Jet Spiral Plater(IUL、SA、バルセロナ、スペイン)を使用して血液寒天プレートに播種した。一方、定量的PCR(PMA−qPCR)と組み合わせたプロピジウムモノアジド(PMA)は、記載されているようにS.mutans細胞の生存率の分析に使用された。[Klein MI et al.2012]。死細胞のDNAに架橋したPMAと細胞外DNAは、DNAを改変し、抽出されたDNAのPCR増幅を阻害するため、PMAとqPCRの組み合わせは、無傷の膜を持つ細胞(すなわち、生細胞)のみを定量化する。手短に言えば、バイオフィルムペレットを500μlのTE(50mMのTris、10mMのEDTA、pH8.0)で再懸濁した。ピペットを使用して、バイオフィルム懸濁液を1.5 mlの微量遠心管に移した。次にPMAと混合した。1.5μlのPMA(20%ジメチルスルホキシド中20mM;Biotium、Hayward、カリフォルニア州)をバイオフィルム懸濁液に添加した。時々混合しながら、室温で5分間、暗所でチューブをインキュベートした。次に、サンプルを3分間光にさらした(600Wハロゲン光源)。光誘起架橋後、バイオフィルム懸濁液を遠心分離し(13,000g/10分/4℃)、上清を廃棄した。ペレットを100μlのTEで再懸濁した後、10.9μlのリゾチーム(100mg/mlストック)と5μlのムタニリジン(5U/μlストック)でインキュベートした(37°C/30分)。次に、MasterPure DNA精製キット(Epicenter Technologies、マディソン、ウィスコンシン州)を使用してゲノムDNAを単離した。サンプルおよびネガティブ制御(DNAなし)あたりのゲノムDNAの10ピクトグラムを、iQ SYBR Green supermix(Bio−Rad Laboratories Inc.,カリフォルニア州)およびS.mutans特異的プライマー(16S rRNA)を使用したMyiQリアルタイムPCR検出システムにより増幅した[Klein MI et al 2010]。
Microbiological Assay At selected time points (19 hours), biofilms were removed, homogenized by sonication, and microbiologically analyzed as detailed previously [Xiao J et al. 2012, Koo H et al. 2010]. Our sonication procedure provides optimal dispersion and maximum recoverable count without killing bacterial cells. Aliquots of the biofilm suspension were serially diluted and plated on blood agar plates using a spray vortex Jet Spiral Plater (IUL, SA, Barcelona, Spain). On the other hand, propidium monoazide (PMA) in combination with quantitative PCR (PMA-qPCR) was transformed into S. cerevisiae as described. It was used for analysis of viability of mutans cells. [Klein MI et al. 2012]. Since PMA and extracellular DNA cross-linked to the DNA of dead cells modify the DNA and inhibit PCR amplification of the extracted DNA, the combination of PMA and qPCR results in cells with intact membranes (ie, live cells). Only quantify. Briefly, biofilm pellets were resuspended in 500 μl TE (50 mM Tris, 10 mM EDTA, pH 8.0). The biofilm suspension was transferred to a 1.5 ml microcentrifuge tube using a pipette. Then mixed with PMA. 1.5 μl PMA (20 mM in 20% dimethylsulfoxide; Biotium, Hayward, CA) was added to the biofilm suspension. The tubes were incubated in the dark for 5 minutes at room temperature with occasional mixing. The sample was then exposed to light for 3 minutes (600W halogen light source). After photoinduced crosslinking, the biofilm suspension was centrifuged (13,000 g/10 min/4° C.) and the supernatant was discarded. The pellet was resuspended in 100 μl TE and then incubated with 10.9 μl lysozyme (100 mg/ml stock) and 5 μl mutanillidine (5 U/μl stock) (37°C/30 min). Genomic DNA was then isolated using the MasterPure DNA Purification Kit (Epicenter Technologies, Madison, WI). Ten pictograms of genomic DNA per sample and negative control (no DNA) were collected from iQ SYBR Green supermix (Bio-Rad Laboratories Inc., CA) and S. Amplified by MyiQ real-time PCR detection system using mutans specific primer (16S rRNA) [Klein MI et al 2010].

統計分析
データは平均±標準偏差(SD)として表される。すべてのアッセイは、少なくとも2つの異なる実験で2回実施された。スチューデントのt検定を使用して、試験とコントロールのペアワイズの比較を行った。本研究におけるすべての統計的検定で選択された有意水準は、P<0.05であった。
Statistical analysis Data are expressed as mean ± standard deviation (SD). All assays were performed in duplicate in at least 2 different experiments. Student's t-test was used to make pairwise comparisons of test and control. The level of significance selected for all statistical tests in this study was P<0.05.

以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を図示するために提供される。それらは、決して本発明を限定することを意図していない。 The following examples are provided to illustrate particular embodiments of the invention. They are not intended to limit the invention in any way.

実施例I
トランスプラストミック系統の作成と特性評価
すべての融合タグ(CTB、PTD、プロテグリン、レトロサイクリン)は、効率と特異性を評価するために、N末端で緑色蛍光タンパク質(smGFP)に融合された。これらの融合タンパク質をコードする融合構築物は、葉緑体形質転換ベクターにクローン化され、それはその後、この参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第13/101,389号に記載されているように目的の植物を形質転換するために使用された。GFP融合タンパク質を発現する植物を作成するために、タバコ葉緑体は微粒子銃粒子送達システムを使用して形質転換された。図1Bに見られるように、各タグ融合GFPは同一の調節配列−psbAプロモータと、光によって調節される5’UTRによって駆動され、転写されたmRNAは3’psbA UTRによって安定化される。psbA遺伝子は最も高度に発現する葉緑体遺伝子であるため、psbA調節配列は、本発明者らの研究室で導入遺伝子の発現に使用される[7、34]。葉緑体ゲノムへの発現カセットの統合を促進するために、2つの隣接配列、イソロイシルtRNAシンテターゼ(trnI)およびアラニルtRNAシンテターゼ(trnA)遺伝子は、天然葉緑体ゲノム配列と同一の発現カセットに隣接している。選択培地からの新芽は、trnIおよびtrnAスペーサ領域での導入遺伝子カセットの特異的統合について調査され、その後各植物細胞におけるすべての葉緑体ゲノムの形質転換(非形質転換野生型葉緑体ゲノムの不在)がサザンブロット分析によって確認された。したがって、融合タンパク質を抽出する前に、すべてのGFP発現カセットと葉緑体ゲノムのホモプラスミーと導入遺伝子の安定した統合が確認された。さらに、UV光の下で緑色蛍光を視覚化することにより、GFPの発現が表現型で確認された。その後、確認された同質細胞質のラインを移し、自動温室で培養してバイオマスを増やした。
Example I
Generation and characterization of transplastomic strains All fusion tags (CTB, PTD, protegrin, retrocyclin) were fused to green fluorescent protein (smGFP) at the N-terminus to assess efficiency and specificity. Fusion constructs encoding these fusion proteins have been cloned into chloroplast transformation vectors, which are then described in US patent application Ser. No. 13/101,389, which is hereby incorporated by reference. Was used to transform the desired plant. To make plants expressing the GFP fusion protein, tobacco chloroplasts were transformed using a biolistic particle delivery system. As seen in FIG. 1B, each tag-fused GFP is driven by the same regulatory sequence-psbA promoter and a 5'UTR that is light regulated, and the transcribed mRNA is stabilized by the 3'psbA UTR. Since the psbA gene is the most highly expressed chloroplast gene, psbA regulatory sequences are used in our laboratory to express transgenes [7,34]. To facilitate integration of the expression cassette into the chloroplast genome, two flanking sequences, the isoleucyl-tRNA synthetase (trnI) and alanyl-tRNA synthetase (trnA) genes, flank the same expression cassette as the native chloroplast genome sequence. doing. Sprouts from the selection medium were investigated for specific integration of the transgene cassettes in the trnI and trnA spacer regions, followed by transformation of all chloroplast genomes in each plant cell (of the untransformed wild-type chloroplast genome). (Absence) was confirmed by Southern blot analysis. Therefore, stable integration of all GFP expression cassettes with chloroplast genome homoplasmy and transgenes was confirmed prior to extraction of the fusion protein. In addition, GFP expression was phenotypically confirmed by visualizing green fluorescence under UV light. Then, the confirmed homoplasmic line was transferred and cultured in an automatic greenhouse to increase the biomass.

各GFPタグ付き植物の葉材料のバイオマスをスケールアップするために、各同質細胞質のラインを温度と湿度が制御された温室で成長させた。完全に成長した成熟した葉を夕方遅くに収穫して、光調節された調節配列により駆動されるGFP融合タンパク質の蓄積を最大化した。重量ベースで融合タンパク質の含有量をさらに増加させるために、凍結葉を真空下で−40℃で凍結乾燥させた。タンパク質の濃縮効果に加えて、凍結乾燥により、室温で1年以上、植物で発現した治療用タンパク質の有効期間が延長された[Daniell et al 2015;2016]。したがって、この研究では、GFP融合タグタンパク質を発現する凍結乾燥および粉末化植物細胞をマウスへの経口送達に使用した。 To scale up the leaf material biomass of each GFP-tagged plant, each homocytoplasmic line was grown in a temperature and humidity controlled greenhouse. Full-grown mature leaves were harvested late in the evening to maximize accumulation of GFP fusion protein driven by light-regulated regulatory sequences. To further increase the content of fusion protein on a weight basis, frozen leaves were lyophilized under vacuum at -40°C. In addition to the protein concentration effect, freeze-drying extended the shelf life of the plant expressed therapeutic protein at room temperature for over a year [Daniell et al 2015; 2016]. Therefore, in this study, lyophilized and powdered plant cells expressing the GFP fusion tag protein were used for oral delivery to mice.

トランスプラストミックタバコからのGFP融合抗菌ペプチドの発現と精製
GFP融合抗菌ペプチドRC101およびPG1を発現するタバコの葉を温室から収穫し、その後タンパク質の抽出と精製のために凍結乾燥した。GFP−RC101の平均発現レベルは、粗抽出物中の総タンパク質の8.8%であることがわかり、一方でGFP−PG1の発現は、デンシトメトリに基づく総タンパク質の3.8%であった。発現レベルの違いは、以前に報告されたものと同様であった(Lee et al 2011,Gupta et al,2015)。
Expression and Purification of GFP Fusion Antibacterial Peptide from Transplastomic Tobacco Tobacco leaves expressing the GFP fusion antibacterial peptides RC101 and PG1 were harvested from the greenhouse and then lyophilized for protein extraction and purification. The average expression level of GFP-RC101 was found to be 8.8% of total protein in the crude extract, while GFP-PG1 expression was 3.8% of total protein based on densitometry. The differences in expression levels were similar to those previously reported (Lee et al 2011, Gupta et al, 2015).

異なる抗菌ペプチド(RC101およびPG1)に融合したGFPの精製は、プランクトンおよびバイオフィルム形成S.mutansの両方に対する殺菌活性を検証するために行われた。異なるGFP融合を発現する凍結乾燥タバコ材料を抽出および後続のダウンストリーム処理に使用して(図8を参照)完成した精製された生成物を取得し、GFP融合ペプチドの濃度を判定するために後続的に定量化した。精製されたGFP−RC101およびGFP−PG1の定量は、ウェスタンブロットとネイティブGFP蛍光法の両方で行われた。精製されたGFP−RC101は、94%の平均純度を示し、凍結乾燥した葉材料1gあたり1624μgのGFP(116μgのRC101ペプチド)という平均収量であった(図1Aおよび図1B)。GFP−PG1では、両方の方法(図1Cおよび図1D)が17%の平均純度を示し、凍結乾燥葉材料1gmあたり58.8μgのGFP(4.2μg、PG1ペプチド)の平均収量であった。純度の違いは、以前の研究で見られたように、GFPに融合したタグのタイプの違いに起因する可能性がある(Xiao et al 2015,Skosyrev et al 2003)。植物抽出物からの精製GFP−RC101およびGFP−PG1の倍濃縮は、それぞれ10.6および4.5であった。また、ウェスタンブロットは、27kDaのGFP標準も示す。これは、6〜8ngのGFPの範囲の負荷で、54kDaのGFPダイマーとともに単量体の断片に対応する。GFP−RC101ウェスタンブロットでは、29kDaおよび58kDaの断片がはっきりと見え、これは融合の単量体および二量体型に対応する(図1A)。これは、GFPが二量体を形成する能力に起因する可能性がある(Ohashi et al,2007)。GFP−PG1のウェスタンブロット(図1D)は、29kDaの単量体が40kDaの断片とともに、以前に記載したように同時精製された可能性のある他の非特異的植物タンパク質に結合したGFP−PG1による移動度のシフトによる可能性があることを明確に示している(Morassuttia et al 2002)。GFP−RC101およびGFP−PG1のネイティブ蛍光(図1Bおよび図1D)は、GFPがカチオン性ペプチドに融合されているためにGFPが、以前の研究で説明されている各GFP断片で電気泳動移動度シフトを引き起こしている可能性がある、27kDa GFP標準サイズ以下で見えるマルチマーバンドを示している(Lee et al,2011)。 Purification of GFP fused to different antimicrobial peptides (RC101 and PG1) was performed using plankton and biofilm-forming S. was performed to verify bactericidal activity against both mutans. Lyophilized tobacco material expressing different GFP fusions was used for extraction and subsequent downstream processing (see FIG. 8) to obtain the finished purified product, which was subsequently used to determine the concentration of GFP fusion peptide. Quantitatively. Quantification of purified GFP-RC101 and GFP-PG1 was performed by both Western blot and native GFP fluorescence. The purified GFP-RC101 showed an average purity of 94% with an average yield of 1624 μg GFP (116 μg RC101 peptide) per gram of lyophilized leaf material (FIGS. 1A and 1B). For GFP-PG1, both methods (FIGS. 1C and 1D) showed an average purity of 17% with an average yield of 58.8 μg GFP (4.2 μg, PG1 peptide) per gm of lyophilized leaf material. The differences in purity may be due to different types of tags fused to GFP, as seen in previous studies (Xiao et al 2015, Skosyrev et al 2003). The fold-concentration of purified GFP-RC101 and GFP-PG1 from plant extracts was 10.6 and 4.5, respectively. Western blots also show a 27 kDa GFP standard. This corresponds to a monomeric fragment with a 54 kDa GFP dimer with a load in the range of 6-8 ng GFP. In the GFP-RC101 Western blot, the 29 and 58 kDa fragments were clearly visible, corresponding to the monomeric and dimeric forms of the fusion (FIG. 1A). This may be due to the ability of GFP to form dimers (Ohashi et al, 2007). A Western blot of GFP-PG1 (FIG. 1D) shows that the 29 kDa monomer bound to a 40 kDa fragment along with other non-specific plant proteins that may have been co-purified as previously described. It is clearly shown that there is a possibility that the mobility may be shifted by (Morasuttia et al 2002). The native fluorescence of GFP-RC101 and GFP-PG1 (FIGS. 1B and 1D) shows that GFP is electrophoretic mobility at each GFP fragment described in previous studies because GFP is fused to a cationic peptide. It shows a multimeric band visible below the 27 kDa GFP standard size that may be causing the shift (Lee et al, 2011).

AMPの抗菌活性
図2(A〜E)に示されるように、本発明者らは最初に用量反応時間−殺傷研究を使用してGFP−PG1の抗菌活性を調べた。GFP−PG1は、証明済みのバイオフィルム形成および齲歯惹起の病原であるStreptococcus mutansに対して強力な抗菌活性を示し、低濃度で1時間以内に細菌細胞を急速に殺傷する(図2A)。GFP−PG1はまた、初期の口腔生着菌であるStreptococcus gordoniiとActinomyces naeslundiiも殺傷したが、試験した濃度でCandida albicansに対して限られた抗真菌活性を示した(図2E)。タイムラプス共焦点イメージングは、S.mutansの生存率が、未処理のコントロール(図3B)と比較して、図3Aに示すように、10分で影響を受けることを示している。SEMイメージングにより、S.mutans膜表面の破壊が明らかになり、細胞内含有量の押し出しと不規則な細胞形態が引き起こされた一方で、未処理の細菌が、いかなる可視の細胞溶解またはデブリもなく、素のままで滑らかな表面を示していた(図3C)。S.mutansに対するGFP−PG1の抗菌効果を示したので、この抗菌ペプチドのバイオフィルム形成の防止または事前に形成されたバイオフィルムの破壊の可能性を調べた。
Antimicrobial activity of AMP As shown in Figure 2 (AE), we first examined the antimicrobial activity of GFP-PG1 using a dose response time-killing study. GFP-PG1 exhibits potent antibacterial activity against Streptococcus mutans, a proven biofilm-forming and dental caries-causing pathogen, and rapidly kills bacterial cells within 1 hour at low concentrations (FIG. 2A). GFP-PG1 also killed the early oral colonization bacteria Streptococcus gordonii and Actinomyces naeslundii, but showed limited antifungal activity against Candida albicans at the concentrations tested (FIG. 2E). Time-lapse confocal imaging is described by S. It shows that mutans viability is affected at 10 minutes as shown in FIG. 3A compared to untreated controls (FIG. 3B). By SEM imaging, S. Mutant membrane surface disruption was revealed, leading to intracellular content extrusion and irregular cell morphology, while untreated bacteria remained pristine and smooth without any visible cell lysis or debris. It showed a smooth surface (Fig. 3C). S. Having shown the antibacterial effect of GFP-PG1 on mutans, the possibility of preventing the biofilm formation of this antimicrobial peptide or the destruction of the preformed biofilm was investigated.

AMPによるバイオフィルムの開始の阻害
薬物は局所適用後に治療効果を発揮する必要があるため、病原性口腔バイオフィルムの形成を防ぐことは困難である。GFP−PG1がバイオフィルムの開始を妨害できるかどうかを判断するために、唾液コーティングアパタイト(sHA)表面(歯の代理)をGFP−PG1の単一局所治療で30分間処理し、その後、活発に成長するS.mutans細胞と蝕原性(スクロースに富む)条件でインキュベートした。GFP−PG1処理sHA表面上でEPSマトリックスの蓄積が最小限のS.mutansによるバイオフィルム形成の実質的な障害が観察された(図4Bおよび4C)。少数の付着細胞クラスタは、コントロールと比較してほとんど生存不能であり(図4A)、局所的な短期曝露にもかかわらず、バイオフィルムの開始に対するGFP−PG1の強力な効果を示した。
Inhibition of Biofilm Initiation by AMP It is difficult to prevent the formation of pathogenic oral biofilms because the drug must exert a therapeutic effect after topical application. To determine whether GFP-PG1 could interfere with the initiation of biofilms, saliva coated apatite (sHA) surfaces (tooth surrogates) were treated with a single topical treatment of GFP-PG1 for 30 minutes and then actively. Growing S. Incubated with mutans cells under cariogenic (sucrose-rich) conditions. S. cerevisiae with minimal accumulation of EPS matrix on GFP-PG1 treated sHA surface. Substantial impairment of biofilm formation by mutans was observed (FIGS. 4B and 4C). A small number of adherent cell clusters were almost non-viable compared to controls (FIG. 4A), indicating a strong effect of GFP-PG1 on the initiation of biofilm despite local short-term exposure.

EPS分解酵素を含むまたは含まないAMPによる事前形成バイオフィルムの破壊
表面に形成されたバイオフィルムの破壊は困難である。齲蝕原性バイオフィルムの破壊は、周囲のエキソポリサッカライド(EPS)を豊富に含んだマトリックスを取り込んで保護するため、薬物が病原菌(S.mutansなど)のクラスタに到達できないことが多いため、特に困難である[Bowen and Koo,2011]。デキストラナーゼやムタナーゼなどのEPS分解酵素は、抗菌効果はないが、齲蝕原性バイオフィルムのマトリックスの消化に役立つ。まず、細胞生存率に影響を与えることなく、EPSマトリックスの破壊に必要なデキストラナーゼおよび/またはムタナーゼを最適化した(データは示さず)。図5に示すように、デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせは、EPS(赤色)と細菌細胞クラスタ(緑色)と「覆いのない」細胞(矢印参照)間の「オープンスペース」(矢印参照)を消化できる。したがって、GFP−PG1とEPS分解酵素の組み合わせは、全体的な抗バイオフィルム効果を相乗的に強化する。
Disruption of preformed biofilm with AMP with or without EPS-degrading enzyme Disruption of biofilm formed on the surface is difficult. Destruction of cariogenic biofilms is particularly important because the drug is often unable to reach clusters of pathogenic bacteria (such as S. mutans) because it incorporates and protects the surrounding exopolysaccharide (EPS)-rich matrix. Difficult [Bowen and Koo, 2011]. EPS-degrading enzymes such as dextranase and mutanase have no antibacterial effect but help digest the matrix of cariogenic biofilms. First, dextranase and/or mutanase required for EPS matrix disruption were optimized without affecting cell viability (data not shown). As shown in Figure 5, the combination of dextranase and mutanase digests the "open space" (see arrow) between EPS (red) and bacterial cell clusters (green) and "uncovered" cells (see arrow). it can. Therefore, the combination of GFP-PG1 and EPS degrading enzyme synergistically enhances the overall anti-biofilm effect.

この概念を探求するため、Streptococcus mutansバイオフィルムをsHA表面に事前に形成し、GFP−PG1およびEPS分解酵素(Dex/Mut)を単独または組み合わせて局所的に処理した。タイムラプス共焦点イメージングと定量的計算分析を実施して、バイオフィルム内のEPSマトリックス分解と生/死菌細胞を分析した(図6A)。酵素とペプチドの組み合わせにより、EPSマトリックスが60%以上分解されたが、GFP−PGまたはDex/Mut単独と比較した場合、細菌の死滅が増加した。これらの発見は、コロニー形成単位を判定することにより、標準的な培養アッセイを介してさらに検証された。Dex/Mutと組み合わせたS.mutansバイオフィルムに対するPGの抗菌活性は、単独のいずれよりも大幅に強化された。Dex/Mut単独の局所曝露はバイオフィルム細胞の生存率に影響を示さなかったが、GFP−PG−1単独は限られた殺傷活性を示した(図6B)。合わせて、データは、確立されたバイオフィルムに対するGFP−PG−1の抗菌効果を相乗的に強化するこの組み合わせアプローチの可能性を実証している(図6C)。 To explore this concept, Streptococcus mutans biofilms were pre-formed on the sHA surface and treated locally with GFP-PG1 and EPS degrading enzyme (Dex/Mut) alone or in combination. Time-lapse confocal imaging and quantitative computational analysis were performed to analyze EPS matrix degradation and live/dead cells within the biofilm (FIG. 6A). The combination of enzyme and peptide degraded the EPS matrix by more than 60%, but increased bacterial killing when compared to GFP-PG or Dex/Mut alone. These findings were further validated via standard culture assays by determining colony forming units. S. cerevisiae combined with Dex/Mut. The antibacterial activity of PG against mutans biofilm was significantly enhanced over either alone. Local exposure of Dex/Mut alone had no effect on the viability of biofilm cells, whereas GFP-PG-1 alone showed limited killing activity (Fig. 6B). Together, the data demonstrate the potential of this combinatorial approach to synergistically enhance the antimicrobial effect of GFP-PG-1 on established biofilms (FIG. 6C).

ヒト歯周細胞による異なるタグと融合したGFPの取り込み。 Uptake of GFP fused with different tags by human periodontal cells.

HPDLS、MMS、SCC−1、GMSC、AGKおよび骨芽細胞(OBC)を含むヒト培養細胞とインキュベートした場合の精製GFP融合タンパク質は、興味深い結果を明らかにした。各細胞株の代表的な画像が1つだけ提示されているが、取り込み研究は3回繰り返して行われ、共焦点顕微鏡下で少なくとも10〜15枚の画像が記録された。融合タグがなければ、GFPは試験されたヒト細胞株には入らなかった。CTB−GFPとPTD−GFPは、試験対象のすべての細胞タイプに効果的に浸透したが、局在パターンは異なった。CTB−GFPとインキュベーションすると、GFPシグナルは主にHPDLSCおよびMMSCの周辺、SSC−1の均一な小さな細胞質斑点、AGK、OBCおよびGMSCの大きな細胞質病巣に局在した。PTD−GFPは、MMSCの小さな細胞質病巣、HPDLSC、GMSC、AGK、OBC、および細胞質とSCC−1細胞の周辺の様々なサイズの細胞質斑点として観察された。PG1−GFPは、GFPが他のいずれの融合タンパク質よりも10倍低い濃度で局在化できるため、試験されたすべてのヒト細胞への進入に最も効率的なタグである。PG1−GFPは、HPDLSC、SCC−1、GMSCおよびAGK細胞でのみ細胞質局在を示し、MMSCでは末梢およびサイトゾルの両方に局在していたが、OBCの末梢にのみ局在している。RC101−GFPはSCC−1、GMSC、AGKおよびOBCに局在していたが、HPDLSCでの局在は無視でき、MMSC細胞では検出できなかった。 The purified GFP fusion protein when incubated with human cultured cells including HPDLS, MMS, SCC-1, GMSC, AGK and osteoblasts (OBC) revealed interesting results. Although only one representative image for each cell line is presented, uptake studies were performed in triplicate and at least 10-15 images were recorded under a confocal microscope. Without the fusion tag, GFP did not enter the human cell lines tested. CTB-GFP and PTD-GFP effectively penetrated all cell types tested, but differed in their localization patterns. Upon incubation with CTB-GFP, GFP signals were mainly localized around HPDLSCs and MMSCs, uniform small cytoplasmic spots of SSC-1, large cytoplasmic foci of AGKs, OBCs and GMSCs. PTD-GFP was observed as small cytoplasmic foci of MMSC, HPDLSC, GMSC, AGK, OBC, and cytoplasmic spots of varying size around the cytoplasm and SCC-1 cells. PG1-GFP is the most efficient tag for entry into all human cells tested, as GFP can localize at a 10-fold lower concentration than any other fusion protein. PG1-GFP showed cytoplasmic localization only in HPDLSC, SCC-1, GMSC and AGK cells, and was localized both in the periphery and cytosol in MMSC, but only in the periphery of OBC. RC101-GFP was localized to SCC-1, GMSC, AGK and OBC, but its localization in HPDLSC was negligible and could not be detected in MMSC cells.

考察と結論
齲蝕原性口腔バイオフィルムの集合は、細胞外EPSマトリックスが発達するにつれて、病原性細菌がどのように表面(歯)に蓄積するかを示す代表的な例である。齲蝕原性バイオフィルム形成の予防には、局所治療による歯の表面での細菌の蓄積の破壊が必要である。クロルヘキシジン(CHX)は、局所抗菌療法の「ゴールドスタンダード」とみなされている(Flemmig and Beikler 2011;Marsh et al 2011;Caufield et al 2001)。CHXは唾液中のミュータンス連鎖球菌レベルを効果的に抑制するが、歯の染色や結石形成などの有害な副作用があり、毎日の予防的または治療的使用には推奨しない(Autio−Gold 2008)。別の方法として、いくつかの抗菌ペプチド(AMP)が開発され、口腔細菌に対して試験され、バイオフィルムに対する潜在的な影響が示されている(影響はプランクトン細胞に対して減少している)(Silva et al.,2012によるレビュー)。残念ながら、これらの研究では、臨床的に使用される局所治療レジメンではなく、AMPsへの継続的で長時間のバイオフィルム曝露(数時間)を使用して、抗バイオフィルムの有効性を試験した。さらに、合成AMPsは製造コストが高く、歯科用途には妥当でない。ここでは、植物で作られたAMPを示す。これは、歯の代理表面の単一の短期局所治療でバイオフィルム形成を制御する強力な効果を示している。
Discussion and Conclusions The assembly of cariogenic oral biofilms is a representative example of how pathogenic bacteria accumulate on the surface (tooth) as the extracellular EPS matrix develops. Prevention of cariogenic biofilm formation requires destruction of bacterial accumulation on the tooth surface by topical treatment. Chlorhexidine (CHX) is regarded as the "gold standard" for topical antibacterial therapy (Flemmig and Beikler 2011; Marsh et al 2011; Caufield et al 2001). CHX effectively suppresses mutans streptococcal levels in saliva, but has adverse side effects such as tooth staining and stone formation and is not recommended for daily prophylactic or therapeutic use (Auto-Gold 2008) .. Alternatively, several antimicrobial peptides (AMPs) have been developed and tested against oral bacteria, showing potential effects on biofilms (effects are diminished on plankton cells). (Review by Silva et al., 2012). Unfortunately, these studies tested the efficacy of anti-biofilms using continuous and prolonged biofilm exposure to AMPs (several hours), rather than a clinically used topical treatment regimen. .. Moreover, synthetic AMPs are expensive to manufacture and are not suitable for dental applications. Here we show plant-made AMP. This demonstrates the potent effect of controlling biofilm formation with a single short-term topical treatment of the surrogate surface of the tooth.

開発された齲蝕原性バイオフィルムは、EPSマトリックスに埋め込まれた細菌によって特徴付けられ、バイオフィルムの処理と除去を非常に困難にする(Paes Leme et al 2006;Koo et al 2013)。EPSが豊富なマトリックスは、微生物の付着、凝集、保護を促進し、拡散を妨げる(Koo et al 2013;Flemming and Wingender 2010)。EPSマトリックスは、バイオフィルムに空間的および微小環境的な不均一性を作り出し、局所的に抗菌剤に対する病原体の成長と保護を調整し、歯の表面にバイオフィルムをしっかりと付着させる接着性の高い足場を作る(Flemming and Wingender 2010;Peterson et al.2015)。CHXは、形成された齲蝕原性バイオフィルムに対してはるかに効果が低い(Hope and Wilson、2004;Van Strydonck et al 2012;Xiao et al.,2012)。EPSは、主に不溶性(α1,3結合グルコースの含有量が高い)と可溶性(主にα1,6結合グルコース)グルカンの混合物で構成されている(Bowen and Koo 2011)。このように、EPSマトリックス分解デキストラナーゼまたはムタナーゼ(真菌由来)を使用してバイオフィルムを破壊し、齲蝕を予防する可能性が調査され、商業的に入手可能な市販のマウスウォッシュ(例えば、Biotene PBF)に含まれている。しかし、おそらく抗菌作用の欠如と口内での酵素活性の低下のために、酵素のみの局所適用は臨床的に中程度の抗バイオフィルム/抗齲蝕効果を生み出した(Hull 1980)(Balakrishnan et al 2000)。興味深いことに、最近のin vitroの研究では、デキストラナーゼとムタナーゼが融合して構成されたキメラグルカナーゼが、いずれかの酵素単独よりもプラークバイオフィルムの破壊に効果的であることが示されている(Jiao et al 2014)。しかし、抗菌薬と両方のEPSマトリックス分解酵素を単一の治療システムに組み合わせるアプローチは、おそらくコストと製剤に関連する困難のために、まだ開発されていない。この研究では、PG1とマトリックス分解酵素が相乗的かつ効果的に作用して齲蝕原性バイオフィルムを破壊することを実証する。この実現可能で効果的な局所抗バイオフィルムアプローチは、同時に、バイオフィルムマトリックスの足場を分解し、EPS消化酵素と組み合わせた抗菌ペプチドを使用して、埋め込まれた細菌を殺すことができる。 The cariogenic biofilm developed is characterized by bacteria embedded in an EPS matrix, making biofilm processing and removal very difficult (Paes Leme et al 2006; Koo et al 2013). The EPS-rich matrix promotes microbial attachment, aggregation, protection and prevents diffusion (Koo et al 2013; Flemming and Wingender 2010). EPS matrix creates spatial and microenvironmental heterogeneity in the biofilm, locally regulates pathogen growth and protection against antimicrobial agents, and firmly adheres the biofilm to the tooth surface Scaffolding (Flemming and Wingender 2010; Peterson et al. 2015). CHX is much less effective on cariogenic biofilms formed (Hope and Wilson, 2004; Van Strydonck et al 2012; Xiao et al., 2012). EPS is mainly composed of a mixture of insoluble (high content of α1,3-bond glucose) and soluble (mainly α1,6-bond glucose) glucan (Bowen and Koo 2011). Thus, the possibility of using EPS matrix-degrading dextranase or mutanase (of fungal origin) to disrupt biofilms and prevent caries was investigated and commercially available mouthwashes (eg, Biotene) were investigated. PBF). However, topical application of the enzyme alone produced a clinically moderate anti-biofilm/anti-caries effect, probably due to lack of antibacterial activity and reduced enzymatic activity in the mouth (Hull 1980) (Balakrishnan et al 2000). ). Interestingly, recent in vitro studies have shown that a chimeric glucanase composed of a fusion of dextranase and mutanase is more effective at disrupting plaque biofilms than either enzyme alone. (Jiao et al 2014). However, the approach of combining antimicrobial agents and both EPS matrix-degrading enzymes into a single therapeutic system has not yet been developed, probably due to cost and formulation-related difficulties. This study demonstrates that PG1 and matrix-degrading enzymes act synergistically and effectively to destroy cariogenic biofilms. This feasible and effective topical anti-biofilm approach can simultaneously degrade the scaffold of the biofilm matrix and use antimicrobial peptides in combination with EPS digestive enzymes to kill the embedded bacteria.

プロテグリンとGFP融合による高レベルの抗菌活性の保持は、バイオフィルムの破壊を超えて、口腔の健康を向上させる多くの臨床応用への扉を開く。バイオフィルムの破壊に加えて、歯肉組織の創傷治癒を強化することは重要な臨床的ニーズである。本発明者らは最近、プロテグリンとレトロサイクリンの両方がヒトのマスト細胞に入り、創傷治癒プロセスの重要な工程である脱顆粒を誘導できることを報告した(Gupta et al 2015)。したがって、抗菌ペプチドのプロテグリンとレトロサイクリンは、バイオフィルムの細菌を殺すのに重要な役割を果たし、マスト細胞の脱顆粒を通じて創傷治癒を開始する。さらに、成長ホルモンまたは他のタンパク質を効果的に送達して、細胞接着を強化し、骨形成、血管新生、骨再生、骨芽細胞または内皮細胞の分化を刺激することが重要である。以前に同定された細胞透過性ペプチドにはいくつかの制限がある。CTBは、ユビキタスGM1受容体を介してすべての細胞タイプに入り、これにはCTBの五量体型が必要である。一方、PTDは免疫細胞に侵入しない(Xiao et al 2016)。 Retention of high levels of antibacterial activity by the fusion of protegrin and GFP opens the door to many clinical applications to improve oral health beyond biofilm disruption. In addition to biofilm disruption, enhancing wound healing of gingival tissue is an important clinical need. We have recently reported that both protegrin and retrocyclin can enter human mast cells and induce degranulation, an important step in the wound healing process (Gupta et al 2015). Therefore, the antimicrobial peptides protegrin and retrocyclin play an important role in killing biofilm bacteria and initiate wound healing through mast cell degranulation. In addition, it is important to effectively deliver growth hormone or other proteins to enhance cell adhesion and stimulate bone formation, angiogenesis, bone regeneration, osteoblast or endothelial cell differentiation. The cell-penetrating peptides previously identified have some limitations. CTB enters all cell types via the ubiquitous GM1 receptor, which requires the pentameric form of CTB. On the other hand, PTD does not invade immune cells (Xiao et al 2016).

この研究では、PG1−GFPまたはRC101−GFPが歯周および歯肉細胞に入る能力を試験した。PG1−GFPは、他の融合タンパク質よりも10倍低い濃度でもGFPシグナルを検出できるため、歯周または歯肉のヒト細胞への進入に最も効率的なタグである。細胞内局在には多少のばらつきがあったが、PG1−GFPはHPDLSC、SCC−1、GMSC、AGK、MMSC、OBCに効果的に入った。対照的に、RC101−GFPはSCC−1、GMSC、AGKおよびOBCに入ったが、HPDLSCおよびMMSC細胞での局在は不十分であるか検出できなかった。したがって、この研究では、骨芽細胞、歯根膜細胞、歯肉上皮細胞、または線維芽細胞に薬物を送達して口腔の健康を増進させるプロテグリンの新しい役割を特定した。機械的粉砕によって植物細胞で合成されたタンパク質薬物を放出することが可能であり、チューインガムに埋め込まれた凍結乾燥植物細胞にバイオカプセル化されたタンパク質薬物は、長時間のゆっくりとした持続放出のための理想的な薬物送達モードを提供する。これにより、現在の口腔洗浄剤の主な制限である、歯茎/歯面への抗菌剤の短時間の接触が克服される。 In this study, the ability of PG1-GFP or RC101-GFP to enter periodontal and gingival cells was tested. PG1-GFP is the most efficient tag for periodontal or gingival human cell entry because it can detect GFP signals at concentrations 10 times lower than other fusion proteins. PG1-GFP effectively entered HPDLSC, SCC-1, GMSC, AGK, MMSC, OBC, although there was some variation in intracellular localization. In contrast, RC101-GFP entered SCC-1, GMSC, AGK and OBC, but its localization in HPDLSC and MMSC cells was poor or undetectable. Therefore, this study identified a new role for protegrin in delivering drugs to osteoblasts, periodontal ligament cells, gingival epithelial cells, or fibroblasts to improve oral health. It is possible to release the protein drug synthesized in plant cells by mechanical milling, and the protein drug bioencapsulated in freeze-dried plant cells embedded in chewing gum is for long and slow sustained release. To provide an ideal drug delivery mode of This overcomes the major limitation of current mouthwashes, the brief contact of the antibacterial agent on the gum/tooth surface.

局所適用を超えて、植物細胞で発現したプロテグリンと融合したタンパク質薬は、非侵襲的な方法で歯肉組織のより深い層に経口送達され、患者のコンプライアンスを向上させることができる。植物にバイオカプセル化されたタンパク質薬は、効力を失うことなく室温で長年保存できる(Su et al 2015;Daniell et al 2016)。現在のタンパク質医薬品の高コストは、法外に高価な発酵槽での生産、精製、冷蔵輸送/貯蔵、貯蔵寿命の短さ、および無菌送達方法によるものである。これらの課題はすべて、この新しいドラッグデリバリーの概念を使用して、口腔の健康を向上させることができる。タンパク質医薬品の製造のための植物細胞の最近のFDAの承認(Walsh 2014)は、この新しい概念の臨床的進歩に向けて順調に進んでいる。 Beyond topical application, protein drugs fused with plant cell-expressed protegrin can be delivered orally to the deeper layers of gingival tissue in a non-invasive manner, improving patient compliance. Plant-bioencapsulated protein drugs can be stored for many years at room temperature without loss of potency (Su et al 2015; Daniell et al 2016). The high cost of current protein pharmaceuticals is due to exorbitantly expensive fermentor production, purification, refrigerated shipping/storage, short shelf life, and aseptic delivery methods. All of these challenges can improve oral health using this new concept of drug delivery. The recent FDA approval of plant cells for the production of protein pharmaceuticals (Walsh 2014) is on track for the clinical advancement of this new concept.

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実施例II
AMPを発現する葉緑体ベクター、バイオフィルム分解酵素およびその融合タンパク質の作成
バイオフィルムに関連する感染症の効果的な治療は、抗菌薬が周囲の細胞外マトリックス内に存在する微生物のクラスタに到達できず、それらを取り込んで保護するため、頻繁に問題となる。さらに、バイオフィルム関連の口腔疾患に対する新しい治療法の開発と口腔衛生の維持には、費用対効果が高く、容易にアクセスできる必要がある。
Example II
Generation of AMP-expressing chloroplast vectors, biofilm-degrading enzymes and their fusion proteins Effective treatment of infectious diseases associated with biofilms reaches clusters of microorganisms where antimicrobial agents reside within the surrounding extracellular matrix This is often a problem because you can't do that and they are captured and protected. Furthermore, the development of new treatments and maintenance of oral hygiene for biofilm-related oral diseases need to be cost-effective and easily accessible.

試薬の継続的な供給を確保するために、デキストラナーゼ/ムタナーゼとプロテグリン/レトロサイクリンは、タバコおよびレタスなどの他の植物の葉緑体の融合タンパク質として独立して発現される。タンパク質は、低コストの精製戦略で生産および使用される。タバコ植物は100万個の種子を生産するため、生産を容易に拡大することが可能である。タバコの各エーカーは、最大40メートルトンのバイオマスを生産し、AMP、酵素、およびそれをコードする融合コンストラクトの低コストの大規模生産を促進する。別のアプローチでは、タンパク質はレタスなどの食用植物で生産される。 To ensure a continuous supply of reagents, dextranase/mutanase and protegrin/retrocyclin are independently expressed as chloroplast fusion proteins in other plants such as tobacco and lettuce. Proteins are produced and used in low cost purification strategies. Since tobacco plants produce 1 million seeds, production can be easily expanded. Each acre of tobacco produces up to 40 metric tons of biomass, facilitating low-cost, large-scale production of AMP, enzyme, and the fusion construct encoding it. In another approach, proteins are produced in edible plants such as lettuce.

いくつかのデキストラナーゼ(Dex)およびムタナーゼ(Mut)は、真菌および細菌から単離され、それらの酵素活性について特徴付けられている。最適なデキストラナーゼおよびムタナーゼ酵素は、ヒトの口腔環境に適した酵素特性を備えている必要がある。短時間の経口治療に基づいて、プラークバイオフィルムへの強力な結合/保持特性と両方のタイプのEPS(デキストランとミュータンス)への触媒活性が非常に望ましい。市販のデキストラナーゼ含有うがい薬(ビオテンなど)に添加される酵素は、主に菌類(ペニシリウム属およびチェトミウムエラティカム)に由来する。ただし、真菌のデキストラナーゼは、細菌のデキストラナーゼ(35〜40°C)よりも高い温度(50〜60°C)の最適値を示す。さらに、細菌のデキストラナーゼは口内温度(約37℃)でより安定し、効果的であり、齲蝕予防に適している。最近、Arthrobacter sp株Arth410のデキストラナーゼは、真菌のデキストラナーゼと比較して、口内および齲蝕原性バイオフィルムに見られる最適温度(35〜45°C)およびpHの値(pH5〜7)で優れたデキストラン分解特性を示した。さらに、細菌のデキストラン酵素の局所適用は、真菌のデキストランよりもin vivoで齲蝕を減らすのにより効果的である。同様に、Paenibacillus sp.株RM1の細菌ムタナーゼは、バイオフィルムと3分間の最初のインキュベーションが先行するムタナーゼの除去後でも、バイオフィルムが6時間のインキュベーションによって効果的に分解されたことを示している。また、他の微生物種と比較すると、RM1のムタナーゼはバイオフィルム分解特性の向上を示している。特に、真菌酵素はグリコシル化を必要とするため、葉緑体での発現が妨げられる。さらに、ヒトのシステムにおける糖タンパク質の免疫原性により、規制上の懸念がさらに生じる可能性がある。したがって、本発明は、葉緑体での発現のための細菌のデキストラナーゼおよびムタナーゼの使用を含む。 Several dextranases (Dex) and mutanases (Muts) have been isolated from fungi and bacteria and characterized for their enzymatic activity. Optimal dextranase and mutanase enzymes should have enzymatic properties suitable for the human oral environment. Based on short-term oral treatment, strong binding/retention properties to plaque biofilms and catalytic activity to both types of EPS (dextran and mutans) are highly desirable. Enzymes added to commercially available dextranase-containing mouthwashes (such as bioten) are mainly derived from fungi (Penicillium spp. and Chetium elaticum). However, fungal dextranase exhibits optimum values at higher temperatures (50-60°C) than bacterial dextranase (35-40°C). In addition, bacterial dextranase is more stable and effective at oral temperature (about 37°C) and is suitable for caries prevention. Recently, the dextranase of Arthrobacter sp strain Arth410 has been found to have optimum temperature (35-45°C) and pH values (pH 5-7) found in oral and cariogenic biofilms as compared to fungal dextranase. Showed excellent dextran degradation characteristics. Moreover, topical application of the bacterial dextran enzyme is more effective in reducing caries in vivo than the fungal dextran. Similarly, Paenibacillus sp. The bacterial mutanases of strain RM1 show that the biofilms were effectively degraded by the 6 hour incubation even after removal of the mutanases, which was preceded by a 3 minute initial incubation with the biofilms. Also, RM1 mutanases show improved biofilm degradation properties when compared to other microbial species. In particular, fungal enzymes require glycosylation, which prevents their expression in chloroplasts. Furthermore, the immunogenicity of glycoproteins in the human system may further raise regulatory concerns. Thus, the invention includes the use of bacterial dextranases and mutanases for chloroplast expression.

葉緑体におけるArth410デキストラナーゼおよびRM1ムタナーゼタンパク質の産生を増加させるために、両方の配列は葉緑体発現用にコドン最適化されている。図9Aおよび9Bを参照されたい。 Both sequences have been codon-optimized for chloroplast expression in order to increase the production of Arth410 dextranase and RM1 mutanase proteins in chloroplasts. See Figures 9A and 9B.

レトロサイクリンとプロテグリン
合成を最大限にし、AMPsの毒性を低減するために、図10に示すように、プロテアーゼ切断部位で分離されたPG1またはRC101の10個のタンデムリピートが使用される。発現遺伝子の各コピーについて、PG1またはRC 101の10個の機能的コピーが作成される。この目的のために、高い特異性と7つのアミノ酸の短い切断部位を持つTobacco Etch Virus(TEV)プロテアーゼを選択した。あるいは、フューリン切断部位も使用できる。このベクターは、バイオフィルム分解酵素をコードする核酸を含むように設計することもできる。コード領域は、AMPを発現するために利用されるプロモータの下で発現できるか、第2のプロモータ領域に作動可能に連結されたベクターに連結できる。バイオフィルム分解酵素コード配列は、酵素の放出を促進するためにTEVプロテアーゼ切断部位を含んでもよい。このアプローチは、化学的開裂法よりも安全でクリーンなオプションを提供する。最も重要なことは、融合タンパク質中の個々のPG1ペプチドは切断前に二次構造を形成せず、それにより宿主生産システムに致命的なこともある機能性ペプチドの蓄積が回避されることである。切断されたPG1/RC101の抗菌活性、バイオフィルム分解酵素またはそれらの融合タンパク質を使用して、実施例Iに開示された方法を使用してバイオフィルムを分解することができる。
To maximize retrocyclin and protegrin synthesis and reduce toxicity of AMPs, ten tandem repeats of PG1 or RC101 separated by a protease cleavage site are used, as shown in FIG. For each copy of the expressed gene, 10 functional copies of PG1 or RC 101 are made. For this purpose, Tobacco Etch Virus (TEV) protease with high specificity and a short cleavage site of 7 amino acids was selected. Alternatively, a furin cleavage site can be used. The vector can also be designed to include a nucleic acid encoding a biofilm degrading enzyme. The coding region can be expressed under the promoter utilized to express AMP or can be linked to a vector operably linked to a second promoter region. The biofilm degrading enzyme coding sequence may include a TEV protease cleavage site to facilitate release of the enzyme. This approach offers a safer and cleaner option than the chemical cleavage method. Most importantly, the individual PG1 peptides in the fusion protein do not form secondary structures prior to cleavage, thereby avoiding accumulation of functional peptides that can be fatal to the host production system. .. The cleaved PG1/RC101 antibacterial activity, biofilm degrading enzymes or fusion proteins thereof can be used to degrade biofilms using the methods disclosed in Example I.

上記のように、AMP/バイオフィルム分解酵素をコードする配列は、pLDなどの葉緑体形質転換ベクターへの挿入の前に、任意選択でコドン最適化されている。葉緑体の形質転換は、二重相同組換えイベントに依存している。したがって、葉緑体ベクターは、目的の異種タンパク質をコードする発現カセットに隣接する葉緑体ゲノムとの相同領域を含み、それが機能遺伝子を破壊することなく、葉緑体ゲノムの遺伝子間スペーサ領域への導入遺伝子カセットの挿入を促進する。いずれかの遺伝子間スペーサ領域は導入遺伝子の挿入に使用できるが、最も一般的に使用される導入遺伝子統合部位は、葉緑体ゲノムのIR領域内に位置するtrnI−trnA遺伝子(rrnオペロン内)間の転写活性遺伝子間領域である(図10)。大腸菌と葉緑体のタンパク質合成機構は類似しているため、コドン最適化の効率も大腸菌で評価でき、そのため植物を作成できる。両方のシステムは、AMPs、バイオフィルム分解酵素、またはそれらの融合タンパク質の発現、およびAMPsまたは酵素活性の精製と評価に使用できる。 As mentioned above, the sequence encoding the AMP/biofilm degrading enzyme is optionally codon optimized prior to insertion into a chloroplast transformation vector such as pLD. Transformation of chloroplasts is dependent on a double homologous recombination event. Therefore, the chloroplast vector contains a region of homology with the chloroplast genome that flanks the expression cassette encoding the heterologous protein of interest, which does not disrupt the functional gene and thus the intergenic spacer region of the chloroplast genome. Facilitate the insertion of the transgene cassette into. Although any intergenic spacer region can be used for transgene insertion, the most commonly used transgene integration site is the trnI-trnA gene (within the rrn operon) located within the IR region of the chloroplast genome. It is a transcriptionally active intergenic region between (FIG. 10). Since Escherichia coli and chloroplast have similar protein synthesis mechanisms, codon optimization efficiency can also be evaluated in E. coli, and thus plants can be created. Both systems can be used to purify and evaluate the expression of AMPs, biofilm degrading enzymes, or fusion proteins thereof, and AMPs or enzyme activity.

精製戦略
疎水性相互作用カラム(HIC;TOSOH Butyl Toyopearl 650m)を使用して、Green Florescent Protein(GFP)と融合したPG1を精製できる。GFPはHICに選択的に結合し、Rc101/PG1の純度を>90%にする。高額なHICクロマトグラフィメソッドを使用しているにもかかわらず、回収率は非常に低い(<20%)。この問題に対処し、収率を高めるために、エラスチン様生体高分子(GVGVP(配列ID番号:11)、図10)とPG1の10個のタンデムリピートがベクターに組み込まれている。この生体高分子は、逆転移温度(Tt)を超える温度に上昇すると溶液から沈殿するという独特の熱特性を持っている。GVGVPはTt未満で可溶性モノマー状態のままで、Ttを超えると不溶性凝集体を形成する。溶解状態から不溶性状態へのこの相転移は、溶液の温度を変えることで可逆的であり、これによりタンパク質の精製が容易になる。続いて、図11に示すように、Tt未満に冷却し、共沈したいかなる不溶性汚染物質をも除去することにより、融合タンパク質を再可溶化する。加熱(37°C)および冷却(4°C)のプロセスは逆遷移サイクリング(ITC)として知られており、3−5ラウンドのITCを実行すると高純度のタンパク質が得られる(純度>98%、図11)。
Purification strategy A hydrophobic interaction column (HIC; TOSOH Butyl Toyopearl 650m) can be used to purify PG1 fused with Green Florescent Scientine (GFP). GFP selectively binds to HIC, making Rc101/PG1 purity >90%. Despite the use of expensive HIC chromatography methods, the recovery is very low (<20%). To address this issue and increase yield, 10 tandem repeats of elastin-like biopolymer (GVGVP (SEQ ID NO: 11), Figure 10) and PG1 have been incorporated into the vector. This biopolymer has the unique thermal property of precipitating out of solution when raised above the reverse transition temperature (Tt). GVGVP remains in the soluble monomer state below Tt and forms insoluble aggregates above Tt. This phase transition from the dissolved state to the insoluble state is reversible by changing the temperature of the solution, which facilitates protein purification. The fusion protein is then resolubilized by cooling below Tt to remove any co-precipitated insoluble contaminants, as shown in FIG. The process of heating (37°C) and cooling (4°C) is known as inverse transition cycling (ITC), and 3-5 rounds of ITC can be performed to obtain highly pure protein (purity >98%, (Fig. 11).

別のアプローチでは、大腸菌での発現のためにシグナルペプチドをデキストラナーゼまたはムタナーゼと融合させ、そこでシグナルペプチドは細胞外培地への酵素の分泌をもたらす。さらに、分泌タンパク質は、大腸菌の2つの膜システムを通過する必要があり、その間にジスルフィドイソメラーゼ、フォルダーゼ、シャペロンが存在するペリプラズム環境を通過する。したがって、分泌タンパク質の正しいフォールディングとジスルフィド結合の形成は酵素によって促進され、タンパク質の生物学的活性が向上する(AMPsに最適)。この生産戦略の別のメリットは、組換えタンパク質の安定性を高める働きをする培地中のタンパク質分解活性が低いレベルであることである。分泌されたタンパク質のシグナル配列は、エクスポートプロセス中に切断され、自然のタンパク質に対する本物のN末端を作成する。TAT、SRP、またはSecB依存経路など、タンパク質を細胞外培地に移動させるのに役立つ分子がいくつかある。ただし、独立して機能するのではなく、異なる経路は互いに密接に相互作用する。SRPとSecBの両方に依存する経路は、単一のタンパク質のターゲティングで一緒に機能できる。また、Sec欠乏条件下では、Sec経路基質の転座はTATシステムによって救助される。 In another approach, the signal peptide is fused to dextranase or mutanase for expression in E. coli, where the signal peptide results in secretion of the enzyme into the extracellular medium. Furthermore, secreted proteins have to cross the two membrane system of E. coli, passing through the periplasmic environment in which the disulfide isomerase, folderase and chaperone reside. Thus, the correct folding of secreted proteins and the formation of disulfide bonds are promoted by enzymes, which enhances the biological activity of proteins (optimal for AMPs). Another advantage of this production strategy is the low level of proteolytic activity in the medium that serves to enhance the stability of the recombinant protein. The signal sequence of the secreted protein is cleaved during the export process, creating a genuine N-terminus to the native protein. There are several molecules that help transfer proteins to the extracellular medium, such as the TAT, SRP, or SecB dependent pathways. However, rather than functioning independently, different pathways interact closely with each other. Pathways that depend on both SRP and SecB can work together in targeting a single protein. Also, under Sec deficiency conditions, translocation of Sec pathway substrates is rescued by the TAT system.

多数のシグナル配列の中で、外膜プロテインA(OmpA)およびSeq X(lac Z由来)シグナルペプチドは優れたエクスポート機能を示し、それぞれ最大4g/Lおよび1g/Lで融合タンパク質を細胞外培地にエクスポートできる。したがって、これらのシグナル配列は、Arth 410 DexおよびRM1 Mutを細胞外環境に効率的にエクスポートするために使用される。培地にエクスポートされたデキストラナーゼとムタナーゼの蓄積は、タンパク質の定量と酵素アッセイによって判定される。 Out of a large number of signal sequences, outer membrane protein A (OmpA) and Seq X (derived from lac Z) signal peptides showed excellent export function, and the fusion protein was added to extracellular medium at a maximum of 4 g/L and 1 g/L, respectively. Can be exported. Therefore, these signal sequences are used to efficiently export Arth 410 Dex and RM1 Mut to the extracellular environment. Accumulation of dextranase and mutanase exported to the medium is determined by protein quantification and enzymatic assays.

大腸菌におけるこれらのタンパク質の成功した発現が達成された。図12に示すウェスタンブロットの結果を参照されたい。これらの配列を保持する葉緑体ベクターは、タバコまたはレタスの葉に衝突して、エクストラナーゼ/ムタナーゼ/AMPタンパク質の大規模産生が可能な植物を作成する。大規模なバイオマスを収穫した後、葉は凍結乾燥され、室温で保存される。別のアプローチでは、(フッ化物250ppm)などの臨床的に証明された齲歯予防化合物および広域殺菌剤であるクロルヘキシジン0.12%を含めて、これらの薬剤が有効性を高めるかどうかを評価できる。 Successful expression of these proteins in E. coli was achieved. See the Western blot results shown in FIG. Chloroplast vectors carrying these sequences collide with tobacco or lettuce leaves to produce plants capable of large-scale production of extranase/mutanase/AMP proteins. After harvesting large scale biomass, the leaves are lyophilized and stored at room temperature. In another approach, clinically proven caries-preventing compounds such as (250 ppm fluoride) and the broad spectrum fungicide chlorhexidine 0.12% can be evaluated to determine if these agents enhance efficacy.

AMP−酵素の組み合わせは、齲蝕原性バイオフィルムの形成とin vivoでのキャビテーションの開始を効果的に破壊する。さらに、AMP−酵素融合タンパク質は、抗菌薬療法と齲歯の予防のための現在の化学療法よりも優れているように見える。 The AMP-enzyme combination effectively disrupts the formation of cariogenic biofilms and the onset of cavitation in vivo. Moreover, the AMP-enzyme fusion protein appears to be superior to current chemotherapy for antimicrobial therapy and prevention of dental caries.

前述のように、大規模なGLP生産と安定性評価のために、内在性レタス調節エレメントの制御下で、レタス葉緑体に有効なAMP酵素を(独立してまたは組み合わせて)発現させることができる。主な利点は、法外に高額な精製プロセスの排除による生産コストの削減である。AMP/酵素を発現する凍結乾燥葉材料は、その完全性と機能性を維持しながら、周囲温度で数ヶ月または数年保存できる。図13を参照されたい。長期保存に加えて、タンパク質薬物濃度の増加と微生物汚染の減少は他の利点である。レタスの葉は、凍結乾燥後、新鮮な葉と比較してタンパク質薬物濃度が20〜25倍増加したことを示したため、経口または局所送達に使用される材料の量が減少した。凍結乾燥後、植物材料をチューインガムに組み込んで、そこに含まれるバイオフィルム分解組成物を送達することができる。 As described above, lettuce chloroplast-effective AMP enzymes (independently or in combination) can be expressed under the control of endogenous lettuce regulatory elements for large-scale GLP production and stability evaluation. it can. The main advantage is the reduction of production costs by eliminating exorbitantly expensive refining processes. Freeze-dried leaf material expressing AMP/enzyme can be stored at ambient temperature for months or years, while maintaining its integrity and functionality. See FIG. 13. In addition to long-term storage, increased protein drug concentration and reduced microbial contamination are other advantages. Lettuce leaves showed a 20-25 fold increase in protein drug concentration after lyophilization compared to fresh leaves, thus reducing the amount of material used for oral or topical delivery. After lyophilization, the plant material can be incorporated into chewing gum to deliver the biofilm degrading composition contained therein.

AMP/酵素またはその融合物を生成するための工程を図12に示す。本発明のタンパク質の発現に有用なレタス葉緑体ベクターは、この参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第12/059,376号に以前に記載されている。レタス葉緑体のプロインスリンなどの治療用タンパク質の場合、総タンパク質の最大70%の発現レベルは、このシステムを使用すると、達成できる。 The steps for producing the AMP/enzyme or its fusion are shown in FIG. Lettuce chloroplast vectors useful for expressing the proteins of the invention have been previously described in US patent application Ser. No. 12/059,376, which is incorporated herein by this reference. For therapeutic proteins such as lettuce chloroplast proinsulin, up to 70% expression levels of total protein can be achieved using this system.

食用植物で発現されるAMP酵素は、口腔の疾患の治療および齲歯形成の予防および抑制に使用される場合、好ましくは経口的に(局所的に)送達される。口腔内の植物細胞の溶解を強化するために、AMP/酵素発現植物細胞は、この参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第12/396,382号に記載されている細胞壁分解酵素を発現する植物細胞と任意選択で混合される。 The AMP enzyme expressed in edible plants is preferably delivered orally (topically) when used for the treatment of oral diseases and the prevention and inhibition of caries formation. To enhance lysis of plant cells in the oral cavity, AMP/enzyme expressing plant cells express the cell wall degrading enzyme described in US patent application Ser. No. 12/396,382, which is incorporated herein by reference. Optionally mixed with plant cells.

チューインガムタブレットの調製を図14に示す。対象のタンパク質の例としてGFPを使用すると、このデータはチューインガムタブレットに組み込むことができるGFPの量を示す。GFPレベルは、蛍光とウェスタンブロットの両方で評価された。結果を図15に示す。本発明者らは、図16に示される咀嚼シミュレータおよび人工唾液を使用して、GFPを含むガムタブレットからのGFP放出動態を評価した。図17は、組換えレタスに存在する異なる量のGFPを含むガムタブレットからの経時的な放出動態を示すグラフを示している。 The preparation of chewing gum tablets is shown in FIG. Using GFP as an example of the protein of interest, this data shows the amount of GFP that can be incorporated into chewing gum tablets. GFP levels were assessed by both fluorescence and Western blot. The results are shown in Fig. 15. The present inventors evaluated GFP release kinetics from gum tablets containing GFP using the chewing simulator and artificial saliva shown in FIG. 16. FIG. 17 shows a graph showing the release kinetics over time from gum tablets containing different amounts of GFP present in recombinant lettuce.

これらのデータから、本発明のAMP酵素融合タンパク質を含むガムタブレットは、適切な期間活性物質を送達して、細菌の死滅およびプラークまたはバイオフィルムの分解を達成することが明らかである。しかしながら、Listerine(登録商標)などの経口すすぎ液も、AMP−酵素融合タンパク質または本発明の組み合わせを送達するために使用することができる。図18は、LISTERINEマウスウォッシュと混合された本発明の酵素を含む粗抽出物が、調製するのに非常に費用がかかる商業的に生産され精製された酵素と同じくらい効果的であることを実証する。データは、様々な組み合わせ(異なる比率と量の両方)の二重酵素がS.mutansバイオフィルムのバイオマスを用量依存的に著しく減少させたことを明らかにしている。様々な組み合わせの中で、25U Dexと5U Mut(5:1、Dex:Mut比)が最も効果的であり、120分以内に総バイオマス分解の80%以上をもたらした。さらなる実験により、5:1のDex/Mut活性比は、EPSの分解とLISTERINEマウスウォッシュによる細菌死滅の両方に対して最高の効果を示したことが確認された。エキサイティングなことに、二重酵素の前処理により、LISTERINEマウスウォッシュ媒介の細菌殺傷の効果が劇的に向上した(ビヒクル前処理およびLISTERINEマウスウォッシュに対して3 log減少)。3番目の酵素を含めると、全体的な抗バイオフィルム活性がさらに向上した。さらに、混合種モデルの結果は、二重酵素の組み合わせが全体的な抗菌活性を高めるだけでなく、酵素前処理後にリステリン洗口液を使用したときに(共生/プロバイオティクスS.oralisの割合を増加させながら)S.mutansの優位性のターゲットを絞った減少を誘導できることを示した。したがって、酵素+LISTERINEマウスウォッシュ戦略は、S.mutansの病原体を選択的に標的とする一方で、共生S.oralisの割合を増加させ、それによって混合種バイオフィルム内の微生態学的不均衡を防止する必要がある。 From these data it is clear that gum tablets containing the AMP enzyme fusion protein of the invention deliver the active agent for a suitable period of time to achieve bacterial killing and plaque or biofilm degradation. However, oral rinses such as Listerine® can also be used to deliver the AMP-enzyme fusion protein or combinations of the invention. FIG. 18 demonstrates that a crude extract containing the enzyme of the present invention mixed with LISTERINE mouthwash is as effective as a commercially produced and purified enzyme that is very expensive to prepare. To do. The data show that various combinations (both different ratios and amounts) of dual enzyme S. It shows that the biomass of mutans biofilm was significantly reduced in a dose-dependent manner. Of the various combinations, 25U Dex and 5U Mut (5:1, Dex:Mut ratio) were the most effective and provided over 80% of the total biomass degradation within 120 minutes. Further experiments confirmed that a Dex/Mut activity ratio of 5:1 showed the highest effect on both EPS degradation and bacterial killing by LISTERINE mouthwash. Excitingly, dual enzyme pretreatment dramatically enhanced the effect of LISTERINE mouthwash-mediated bacterial killing (3 log reduction relative to vehicle pretreatment and LISTERINE mouthwash). Inclusion of the third enzyme further improved overall anti-biofilm activity. Furthermore, the results of the mixed-species model show that the combination of dual enzymes not only enhances the overall antibacterial activity, but also when using the listerine mouthrinse after enzyme pretreatment (proportion of symbiotic/probiotic S. oralis S.). It was shown that a targeted reduction of mutans dominance could be induced. Therefore, the enzyme + LISTERINE mouthwash strategy is based on S. mutans, while selectively targeting the pathogen of mutans, There is a need to increase the proportion of oralis and thereby prevent microecological imbalances within mixed-species biofilms.

AMPSには、抗菌活性に加えて、自然免疫と創傷治癒を刺激する能力がある。抗菌特性に加えて、AMPsのこの新しいマスト細胞宿主防御機能を活用すると、臨床での応用が拡大する。バイオフィルム関連の齲蝕は、局所治療薬の開発のための最も挑戦的なモデルである。マトリックス形成が他の多くのバイオフィルム関連疾患での薬効を妨げるので、開発されると、そのような局所薬物送達は他のバイオフィルムに容易に適合できる。マトリックスはすべてのバイオフィルムに固有であるため、応用は口の中のバイオフィルムを超えている。本明細書に記載のバイオフィルム阻害組成物は、疾患の治療のために人体に挿入されるステント、人工関節、インプラント、弁、および他の医療機器のコーティングにも使用できる。 In addition to its antibacterial activity, AMPS has the ability to stimulate innate immunity and wound healing. In addition to its antibacterial properties, exploiting this new mast cell host defense function of AMPs will extend its clinical application. Biofilm-related caries is the most challenging model for the development of topical therapeutics. Once developed, such topical drug delivery can be readily adapted to other biofilms because matrix formation hinders efficacy in many other biofilm-related diseases. Applications are beyond oral biofilms because the matrix is unique to all biofilms. The biofilm inhibiting compositions described herein can also be used for coating stents, artificial joints, implants, valves, and other medical devices that are inserted into the human body for the treatment of disease.

上述のように、AMP/酵素、またはそれを発現する葉は、口腔疾患の治療のためのチューインガムに効果的に局所適用するためにチューインガムに組み込むことができる。組成物は、LISTERINEマウスウォッシュなどの口内リンスに組み込むこともできる。前述のように、フッ化物やCHXなどの他の抗齲歯の薬剤は、そのような歯茎または口腔リンスに含まれる場合がある。 As mentioned above, the AMP/enzyme, or leaves expressing it, can be incorporated into chewing gum for effective topical application to the chewing gum for the treatment of oral diseases. The composition can also be incorporated into an oral rinse such as a LISTERINE mouthwash. As mentioned above, other anti-dental agents such as fluoride and CHX may be included in such gums or oral rinses.

以下の表2の参照は、様々な生物学的ソースからの多くの異なるムタナーゼについて説明している。これらの参考文献のそれぞれは、この参照により本明細書に組み込まれる。

Figure 2020519560
The references in Table 2 below describe many different mutanases from various biological sources. Each of these references is incorporated herein by this reference.
Figure 2020519560

本発明の実施において有用な配列をコードする追加のバイオフィルム分解酵素には、非限定的に、以下を含む。 Additional biofilm degrading enzymes that encode sequences useful in the practice of the invention include, but are not limited to:

I)Paenibacillus humicus NA1123
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AB489092も参照されたい
Genbank AB489092
長さ:1,146
質量(Da):119,007
参照:Otsuka R,et al.Microbiol Immunol.2015 Jan;59(1):28-36.
2.Paenibacillus humicus NA1123のムタナーゼのタンパク質配列
>gi|257153265|dbj|BAI23187.1|推定ムタナーゼ[Paenibacillus humicus]
MRIRTKYMNWMLVLVLIAAGFFQAAGPIAPATAAGGANLTLGKTVTASGQSQTYSPDNVKDSNQGTYWESTNNAFPQWIQVDLGASTSIDQIVLKLPSGWETRTQTLSIQGSANGSTFTNIVGSAGYTFNPSVAGNSVTINFSAASARYVRLNFTANTGWPAGQLSELEIYGATAPTPTPTPTPTPTPTPTPTPTPTVTPAPSATPTPTPPAGSNIAVGKSITASSSTQTYVAANANDNNTSTYWEGGSNPSTLTLDFGSNQSITSVVLKLNPASEWGTRTQTIQVLGADQNAGSFSNLVSAQSYTFNPATGNTVTIPVSATVKRLQLNITANSGAPAGQIAEFQVFGTPAPNPDLTITGMSWTPSSPVESGDITLNAVVKNIGTAAAGATTVNFYLNNELAGTAPVGALAAGASANVSINAGAKAAATYAVSAKVDESNAVIEQNEGNNSYSNPTNLVVAPVSSSDLVAVTSWSPGTPSQGAAVAFTVALKNQGTLASAGGAHPVTVVLKNAAGATLQTFTGTYTGSLAAGASANISVGSWTAASGTYTVSTTVAADGNEIPAKQSNNTSSASLTVYSARGASMPYSRYDTEDAVLGGGAVLRTAPTFDQSLIASEASGQKYAALPSNGSSLQWTVRQGQGGAGVTMRFTMPDTSDGMGQNGSLDVYVNGTKAKTVSLTSYYSWQYFSGDMPADAPGGGRPLFRFDEVHFKLDTALKPGDTIRVQKGGDSLEYGVDFIEIEPIPAAVARPANSVSVTEYGAVANDGKDDLAAFKAAVTAAVAAGKSLYIPEGTFHLSSMWEIGSATSMIDNFTVTGAGIWYTNIQFTNPNASGGGISLRIKGKLDFSNIYMNSNLRSRYGQNAVYKGFMDNFGTNSIIHDVWVEHFECGMWVGDYAHTPAIYASGLVVENSRIRNNLADGINFSQGTSNSTVRNSSIRNNGDDGLAVWTSNTNGAPAGVNNTFSYNTIENNWRAAAIAFFGGSGHKADHNYIIDCVGGSGIRMNTVFPGYHFQNNTGITFSDTTIINSGTSQDLYNGERGAIDLEASNDAIKNVTFTNIDIINAQRDGVQIGYGGGFENIVFNNITIDGTGRDGISTSRFSGPHLGAAIYTYTGNGSATFNNLVTRNIAYAGGNYIQSGFNLTIK (配列ID番号:12)
3.Paenibacillus属NA1123からのmRNAの配列
>gi|257153264|dbj|AB489092.1|推定ムタナーゼのPaenibacillus humicus mut遺伝子、完全なcd
1 aaaggaggat cgccaaccaa tcatcccagc aaagaaggtg atggcagccc aagaattgaa
61 agcgctttga atttggaata tacggatttg gccgacctgc tgattcagtc gtattcaagc
121 gattatgccg cgaaccaatc gaacccgagg aggactataa tgcgtatccg cactaaatat
181 atgaactgga tgttggtgct cgtcctgatc gccgccggct tcttccaggc tgccggcccc
241 atcgctcccg ccaccgctgc aggaggcgcg aatctgacgc tcggcaaaac cgtcaccgcc
301 agcggccagt cgcagacgta cagccccgac aatgtcaagg acagcaatca gggaacttac
361 tgggaaagca cgaacaacgc cttcccgcag tggatccaag tcgaccttgg cgccagcacg
421 agcatcgacc agatcgtgct caagcttccg tccggatggg agactcgtac gcaaacgctc
481 tcgatacagg gcagcgcgaa cggctcgacg ttcacgaaca tcgtcggatc ggccgggtat
541 acattcaatc catccgtcgc cggcaacagc gtcacgatca acttcagcgc tgccagcgcc
601 cgctacgtcc gcctgaattt cacggccaat acgggctggc cagcaggcca gctgtcggag
661 cttgagatct acggagcgac ggcgccaacg cctactccca cgcctactcc aacaccaacg
721 ccaacgccaa caccaacgcc aacccctaca gtaacccctg cgccttcggc cacgccgact
781 ccgactcctc cggcaggcag caacatcgcc gtagggaaat cgattacagc ctcttccagc
841 acgcagacct acgtagctgc aaatgcaaat gacaacaata catccaccta ttgggaggga
901 ggaagcaacc cgagcacgct gactctcgat ttcggttcca accagagcat cacttccgtc
961 gtcctcaagc tgaatccggc ttcggaatgg gggactcgca cgcaaacgat ccaagttctt
1021 ggagcggatc agaacgccgg ctccttcagc aatctcgtct ctgcccagtc ctatacgttc
1081 aatcccgcaa ccggcaatac ggtgacgatt ccggtctccg cgacggtcaa gcgcctccag
1141 ctgaacatta cggcgaactc cggcgcccct gccggccaga ttgccgagtt ccaagtgttc
1201 ggcacgccag cgcctaatcc ggacttgacc attaccggca tgtcctggac tccgtcttct
1261 ccggtcgaga gcggcgacat tacgctgaac gccgtcgtca agaacatcgg aactgcagct
1321 gcaggcgcca cgacggtcaa tttctacctg aacaacgaac tcgccggcac cgctccggta
1381 ggcgcgcttg cggcaggagc ttctgcaaat gtatcgatca atgcaggcgc caaagcagcc
1441 gcaacgtatg cggtaagcgc caaagtcgac gagagcaacg ccgtcatcga gcagaatgaa
1501 ggcaacaaca gctactcgaa cccgactaac ctcgtcgtag cgccggtgtc cagctccgac
1561 ctcgtcgccg tgacgtcatg gtcgccgggc acgccgtcgc agggagcggc ggtcgcattt
1621 accgtcgcgc ttaaaaatca gggtacgctg gcttccgccg gcggagccca tcccgtaacc
1681 gtcgttctga aaaacgctgc cggagcgacg ctgcaaacct tcacgggcac ctacacaggt
1741 tccctggcag caggcgcatc cgcgaatatc agcgtgggca gctggacggc agcgagcggc
1801 acctataccg tctcgacgac ggtagccgct gacggcaatg aaattccggc caagcaaagc
1861 aacaatacga gcagcgcgag cctcacggtc tactcggcgc gcggcgccag catgccgtac
1921 agccgttacg acacggagga tgcggtgctc ggcggcggag ctgtcctgag aacggcgccg
1981 acgttcgatc agtcgctcat cgcttccgaa gcatcgggac agaaatacgc cgcacttccg
2041 tccaacggct ccagcctgca gtggaccgtc cgtcaaggcc agggcggtgc aggcgtcacg
2101 atgcgcttca cgatgcccga cacgagcgac ggcatgggcc agaacggctc gctcgacgtc
2161 tatgtcaacg gaaccaaagc caaaacggtg tcgctgacct cttattacag ctggcagtat
2221 ttctccggcg acatgccggc tgacgctccg ggcggcggca ggccgctctt ccgcttcgac
2281 gaagtccact tcaagctgga tacggcgttg aagccgggag acacgatccg cgtccagaag
2341 ggcggtgaca gcctggagta cggcgtcgac ttcatcgaga tcgagccgat tccggcagcg
2401 gttgcccgtc cggccaactc ggtgtccgtc accgaatacg gcgctgtcgc caatgacggc
2461 aaggatgatc tcgccgcctt caaggctgcc gtgaccgcag cggtagcggc cggaaaatcc
2521 ctctacatcc cggaaggcac cttccacctg agcagcatgt gggagatcgg ctcggccacc
2581 agcatgatcg acaacttcac ggtcacgggt gccggcatct ggtatacgaa catccagttc
2641 acgaatccca atgcatcggg cggcggcatc tccctgagaa tcaaaggaaa gcttgatttc
2701 agcaacatct acatgaactc caacctgcgt tcccgttacg ggcagaacgc cgtctacaaa
2761 ggctttatgg acaatttcgg cactaattcg atcatccatg acgtctgggt cgagcatttc
2821 gaatgcggca tgtgggtcgg cgactacgcc catactcctg cgatctatgc gagcgggctc
2881 gtcgtggaaa acagccgcat ccgcaacaat cttgccgacg gcatcaactt ctcgcaggga
2941 acgagcaact cgaccgtccg caacagcagc atccgcaaca acggcgatga cggcctcgcc
3001 gtctggacga gcaacacgaa cggcgctccg gccggcgtga acaacacctt ctcctacaac
3061 acgatcgaga acaactggcg cgcggcggcc atcgccttct tcggcggcag cggccacaag
3121 gctgaccaca actacatcat cgactgtgtc ggcggctccg gcatccggat gaatacggtg
3181 ttcccaggct accacttcca gaacaacacc ggcatcacct tctcggatac gacgatcatc
3241 aacagcggca ccagccagga tctgtacaac ggcgagcgcg gagcgattga tctggaagct
3301 tccaacgacg cgatcaaaaa cgtcaccttc accaacatcg acatcatcaa tgcccagcgc
3361 gacggcgttc agatcggcta tggcggcggc ttcgagaaca tcgtgttcaa caacatcacg
3421 atcgacggca ccggccgcga cgggatatcg acatcccgct tctcgggacc tcatcttggc
3481 gcagccatct atacgtacac gggcaacggc tcggcgacgt tcaacaacct ggtgacccgg
3541 aacatcgcct atgcaggcgg caactacatc cagagcgggt tcaacctgac gatcaaatag
3601 gctgcaaaaa aaaggaagct cctcggagct tccttttttt (配列ID番号:13)
I) Paenibacillus humicus NA1123
See also http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AB489092 Genbank AB489092
Length: 1,146
Mass (Da): 119,007
Reference: Otsuka R, et al. Microbiol Immunol. 2015 Jan;59(1):28-36.
2. Paenibacillus humicus NA1123 Mutanase Protein Sequence
>gi|257153265|dbj|BAI23187.1| putative mutanase [Paenibacillus humicus]
MRIRTKYMNWMLVLVLIAAGFFQAAGPIAPATAAGGANLTLGKTVTASGQSQTYSPDNVKDSNQGTYWESTNNAFPQWIQVDLGASTSIDQIVLKLPSGWETRTQTLSIQGSANGSTFTNIVGSAGYTFNPSVAGNSVTINFSAASARYVRLNFTANTGWPAGQLSELEIYGATAPTPTPTPTPTPTPTPTPTPTPTVTPAPSATPTPTPPAGSNIAVGKSITASSSTQTYVAANANDNNTSTYWEGGSNPSTLTLDFGSNQSITSVVLKLNPASEWGTRTQTIQVLGADQNAGSFSNLVSAQSYTFNPATGNTVTIPVSATVKRLQLNITANSGAPAGQIAEFQVFGTPAPNPDLTITGMSWTPSSPVESGDITLNAVVKNIGTAAAGATTVNFYLNNELAGTAPVGALAAGASANVSINAGAKAAATYAVSAKVDESNAVIEQNEGNNSYSNPTNLVVAPVSSSDLVAVTSWSPGTPSQGAAVAFTVALKNQGTLASAGGAHPVTVVLKNAAGATLQTFTGTYTGSLAAGASANISVGSWTAASGTYTVSTTVAADGNEIPAKQSNNTSSASLTVYSARGASMPYSRYDTEDAVLGGGAVLRTAPTFDQSLIASEASGQKYAALPSNGSSLQWTVRQGQGGAGVTMRFTMPDTSDGMGQNGSLDVYVNGTKAKTVSLTSYYSWQYFSGDMPADAPGGGRPLFRFDEVHFKLDTALKPGDTIRVQKGGDSLEYGVDFIEIEPIPAAVARPANSVSVTEYGAVANDGKDDLAAFKAAVTAAVAAGKSLYIPEGTFHLSSMWEIGSATSMIDNFTVTGAGIWYTNIQFTNPNASGGGISLRIKGKLDFSNIYMNSNLRSRYGQNAVYKGFMDNFGTNSIIHDVWVEHFECGMWVGDYAHTPAIYASGLVVENSRIRNNLADGINFSQGTSNSTVRNSSIRNNGDDGLAVWTSNTNGAPAGVNNTFSYNTIENNWRAAAIAFFGGSGHKADHNYIIDCVGGS GIRMNTVFPGYHFQNNTGITFSDTTIINSGTSQDLYNGERGAIDLEASNDAIKNVTFTNIDIINAQRDGVQIGYGGGFENIVFNNITIDGTGRDGISTSRFSGPHLGAAIYTYTGNGSATFNNLVTRNIAYAGGNYIQSGFNLTIK (SEQ ID NO: 12)
3. Sequence of mRNA from Paenibacillus genus NA1123
>gi|257153264|dbj|AB489092.1|Paenibacillus humicus mut gene of putative mutanase, complete cd
1 aaaggaggat cgccaaccaa tcatcccagc aaagaaggtg atggcagccc aagaattgaa
61 agcgctttga atttggaata tacggatttg gccgacctgc tgattcagtc gtattcaagc
121 gattatgccg cgaaccaatc gaacccgagg aggactataa tgcgtatccg cactaaatat
181 atgaactgga tgttggtgct cgtcctgatc gccgccggct tcttccaggc tgccggcccc
241 atcgctcccg ccaccgctgc aggaggcgcg aatctgacgc tcggcaaaac cgtcaccgcc
301 agcggccagt cgcagacgta cagccccgac aatgtcaagg acagcaatca gggaacttac
361 tgggaaagca cgaacaacgc cttcccgcag tggatccaag tcgaccttgg cgccagcacg
421 agcatcgacc agatcgtgct caagcttccg tccggatggg agactcgtac gcaaacgctc
481 tcgatacagg gcagcgcgaa cggctcgacg ttcacgaaca tcgtcggatc ggccgggtat
541 acattcaatc catccgtcgc cggcaacagc gtcacgatca acttcagcgc tgccagcgcc
601 cgctacgtcc gcctgaattt cacggccaat acgggctggc cagcaggcca gctgtcggag
661 cttgagatct acggagcgac ggcgccaacg cctactccca cgcctactcc aacaccaacg
721 ccaacgccaa caccaacgcc aacccctaca gtaacccctg cgccttcggc cacgccgact
781 ccgactcctc cggcaggcag caacatcgcc gtagggaaat cgattacagc ctcttccagc
841 acgcagacct acgtagctgc aaatgcaaat gacaacaata catccaccta ttgggaggga
901 ggaagcaacc cgagcacgct gactctcgat ttcggttcca accagagcat cacttccgtc
961 gtcctcaagc tgaatccggc ttcggaatgg gggactcgca cgcaaacgat ccaagttctt
1021 ggagcggatc agaacgccgg ctccttcagc aatctcgtct ctgcccagtc ctatacgttc
1081 aatcccgcaa ccggcaatac ggtgacgatt ccggtctccg cgacggtcaa gcgcctccag
1141 ctgaacatta cggcgaactc cggcgcccct gccggccaga ttgccgagtt ccaagtgttc
1201 ggcacgccag cgcctaatcc ggacttgacc attaccggca tgtcctggac tccgtcttct
1261 ccggtcgaga gcggcgacat tacgctgaac gccgtcgtca agaacatcgg aactgcagct
1321 gcaggcgcca cgacggtcaa tttctacctg aacaacgaac tcgccggcac cgctccggta
1381 ggcgcgcttg cggcaggagc ttctgcaaat gtatcgatca atgcaggcgc caaagcagcc
1441 gcaacgtatg cggtaagcgc caaagtcgac gagagcaacg ccgtcatcga gcagaatgaa
1501 ggcaacaaca gctactcgaa cccgactaac ctcgtcgtag cgccggtgtc cagctccgac
1561 ctcgtcgccg tgacgtcatg gtcgccgggc acgccgtcgc agggagcggc ggtcgcattt
1621 accgtcgcgc ttaaaaatca gggtacgctg gcttccgccg gcggagccca tcccgtaacc
1681 gtcgttctga aaaacgctgc cggagcgacg ctgcaaacct tcacgggcac ctacacaggt
1741 tccctggcag caggcgcatc cgcgaatatc agcgtgggca gctggacggc agcgagcggc
1801 acctataccg tctcgacgac ggtagccgct gacggcaatg aaattccggc caagcaaagc
1861 aacaatacga gcagcgcgag cctcacggtc tactcggcgc gcggcgccag catgccgtac
1921 agccgttacg acacggagga tgcggtgctc ggcggcggag ctgtcctgag aacggcgccg
1981 acgttcgatc agtcgctcat cgcttccgaa gcatcgggac agaaatacgc cgcacttccg
2041 tccaacggct ccagcctgca gtggaccgtc cgtcaaggcc agggcggtgc aggcgtcacg
2101 atgcgcttca cgatgcccga cacgagcgac ggcatgggcc agaacggctc gctcgacgtc
2161 tatgtcaacg gaaccaaagc caaaacggtg tcgctgacct cttattacag ctggcagtat
2221 ttctccggcg acatgccggc tgacgctccg ggcggcggca ggccgctctt ccgcttcgac
2281 gaagtccact tcaagctgga tacggcgttg aagccgggag acacgatccg cgtccagaag
2341 ggcggtgaca gcctggagta cggcgtcgac ttcatcgaga tcgagccgat tccggcagcg
2401 gttgcccgtc cggccaactc ggtgtccgtc accgaatacg gcgctgtcgc caatgacggc
2461 aaggatgatc tcgccgcctt caaggctgcc gtgaccgcag cggtagcggc cggaaaatcc
2521 ctctacatcc cggaaggcac cttccacctg agcagcatgt gggagatcgg ctcggccacc
2581 agcatgatcg acaacttcac ggtcacgggt gccggcatct ggtatacgaa catccagttc
2641 acgaatccca atgcatcggg cggcggcatc tccctgagaa tcaaaggaaa gcttgatttc
2701 agcaacatct acatgaactc caacctgcgt tcccgttacg ggcagaacgc cgtctacaaa
2761 ggctttatgg acaatttcgg cactaattcg atcatccatg acgtctgggt cgagcatttc
2821 gaatgcggca tgtgggtcgg cgactacgcc catactcctg cgatctatgc gagcgggctc
2881 gtcgtggaaa acagccgcat ccgcaacaat cttgccgacg gcatcaactt ctcgcaggga
2941 acgagcaact cgaccgtccg caacagcagc atccgcaaca acggcgatga cggcctcgcc
3001 gtctggacga gcaacacgaa cggcgctccg gccggcgtga acaacacctt ctcctacaac
3061 acgatcgaga acaactggcg cgcggcggcc atcgccttct tcggcggcag cggccacaag
3121 gctgaccaca actacatcat cgactgtgtc ggcggctccg gcatccggat gaatacggtg
3181 ttcccaggct accacttcca gaacaacacc ggcatcacct tctcggatac gacgatcatc
3241 aacagcggca ccagccagga tctgtacaac ggcgagcgcg gagcgattga tctggaagct
3301 tccaacgacg cgatcaaaaa cgtcaccttc accaacatcg acatcatcaa tgcccagcgc
3361 gacggcgttc agatcggcta tggcggcggc ttcgagaaca tcgtgttcaa caacatcacg
3421 atcgacggca ccggccgcga cgggatatcg acatcccgct tctcgggacc tcatcttggc
3481 gcagccatct atacgtacac gggcaacggc tcggcgacgt tcaacaacct ggtgacccgg
3541 aacatcgcct atgcaggcgg caactacatc cagagcgggt tcaacctgac gatcaaatag
3601 gctgcaaaaa aaaggaagct cctcggagct tccttttttt (SEQ ID NO: 13)

II)Paenibacillus属curdlanolyticus MP−1
1.Paenibacillus curdlanolyticus MP−1のムタナーゼの一般情報
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/HQ640944
Genbank HQ640944;長さ:1,261;質量(Da):131,631
参照:Pleszczynska M,et al.Protein Expr Purif.2012 Nov;86(1):68-74.
2.Paenibacillus curdlanolyticus MP−1のムタナーゼのタンパク質配列
>gi|315201261|gb|ADT91063.1|アルファ−1,3−グルカナーゼ[Paenibacillus curdlanolyticus]
MRNKYVTWTLALTMLFSSFFLAVGPNKVVHAAGGTNLALGKNVTASGQSQTYSPNNVKDSNQSTYWESTNNAFPQWIQVDLGATTSIDQIVLKLPAGWGTRTQTLAVQGSTDGSSFTNIVGSAGYVFNPAVANNAVTINFSAASTRYVRLNVTANTAWPAAQLSEFEIYGAGGTTTPPTTPAGTYEAESAALSGGAKVNTDHTGYTGTGFVDGYWTQGATTTFTANVSAAGNYDVTLKYANASGSAKTLSVYVNGTKIRQTTLASLANWDTWGTKVETLSLNAGNNTIAYKYEASDSGNVNIDSIAVAPSTSTPVDPEPPITPPTGSNIAIGKAISASSNTQAFVAANANDNDTNTYWEGGAASSTLTLDLGANQNVTSIVLKLNPSSAWSTRTQTIQVLGHNQSTTTFSNLVSSQSYTFNPATGNSVTIPVTATVKRLQLSITANSGSGAGQIAEFQVYGTPAPNPDLTITGMSWTPASPIETDAVTLNATVKNSGNADAPATTVNFYLNNELVGSSPVGALAAGASSTVSLNVGTKTAATYAVSAKVDESNSIIEQNDANNSYTNASSLVVAPVASSDLVGATTWTPSTPVAGNAIGFMVNLKNQGTIASASGAHGITVVVKNAAGAALQSFSGTYSGAIAAGASVNVTLPGTWTAVNGSYTVTTTVAVDANELTNKQGNNVSTSNLVVYAQRGASMPYSRYDTEDATRGGGATLQTAPTFNQAQIASEASGQSYIALPSNGSSAQWTVRQGQGGAGVTMRFTMPDSTDGMGLNGSLDVYVNGVKVKTVSLTSYYSWQYFSGDMPGDAPSAGRPLFRFDEVHWKLDTPLQPGDTIKIQKGNGDSLEYGIDFLEIEPVPTAIAKPANSLSVTEYGAVANDGQDDLAAFKATVTAAVAAGKSVYIPAGTFNLSSMWEIGSANNMINNITITGAGYWHTNIQFTNPNAAGGGISLRISGQLDFSNVYMNSNLRSRYGQNAIYKGFMDNFGTNSKIHDVWVEHFECGMWVGDYAHTPAIYATGLVVENSRIRNNLADGINYSQGTSNSIVRNSSIRNNGDDGLAVWTSNTNGAPAGVNNTFSYNTIENNWRAGGIAFFGGGGHKADHNLIVDTVGGSGIRMNTVFPGYHFQNNTGITFSDNTLINTGTSQDLYNGERGAIDLEASNDAIKNVTFTNIDIINTQRDAIQFGYGGGFENIVFNNININGTGLDGVTTSRFAGPHKGAAIYTYTGNGSATFNNLTTSNVAYPGLNFIQQGFNLVIQ (配列ID番号:14)
3.Paenibacillus curdlanolyticus MP−1からのmRNAの配列
1 atgcgcaaca agtatgtcac atggacgctc gccctgacga tgctattttc gagcttcttc
61 cttgcagtag gtcccaacaa ggtcgttcac gcagcaggcg gaacgaattt agcgctcggc
121 aaaaacgtta cggcaagcgg ccaatcgcaa acgtatagtc ccaacaatgt aaaagacagc
181 aatcaatcga cgtactggga aagcacgaac aatgcattcc cgcaatggat tcaagtagac
241 ttaggcgcaa cgacgagcat tgaccaaatc gtactgaagc tgcccgctgg atggggtacg
301 cgtacgcaaa cgttagctgt tcaaggaagc acggacggtt cctcgttcac gaatatcgtg
361 ggctccgcag gctatgtatt taatcctgct gttgccaata acgccgttac gattaacttc
421 tctgctgcaa gcacgcgtta tgttcgtctg aacgtaacag cgaacacggc ttggccagca
481 gcgcagctgt ccgaattcga gatttatggc gctggcggca cgacgacgcc tccaacaacg
541 ccagcaggca catatgaagc tgaatccgca gcattgtccg gcggtgcgaa agtgaacacg
601 gatcataccg gctacacggg tacgggcttt gttgacggct actggacaca aggcgcgaca
661 acgacgttca cggctaacgt gtccgcagct ggcaactatg acgttacatt gaaatatgcc
721 aacgcaagcg gcagtgccaa gacgctaagc gtttacgtca acggcacgaa gattcgccag
781 acgacgctgg caagcctggc aaactgggac acttggggca cgaaggttga gacgctgagc
841 ttgaatgccg gcaataatac gattgcatac aagtatgagg ctagcgactc gggcaacgtg
901 aatatcgact ccattgccgt ggcgccatcg acttcgacac cggtagatcc agaaccgccg
961 atcacgccgc caacgggcag caatatcgca atcggcaaag cgatcagcgc atcttcgaat
1021 acgcaagcat tcgtagctgc caacgcgaac gataacgata cgaacacgta ctgggaaggc
1081 ggagctgcat cgagcacgct gacgctggat cttggcgcga accaaaatgt aacctcgatc
1141 gtgctgaagc tgaatccttc ttcggcatgg agcacgcgta cgcaaacgat ccaagtgctt
1201 ggccacaacc aaagcacgac gacgttcagc aatctggtat cttcgcaatc gtatacgttc
1261 aatcctgcaa cgggcaactc cgtgacgatt ccggttacgg caacagttaa gcgcttgcag
1321 ctgagcatta cggcgaactc gggttccggc gctggtcaaa ttgcggaatt ccaagtgtat
1381 ggaacgccgg caccaaaccc agacctgacg atcacaggca tgtcctggac gcctgcttcg
1441 ccaattgaaa cggatgcagt tacgctgaat gcaacggtta aaaacagcgg aaatgcagac
1501 gctcctgcaa cgacggtaaa cttctacctg aacaatgagc tcgtaggctc ctcgccagtt
1561 ggcgcacttg ctgcaggcgc ttcctcgacg gtttcgctga atgttggtac gaaaacggct
1621 gcaacttatg cagttagcgc gaaagtcgat gagagcaatt cgattatcga gcaaaatgat
1681 gcgaacaaca gttatacgaa cgcatcctcg ctcgtcgtcg ctcctgtcgc aagctctgac
1741 ttggttggcg cgacgacgtg gacgcctagc acgccggttg ccggcaatgc aattggcttc
1801 atggtaaatc ttaaaaacca aggaacgatt gcatctgcaa gcggcgcgca tggcattaca
1861 gttgtcgtga aaaatgccgc aggcgctgcg ctccaatcgt tcagcggcac ctacagcgga
1921 gcaatcgcag ctggcgcatc cgttaacgta accctgccag gtacgtggac ggctgtgaat
1981 ggcagctaca cggtaacgac aacggttgct gtcgatgcta acgagctgac gaacaaacaa
2041 gggaacaacg taagcacttc gaacctcgtt gtttatgcac aacgtggcgc aagcatgcct
2101 tacagccgtt atgacacgga agacgctaca cgtggcggcg gtgcaacgct gcaaaccgca
2161 ccaaccttca accaagcgca aatcgcttcg gaagcatccg gacaaagcta tatcgcgctg
2221 ccttcgaacg gctcctccgc acaatggacg gtccgtcaag gacaaggcgg agctggcgtt
2281 acgatgcgct tcacgatgcc ggattcgact gacggtatgg gtttgaacgg ttcgctcgac
2341 gtttatgtca acggcgttaa agtaaaaacg gtatcgctca cgtcctacta cagctggcag
2401 tatttctcgg gcgatatgcc tggcgatgcg ccgtccgctg gccgtccgtt gttccgcttt
2461 gacgaagtac actggaagct tgacacgcct cttcaaccag gcgacacgat caaaatccaa
2521 aaaggcaacg gagatagcct ggaatacggc attgacttcc tcgaaatcga gccggttcca
2581 acagcaatcg ctaaacctgc caactcgctt tccgttacgg agtatggcgc tgtagcaaac
2641 gatggccaag acgaccttgc cgcattcaaa gcaacggtta cggctgcagt tgctgctggc
2701 aaatccgttt acattcctgc tggcacgttc aatctgagca gcatgtggga aatcggatcg
2761 gctaacaaca tgatcaacaa cattacgatt acaggcgcag gctactggca tacgaacatt
2821 caattcacga atccgaatgc agcaggcggc ggcatttcgc tccggatttc cggacagctt
2881 gatttcagca atgtttacat gaactccaac ctgcgttcgc gttatggtca aaatgcgatt
2941 tacaaaggct tcatggacaa cttcggcaca aactccaaaa tccatgacgt atgggttgag
3001 cacttcgagt gcggcatgtg ggtaggcgat tacgcgcata cgccagcgat ctatgcaacg
3061 ggtcttgtcg ttgaaaacag ccggattcgc aacaaccttg cagacggcat caactactcg
3121 caaggcacga gcaattcgat cgtacgcaac agcagtatcc gcaataacgg tgatgacggt
3181 ctggcggttt ggacgagtaa cacgaatggc gcgccagcag gcgtgaacaa cacgttctcg
3241 tacaacacga tcgaaaacaa ctggcgtgca ggcggtatcg cattcttcgg cggcggcggc
3301 cacaaggctg accacaacct gatcgttgat acggttggcg gctccggcat ccggatgaac
3361 acggtattcc caggctacca cttccaaaac aacacgggta ttacgttctc cgacaacacg
3421 ctgatcaaca caggcacaag ccaagatttg tacaacggcg agcgcggtgc gatcgatctc
3481 gaagcatcga acgatgcaat caagaacgtc acgttcacga acatcgacat catcaacacc
3541 cagcgcgatg cgatacaatt cggctacggc ggcggattcg agaacatcgt atttaacaac
3601 attaacatta acggtacggg gcttgacggc gttacaacct cacggtttgc tggaccgcat
3661 aaaggtgctg caatctacac gtacacgggc aatggctctg caacgttcaa taacctgacg
3721 acgagcaacg tggcatatcc aggcttgaat ttcattcagc aaggctttaa tctggtgatc
3781 cagtag (配列ID番号:15)
II) Paenibacillus genus curdlanolyticus MP-1
1. General Information of Paenibacillus curdlanolyticus MP-1 Mutanase
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/HQ640944
Genbank HQ640944; Length: 1,261; Mass (Da): 131,631
Reference: Pleszczynska M, et al. Protein Expr Purif. 2012 Nov;86(1):68-74.
2. Paenibacillus curdlanolyticus MP-1 mutanase protein sequence
>gi|315201261|gb|ADT910363.1|alpha-1,3-glucanase [Paenibacillus curdlanolyticus]
MRNKYVTWTLALTMLFSSFFLAVGPNKVVHAAGGTNLALGKNVTASGQSQTYSPNNVKDSNQSTYWESTNNAFPQWIQVDLGATTSIDQIVLKLPAGWGTRTQTLAVQGSTDGSSFTNIVGSAGYVFNPAVANNAVTINFSAASTRYVRLNVTANTAWPAAQLSEFEIYGAGGTTTPPTTPAGTYEAESAALSGGAKVNTDHTGYTGTGFVDGYWTQGATTTFTANVSAAGNYDVTLKYANASGSAKTLSVYVNGTKIRQTTLASLANWDTWGTKVETLSLNAGNNTIAYKYEASDSGNVNIDSIAVAPSTSTPVDPEPPITPPTGSNIAIGKAISASSNTQAFVAANANDNDTNTYWEGGAASSTLTLDLGANQNVTSIVLKLNPSSAWSTRTQTIQVLGHNQSTTTFSNLVSSQSYTFNPATGNSVTIPVTATVKRLQLSITANSGSGAGQIAEFQVYGTPAPNPDLTITGMSWTPASPIETDAVTLNATVKNSGNADAPATTVNFYLNNELVGSSPVGALAAGASSTVSLNVGTKTAATYAVSAKVDESNSIIEQNDANNSYTNASSLVVAPVASSDLVGATTWTPSTPVAGNAIGFMVNLKNQGTIASASGAHGITVVVKNAAGAALQSFSGTYSGAIAAGASVNVTLPGTWTAVNGSYTVTTTVAVDANELTNKQGNNVSTSNLVVYAQRGASMPYSRYDTEDATRGGGATLQTAPTFNQAQIASEASGQSYIALPSNGSSAQWTVRQGQGGAGVTMRFTMPDSTDGMGLNGSLDVYVNGVKVKTVSLTSYYSWQYFSGDMPGDAPSAGRPLFRFDEVHWKLDTPLQPGDTIKIQKGNGDSLEYGIDFLEIEPVPTAIAKPANSLSVTEYGAVANDGQDDLAAFKATVTAAVAAGKSVYIPAGTFNLSSMWEIGSANNMINNITITGAGYWHTNIQFTNPNAAGGGISLRISGQLDFSNVYMNSNLRSRYGQNAIYKGFMDNFGTNSKIHDVWVE HFECGMWVGDYAHTPAIYATGLVVENSRIRNNLADGINYSQGTSNSIVRNSSIRNNGDDGLAVWTSNTNGAPAGVNNTFSYNTIENNWRAGGIAFFGGGGHKADHNLIVDTVGGSGIRMNTVFPGYHFQNNTGITFSDNTLINTGTSQDLYNGERGAIDLEASNDAIKNVTFTNIDIINTQRDAIQFGYGGGFENIVFNNININGTGLDGVTTSRFAGPHKGAAIYTYTGNGSATFNNLTTSNVAYPGLNFIQQGFNLVIQ (SEQ ID NO: 14)
3. Sequence of mRNA from Paenibacillus curdlanolyticus MP-1
1 atgcgcaaca agtatgtcac atggacgctc gccctgacga tgctattttc gagcttcttc
61 cttgcagtag gtcccaacaa ggtcgttcac gcagcaggcg gaacgaattt agcgctcggc
121 aaaaacgtta cggcaagcgg ccaatcgcaa acgtatagtc ccaacaatgt aaaagacagc
181 aatcaatcga cgtactggga aagcacgaac aatgcattcc cgcaatggat tcaagtagac
241 ttaggcgcaa cgacgagcat tgaccaaatc gtactgaagc tgcccgctgg atggggtacg
301 cgtacgcaaa cgttagctgt tcaaggaagc acggacggtt cctcgttcac gaatatcgtg
361 ggctccgcag gctatgtatt taatcctgct gttgccaata acgccgttac gattaacttc
421 tctgctgcaa gcacgcgtta tgttcgtctg aacgtaacag cgaacacggc ttggccagca
481 gcgcagctgt ccgaattcga gatttatggc gctggcggca cgacgacgcc tccaacaacg
541 ccagcaggca catatgaagc tgaatccgca gcattgtccg gcggtgcgaa agtgaacacg
601 gatcataccg gctacacggg tacgggcttt gttgacggct actggacaca aggcgcgaca
661 acgacgttca cggctaacgt gtccgcagct ggcaactatg acgttacatt gaaatatgcc
721 aacgcaagcg gcagtgccaa gacgctaagc gtttacgtca acggcacgaa gattcgccag
781 acgacgctgg caagcctggc aaactgggac acttggggca cgaaggttga gacgctgagc
841 ttgaatgccg gcaataatac gattgcatac aagtatgagg ctagcgactc gggcaacgtg
901 aatatcgact ccattgccgt ggcgccatcg acttcgacac cggtagatcc agaaccgccg
961 atcacgccgc caacgggcag caatatcgca atcggcaaag cgatcagcgc atcttcgaat
1021 acgcaagcat tcgtagctgc caacgcgaac gataacgata cgaacacgta ctgggaaggc
1081 ggagctgcat cgagcacgct gacgctggat cttggcgcga accaaaatgt aacctcgatc
1141 gtgctgaagc tgaatccttc ttcggcatgg agcacgcgta cgcaaacgat ccaagtgctt
1201 ggccacaacc aaagcacgac gacgttcagc aatctggtat cttcgcaatc gtatacgttc
1261 aatcctgcaa cgggcaactc cgtgacgatt ccggttacgg caacagttaa gcgcttgcag
1321 ctgagcatta cggcgaactc gggttccggc gctggtcaaa ttgcggaatt ccaagtgtat
1381 ggaacgccgg caccaaaccc agacctgacg atcacaggca tgtcctggac gcctgcttcg
1441 ccaattgaaa cggatgcagt tacgctgaat gcaacggtta aaaacagcgg aaatgcagac
1501 gctcctgcaa cgacggtaaa cttctacctg aacaatgagc tcgtaggctc ctcgccagtt
1561 ggcgcacttg ctgcaggcgc ttcctcgacg gtttcgctga atgttggtac gaaaacggct
1621 gcaacttatg cagttagcgc gaaagtcgat gagagcaatt cgattatcga gcaaaatgat
1681 gcgaacaaca gttatacgaa cgcatcctcg ctcgtcgtcg ctcctgtcgc aagctctgac
1741 ttggttggcg cgacgacgtg gacgcctagc acgccggttg ccggcaatgc aattggcttc
1801 atggtaaatc ttaaaaacca aggaacgatt gcatctgcaa gcggcgcgca tggcattaca
1861 gttgtcgtga aaaatgccgc aggcgctgcg ctccaatcgt tcagcggcac ctacagcgga
1921 gcaatcgcag ctggcgcatc cgttaacgta accctgccag gtacgtggac ggctgtgaat
1981 ggcagctaca cggtaacgac aacggttgct gtcgatgcta acgagctgac gaacaaacaa
2041 gggaacaacg taagcacttc gaacctcgtt gtttatgcac aacgtggcgc aagcatgcct
2101 tacagccgtt atgacacgga agacgctaca cgtggcggcg gtgcaacgct gcaaaccgca
2161 ccaaccttca accaagcgca aatcgcttcg gaagcatccg gacaaagcta tatcgcgctg
2221 ccttcgaacg gctcctccgc acaatggacg gtccgtcaag gacaaggcgg agctggcgtt
2281 acgatgcgct tcacgatgcc ggattcgact gacggtatgg gtttgaacgg ttcgctcgac
2341 gtttatgtca acggcgttaa agtaaaaacg gtatcgctca cgtcctacta cagctggcag
2401 tatttctcgg gcgatatgcc tggcgatgcg ccgtccgctg gccgtccgtt gttccgcttt
2461 gacgaagtac actggaagct tgacacgcct cttcaaccag gcgacacgat caaaatccaa
2521 aaaggcaacg gagatagcct ggaatacggc attgacttcc tcgaaatcga gccggttcca
2581 acagcaatcg ctaaacctgc caactcgctt tccgttacgg agtatggcgc tgtagcaaac
2641 gatggccaag acgaccttgc cgcattcaaa gcaacggtta cggctgcagt tgctgctggc
2701 aaatccgttt acattcctgc tggcacgttc aatctgagca gcatgtggga aatcggatcg
2761 gctaacaaca tgatcaacaa cattacgatt acaggcgcag gctactggca tacgaacatt
2821 caattcacga atccgaatgc agcaggcggc ggcatttcgc tccggatttc cggacagctt
2881 gatttcagca atgtttacat gaactccaac ctgcgttcgc gttatggtca aaatgcgatt
2941 tacaaaggct tcatggacaa cttcggcaca aactccaaaa tccatgacgt atgggttgag
3001 cacttcgagt gcggcatgtg ggtaggcgat tacgcgcata cgccagcgat ctatgcaacg
3061 ggtcttgtcg ttgaaaacag ccggattcgc aacaaccttg cagacggcat caactactcg
3121 caaggcacga gcaattcgat cgtacgcaac agcagtatcc gcaataacgg tgatgacggt
3181 ctggcggttt ggacgagtaa cacgaatggc gcgccagcag gcgtgaacaa cacgttctcg
3241 tacaacacga tcgaaaacaa ctggcgtgca ggcggtatcg cattcttcgg cggcggcggc
3301 cacaaggctg accacaacct gatcgttgat acggttggcg gctccggcat ccggatgaac
3361 acggtattcc caggctacca cttccaaaac aacacgggta ttacgttctc cgacaacacg
3421 ctgatcaaca caggcacaag ccaagatttg tacaacggcg agcgcggtgc gatcgatctc
3481 gaagcatcga acgatgcaat caagaacgtc acgttcacga acatcgacat catcaacacc
3541 cagcgcgatg cgatacaatt cggctacggc ggcggattcg agaacatcgt atttaacaac
3601 attaacatta acggtacggg gcttgacggc gttacaacct cacggtttgc tggaccgcat
3661 aaaggtgctg caatctacac gtacacgggc aatggctctg caacgttcaa taacctgacg
3721 acgagcaacg tggcatatcc aggcttgaat ttcattcagc aaggctttaa tctggtgatc
3781 cagtag (SEQ ID NO: 15)

III)Paenibacillus sp.RM1株。 III) Paenibacillus sp. RM1 strain.

1.ムタナーゼの一般情報
Genbank E16590;長さ:1,291;質量(Da):135kD
参照:Shimotsuura I,et al.Appl Environ Microbiol.2008 May;74(9):2759-65.
2.Paenibacillus sp.株RM1のムタナーゼのタンパク質配列。

Figure 2020519560
1. General Information on Mutanase Genbank E16590; Length: 1,291; Mass (Da): 135 kD
Reference: Shimotsuura I, et al. Appl Environ Microbiol. 2008 May;74(9):2759-65.
2. Paenibacillus sp. Protein sequence of the mutanase of strain RM1.
Figure 2020519560

ムタナーゼRM1の推定アミノ酸配列。シグナルペプチド領域には下線が引かれ、リンカー領域は四角で囲まれている。矢印は、タンパク質のN末端ドメインの切断部位を示している。DNA配列はGenBankアクセッション番号E16590として登録された。(配列ID番号:16)
3.Paenibacillus sp.RM1株からのmRNAの配列
1 cccgggtacc agacctatcg ggaaaaacgc gagcggccct tcgcgcctta tgcgctacgg
61 acggtgctgg cgggcggttt gtttttcatc atcattcccc tgatgatcta cacggcatcg
121 tatatcccgt ttttgctcgt gccgggtccc ggacacgggt tgaaagacgt cgtctccgcc
181 cagaagttca tgttcaatta tcatagccgg cttaacgcca cccacccatt ctcgtcgctg
241 tggtgggagt ggcctctcat ccgcaagccg atctggtatt acggagccgc ggaattggcg
301 ccgggaaaaa tggcgagcat cgtgggcatg ggcaatccgg cggtgtggtg gacgggaacg
361 attgcggtaa tcgcggccct tcgctcggcc tggaagaagc gggaccggag catgaccgtc
421 gtcttcgttg gaatcgcctc gtcttatctt ccgtgggttt tcgtatccag actcaccttt
481 atttatcact ttttcgcttg cgttccgttt ctcgttcttt gcatcgttta ttggattcga
541 aaaatggaat agcgtaagcc gggatatcgg attgcgacgc tcctttacgc aggcgcggtt
601 ctggtgctgt tcattttgtt ttacccgatt ttgtcgggga ccgaaataga cgtttcttac
661 gcggaccgcg ttctgaagtg gttcggcggg tggatttttc acgggtaagc gagcgttgga
721 agcaaggaag ggaaggaaga cgagcgtctc cttcccgaaa tccatccaat atcttgaaat
781 tgcatacatt tttcgtaaga ttgcttctta tctgtctccc tcccctgttc ttataatggg
841 ggtatcccaa cgaaaggagg gtttgtaagc gctgtcagcs tgtttgccga aagttctcgc
901 atttgctgac ctacactttg aggaggagga atttaatgcg ctgcaaattt gtcgcatggt
961 cgcttgttac agccatgctg atggccagtt tgctgacggc tgtaggaccg ttcggccccg
1021 cttccgccgc gggaggaccg aatctgacgc cgggcaaacc cattacggcg agcggccaat
1081 cccaaaccta cagccctcag aacgtaaaag acggcaatca aaatacgtat tgggaaagca
1141 cgaacaacgc gttcccgcaa tggattcaag tggatttggg cgcaagcacg ggcatcgacc
1201 aaattgtgct gaagctgccc gcaagctggg aagcgcgcac gcaaacgctg gccgttcaag
1261 gcagcttgaa cggttcgacg ttcacggaca ttgtcggctc cgccaattat gtattcagtc
1321 cgtctgtcgg gaacaacacg gttacgatca actttaccgc gaccagcacg cgctacgtgc
1381 gcttgtatgt aacggccaac acgggctggc cggcggcgca gctgtccgaa ttcgaaattt
1441 acggctccgg cgaccagacg ccggcgcctg atacgtatca agccgaatcc gcggctctgt
1501 ccggcggcgc gaaagtcaac acggaccatg ccggatatat cggcacgggc tttgttgacg
1561 gttactggac gcaaggcgcg acgacgacct tttcggtcaa cgcgccgacg gcgggcaact
1621 acgatgtaac gctgaggtac ggcaacgcaa ccggcagcaa caaaacggta agcctctacg
1681 tcaatggagc gaagattcgc cagaccacgc tgcccagcct gcctaactgg gattcatgga
1741 gcagcaagac ggagacgctt aacctgaatg caggcagcaa caccattgcg tacaaatacg
1801 acccgggcga ttccggcaac gtcaatcttg accaaatcac ggtcgaagcg tcgacttcaa
1861 cgcctactcc tactccatcc cctactccta cacctacgcc aacgccgacg cctacgccta
1921 cgcctacacc cacacctact ccgaccccga cgcctacgcc tacacctaca cctacaccta
1981 cgccgacgcc tcctccgggc ggcaacatcg ccatcggcaa atcgatttcc gcatcctccc
2041 acacgcagac gtacgttgcg gagaacgcga acgataacga tgtcaacacg tactgggaag
2101 gcggcggcaa tccgagcacg ctgacgctcg atctcggagc gaactacaat attacgtcca
2161 tcgtgctgaa gctgaacccg tcctcgatat gggctgcgcg tacgcaaacg attcaagtgc
2221 tcggacacga tcagaacacg acgaccttca gcaatctggt ctcggcgaaa tcgtactcgt
2281 tcgatccggc ctccggcaat actgtgacca ttccggttac ggcgacggtg aaacgtttgc
2341 agttgaacat tacgtcgaac tccggcgccc cggccggaca agtcgccgag ttccaggtgt
2401 tcggcacgcc tgcgccgaat ccggacctga cgattaccgg catgtcctgg tcgccttctt
2461 ctccggttga gaccgacgcc attacgctaa acgcaacggt gaagaacaac gggaatgcca
2521 gcgccgcggc gaccaccgtc aatttctacc tgaacaacga gctggcgggt tccgcgccgg
2581 tagccgcgct ggcggcaggc gcttcggcaa cggtgccgct gaatgtcggc gcgaaaaccg
2641 ccgcgacata cgcggtcggc gccaaagtag acgagagcaa cgcggtcatc gagctgaacg
2701 agtcgaacaa cagctacacg aatccggctt cactcgttgt ggcccccgtt tccagctcgg
2761 atctggtggg cacggtttcg tggacgccga gcactccgat tgccaacaat gccgtttctt
2821 ttaacgtaaa tcttaaaaat caaggaacga ttgcttccgc cggcgggtct cacggcgtga
2881 cggtcgtgct taaaaatgct tccggttcga ccgttcaaac gttcagcggt tcctataccg
2941 gcagcctggc tccgggagcg tccgtcaaca tcacccttcc ggggacctgg acggcggcag
3001 ccggcagcta cacggtaacg gccaccgttg cggcagacgc caacgaactt ccgatcaagc
3061 aagccaacaa cgcgaacacc gcaagcctga ccgtatattc cgcccgcggc gcgagcatgc
3121 cgtacagccg gtatgacacc gaggacgcca ccctcggcgg cggcgccacg ctgaagtccg
3181 cgccgacatt cgatcaggcg cttacggcat cggaagccac cggccaactc tatgcggcgc
3241 tgccctcgaa cggctcctat cttcaatgga ccgtcagaca gggtcagggc ggcgcaggcg
3301 tgacgatgag atttacgatg cccgactcgg cggacggcat gggattaaac ggttcgctag
3361 acgtttacgt caacggcacc aaagtcaaaa ccgtatcgct gacctcctac tacagctggc
3421 agtatttctc gggcgatatg cccggagacg ctcccagcgc gggccgtccg ctcttccgct
3481 ttgacgaagt gcactggaag ctggatactc cgctcaaacc cggagacacg attcgcatcc
3541 agaagaacaa cggcgacagc ctggaatacg gtgtcgactt tattgaaatc gaaccggttc
3601 cggctgcgat ctcccgtccg gccaactcgg tttccgtaac ggattacggc gctgtgccga
3661 acgacggaca ggacgatctc accgccttta aagccgccgt aaacgcggcg gtcgcatccg
3721 acaagatctt gtacattccg gaaggaacgt tccacctcgg caacatgtgg gagatcggtt
3781 ccgtcagcaa catgatcgat cacattacga ttacgggagc cggtatctgg tatacgaaca
3841 tccagtttac caacgccaat ccggcgtccg gcggcatctc gctccggatt acgggcaagc
3901 ttgatttcag caacgtgtac ctcaactcca atttgcggtc gcggtatggt caaaatgcgg
3961 tttacaaagg ctttatggac aacttcggga ccaattccgt catccgcgac gtctgggtcg
4021 agcacttcga atgcggcttc tgggtcgggg actacgggca tacgccggcg atccgcgcga
4081 gcgggctgct gattgaaaac agccgaatcc gcaacaacct ggccgatggc gtcaacttcg
4141 cccaagggac cagcaattcg accgtacgca acagcagcct gcgcaacaac ggcgacgacg
4201 cccttgccgt atggacgagt aatacgaacg gcgcgcccga aggcgtaaac aataccttct
4261 cgtacaacac catcgaaaac aactggcgcg cgggaggcat cgccttcttc ggaggaagcg
4321 gacacaaggc cgaccacaac tacatcgtcg actgcgtcgg cggttccggc atccggatga
4381 acaccgtgtt ccccggatac cacttccaga acaataccgg cattgtgttc tcggacacga
4441 ccatcgtcaa ctgcggcacg agcaaagacc tatacaacgg cgaacgcggc gccatcgatc
4501 tggaagcttc gaacgacgcc atccggaacg tgacgtttac caacatcgat attatcaact
4561 ctcagcgcga tgcgatccag ttcggttacg gcggcggctt caccaacatc gtgttcaaca
4621 acatcaacat taacggaacc ggtcttgacg gcgtaaccac ctcgcggttc tcgggaccgc
4681 atctgggcgc ggcgatcttc acctataccg gcaacggctc cgccacgttc aacaatctga
4741 ggaccagcaa tatcgcttac cccaatctgt attacatcca gagcgggttc aatctgatca
4801 tcaataatta gatatctggg cccgtctgcg ggggaggaac tcttcggagc tcgaattcgt
4861 aatcatggtc atagctgttt cctgtgtgaa attgttatcc gctcacaatt ccacacaaca
4921 tacgagccgg aagcataaag tgtaaagcct ggggtgccta atgagtgagc taactcacat
4981 taattgcgtt gcgctcactg cccgctttcc agtcgggaaa ctgtcgtgcc agctgcatta
5041 atgaatcggc caacgcgcgg ggagaggcsg tttkcgtatt gggcgccctt (配列ID番号:17)
Deduced amino acid sequence of mutanase RM1. The signal peptide region is underlined and the linker region is boxed. The arrow indicates the cleavage site of the N-terminal domain of the protein. The DNA sequence was registered under GenBank Accession No. E16590. (Sequence ID number: 16)
3. Paenibacillus sp. Sequence of mRNA from RM1 strain
1 cccgggtacc agacctatcg ggaaaaacgc gagcggccct tcgcgcctta tgcgctacgg
61 acggtgctgg cgggcggttt gtttttcatc atcattcccc tgatgatcta cacggcatcg
121 tatatcccgt ttttgctcgt gccgggtccc ggacacgggt tgaaagacgt cgtctccgcc
181 cagaagttca tgttcaatta tcatagccgg cttaacgcca cccacccatt ctcgtcgctg
241 tggtgggagt ggcctctcat ccgcaagccg atctggtatt acggagccgc ggaattggcg
301 ccgggaaaaa tggcgagcat cgtgggcatg ggcaatccgg cggtgtggtg gacgggaacg
361 attgcggtaa tcgcggccct tcgctcggcc tggaagaagc gggaccggag catgaccgtc
421 gtcttcgttg gaatcgcctc gtcttatctt ccgtgggttt tcgtatccag actcaccttt
481 atttatcact ttttcgcttg cgttccgttt ctcgttcttt gcatcgttta ttggattcga
541 aaaatggaat agcgtaagcc gggatatcgg attgcgacgc tcctttacgc aggcgcggtt
601 ctggtgctgt tcattttgtt ttacccgatt ttgtcgggga ccgaaataga cgtttcttac
661 gcggaccgcg ttctgaagtg gttcggcggg tggatttttc acgggtaagc gagcgttgga
721 agcaaggaag ggaaggaaga cgagcgtctc cttcccgaaa tccatccaat atcttgaaat
781 tgcatacatt tttcgtaaga ttgcttctta tctgtctccc tcccctgttc ttataatggg
841 ggtatcccaa cgaaaggagg gtttgtaagc gctgtcagcs tgtttgccga aagttctcgc
901 atttgctgac ctacactttg aggaggagga atttaatgcg ctgcaaattt gtcgcatggt
961 cgcttgttac agccatgctg atggccagtt tgctgacggc tgtaggaccg ttcggccccg
1021 cttccgccgc gggaggaccg aatctgacgc cgggcaaacc cattacggcg agcggccaat
1081 cccaaaccta cagccctcag aacgtaaaag acggcaatca aaatacgtat tgggaaagca
1141 cgaacaacgc gttcccgcaa tggattcaag tggatttggg cgcaagcacg ggcatcgacc
1201 aaattgtgct gaagctgccc gcaagctggg aagcgcgcac gcaaacgctg gccgttcaag
1261 gcagcttgaa cggttcgacg ttcacggaca ttgtcggctc cgccaattat gtattcagtc
1321 cgtctgtcgg gaacaacacg gttacgatca actttaccgc gaccagcacg cgctacgtgc
1381 gcttgtatgt aacggccaac acgggctggc cggcggcgca gctgtccgaa ttcgaaattt
1441 acggctccgg cgaccagacg ccggcgcctg atacgtatca agccgaatcc gcggctctgt
1501 ccggcggcgc gaaagtcaac acggaccatg ccggatatat cggcacgggc tttgttgacg
1561 gttactggac gcaaggcgcg acgacgacct tttcggtcaa cgcgccgacg gcgggcaact
1621 acgatgtaac gctgaggtac ggcaacgcaa ccggcagcaa caaaacggta agcctctacg
1681 tcaatggagc gaagattcgc cagaccacgc tgcccagcct gcctaactgg gattcatgga
1741 gcagcaagac ggagacgctt aacctgaatg caggcagcaa caccattgcg tacaaatacg
1801 acccgggcga ttccggcaac gtcaatcttg accaaatcac ggtcgaagcg tcgacttcaa
1861 cgcctactcc tactccatcc cctactccta cacctacgcc aacgccgacg cctacgccta
1921 cgcctacacc cacacctact ccgaccccga cgcctacgcc tacacctaca cctacaccta
1981 cgccgacgcc tcctccgggc ggcaacatcg ccatcggcaa atcgatttcc gcatcctccc
2041 acacgcagac gtacgttgcg gagaacgcga acgataacga tgtcaacacg tactgggaag
2101 gcggcggcaa tccgagcacg ctgacgctcg atctcggagc gaactacaat attacgtcca
2161 tcgtgctgaa gctgaacccg tcctcgatat gggctgcgcg tacgcaaacg attcaagtgc
2221 tcggacacga tcagaacacg acgaccttca gcaatctggt ctcggcgaaa tcgtactcgt
2281 tcgatccggc ctccggcaat actgtgacca ttccggttac ggcgacggtg aaacgtttgc
2341 agttgaacat tacgtcgaac tccggcgccc cggccggaca agtcgccgag ttccaggtgt
2401 tcggcacgcc tgcgccgaat ccggacctga cgattaccgg catgtcctgg tcgccttctt
2461 ctccggttga gaccgacgcc attacgctaa acgcaacggt gaagaacaac gggaatgcca
2521 gcgccgcggc gaccaccgtc aatttctacc tgaacaacga gctggcgggt tccgcgccgg
2581 tagccgcgct ggcggcaggc gcttcggcaa cggtgccgct gaatgtcggc gcgaaaaccg
2641 ccgcgacata cgcggtcggc gccaaagtag acgagagcaa cgcggtcatc gagctgaacg
2701 agtcgaacaa cagctacacg aatccggctt cactcgttgt ggcccccgtt tccagctcgg
2761 atctggtggg cacggtttcg tggacgccga gcactccgat tgccaacaat gccgtttctt
2821 ttaacgtaaa tcttaaaaat caaggaacga ttgcttccgc cggcgggtct cacggcgtga
2881 cggtcgtgct taaaaatgct tccggttcga ccgttcaaac gttcagcggt tcctataccg
2941 gcagcctggc tccgggagcg tccgtcaaca tcacccttcc ggggacctgg acggcggcag
3001 ccggcagcta cacggtaacg gccaccgttg cggcagacgc caacgaactt ccgatcaagc
3061 aagccaacaa cgcgaacacc gcaagcctga ccgtatattc cgcccgcggc gcgagcatgc
3121 cgtacagccg gtatgacacc gaggacgcca ccctcggcgg cggcgccacg ctgaagtccg
3181 cgccgacatt cgatcaggcg cttacggcat cggaagccac cggccaactc tatgcggcgc
3241 tgccctcgaa cggctcctat cttcaatgga ccgtcagaca gggtcagggc ggcgcaggcg
3301 tgacgatgag atttacgatg cccgactcgg cggacggcat gggattaaac ggttcgctag
3361 acgtttacgt caacggcacc aaagtcaaaa ccgtatcgct gacctcctac tacagctggc
3421 agtatttctc gggcgatatg cccggagacg ctcccagcgc gggccgtccg ctcttccgct
3481 ttgacgaagt gcactggaag ctggatactc cgctcaaacc cggagacacg attcgcatcc
3541 agaagaacaa cggcgacagc ctggaatacg gtgtcgactt tattgaaatc gaaccggttc
3601 cggctgcgat ctcccgtccg gccaactcgg tttccgtaac ggattacggc gctgtgccga
3661 acgacggaca ggacgatctc accgccttta aagccgccgt aaacgcggcg gtcgcatccg
3721 acaagatctt gtacattccg gaaggaacgt tccacctcgg caacatgtgg gagatcggtt
3781 ccgtcagcaa catgatcgat cacattacga ttacgggagc cggtatctgg tatacgaaca
3841 tccagtttac caacgccaat ccggcgtccg gcggcatctc gctccggatt acgggcaagc
3901 ttgatttcag caacgtgtac ctcaactcca atttgcggtc gcggtatggt caaaatgcgg
3961 tttacaaagg ctttatggac aacttcggga ccaattccgt catccgcgac gtctgggtcg
4021 agcacttcga atgcggcttc tgggtcgggg actacgggca tacgccggcg atccgcgcga
4081 gcgggctgct gattgaaaac agccgaatcc gcaacaacct ggccgatggc gtcaacttcg
4141 cccaagggac cagcaattcg accgtacgca acagcagcct gcgcaacaac ggcgacgacg
4201 cccttgccgt atggacgagt aatacgaacg gcgcgcccga aggcgtaaac aataccttct
4261 cgtacaacac catcgaaaac aactggcgcg cgggaggcat cgccttcttc ggaggaagcg
4321 gacacaaggc cgaccacaac tacatcgtcg actgcgtcgg cggttccggc atccggatga
4381 acaccgtgtt ccccggatac cacttccaga acaataccgg cattgtgtgttc tcggacacga
4441 ccatcgtcaa ctgcggcacg agcaaagacc tatacaacgg cgaacgcggc gccatcgatc
4501 tggaagcttc gaacgacgcc atccggaacg tgacgtttac caacatcgat attatcaact
4561 ctcagcgcga tgcgatccag ttcggttacg gcggcggctt caccaacatc gtgttcaaca
4621 acatcaacat taacggaacc ggtcttgacg gcgtaaccac ctcgcggttc tcgggaccgc
4681 atctgggcgc ggcgatcttc acctataccg gcaacggctc cgccacgttc aacaatctga
4741 ggaccagcaa tatcgcttac cccaatctgt attacatcca gagcgggttc aatctgatca
4801 tcaataatta gatatctggg cccgtctgcg ggggaggaac tcttcggagc tcgaattcgt
4861 aatcatggtc atagctgttt cctgtgtgaa attgttatcc gctcacaatt ccacacaaca
4921 tacgagccgg aagcataaag tgtaaagcct ggggtgccta atgagtgagc taactcacat
4981 taattgcgtt gcgctcactg cccgctttcc agtcgggaaa ctgtcgtgcc agctgcatta
5041 atgaatcggc caacgcgcgg ggagaggcsg tttkcgtatt gggcgccctt (SEQ ID NO: 17)

IV)Trichoderma harzianum(CCM F−470)
1.Trichoderma harzianumのムタナーゼの一般情報
http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7Length:635も参照されたい
質量(Da):67,726
最終改変日:2002年3月1日−v1
Checksum:iBB0D864E2F432C58
2.Trichoderma harzianumのムタナーゼのタンパク質配列
http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7.fasta)
>tr|Q8WZM7|Q8WZM7_TRIHA Alpha−1,3−glucanase OS=Trichoderma harzianum GN=p3 PE=2 SV=1
MLGVFRRLRLGALAAAALSSLGSAAPANVAIRSLEERASSADRLVFCHFMIGIVGDRGSSADYDDDMQRAKAAGIDAFALNIGVDGYTDQQLGYAYDSADRNGMKVFISFDFNWWSPGNAVGVGQKIAQYANRPAQLYVDNRPFASSFAGDGLDVNALRSAAGSNVYFVPNFHPGQSSPSNIDGALNWMAWDNDGNNKAPKPGQTVTVADGDNAYKNWLGGKPYLAPVSTWVFNHFGPEVSYSKNWVFPSGPLIYNRWQQVLQQGFPRVEIVTWNDYGESHYVGPLKSKQFHDGNSKWVNDMPHDGFLDLSKPFIAAYKNRDTDISKYVQNEQLVYWYRRNLKALDCDATDTTSNRPANNGSGNYFEGRPDGWQTMDDTVYVAALLKTAGSVTVTSGGTTQTFQANAGANLFQIPASIGQQKFALTRNGQTVFSGTSLMDITNVCSCGIYNFNPYVGTIPAGFDDPLQADGLFSLTIGLHVTTCQAKPSLGTNPPVTSGPVSSLPASSTTRASSPPPVSSTRVSSPPVSSPPVSRTSSAPPPPGNSTPPSGQVCVAGTVADGESGNYIGLCQFSCNYGYCPPGPCKCTAFGAPISPPASNGRNGCPLPGEGDGYLGLCSFSCNHNYCPPTACQYC (配列ID番号:18)
3.mRNAの配列(Trichoderma harzianum
http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/AJ243799&display=fasta)
>ENA|AJ243799|AJ243799.1 Trichoderma harzianum mRNA for alpha−1,3−glucanase(p3 gene)
ATGTTGGGCGTTTTCCGCCGCCTCAGGCTCGGCGCCCTTGCCGCCGCAGCTCTGTCTTCTCTCGGCAGTGCCGCTCCCGCCAATGTTGCTATTCGGTCTCTCGAGGAACGTGCTTCTTCTGCTGACCGTCTCGTATTCTGTCATTTCATGATTGGGATCGTGGGTGACCGTGGCAGCTCGGCAGATTATGATGACGATATGCAACGTGCCAAAGCCGCTGGCATTGACGCCTTCGCCCTGAACATCGGCGTTGACGGCTATACCGACCAGCAGCTCGGCTATGCCTATGACTCTGCCGATCGTAATGGCATGAAAGTCTTCATTTCATTTGATTTCAACTGGTGGAGCCCCGGCAATGCAGTTGGTGTTGGCCAGAAGATTGCGCAGTATGCCAACCGCCCTGCCCAGCTGTATGTCGACAACCGGCCATTCGCCTCTTCCTTCGCCGGTGACGGTCTGGATGTAAATGCGTTGCGCTCTGCTGCAGGCTCCAACGTTTACTTTGTGCCCAACTTCCACCCTGGTCAATCTTCCCCCTCCAACATTGATGGCGCCCTTAACTGGATGGCCTGGGATAATGATGGAAACAACAAGGCACCCAAGCCGGGCCAGACTGTCACAGTGGCAGACGGTGACAACGCTTATAAGAATTGGTTGGGTGGCAAGCCTTACCTGGCGCCTGTCTCAACTTGGGTTTTCAACCATTTCGGGCCCGAAGTTTCATATTCCAAGAACTGGGTTTTCCCAAGTGGGCCTCTGATCTATAACCGGTGGCAACAAGTCTTGCAGCAAGGGTTCCCAAGGGTTGAGATCGTTACCTGGAATGACTACGGGGAATCTCACTACGTCGGTCCCCTGAAGTCTAAGCAATTTCATGATGGGAACTCCAAATGGGTCAATGATATGCCCCACGATGGATTCCTGGATCTTTCGAAGCCGTTCATAGCCGCATATAAAAACAGGGATACCGACATCTCCAAGTATGTTCAAAATGAGCAGCTTGTTTACTGGTACCGCCGCAACTTAAAGGCACTGGACTGTGACGCCACCGACACAACCTCTAACCGCCCGGCTAACAATGGAAGCGGCAATTACTTTGAGGGACGCCCCGATGGTTGGCAAACTATGGATGATACGGTTTACGTGGCGGCACTTCTCAAGACTGCCGGTAGCGTCACGGTCACGTCTGGTGGCACCACTCAAACGTTCCAGGCCAACGCCGGAGCCAATCTCTTCCAAATCCCGGCCAGCATCGGCCAGCAAAAGTTTGCTCTGACTCGTAACGGTCAGACCGTCTTTAGCGGAACCTCATTGATGGATATCACCAACGTTTGCTCTTGCGGTATCTACAACTTCAACCCATATGTTGGCACCATTCCTGCCGGCTTTGACGACCCTCTTCAGGCTGACGGTCTTTTCTCTTTGACCATCGGATTGCACGTCACAACTTGTCAGGCCAAGCCATCTCTTGGAACTAACCCTCCTGTCACTTCCGGCCCTGTGTCCTCGCTTCCAGCTTCCTCCACCACCCGCGCATCCTCGCCGCCTCCTGTTTCTTCAACTCGTGTCTCTTCTCCCCCTGTCTCTTCCCCTCCAGTTTCTCGCACCTCTTCTGCCCCTCCCCCTCCGGGCAACAGCACGCCGCCATCGGGTCAGGTTTGCGTTGCCGGCACCGTTGCCGACGGCGAGTCTGGCAACTACATCGGCCTGTGCCAATTCAGCTGCAACTACGGTTACTGCCCACCAGGACCGTGTAAGTGCACCGCCTTTGGTGCTCCCATCTCGCCACCGGCATCCAACGGCCGCAACGGCTGCCCTCTGCCGGGAGAAGGCGATGGTTATCTGGGCCTGTGCAGTTTCAGTTGTAACCATAATTACTGCCCGCCAACGGCATGTCAATACTGCTAGGAGGGATCAATCTCAGTATGAGTATATGGAGGCTGCTGAAGGACCAATTAGCTGTTCTTATCGGCAGACGAAACCCATAGAGTAAGAAGTTAAATAAAATGCAATTAATGTGTTTTCAAAAAAAAAAAAAAAA (配列ID番号:19)
(Trichoderma harzianumは菌類であるため、ポリAテールがある)
IV) Trichoderma harzianum (CCM F-470)
1. General Information on Trichoderma harzianum Mutanase
See also http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7Length:635 Mass (Da): 67,726
Last modified date: March 1, 2002-v1
Checksum: iBB0D864E2F432C58
2. Protein sequence of mutanase from Trichoderma harzianum
(http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7.fasta)
>tr|Q8WZM7|Q8WZM7_TRIHA Alpha-1,3-glucanase OS=Trichoderma harzianum GN=p3 PE=2 SV=1
MLGVFRRLRLGALAAAALSSLGSAAPANVAIRSLEERASSADRLVFCHFMIGIVGDRGSSADYDDDMQRAKAAGIDAFALNIGVDGYTDQQLGYAYDSADRNGMKVFISFDFNWWSPGNAVGVGQKIAQYANRPAQLYVDNRPFASSFAGDGLDVNALRSAAGSNVYFVPNFHPGQSSPSNIDGALNWMAWDNDGNNKAPKPGQTVTVADGDNAYKNWLGGKPYLAPVSTWVFNHFGPEVSYSKNWVFPSGPLIYNRWQQVLQQGFPRVEIVTWNDYGESHYVGPLKSKQFHDGNSKWVNDMPHDGFLDLSKPFIAAYKNRDTDISKYVQNEQLVYWYRRNLKALDCDATDTTSNRPANNGSGNYFEGRPDGWQTMDDTVYVAALLKTAGSVTVTSGGTTQTFQANAGANLFQIPASIGQQKFALTRNGQTVFSGTSLMDITNVCSCGIYNFNPYVGTIPAGFDDPLQADGLFSLTIGLHVTTCQAKPSLGTNPPVTSGPVSSLPASSTTRASSPPPVSSTRVSSPPVSSPPVSRTSSAPPPPGNSTPPSGQVCVAGTVADGESGNYIGLCQFSCNYGYCPPGPCKCTAFGAPISPPASNGRNGCPLPGEGDGYLGLCSFSCNHNYCPPTACQYC (SEQ ID NO: 18)
3. Sequence of mRNA (Trichoderma harzianum
(http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/AJ243799&display=fasta)
>ENA|AJ243799|AJ2437999.1 Trichoderma harzianum mRNA for alpha-1,3-glucanase (p3 gene)
ATGTTGGGCGTTTTCCGCCGCCTCAGGCTCGGCGCCCTTGCCGCCGCAGCTCTGTCTTCTCTCGGCAGTGCCGCTCCCGCCAATGTTGCTATTCGGTCTCTCGAGGAACGTGCTTCTTCTGCTGACCGTCTCGTATTCTGTCATTTCATGATTGGGATCGTGGGTGACCGTGGCAGCTCGGCAGATTATGATGACGATATGCAACGTGCCAAAGCCGCTGGCATTGACGCCTTCGCCCTGAACATCGGCGTTGACGGCTATACCGACCAGCAGCTCGGCTATGCCTATGACTCTGCCGATCGTAATGGCATGAAAGTCTTCATTTCATTTGATTTCAACTGGTGGAGCCCCGGCAATGCAGTTGGTGTTGGCCAGAAGATTGCGCAGTATGCCAACCGCCCTGCCCAGCTGTATGTCGACAACCGGCCATTCGCCTCTTCCTTCGCCGGTGACGGTCTGGATGTAAATGCGTTGCGCTCTGCTGCAGGCTCCAACGTTTACTTTGTGCCCAACTTCCACCCTGGTCAATCTTCCCCCTCCAACATTGATGGCGCCCTTAACTGGATGGCCTGGGATAATGATGGAAACAACAAGGCACCCAAGCCGGGCCAGACTGTCACAGTGGCAGACGGTGACAACGCTTATAAGAATTGGTTGGGTGGCAAGCCTTACCTGGCGCCTGTCTCAACTTGGGTTTTCAACCATTTCGGGCCCGAAGTTTCATATTCCAAGAACTGGGTTTTCCCAAGTGGGCCTCTGATCTATAACCGGTGGCAACAAGTCTTGCAGCAAGGGTTCCCAAGGGTTGAGATCGTTACCTGGAATGACTACGGGGAATCTCACTACGTCGGTCCCCTGAAGTCTAAGCAATTTCATGATGGGAACTCCAAATGGGTCAATGATATGCCCCACGATGGATTCCTGGATCTTTCGAAGCCGTTCATAGCCGCATATAAAAACAGGGATACCGACATCTCCAAGTATGTTCAAAATGAGCAGC TTGTTTACTGGTACCGCCGCAACTTAAAGGCACTGGACTGTGACGCCACCGACACAACCTCTAACCGCCCGGCTAACAATGGAAGCGGCAATTACTTTGAGGGACGCCCCGATGGTTGGCAAACTATGGATGATACGGTTTACGTGGCGGCACTTCTCAAGACTGCCGGTAGCGTCACGGTCACGTCTGGTGGCACCACTCAAACGTTCCAGGCCAACGCCGGAGCCAATCTCTTCCAAATCCCGGCCAGCATCGGCCAGCAAAAGTTTGCTCTGACTCGTAACGGTCAGACCGTCTTTAGCGGAACCTCATTGATGGATATCACCAACGTTTGCTCTTGCGGTATCTACAACTTCAACCCATATGTTGGCACCATTCCTGCCGGCTTTGACGACCCTCTTCAGGCTGACGGTCTTTTCTCTTTGACCATCGGATTGCACGTCACAACTTGTCAGGCCAAGCCATCTCTTGGAACTAACCCTCCTGTCACTTCCGGCCCTGTGTCCTCGCTTCCAGCTTCCTCCACCACCCGCGCATCCTCGCCGCCTCCTGTTTCTTCAACTCGTGTCTCTTCTCCCCCTGTCTCTTCCCCTCCAGTTTCTCGCACCTCTTCTGCCCCTCCCCCTCCGGGCAACAGCACGCCGCCATCGGGTCAGGTTTGCGTTGCCGGCACCGTTGCCGACGGCGAGTCTGGCAACTACATCGGCCTGTGCCAATTCAGCTGCAACTACGGTTACTGCCCACCAGGACCGTGTAAGTGCACCGCCTTTGGTGCTCCCATCTCGCCACCGGCATCCAACGGCCGCAACGGCTGCCCTCTGCCGGGAGAAGGCGATGGTTATCTGGGCCTGTGCAGTTTCAGTTGTAACCATAATTACTGCCCGCCAACGGCATGTCAATACTGCTAGGAGGGATCAATCTCAGTATGAGTATATGGAGGCTGCTGAAGGACCAATTAGCTGTTCTTATCGGCAGACGAAACCCATAGAGTAAGAAGTTA AATAAAATGCAATTAATGTGTTTTCAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 19)
(Since Trichoderma harzianum is a fungus, it has a poly A tail)

V)Trichoderma harzianum
1.Trichoderma harzianumのムタナーゼの一般情報
http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7も参照されたい。
V) Trichoderma harzianum
1. General Information on Trichoderma harzianum Mutanase
See also http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7.

2.Trichoderma harzianumのムタナーゼのタンパク質配列
参照:http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7.fasta)
>tr|Q8WZM7|Q8WZM7_TRIHA Alpha−1,3−glucanase OS=Trichoderma harzianum GN=p3 PE=2 SV=1
MLGVFRRLRLGALAAAALSSLGSAAPANVAIRSLEERASSADRLVFCHFMIGIVGDRGSSADYDDDMQRAKAAGIDAFALNIGVDGYTDQQLGYAYDSADRNGMKVFISFDFNWWSPGNAVGVGQKIAQYANRPAQLYVDNRPFASSFAGDGLDVNALRSAAGSNVYFVPNFHPGQSSPSNIDGALNWMAWDNDGNNKAPKPGQTVTVADGDNAYKNWLGGKPYLAPVSTWVFNHFGPEVSYSKNWVFPSGPLIYNRWQQVLQQGFPRVEIVTWNDYGESHYVGPLKSKQFHDGNSKWVNDMPHDGFLDLSKPFIAAYKNRDTDISKYVQNEQLVYWYRRNLKALDCDATDTTSNRPANNGSGNYFEGRPDGWQTMDDTVYVAALLKTAGSVTVTSGGTTQTFQANAGANLFQIPASIGQQKFALTRNGQTVFSGTSLMDITNVCSCGIYNFNPYVGTIPAGFDDPLQADGLFSLTIGLHVTTCQAKPSLGTNPPVTSGPVSSLPASSTTRASSPPPVSSTRVSSPPVSSPPVSRTSSAPPPPGNSTPPSGQVCVAGTVADGESGNYIGLCQFSCNYGYCPPGPCKCTAFGAPISPPASNGRNGCPLPGEGDGYLGLCSFSCNHNYCPPTACQYC (配列ID番号:20)
3.mRNAの配列(Trichoderma harzianum、さらなる情報は、以下で見出せる。
2. Protein sequence of mutanase from Trichoderma harzianum (see http://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZM7.fasta)
>tr|Q8WZM7|Q8WZM7_TRIHA Alpha-1,3-glucanase OS=Trichoderma harzianum GN=p3 PE=2 SV=1
MLGVFRRLRLGALAAAALSSLGSAAPANVAIRSLEERASSADRLVFCHFMIGIVGDRGSSADYDDDMQRAKAAGIDAFALNIGVDGYTDQQLGYAYDSADRNGMKVFISFDFNWWSPGNAVGVGQKIAQYANRPAQLYVDNRPFASSFAGDGLDVNALRSAAGSNVYFVPNFHPGQSSPSNIDGALNWMAWDNDGNNKAPKPGQTVTVADGDNAYKNWLGGKPYLAPVSTWVFNHFGPEVSYSKNWVFPSGPLIYNRWQQVLQQGFPRVEIVTWNDYGESHYVGPLKSKQFHDGNSKWVNDMPHDGFLDLSKPFIAAYKNRDTDISKYVQNEQLVYWYRRNLKALDCDATDTTSNRPANNGSGNYFEGRPDGWQTMDDTVYVAALLKTAGSVTVTSGGTTQTFQANAGANLFQIPASIGQQKFALTRNGQTVFSGTSLMDITNVCSCGIYNFNPYVGTIPAGFDDPLQADGLFSLTIGLHVTTCQAKPSLGTNPPVTSGPVSSLPASSTTRASSPPPVSSTRVSSPPVSSPPVSRTSSAPPPPGNSTPPSGQVCVAGTVADGESGNYIGLCQFSCNYGYCPPGPCKCTAFGAPISPPASNGRNGCPLPGEGDGYLGLCSFSCNHNYCPPTACQYC (SEQ ID NO: 20)
3. Sequence of mRNA (Trichoderma harzianum, further information can be found below.

http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/AJ243799&display=fasta)
>ENA|AJ243799|AJ243799.1 Trichoderma harzianum mRNA for alpha−1,3−glucanase(p3 gene)
ATGTTGGGCGTTTTCCGCCGCCTCAGGCTCGGCGCCCTTGCCGCCGCAGCTCTGTCTTCTCTCGGCAGTGCCGCTCCCGCCAATGTTGCTATTCGGTCTCTCGAGGAACGTGCTTCTTCTGCTGACCGTCTCGTATTCTGTCATTTCATGATTGGGATCGTGGGTGACCGTGGCAGCTCGGCAGATTATGATGACGATATGCAACGTGCCAAAGCCGCTGGCATTGACGCCTTCGCCCTGAACATCGGCGTTGACGGCTATACCGACCAGCAGCTCGGCTATGCCTATGACTCTGCCGATCGTAATGGCATGAAAGTCTTCATTTCATTTGATTTCAACTGGTGGAGCCCCGGCAATGCAGTTGGTGTTGGCCAGAAGATTGCGCAGTATGCCAACCGCCCTGCCCAGCTGTATGTCGACAACCGGCCATTCGCCTCTTCCTTCGCCGGTGACGGTCTGGATGTAAATGCGTTGCGCTCTGCTGCAGGCTCCAACGTTTACTTTGTGCCCAACTTCCACCCTGGTCAATCTTCCCCCTCCAACATTGATGGCGCCCTTAACTGGATGGCCTGGGATAATGATGGAAACAACAAGGCACCCAAGCCGGGCCAGACTGTCACAGTGGCAGACGGTGACAACGCTTATAAGAATTGGTTGGGTGGCAAGCCTTACCTGGCGCCTGTCTCAACTTGGGTTTTCAACCATTTCGGGCCCGAAGTTTCATATTCCAAGAACTGGGTTTTCCCAAGTGGGCCTCTGATCTATAACCGGTGGCAACAAGTCTTGCAGCAAGGGTTCCCAAGGGTTGAGATCGTTACCTGGAATGACTACGGGGAATCTCACTACGTCGGTCCCCTGAAGTCTAAGCAATTTCATGATGGGAACTCCAAATGGGTCAATGATATGCCCCACGATGGATTCCTGGATCTTTCGAAGCCGTTCATAGCCGCATATAAAAACAGGGATACCGACATCTCCAAGTATGTTCAAAATGAGCAGCTTGTTTACTGGTACCGCCGCAACTTAAAGGCACTGGACTGTGACGCCACCGACACAACCTCTAACCGCCCGGCTAACAATGGAAGCGGCAATTACTTTGAGGGACGCCCCGATGGTTGGCAAACTATGGATGATACGGTTTACGTGGCGGCACTTCTCAAGACTGCCGGTAGCGTCACGGTCACGTCTGGTGGCACCACTCAAACGTTCCAGGCCAACGCCGGAGCCAATCTCTTCCAAATCCCGGCCAGCATCGGCCAGCAAAAGTTTGCTCTGACTCGTAACGGTCAGACCGTCTTTAGCGGAACCTCATTGATGGATATCACCAACGTTTGCTCTTGCGGTATCTACAACTTCAACCCATATGTTGGCACCATTCCTGCCGGCTTTGACGACCCTCTTCAGGCTGACGGTCTTTTCTCTTTGACCATCGGATTGCACGTCACAACTTGTCAGGCCAAGCCATCTCTTGGAACTAACCCTCCTGTCACTTCCGGCCCTGTGTCCTCGCTTCCAGCTTCCTCCACCACCCGCGCATCCTCGCCGCCTCCTGTTTCTTCAACTCGTGTCTCTTCTCCCCCTGTCTCTTCCCCTCCAGTTTCTCGCACCTCTTCTGCCCCTCCCCCTCCGGGCAACAGCACGCCGCCATCGGGTCAGGTTTGCGTTGCCGGCACCGTTGCCGACGGCGAGTCTGGCAACTACATCGGCCTGTGCCAATTCAGCTGCAACTACGGTTACTGCCCACCAGGACCGTGTAAGTGCACCGCCTTTGGTGCTCCCATCTCGCCACCGGCATCCAACGGCCGCAACGGCTGCCCTCTGCCGGGAGAAGGCGATGGTTATCTGGGCCTGTGCAGTTTCAGTTGTAACCATAATTACTGCCCGCCAACGGCATGTCAATACTGCTAGGAGGGATCAATCTCAGTATGAGTATATGGAGGCTGCTGAAGGACCAATTAGCTGTTCTTATCGGCAGACGAAACCCATAGAGTAAGAAGTTAAATAAAATGCAATTAATGTGTTTTCAAAAAAAAAAAAAAAA (配列ID番号:21)
(Trichoderma harzianumは菌類であるため、ポリAテールがある)
Penicillium minioluteumのデキストラナーゼ(Dex)遺伝子
GenBank:L41562.1
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/L41562.1)
成熟したタンパク質は574アミノ酸で、分子量は67KDである。最適な反応条件はpH5.5および40℃である。pH範囲は3〜6である。
(http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/AJ243799&display=fasta)
>ENA|AJ243799|AJ2437999.1 Trichoderma harzianum mRNA for alpha-1,3-glucanase (p3 gene)
ATGTTGGGCGTTTTCCGCCGCCTCAGGCTCGGCGCCCTTGCCGCCGCAGCTCTGTCTTCTCTCGGCAGTGCCGCTCCCGCCAATGTTGCTATTCGGTCTCTCGAGGAACGTGCTTCTTCTGCTGACCGTCTCGTATTCTGTCATTTCATGATTGGGATCGTGGGTGACCGTGGCAGCTCGGCAGATTATGATGACGATATGCAACGTGCCAAAGCCGCTGGCATTGACGCCTTCGCCCTGAACATCGGCGTTGACGGCTATACCGACCAGCAGCTCGGCTATGCCTATGACTCTGCCGATCGTAATGGCATGAAAGTCTTCATTTCATTTGATTTCAACTGGTGGAGCCCCGGCAATGCAGTTGGTGTTGGCCAGAAGATTGCGCAGTATGCCAACCGCCCTGCCCAGCTGTATGTCGACAACCGGCCATTCGCCTCTTCCTTCGCCGGTGACGGTCTGGATGTAAATGCGTTGCGCTCTGCTGCAGGCTCCAACGTTTACTTTGTGCCCAACTTCCACCCTGGTCAATCTTCCCCCTCCAACATTGATGGCGCCCTTAACTGGATGGCCTGGGATAATGATGGAAACAACAAGGCACCCAAGCCGGGCCAGACTGTCACAGTGGCAGACGGTGACAACGCTTATAAGAATTGGTTGGGTGGCAAGCCTTACCTGGCGCCTGTCTCAACTTGGGTTTTCAACCATTTCGGGCCCGAAGTTTCATATTCCAAGAACTGGGTTTTCCCAAGTGGGCCTCTGATCTATAACCGGTGGCAACAAGTCTTGCAGCAAGGGTTCCCAAGGGTTGAGATCGTTACCTGGAATGACTACGGGGAATCTCACTACGTCGGTCCCCTGAAGTCTAAGCAATTTCATGATGGGAACTCCAAATGGGTCAATGATATGCCCCACGATGGATTCCTGGATCTTTCGAAGCCGTTCATAGCCGCATATAAAAACAGGGATACCGACATCTCCAAGTATGTTCAAAATGAGCAGC TTGTTTACTGGTACCGCCGCAACTTAAAGGCACTGGACTGTGACGCCACCGACACAACCTCTAACCGCCCGGCTAACAATGGAAGCGGCAATTACTTTGAGGGACGCCCCGATGGTTGGCAAACTATGGATGATACGGTTTACGTGGCGGCACTTCTCAAGACTGCCGGTAGCGTCACGGTCACGTCTGGTGGCACCACTCAAACGTTCCAGGCCAACGCCGGAGCCAATCTCTTCCAAATCCCGGCCAGCATCGGCCAGCAAAAGTTTGCTCTGACTCGTAACGGTCAGACCGTCTTTAGCGGAACCTCATTGATGGATATCACCAACGTTTGCTCTTGCGGTATCTACAACTTCAACCCATATGTTGGCACCATTCCTGCCGGCTTTGACGACCCTCTTCAGGCTGACGGTCTTTTCTCTTTGACCATCGGATTGCACGTCACAACTTGTCAGGCCAAGCCATCTCTTGGAACTAACCCTCCTGTCACTTCCGGCCCTGTGTCCTCGCTTCCAGCTTCCTCCACCACCCGCGCATCCTCGCCGCCTCCTGTTTCTTCAACTCGTGTCTCTTCTCCCCCTGTCTCTTCCCCTCCAGTTTCTCGCACCTCTTCTGCCCCTCCCCCTCCGGGCAACAGCACGCCGCCATCGGGTCAGGTTTGCGTTGCCGGCACCGTTGCCGACGGCGAGTCTGGCAACTACATCGGCCTGTGCCAATTCAGCTGCAACTACGGTTACTGCCCACCAGGACCGTGTAAGTGCACCGCCTTTGGTGCTCCCATCTCGCCACCGGCATCCAACGGCCGCAACGGCTGCCCTCTGCCGGGAGAAGGCGATGGTTATCTGGGCCTGTGCAGTTTCAGTTGTAACCATAATTACTGCCCGCCAACGGCATGTCAATACTGCTAGGAGGGATCAATCTCAGTATGAGTATATGGAGGCTGCTGAAGGACCAATTAGCTGTTCTTATCGGCAGACGAAACCCATAGAGTAAGAAGTTA AATAAAATGCAATTAATGTGTTTTCAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 21)
(Since Trichoderma harzianum is a fungus, it has a poly A tail)
Dextranase (Dex) gene of Penicillium minioluteum GenBank: L41562.1
(Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/L41562.1)
The mature protein is 574 amino acids and has a molecular weight of 67KD. Optimal reaction conditions are pH 5.5 and 40°C. The pH range is 3-6.

アミノ酸配列
MATMLKLLALTLAISESAIGAVMHPPGNSHPGTHMGTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGTNNFHDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPPNSNTLDSSVDDGISIEPSIGLNMAWSQFEYSHDVDVKILATDGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSDDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKTDLYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMTPDNTQTMTPGPINNGDWGAKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYLAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGILSGENYVYQANAGDNYIAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISSQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSRKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLNISNWTVGGQKVTMENFQANSLGQFNIDGSYWGEWQIS (配列ID番号:22)
DNA配列
1 ggcatagtaa tcccgacagc cgagtatgat ggagcttctt cggataatga tagcgccacc
61 agaccttgct tgagctggag agctaaaaca ttaaacgcca cacgaccaac actctcatta
121 gttgcgatag atgatgctcg gagctgttga aactcagaaa ttccttctat gcggggtctc
181 caagatcgat cctgggggat gtgaatacta cggtggacct aattgacgcc ttgacaggtg
241 atgttaagcg aaccaaggaa gaataatctg gggctagatg aagatgttga gctgtaaggt
301 acggtacgtt cctattggct ttatcggagc ttctccgggt tactcagtct ttccgggagc
361 atgatcattt ttgtattgtc caatagtaag cagaaactga gagccaccac aaactcaaaa
421 cctcggtagc gaagtttccc ggaaccagtc aggattctca gaaactgtgc tcgtgttgcg
481 gggaatccgc attctacgtc gtctggagca aggaaatgtt cgtgctggat tgaggaggat
541 aggtaggttg gagaatctct tcagctaacc aatctataag catgctccgg taacctttag
601 agtttcacat tcaacgtaat ttccaagata gccagagcgt ccttgaatta ctatgtagaa
661 atcctaaaat ttcccctgta aaatgcaagt caacgagatg cgtgccctca atgtctctcg
721 gcgctacccc ggaaatgatg cataaggcca agaatgtcac ccggtaactt tttcttcaga
781 atatcctaag atttccatca aacacagtcg aataggtcaa tgctcgcgag agactttctg
841 ccttcactct acgtcctact catagaagtt caacggctca attccggggt aatctagagt
901 ttggacctca agggagatgt tgcaacaaat tgtactagaa cgatgcgctt gctttccaat
961 acagtagttg acttcatata gcttccaaca aaagggatgg ggatgaaggc tctatagcga
1021 gaagtctata agaaagtgtc ctcatacctg tatctctcag tcgttcgaga acaatcccgg
1081 aaactatctt atcttgcgag aaagaagaca atatctcaaa cttatggcca caatgctaaa
1141 gctacttgcg ttgacccttg caattagcga gtccgccatt ggagcagtca tgcacccacc
1201 tggcaattct catcccggta cccatatggg cactacgaat aatacccatt gcggcgccga
1261 tttctgtacc tggtggcatg attcagggga gatcaatacg cagacacctg tccaaccagg
1321 gaacgtgcgc caatctcaca agtattccgt gcaagtgagc ctagctggta caaacaattt
1381 tcatgactcc tttgtatatg aatcgatccc ccggaacgga aatggtcgca tctatgctcc
1441 caccgatcca cccaacagca acacactaga ttcaagtgtg gatgatggaa tctcgattga
1501 gcctagtatc ggccttaata tggcatggtc ccaattcgag tacagccacg atgtagatgt
1561 aaagatcctg gccactgatg gctcatcgtt gggctcgcca agtgatgttg ttattcgccc
1621 cgtctcaatc tcctatgcga tttctcagtc tgacgatggt gggattgtca tccgggtccc
1681 agccgatgcg aacggccgca aattttcagt tgagttcaaa actgacctgt acacattcct
1741 ctctgatggc aacgagtacg tcacatcggg aggcagcgtc gtcggcgttg agcctaccaa
1801 cgcacttgtg atcttcgcaa gtccgtttct tccttctggc atgattcctc atatgacacc
1861 cgacaacacg cagaccatga cgccaggtcc tatcaataac ggcgactggg gcgccaagtc
1921 aattctttac ttcccaccag gtgtatactg gatgaaccaa gatcaatcgg gcaactcggg
1981 gaagttagga tctaatcata tacgtctaaa ctcgaacact tactgggtct accttgcccc
2041 cggtgcgtac gtgaagggtg ctatagagta ttttaccaag cagaacttct atgcaactgg
2101 tcatggtatc ctatcgggtg aaaactatgt ttaccaagcc aatgccggcg acaactacat
2161 tgcagtcaag agcgattcaa ccagcctccg gatgtggtgg cacaataacc ttgggggtgg
2221 tcaaacatgg tactgcgttg gcccgacgat caatgcgcca ccattcaata ctatggattt
2281 caatggaaat tctggcatct caagtcaaat tagcgactat aagcaggtgg gagccttctt
2341 cttccagacg gatggaccag aaatatatcc caatagtgtc gtgcacgacg tcttctggca
2401 cgtcaatgat gatgcaatca aaatctacta ttcgggagca tctgtatcgc gggcaacgat
2461 ctggaaatgt cacaatgacc caatcatcca gatgggatgg acgtctcggg atatcagtgg
2521 agtgacaatc gacacattaa atgttattca cacccgctac atcaaatcgg agacggtggt
2581 gccttcggct atcattgggg cctctccatt ctatgcaagt gggatgagtc ctgattcaag
2641 aaagtccata tccatgacgg tttcaaacgt tgtttgcgag ggtctttgcc cgtccctatt
2701 ccgcatcaca ccccttcaga actacaaaaa ttttgttgtc aaaaatgtgg ctttcccaga
2761 cgggctacag acgaatagta ttggcacagg agaaagcatt attccagccg catctggtct
2821 aacgatggga ctgaatatct ccaactggac tgttggtgga caaaaagtga ctatggagaa
2881 ctttcaagcc aatagcctgg ggcagttcaa tattgacggc agctattggg gggagtggca
2941 gattagctga attccagctc tcggagcgcg tgagtgcttc tacccgctcc tttacccttg
3001 tcgagagata aaggcataag ttagctcatg tgaaggcgat ttcagttcat tctctctttt
3061 tggagcttat ttcctgttcg accaattgtg acaccaactt gcctttcaaa agacgtggac
3121 gatatgtgta cggtaatcag tcaaatgaac gtcaacattc atttaataag gacatttcca
3181 ggtttcctta ctctgtcgat tatgcctaac tcgggttgat gtcttgtcag gatggaaaat
3241 ctcgttgtgt acttccagtg aaatgggcag ggctaagccc taaaccctaa cgcatacaat
3301 ttgtaggcac ctacccatgt aagttcacac ccagtcgact tataagtcta gatatttatg
3361 ctatgcaggc tctggaatga tttacattcc atgctataca tagttatttg caagaatttg
3421 cagacgagat aaaaatcaat ggacgaataa tcacgcatta ctccacaggc tcatgccacg
3481 gagcaagggt tcccccgaat ctaggccaga ccgggatgat attcaaccga ttctttttgc
3541 agtaactatc tccgtacgag ctgcacgagc taaacggatt atataaaggt gctaactgag
3601 cattggatcc gtcagttata tgaaatgca (配列ID番号:23)
2.Penicillium aculeatum(Talaromyces aculeatus株z01)のデキストラナーゼ(Dex)遺伝子
GenBank:ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/KF999646.1のWorld Wide Web上のKF999646.1
最適なpHは約5である。pH範囲は3〜6である。
Amino acid sequence
MATMLKLLALTLAISESAIGAVMHPPGNSHPGTHMGTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGTNNFHDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPPNSNTLDSSVDDGISIEPSIGLNMAWSQFEYSHDVDVKILATDGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSDDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKTDLYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMTPDNTQTMTPGPINNGDWGAKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYLAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGILSGENYVYQANAGDNYIAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISSQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSRKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLNISNWTVGGQKVTMENFQANSLGQFNIDGSYWGEWQIS (SEQ ID NO: 22)
DNA sequence
1 ggcatagtaa tcccgacagc cgagtatgat ggagcttctt cggataatga tagcgccacc
61 agaccttgct tgagctggag agctaaaaca ttaaacgcca cacgaccaac actctcatta
121 gttgcgatag atgatgctcg gagctgttga aactcagaaa ttccttctat gcggggtctc
181 caagatcgat cctgggggat gtgaatacta cggtggacct aattgacgcc ttgacaggtg
241 atgttaagcg aaccaaggaa gaataatctg gggctagatg aagatgttga gctgtaaggt
301 acggtacgtt cctattggct ttatcggagc ttctccgggt tactcagtct ttccgggagc
361 atgatcattt ttgtattgtc caatagtaag cagaaactga gagccaccac aaactcaaaa
421 cctcggtagc gaagtttccc ggaaccagtc aggattctca gaaactgtgc tcgtgttgcg
481 gggaatccgc attctacgtc gtctggagca aggaaatgtt cgtgctggat tgaggaggat
541 aggtaggttg gagaatctct tcagctaacc aatctataag catgctccgg taacctttag
601 agtttcacat tcaacgtaat ttccaagata gccagagcgt ccttgaatta ctatgtagaa
661 atcctaaaat ttcccctgta aaatgcaagt caacgagatg cgtgccctca atgtctctcg
721 gcgctacccc ggaaatgatg cataaggcca agaatgtcac ccggtaactt tttcttcaga
781 atatcctaag atttccatca aacacagtcg aataggtcaa tgctcgcgag agactttctg
841 ccttcactct acgtcctact catagaagtt caacggctca attccggggt aatctagagt
901 ttggacctca agggagatgt tgcaacaaat tgtactagaa cgatgcgctt gctttccaat
961 acagtagttg acttcatata gcttccaaca aaagggatgg ggatgaaggc tctatagcga
1021 gaagtctata agaaagtgtc ctcatacctg tatctctcag tcgttcgaga acaatcccgg
1081 aaactatctt atcttgcgag aaagaagaca atatctcaaa cttatggcca caatgctaaa
1141 gctacttgcg ttgacccttg caattagcga gtccgccatt ggagcagtca tgcacccacc
1201 tggcaattct catcccggta cccatatggg cactacgaat aatacccatt gcggcgccga
1261 tttctgtacc tggtggcatg attcagggga gatcaatacg cagacacctg tccaaccagg
1321 gaacgtgcgc caatctcaca agtattccgt gcaagtgagc ctagctggta caaacaattt
1381 tcatgactcc tttgtatatg aatcgatccc ccggaacgga aatggtcgca tctatgctcc
1441 caccgatcca cccaacagca acacactaga ttcaagtgtg gatgatggaa tctcgattga
1501 gcctagtatc ggccttaata tggcatggtc ccaattcgag tacagccacg atgtagatgt
1561 aaagatcctg gccactgatg gctcatcgtt gggctcgcca agtgatgttg ttattcgccc
1621 cgtctcaatc tcctatgcga tttctcagtc tgacgatggt gggattgtca tccgggtccc
1681 agccgatgcg aacggccgca aattttcagt tgagttcaaa actgacctgt acacattcct
1741 ctctgatggc aacgagtacg tcacatcggg aggcagcgtc gtcggcgttg agcctaccaa
1801 cgcacttgtg atcttcgcaa gtccgtttct tccttctggc atgattcctc atatgacacc
1861 cgacaacacg cagaccatga cgccaggtcc tatcaataac ggcgactggg gcgccaagtc
1921 aattctttac ttcccaccag gtgtatactg gatgaaccaa gatcaatcgg gcaactcggg
1981 gaagttagga tctaatcata tacgtctaaa ctcgaacact tactgggtct accttgcccc
2041 cggtgcgtac gtgaagggtg ctatagagta ttttaccaag cagaacttct atgcaactgg
2101 tcatggtatc ctatcgggtg aaaactatgt ttaccaagcc aatgccggcg acaactacat
2161 tgcagtcaag agcgattcaa ccagcctccg gatgtggtgg cacaataacc ttgggggtgg
2221 tcaaacatgg tactgcgttg gcccgacgat caatgcgcca ccattcaata ctatggattt
2281 caatggaaat tctggcatct caagtcaaat tagcgactat aagcaggtgg gagccttctt
2341 cttccagacg gatggaccag aaatatatcc caatagtgtc gtgcacgacg tcttctggca
2401 cgtcaatgat gatgcaatca aaatctacta ttcgggagca tctgtatcgc gggcaacgat
2461 ctggaaatgt cacaatgacc caatcatcca gatgggatgg acgtctcggg atatcagtgg
2521 agtgacaatc gacacattaa atgttattca cacccgctac atcaaatcgg agacggtggt
2581 gccttcggct atcattgggg cctctccatt ctatgcaagt gggatgagtc ctgattcaag
2641 aaagtccata tccatgacgg tttcaaacgt tgtttgcgag ggtctttgcc cgtccctatt
2701 ccgcatcaca ccccttcaga actacaaaaa ttttgttgtc aaaaatgtgg ctttcccaga
2761 cgggctacag acgaatagta ttggcacagg agaaagcatt attccagccg catctggtct
2821 aacgatggga ctgaatatct ccaactggac tgttggtgga caaaaagtga ctatggagaa
2881 ctttcaagcc aatagcctgg ggcagttcaa tattgacggc agctattggg gggagtggca
2941 gattagctga attccagctc tcggagcgcg tgagtgcttc tacccgctcc tttacccttg
3001 tcgagagata aaggcataag ttagctcatg tgaaggcgat ttcagttcat tctctctttt
3061 tggagcttat ttcctgttcg accaattgtg acaccaactt gcctttcaaa agacgtggac
3121 gatatgtgta cggtaatcag tcaaatgaac gtcaacattc atttaataag gacatttcca
3181 ggtttcctta ctctgtcgat tatgcctaac tcgggttgat gtcttgtcag gatggaaaat
3241 ctcgttgtgt acttccagtg aaatgggcag ggctaagccc taaaccctaa cgcatacaat
3301 ttgtaggcac ctacccatgt aagttcacac ccagtcgact tataagtcta gatatttatg
3361 ctatgcaggc tctggaatga tttacattcc atgctataca tagttatttg caagaatttg
3421 cagacgagat aaaaatcaat ggacgaataa tcacgcatta ctccacaggc tcatgccacg
3481 gagcaagggt tcccccgaat ctaggccaga ccgggatgat attcaaccga ttctttttgc
3541 agtaactatc tccgtacgag ctgcacgagc taaacggatt atataaaggt gctaactgag
3601 cattggatcc gtcagttata tgaaatgca (SEQ ID NO: 23)
2. Dextranase (Dex) gene of Penicillium aculeatum (Talaromyces aculeatus strain z01) GenBank: ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/KF999646.1 KF999946.1 on the World Wide Web
The optimum pH is about 5. The pH range is 3-6.

アミノ酸配列
MATMLKLLTLALAISESAIGAVLHPPGSSHPSTRTDTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGANNFQDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPPNSNTLDSSVDDGISIEHSIGLNMAWSQFEYSQDVDIKILAADGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSDDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKNDPYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMTPDNTQTMTPGPINNGDWGSKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYFAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGVLSGENYVYQANAGENYVAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISSQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSSKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLDISNWSVGGQKVTMQNFQANSLGQFDIDGSYWGEWQIN (配列ID番号:24)
DNA配列
1 atggccacaa tgctaaagct acttacgttg gcccttgcaa ttagcgagtc tgccattgga
61 gcagtcctgc acccacctgg cagttctcat cccagtaccc gtacggacac tacgaataat
121 acccattgcg gtgccgactt ctgtacctgg tggcatgatt caggcgagat caacacacag
181 acacctgtcc aaccggggaa cgtgcgccaa tctcacaagt attccgtaca agtgagccta
241 gctggtgcga acaactttca ggactccttt gtatatgaat cgatccctcg gaacggaaat
301 ggtcgcatct atgctcccac cgatccaccc aacagcaaca cactagattc aagtgttgat
361 gatggaatct cgattgaaca tagtattggc ctcaatatgg catggtccca attcgagtac
421 agccaggatg tcgatataaa gatcctggcc gctgatggct catcgttggg ctcaccaagt
481 gatgttgtta ttcgccccgt ctcaatctcc tatgcaattt ctcaatccga cgatggcgga
541 attgtcattc gggtcccagc cgatgcgaac ggccgcaaat tttcagtcga gttcaaaaat
601 gacccgtaca cgttcctctc tgacggcaac gagtacgtca catcgggagg cagcgttgtc
661 ggcgttgagc ctaccaacgc acttgtgatc ttcgcaagcc cgtttcttcc gtcaggcatg
721 attcctcata tgacacccga caacacgcag accatgacac caggacctat caataacggc
781 gactggggct ccaagtcaat tctttatttc ccaccgggcg tatactggat gaaccaagat
841 caatcaggca actcggggaa attaggatct aatcatatac gcctgaactc gaacacctac
901 tgggtctact ttgccccagg tgcgtacgtg aagggtgcta tagagtattt caccaagcag
961 aacttctatg caactggtca tggtgtccta tcgggtgaaa actatgttta ccaagccaat
1021 gctggcgaaa actacgttgc ggtcaagagc gattcgacta gcctccggat gtggtggcac
1081 aataacctgg gaggtggaca aacatggtac tgcgttgggc ctacgatcaa tgcgccgcca
1141 tttaacacaa tggatttcaa tggaaattcc ggtatctcaa gtcaaattag cgactataag
1201 caggtgggag ctttcttctt tcagacggat ggaccagaaa tttatcccaa tagtgtcgtg
1261 cacgacgtct tctggcatgt caatgatgat gcaatcaaaa tctactattc cggagcatct
1321 gtctcgcggg caacgatctg gaaatgtcac aacgatccaa tcatccagat gggatggacg
1381 tctcgggata tcagtggagt gacaatcgac acattgaatg tcatccacac ccgctacatc
1441 aagtcggaga cggtggtgcc ttcggctatc attggggctt ctccattcta tgcaagtggg
1501 atgagtcctg attcaagcaa gtctatatcc atgacggttt caaacgttgt ctgcgaggga
1561 ctttgcccgt ctctgttccg aatcacacct ttacagaact acaagaattt tgttgtcaaa
1621 aatgtggctt tcccagatgg gctacagacg aatagtattg gcacgggaga aagcattatt
1681 ccagccgcat ctggtctaac gatgggactg gatatctcca actggtctgt tggtggtcag
1741 aaggtgacta tgcagaactt tcaagccaat agtctggggc aattcgacat tgacggcagc
1801 tattgggggg agtggcagat taactagctg aataatattg cagctttcag ggcgcatgag
1861 tgcttgtacc cgctccttta cccttgtc (配列ID番号:25)
3.デキストラナーゼのPenicillium funiculosum dex遺伝子
GenBank:AJ272066.1(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/7801166)
最適なpHは約5.5である。最適な温度は60℃である。pH範囲は5〜7.5である(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032959298001277)
アミノ酸配列
MATMLKLLALTLAISESAIGAVMHPPGVSHPGTHTGTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGTNNFHDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPSNSNTLDSSVDDGISIEPSIGLNMAWSQFEYSQDVDIKILATDGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSNDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKNDLYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMKPHNTQTMTPGPINNGDWGAKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYLAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGVLSGENYVYQANAGDNYVAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSSKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLNISSWTVGGQKVTMENFQANSLGQFNIDGSYWGEWQISRISSSQSA (配列ID番号:26)
DNA配列
1 atggccacaa tgctaaagct acttgcgttg acccttgcaa ttagcgagtc cgccattgga
61 gcagtcatgc acccacctgg cgtttctcat cccggtaccc atacgggcac tacgaataat
121 acccattgcg gcgccgactt ctgtacctgg tggcatgatt caggggagat caacacgcag
181 acacctgtcc aaccagggaa cgtgcgccaa tctcacaagt attccgtgca agtgagtcta
241 gctggtacaa acaactttca tgactccttt gtatatgaat cgatcccccg gaacggaaat
301 ggtcgcatct atgctcccac cgatccatcc aacagcaaca cattagattc aagcgtggat
361 gatggaatct cgattgagcc tagtatcggc ctcaatatgg catggtccca attcgagtac
421 agccaggatg tcgatataaa gatcctggca actgatggct catcgttggg ctcaccaagt
481 gatgttgtta ttcgccccgt ctcaatctcc tatgcgattt ctcagtccaa cgatggcggg
541 attgtcatcc gggtcccagc cgatgcgaac ggccgcaaat tttcagtcga attcaaaaat
601 gacctgtaca ctttcctctc tgatggcaac gagtacgtca catcgggagg tagcgtcgtc
661 ggcgttgagc ctaccaacgc acttgtgatc ttcgcaagtc cgtttcttcc ttctggcatg
721 attcctcata tgaaacccca caacacgcag accatgacgc caggtcctat caataacggc
781 gactggggcg ccaagtcaat tctttacttc ccaccaggtg tatactggat gaaccaagat
841 caatcgggca actcgggtaa attaggatct aatcatatac gtctaaactc gaacacttac
901 tgggtctacc ttgcccccgg tgcgtacgtg aagggtgcta tagagtattt caccaagcaa
961 aacttctatg caactggtca tggtgtccta tcaggtgaaa actatgttta ccaagccaat
1021 gctggcgaca actatgttgc agtcaagagc gattcgacca gcctccggat gtggtggcac
1081 aataaccttg ggggtggtca aacatggtac tgcgttggcc cgacgatcaa tgcgccacca
1141 ttcaacacta tggatttcaa tggaaattct ggcatctcaa gtcaaattag cgactataag
1201 caggtgggag ccttcttctt ccagacggat ggaccagaaa tctatcccaa tagtgtcgtg
1261 cacgacgtct tctggcacgt caatgatgat gcaatcaaaa tctactattc gggagcatct
1321 gtatcgcggg caacgatctg gaaatgtcac aatgacccaa tcatccagat gggatggaca
1381 tctcgggata tcagtggagt gacaatcgac acattaaatg ttattcacac ccgctacatc
1441 aaatcggaga cggtggtgcc ttcggctatc attggggcct ctccattcta tgcaagtggg
1501 atgagtcccg attcaagcaa gtccatatcc atgacggttt caaacgttgt ttgcgagggt
1561 ctttgcccgt ccctgttccg catcacaccc ctacagaact acaaaaattt tgttgtcaaa
1621 aatgtggctt tcccagatgg gctacagaca aatagtattg gcacaggaga aagcattatt
1681 ccagccgcat ctggtctaac gatgggacta aatatctcca gctggactgt tggtggacaa
1741 aaagtgacaa tggagaactt tcaagccaat agcctggggc agttcaatat tgacggcagc
1801 tattgggggg agtggcagat tagtcgaatt tccagctctc agagcgcgtg agtgcttcta
1861 cccgctcctt tacccttgtc gaaggatcaa ggcataagtt agctcatgtg aaggcgattt
1921 cagttcattc tctctttttt ggagctcatt tccttttcga ccaattgtga caccaaattg
1981 ccatgtgtac tgtaattggt caaatgaacg ttaaccttcg atttaatatg gacatttcca
2041 ggtttcctta ctctgtcgat tatgcctaac tcgggttgat gtcttgtcag gatgaaaatc
2101 tcgttgtcat gtacttcgag tgaaatgggc agggctaacc cctaagccct aacgcccaat
2161 cgacttataa gtctagatgt ttatgctatg caggctctgg aatgatttac attccatgct
2221 ataca (配列ID番号:27)
Amino acid sequence
MATMLKLLTLALAISESAIGAVLHPPGSSHPSTRTDTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGANNFQDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPPNSNTLDSSVDDGISIEHSIGLNMAWSQFEYSQDVDIKILAADGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSDDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKNDPYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMTPDNTQTMTPGPINNGDWGSKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYFAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGVLSGENYVYQANAGENYVAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISSQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSSKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLDISNWSVGGQKVTMQNFQANSLGQFDIDGSYWGEWQIN (SEQ ID NO: 24)
DNA sequence
1 atggccacaa tgctaaagct acttacgttg gcccttgcaa ttagcgagtc tgccattgga
61 gcagtcctgc acccacctgg cagttctcat cccagtaccc gtacggacac tacgaataat
121 acccattgcg gtgccgactt ctgtacctgg tggcatgatt caggcgagat caacacacag
181 acacctgtcc aaccggggaa cgtgcgccaa tctcacaagt attccgtaca agtgagccta
241 gctggtgcga acaactttca ggactccttt gtatatgaat cgatccctcg gaacggaaat
301 ggtcgcatct atgctcccac cgatccaccc aacagcaaca cactagattc aagtgttgat
361 gatggaatct cgattgaaca tagtattggc ctcaatatgg catggtccca attcgagtac
421 agccaggatg tcgatataaa gatcctggcc gctgatggct catcgttggg ctcaccaagt
481 gatgttgtta ttcgccccgt ctcaatctcc tatgcaattt ctcaatccga cgatggcgga
541 attgtcattc gggtcccagc cgatgcgaac ggccgcaaat tttcagtcga gttcaaaaat
601 gacccgtaca cgttcctctc tgacggcaac gagtacgtca catcgggagg cagcgttgtc
661 ggcgttgagc ctaccaacgc acttgtgatc ttcgcaagcc cgtttcttcc gtcaggcatg
721 attcctcata tgacacccga caacacgcag accatgacac caggacctat caataacggc
781 gactggggct ccaagtcaat tctttatttc ccaccgggcg tatactggat gaaccaagat
841 caatcaggca actcggggaa attaggatct aatcatatac gcctgaactc gaacacctac
901 tgggtctact ttgccccagg tgcgtacgtg aagggtgcta tagagtattt caccaagcag
961 aacttctatg caactggtca tggtgtccta tcgggtgaaa actatgttta ccaagccaat
1021 gctggcgaaa actacgttgc ggtcaagagc gattcgacta gcctccggat gtggtggcac
1081 aataacctgg gaggtggaca aacatggtac tgcgttgggc ctacgatcaa tgcgccgcca
1141 tttaacacaa tggatttcaa tggaaattcc ggtatctcaa gtcaaattag cgactataag
1201 caggtgggag ctttcttctt tcagacggat ggaccagaaa tttatcccaa tagtgtcgtg
1261 cacgacgtct tctggcatgt caatgatgat gcaatcaaaa tctactattc cggagcatct
1321 gtctcgcggg caacgatctg gaaatgtcac aacgatccaa tcatccagat gggatggacg
1381 tctcgggata tcagtggagt gacaatcgac acattgaatg tcatccacac ccgctacatc
1441 aagtcggaga cggtggtgcc ttcggctatc attggggctt ctccattcta tgcaagtggg
1501 atgagtcctg attcaagcaa gtctatatcc atgacggttt caaacgttgt ctgcgaggga
1561 ctttgcccgt ctctgttccg aatcacacct ttacagaact acaagaattt tgttgtcaaa
1621 aatgtggctt tcccagatgg gctacagacg aatagtattg gcacgggaga aagcattatt
1681 ccagccgcat ctggtctaac gatgggactg gatatctcca actggtctgt tggtggtcag
1741 aaggtgacta tgcagaactt tcaagccaat agtctggggc aattcgacat tgacggcagc
1801 tattgggggg agtggcagat taactagctg aataatattg cagctttcag ggcgcatgag
1861 tgcttgtacc cgctccttta cccttgtc (SEQ ID NO: 25)
3. Dextranase Penicillium funiculosum dex gene GenBank: AJ272066.1 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/7801166)
The optimum pH is about 5.5. The optimum temperature is 60°C. The pH range is 5 to 7.5 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032959298001277)
Amino acid sequence
MATMLKLLALTLAISESAIGAVMHPPGVSHPGTHTGTTNNTHCGADFCTWWHDSGEINTQTPVQPGNVRQSHKYSVQVSLAGTNNFHDSFVYESIPRNGNGRIYAPTDPSNSNTLDSSVDDGISIEPSIGLNMAWSQFEYSQDVDIKILATDGSSLGSPSDVVIRPVSISYAISQSNDGGIVIRVPADANGRKFSVEFKNDLYTFLSDGNEYVTSGGSVVGVEPTNALVIFASPFLPSGMIPHMKPHNTQTMTPGPINNGDWGAKSILYFPPGVYWMNQDQSGNSGKLGSNHIRLNSNTYWVYLAPGAYVKGAIEYFTKQNFYATGHGVLSGENYVYQANAGDNYVAVKSDSTSLRMWWHNNLGGGQTWYCVGPTINAPPFNTMDFNGNSGISQISDYKQVGAFFFQTDGPEIYPNSVVHDVFWHVNDDAIKIYYSGASVSRATIWKCHNDPIIQMGWTSRDISGVTIDTLNVIHTRYIKSETVVPSAIIGASPFYASGMSPDSSKSISMTVSNVVCEGLCPSLFRITPLQNYKNFVVKNVAFPDGLQTNSIGTGESIIPAASGLTMGLNISSWTVGGQKVTMENFQANSLGQFNIDGSYWGEWQISRISSSQSA (SEQ ID NO: 26)
DNA sequence
1 atggccacaa tgctaaagct acttgcgttg acccttgcaa ttagcgagtc cgccattgga
61 gcagtcatgc acccacctgg cgtttctcat cccggtaccc atacgggcac tacgaataat
121 acccattgcg gcgccgactt ctgtacctgg tggcatgatt caggggagat caacacgcag
181 acacctgtcc aaccagggaa cgtgcgccaa tctcacaagt attccgtgca agtgagtcta
241 gctggtacaa acaactttca tgactccttt gtatatgaat cgatcccccg gaacggaaat
301 ggtcgcatct atgctcccac cgatccatcc aacagcaaca cattagattc aagcgtggat
361 gatggaatct cgattgagcc tagtatcggc ctcaatatgg catggtccca attcgagtac
421 agccaggatg tcgatataaa gatcctggca actgatggct catcgttggg ctcaccaagt
481 gatgttgtta ttcgccccgt ctcaatctcc tatgcgattt ctcagtccaa cgatggcggg
541 attgtcatcc gggtcccagc cgatgcgaac ggccgcaaat tttcagtcga attcaaaaat
601 gacctgtaca ctttcctctc tgatggcaac gagtacgtca catcgggagg tagcgtcgtc
661 ggcgttgagc ctaccaacgc acttgtgatc ttcgcaagtc cgtttcttcc ttctggcatg
721 attcctcata tgaaacccca caacacgcag accatgacgc caggtcctat caataacggc
781 gactggggcg ccaagtcaat tctttacttc ccaccaggtg tatactggat gaaccaagat
841 caatcgggca actcgggtaa attaggatct aatcatatac gtctaaactc gaacacttac
901 tgggtctacc ttgcccccgg tgcgtacgtg aagggtgcta tagagtattt caccaagcaa
961 aacttctatg caactggtca tggtgtccta tcaggtgaaa actatgttta ccaagccaat
1021 gctggcgaca actatgttgc agtcaagagc gattcgacca gcctccggat gtggtggcac
1081 aataaccttg ggggtggtca aacatggtac tgcgttggcc cgacgatcaa tgcgccacca
1141 ttcaacacta tggatttcaa tggaaattct ggcatctcaa gtcaaattag cgactataag
1201 caggtgggag ccttcttctt ccagacggat ggaccagaaa tctatcccaa tagtgtcgtg
1261 cacgacgtct tctggcacgt caatgatgat gcaatcaaaa tctactattc gggagcatct
1321 gtatcgcggg caacgatctg gaaatgtcac aatgacccaa tcatccagat gggatggaca
1381 tctcgggata tcagtggagt gacaatcgac acattaaatg ttattcacac ccgctacatc
1441 aaatcggaga cggtggtgcc ttcggctatc attggggcct ctccattcta tgcaagtggg
1501 atgagtcccg attcaagcaa gtccatatcc atgacggttt caaacgttgt ttgcgagggt
1561 ctttgcccgt ccctgttccg catcacaccc ctacagaact acaaaaattt tgttgtcaaa
1621 aatgtggctt tcccagatgg gctacagaca aatagtattg gcacaggaga aagcattatt
1681 ccagccgcat ctggtctaac gatgggacta aatatctcca gctggactgt tggtggacaa
1741 aaagtgacaa tggagaactt tcaagccaat agcctggggc agttcaatat tgacggcagc
1801 tattgggggg agtggcagat tagtcgaatt tccagctctc agagcgcgtg agtgcttcta
1861 cccgctcctt tacccttgtc gaaggatcaa ggcataagtt agctcatgtg aaggcgattt
1921 cagttcattc tctctttttt ggagctcatt tccttttcga ccaattgtga caccaaattg
1981 ccatgtgtac tgtaattggt caaatgaacg ttaaccttcg atttaatatg gacatttcca
2041 ggtttcctta ctctgtcgat tatgcctaac tcgggttgat gtcttgtcag gatgaaaatc
2101 tcgttgtcat gtacttcgag tgaaatgggc agggctaacc cctaagccct aacgcccaat
2161 cgacttataa gtctagatgt ttatgctatg caggctctgg aatgatttac attccatgct
2221 ataca (SEQ ID NO: 27)

実施例III
EPSマトリックス分解の二重ターゲティングアンチバイオフィルムアプローチ
および強化された細菌殺傷
上記のように、バイオフィルムは、細菌の接着−凝集および薬物耐性に関連する細胞外マトリックスに埋め込まれた構造化された微生物群集を含むため、従来の抗菌剤単独療法を使用して治療することは困難である。現在の例では、エキソポリサッカライド(EPS)マトリックス分解グルカノヒドロラーゼと臨床的に使用されるエッセンシャルオイルベースの抗菌薬を組み合わせて、抗バイオフィルム効果を高めるマルチターゲットアプローチをさらに調査した。本発明者らのデータは、デキストラナーゼがムタナーゼと相乗作用して、事前に形成された口腔バイオフィルム中のEPSグルカンマトリックスを分解する一方で、抗菌剤による細菌殺傷を著しく強化することを示した(3ログ増加対抗菌剤単独)。さらなる分析により、EPS分解/抗菌二重アプローチ(EDA)がマトリックスの足場を破壊し、細菌クラスタの「物理的崩壊」を引き起こし、細胞の分散を誘発し、細菌細胞を急速な抗菌殺害にさらすことが明らかになった。興味深いことに、記載したEDAアプローチを使用したアパタイト表面の単一の前処理は、EPS合成とin situでの細菌結合を阻害することにより、バイオフィルムの蓄積を防止した。また、予期せぬことに、EDAアプローチはEPS産生口腔病原体Streptococcus mutansを選択的にターゲティングし、混合種の生態学的バイオフィルムモデルでのコロニー形成と異常増殖を破壊できることを発見した。局所化されたEPSの分解と埋め込まれた病原体の曝露により殺害が強化され(他の種と比較)、共生細菌の優位性を促進する、興味深いメカニズムが観察された。併せて、これらの結果は、EPSマトリックスとその保護微小環境を解体することにより、抗バイオフィルムの有効性と精度を高め、それによって内部の細菌細胞の殺傷を強化することのできるアプローチを示している。
Example III
Dual-Targeting Antibiofilm Approach for EPS Matrix Degradation and Enhanced Bacterial Killing As mentioned above, biofilms are structured microbial communities embedded in an extracellular matrix associated with bacterial adhesion-aggregation and drug resistance. Is difficult to treat using conventional antimicrobial monotherapy. In the present example, a multi-targeted approach to enhance anti-biofilm efficacy was further investigated by combining exopolysaccharide (EPS) matrix-degrading glucanohydrolase with clinically used essential oil-based antimicrobial agents. Our data show that dextranase synergizes with mutanase to degrade the EPS glucan matrix in preformed oral biofilms while significantly enhancing bacterial killing by antimicrobial agents. (3 log increase vs antibacterial agent alone). Further analysis shows that the EPS degradation/antibacterial dual approach (EDA) disrupts matrix scaffolds, causes “physical disruption” of bacterial clusters, induces cell dispersal, and exposes bacterial cells to rapid antibacterial killing. Became clear. Interestingly, a single pretreatment of the apatite surface using the described EDA approach prevented biofilm accumulation by inhibiting EPS synthesis and bacterial binding in situ. It was also unexpectedly discovered that the EDA approach could selectively target the EPS-producing oral pathogen Streptococcus mutans, destroying colonization and overgrowth in a mixed-species ecological biofilm model. An interesting mechanism was observed that localized killing of EPS and exposure of embedded pathogens enhanced killing (compared to other species) and promoted the predominance of symbiotic bacteria. Together, these results demonstrate an approach that can enhance the efficacy and precision of anti-biofilms by disassembling the EPS matrix and its protective microenvironment, thereby enhancing killing of internal bacterial cells. There is.

以下の材料と方法は、例IIIの実施を容易にするために提供されている。 The following materials and methods are provided to facilitate implementation of Example III.

細菌株と生育条件
S.mutans UA159血清型c(ATCC 700610)、証明済みの齲蝕原性歯科病原体であり、また水不溶性EPSマトリックスの主要生産者(26)が単一種バイオフィルムモデルに使用された。Actinomyces naeslundii(ATCC(登録商標)12104(商標))およびStreptococcus oralis(ATCC(登録商標)35037(商標))は、S.mutansとの混合種生物学的バイオフィルムを生成するために選択された共生生物である。これら3種はすべて、ヒトの歯肉縁上のプラークに豊富に存在するからである(37)。S.oralisは、唾液で覆われた歯の表面にある最も初期の先駆的な生着菌の1つである(37)。それらは、ショ糖から可溶性グルカンを生成し、耐酸性であることが知られていた(38)。A.naeslundiiはまた、プラーク形成の初期段階で唾液のペリクルに定着する。株は、25%グリセロールを含むトリプシンソイブイヨン(TSB)で−80℃で保存した。すべての株は、使用前に中間指数期まで、37℃、また5%COで1%(w/v)グルコースで補充して、限外ろ過(10kDa分子量カットオフ膜;Prep/Scale、Millipore、マサチューセッツ州)緩衝トリプトン酵母エキスブロス(UFTYE培地、2.5%トリプトンおよび1.5%酵母エキス、pH7.0)で生育させた(25)。
Bacterial strain and growth conditions mutans UA159 serotype c (ATCC 700610), a proven cariogenic dental pathogen, and a major producer of water-insoluble EPS matrix (26) was used in the monospecies biofilm model. Actinomyces naeslundii (ATCC® 12104®) and Streptococcus oralis (ATCC® 35037®) are S. is a symbiont selected to produce mixed-species biological biofilms with mutans. All three are abundant in human supragingival plaques (37). S. oralis is one of the earliest pioneering engraftments on saliva-covered tooth surfaces (37). They produced soluble glucan from sucrose and were known to be acid resistant (38). A. naeslundii also colonizes salivary pellicles in the early stages of plaque formation. Strains were stored in trypsin soy broth (TSB) containing 25% glycerol at -80°C. All strains were ultrafiltered (10 kDa molecular weight cutoff membrane; Prep/Scale, Millipore, supplemented with 1% (w/v) glucose at 37° C. and 5% CO 2 before use until mid-exponential phase. , Massachusetts) buffered tryptone yeast extract broth (UFTYE medium, 2.5% tryptone and 1.5% yeast extract, pH 7.0) (25).

EPS分解酵素および抗菌剤
EPS分解酵素は、多糖類のグルコシド結合を切断できるグルカノヒドロラーゼである。異なる起源の(1→6)−α−D−グルカンのグルコシド結合の加水分解を触媒できるデキストラナーゼ[α−(1→6)グルカナーゼ;EC 3.2.1.11]は、Sigma(セントルイス、ミズーリ州)から購入した。(1→3)−α−D−グルカンのグルコシド結合を加水分解するムタナーゼ[α−(1→3)グルカナーゼ;EC 3.2.1.59]は、Johnson&Johnson(ニューブランズウィック、ニュージャージー州)からの親切な贈り物であった。グルカノヒドロラーゼ活性は、Kopec et al.(39)がいくつかの修正を加えて記述したように判定された。簡単に説明すると、精製したS.mutans GtfDグルカン[α−(1→6)−リンクグルカン]またはGtfBグルカン[α−(1→3)−リンクグルカン]を0.1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH=5.5)のデキストラナーゼまたはムタナーゼとともに1時間37℃でインキュベートした。各グルカノヒドロラーゼによってグルカンから放出された還元糖の量は、Somogyi−Nelsonメソッドを使用して比色定量された(40)。デキストラナーゼの活性の1単位(U)は、37℃でpH5.5のα−(1→6)結合グルカンから1分間に1.0μmolの還元糖(マルトースとして測定)と読む酵素の量として定義された。ムタナーゼ1単位(U)は、37℃でpH5.5のα−(1→3)結合グルカンから毎分1.0μmolの還元糖(グルコースとして測定)を遊離する酵素の量として定義された。メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの抗菌剤の組み合わせを含むアルコールを含まないエッセンシャルオイル(EO)ベースの溶液を実施例IIIに使用した。これらのEOを含むLISTERINE ZERO(登録商標)は、Johnson&Johnsonから親切に提供され、モデル抗菌剤として使用された。
EPS Degrading Enzyme and Antibacterial Agent EPS degrading enzyme is a glucanohydrolase capable of cleaving the glucosidic bond of a polysaccharide. Dextranase [α-(1→6) glucanase; EC 3.2.1.11], which can catalyze the hydrolysis of the glucosidic bond of (1→6)-α-D-glucan of different origin, is described by Sigma (St. Louis). , Missouri). Mutanase [α-(1→3) glucanase; EC 3.2.1.59], which hydrolyzes the glucosidic bond of (1→3)-α-D-glucan, is from Johnson & Johnson (New Brunswick, NJ). It was a kind gift. Glucanohydrolase activity has been reported by Kopec et al. It was determined as described in (39) with some modifications. Briefly, purified S. mutans GtfD glucan [α-(1→6)-linked glucan] or GtfB glucan [α-(1→3)-linked glucan] in dextranase of 0.1 M sodium acetate buffer (pH=5.5) or Incubated with mutanase for 1 hour at 37°C. The amount of reducing sugars released from the glucan by each glucanohydrolase was colorimetrically quantified using the Somogyi-Nelson method (40). One unit (U) of dextranase activity is the amount of enzyme read as 1.0 μmol reducing sugar (measured as maltose) per minute from α-(1→6)-linked glucan at pH 5.5 at 37°C. Defined One unit of mutanase (U) was defined as the amount of enzyme that liberates 1.0 μmol reducing sugar (measured as glucose) per minute from α-(1→3) linked glucan at pH 5.5 at 37°C. An alcohol-free Essential Oil (EO) based solution containing a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate antimicrobial agents was used in Example III. LISTERINE ZERO® containing these EOs was kindly provided by Johnson & Johnson and used as a model antimicrobial agent.

単一種および混合種のバイオフィルムモデル
単一および混合種のバイオフィルムは、前述のように、垂直に懸濁した唾液コーティングヒドロキシアパタイト(sHA)、生物学的な歯の表面を模倣するモデルに形成された(25)。簡単に説明すると、ヒドロキシアパタイトディスク(直径1.25cm、表面積2.7±0.2cm、クラークソン、Chromatography Products,Inc.,South Williamsport、ペンシルバニア州)をフィルタ滅菌した全ヒト唾液でコーティングした。単一種バイオフィルムの場合、各sHAディスクに1%(w/v)スクロースを含むUFTYE培地で10CFU/mLの活発に増殖するS.mutansを接種し、19時間(37℃および5%CO)増殖させた(25)。混合種バイオフィルムモデルは、Xiao et al.(24)によって説明されているように、「生態学的プラーク−バイオフィルム」の概念(41)に基づいてバイオフィルム形成を模倣するように設計された。S.mutans、S.oralis、およびA.naeslundiiの細菌培養物を希釈して、0.1%(w/v)スクロースを含むUFTYE培地中のS.mutans(10CFU/mL)、S.oralis(10CFU/mL)、およびA.naeslundii(10CFU/mL)の定義された微生物集団を接種に提供する。生物は最初のバイオフィルムコミュニティを形成するために最初の29時間成長し、19時間で培地が変化した。29で、バイオフィルムを1%(w/v)スクロースを含むUFTYE培地に移して、齲蝕原性の課題をシミュレートする環境変化を誘発した。バイオフィルムは、43時間(初期の齲蝕原性バイオフィルム)または67時間(成熟齲蝕原性バイオフィルム)で分析した。培養培地は、43時間より長い実験期間の間、1%(w/v)スクロースを含むUFTYE培地で1日2回(午前8時と午後6時)交換された。
Single- and mixed-species biofilm models Single- and mixed-species biofilms were formed into vertically suspended saliva-coated hydroxyapatite (sHA), a model that mimics the surface of biological teeth, as described above. (25). Briefly, hydroxyapatite discs (1.25 cm diameter, 2.7 ± 0.2 cm 2 surface area, Clarkson, Chromatography Products, Inc., South Williamsport, PA) were coated with filter-sterilized whole human saliva. For single species biofilms, 10 5 CFU/mL actively growing S. cerevisiae in UFTYE medium containing 1% (w/v) sucrose on each sHA disc. mutans were inoculated and grown for 19 hours (37° C. and 5% CO 2 ) (25). A mixed-species biofilm model is described by Xiao et al. It was designed to mimic biofilm formation based on the concept of "ecological plaque-biofilm" (41), as described by (24). S. mutans, S.M. oralis, and A. Naeslundii bacterial cultures were diluted to give S. cerevisiae in UFTYE medium containing 0.1% (w/v) sucrose. mutans (10 2 CFU/mL), S. oralis (10 7 CFU/mL), and A. Provide a defined microbial population of naeslundii (10 6 CFU/mL) for inoculation. The organism grew for the first 29 hours to form the first biofilm community, and at 19 hours the medium changed. At 29, biofilms were transferred to UFTYE medium containing 1% (w/v) sucrose to induce environmental changes that simulate a cariogenic task. Biofilms were analyzed at 43 hours (early cariogenic biofilm) or 67 hours (mature cariogenic biofilm). The culture medium was changed twice a day (8 am and 6 pm) with UFTYE medium containing 1% (w/v) sucrose for an experimental period of more than 43 hours.

EPS分解に対するデキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせ効果のスクリーニング
異なる活性比でのデキストラナーゼとムタナーゼによるEPSの分解に対する組み合わせ効果のスクリーニングのために、96ウェルプレートに、フィルタ滅菌したヒト全唾液をコーティングし、1%(w/v)ショ糖を含むUFTYE培地で、10CFU/mLの活発に増殖するS.mutansを接種した。S.mutansバイオフィルムを破壊するためのデキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせ効果の前に、バイオフィルムを19時間(37℃、5%CO)成長させた後、若干の修正を加えて前述のようにチェッカーボード微量希釈アッセイにより測定した(42)。簡単に説明すると、各ウェルのバイオフィルムを、0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH=5.5)と連続希釈した試験グルカノヒドロラーゼを組み合わせて、37℃で120分間インキュベートした。デキストラナーゼとムタナーゼの最終濃度は、0〜17.50U/mLの範囲であった。インキュベーション後、各ウェルを0.89%塩化ナトリウムで簡単に洗浄して、可溶化/分離したバイオマスを除去し、視覚化と定量化のために残留バイオフィルムを0.2%クリスタルバイオレットで染色した。相対減少率は、対照としてのビヒクル対照群のものを使用して計算された(0%減少)。薬物相互作用係数(CDI)を使用して、2つのグルカノヒドロラーゼ間の相乗作用/拮抗作用を以下の式(RDexおよびRMut、デキストラナーゼまたはムタナーゼ単独での相対的減少;RDex+Mut、Dex/Mutの組み合わせの相対的減少)で評価した。

Figure 2020519560
Screening of the combined effect of dextranase and mutanase on EPS degradation For screening the combined effect on the degradation of EPS by dextranase and mutanase at different activity ratios, 96-well plates were coated with filter sterilized human whole saliva. In UFTYE medium containing 1% (w/v) sucrose, 10 5 CFU/mL of actively growing S. mutans was inoculated. S. Prior to the combined effect of dextranase and mutanase for destroying mutans biofilm, the biofilm was allowed to grow for 19 hours (37°C, 5% CO 2 ), followed by a slight modification as described above. Determined by the Board microdilution assay (42). Briefly, the biofilm in each well was incubated with 0.1M sodium acetate buffer (pH=5.5) in combination with serially diluted test glucanohydrolase for 120 minutes at 37°C. Final concentrations of dextranase and mutanase ranged from 0 to 17.50 U/mL. After incubation, each well was briefly washed with 0.89% sodium chloride to remove solubilized/separated biomass and residual biofilm was stained with 0.2% crystal violet for visualization and quantification. .. Relative reduction rates were calculated using that of the vehicle control group as a control (0% reduction). Using the drug interaction coefficient (CDI), the synergism/antagonism between two glucanohydrolases was calculated by the following formulas (R Dex and R Mut , relative reduction with dextranase or mutanase alone; R Dex + Mut , (Relative reduction of Dex/Mut combination).
Figure 2020519560

CDI<0.7は、有意な相乗効果を示す。CDI=1は付加的な効果を示す。CDI>1は拮抗作用を示す(43)。 CDI<0.7 shows a significant synergistic effect. CDI=1 indicates an additive effect. CDI>1 shows antagonism (43).

EPS分解/抗菌(EDA)アプローチの治療レジメン
EDAアプローチの抗バイオフィルム効果は、事前に形成されたバイオフィルム(バイオフィルム破壊の有効性)とバイオフィルム形成のプロセス(バイオフィルム防止の有効性)の両方を使用して試験された。バイオフィルムの破壊については、sHAの事前に形成されたバイオフィルム(単一種の場合は19時間、混合種のバイオフィルムの場合は43時間/67時間)を以下で処理した:1)ビヒクルコントロール(0.1M酢酸ナトリウムバッファ、pH=5.5);2)120分間最適濃度のEPS分解酵素、その後、バイオフィルムを1分間完全強度の抗菌剤(EOs)で処理し、さらに分析するために収穫した。バイオフィルムの予防のために、接種前の60分間、sHAディスクをEPS分解酵素(最適濃度)またはビヒクルコントロール(0.1M酢酸ナトリウムバッファ、pH=5.5)で局所処理し、単一種または混合種の細菌の定着とバイオフィルムの形成を可能にするためにインキュベートした。実験期間の終了時に(単一種バイオフィルムの場合は19時間、混合種バイオフィルムの場合は43時間)、バイオフィルムをEOに最大強度で1分間曝露し、収穫時に分析した。
Therapeutic Regimen of EPS Degradation/Antibacterial (EDA) Approach The anti-biofilm effect of the EDA approach depends on the preformed biofilm (efficacy of biofilm disruption) and the process of biofilm formation (efficacy of biofilm prevention). Tested using both. For biofilm disruption, preformed biofilms of sHA (19 hours for single species, 43 hours/67 hours for mixed species biofilms) were treated with: 1) Vehicle control ( 0.1 M sodium acetate buffer, pH=5.5); 2) 120 minutes optimal concentration of EPS degrading enzyme, then biofilm for 1 minute with full strength antimicrobial agents (EOs) and harvested for further analysis. did. For the prevention of biofilm, sHA discs were treated topically with EPS-degrading enzyme (optimum concentration) or vehicle control (0.1 M sodium acetate buffer, pH=5.5) for 60 minutes before inoculation, single species or mixed The seeds were incubated to allow colonization and biofilm formation. At the end of the experimental period (19 hours for single-species biofilm, 43 hours for mixed-species biofilm), biofilms were exposed to EO at maximum intensity for 1 minute and analyzed at harvest.

定量的バイオフィルム分析
バイオフィルムは、他の場所で詳細に説明されているように、生化学的分析および微生物学的分析の対象となった(22、25)。簡単に説明すると、HA表面のバイオフィルムを採取し、超音波処理でホモジナイズし、自動Eddy Jet Spiral Plater(IUL、SA、バルセロナ、スペイン)を使用して連続希釈した後、血液寒天にプレーティングして、各ヒドロキシアパタイトディスクのCFU(バイオフィルムあたりのCFU)を判定した。混合種バイオフィルムでは、血液寒天上のコロニー形態の観察により3種を区別し、多様な種の割合を計算した(バイオフィルムあたりの総CFUは100%とみなされた)。バイオフィルム懸濁液のアリコートを遠心分離し(5,500g、10分、4℃)、ペレットを水で洗浄し、オーブンで乾燥し、水不溶性乾燥重量を測定した(105℃、24時間)。バイオフィルムマトリックス中の水溶性および非水溶性多糖類を抽出し、以前に詳述したようにフェノール硫酸法を使用して比色定量した(44、45)。各アッセイについて、少なくとも3回の独立したバイオフィルム実験を実施した。
Quantitative biofilm analysis Biofilms have been the subject of biochemical and microbiological analysis, as described elsewhere in detail (22,25). Briefly, HA surface biofilms were harvested, homogenized by sonication, serially diluted using an automated Eddy Jet Spiral Plater (IUL, SA, Barcelona, Spain) and plated on blood agar. The CFU (CFU per biofilm) of each hydroxyapatite disc was determined. In mixed-species biofilms, three were distinguished by observing colony morphology on blood agar and the percentage of various species was calculated (total CFU per biofilm was considered 100%). An aliquot of the biofilm suspension was centrifuged (5,500 g, 10 min, 4°C), the pellet washed with water, oven dried and the water insoluble dry weight was determined (105°C, 24 hours). Water-soluble and water-insoluble polysaccharides in the biofilm matrix were extracted and colorimetrically determined using the phenol-sulfuric acid method as previously detailed (44,45). At least 3 independent biofilm experiments were performed for each assay.

バイオフィルム3Dアーキテクチャに対するEDAアプローチの効果は、定評のあるプロトコルを使用して、様々な時点での超解像蛍光共焦点顕微鏡法によって分析された(24)。簡単に説明すると、EPSは、細菌細胞が2.5μMSYTO 9緑色蛍光核酸染色(485/498nm、Molecular Probes)で染色されている間、バイオフィルム形成中グルカンの合成のプライマーとして機能するAlexa Fluor 647デキストランコンジュゲート(最終濃度、1μM、分子量、10kDa、647/668nm、Molecular Probes、ユージーン、オレゴン州の吸光度/蛍光発光の最大値)の取り込みによって動的に標識された。イメージングは、20倍(1.0開口数)の水浸対物レンズを備えた単一光子レーザー走査顕微鏡(LSM800、ドイツ、ツァイス)を使用して実行された。各バイオフィルムをランダムに選択した5つの領域でスキャンし、これらの位置のそれぞれで光学セクショニングによって共焦点画像シリーズを生成した。Comstat2(www.comstat.dk)を使用した共焦点画像の計算分析を実施して、生化学的および微生物学的分析を補完するために、細菌およびEPSの生体体積を判定した(46)。Amira 5.4.1ソフトウェア(Visage Imaging、米国カリフォルニア州サンディエゴ)を使用して、バイオフィルムアーキテクチャの3Dレンダリングを作成した。 The effect of the EDA approach on biofilm 3D architecture was analyzed by super-resolution fluorescence confocal microscopy at various time points using a well-established protocol (24). Briefly, EPS acts as a primer for the synthesis of glucan during biofilm formation, Alexa Fluor 647 dextran, while bacterial cells were stained with 2.5 μM SYTO 9 green fluorescent nucleic acid stain (485/498 nm, Molecular Probes). Dynamically labeled by incorporation of conjugate (final concentration, 1 μM, molecular weight, 10 kDa, 647/668 nm, maximum absorbance/fluorescence emission of Molecular Probes, Eugene, Oreg.). Imaging was performed using a single photon laser scanning microscope (LSM800, Zeiss, Germany) equipped with a 20× (1.0 numerical aperture) water immersion objective. Each biofilm was scanned in five randomly selected areas and a confocal image series was generated by optical sectioning at each of these locations. Computational analysis of confocal images using Comstat2 (www.comstat.dk) was performed to determine bacterial and EPS biovolumes to complement biochemical and microbiological analysis (46). Amir 5.4.1 software (Visage Imaging, San Diego, Calif., USA) was used to create a 3D rendering of the biofilm architecture.

4次元タイムラプス共焦点ライブイメージングおよび分析
バイオフィルムEPS構造、機械的安定性、および殺傷効果に対するEDAの動的な影響は、Xiao et al.(24)によって修正された4次元(x、y、z、t)タイムラプス共焦点ライブイメージングを使用して評価されたEPSは、培地に補充された1mMのAlexa Fluor 647デキストランコンジュゲートを使用して標識された。バイオフィルム形成の終わりに(単一種バイオフィルムでは19時間、混合種バイオフィルムでは67時間)、sHAディスクを5μMのSYTO9(生細胞染色用;Molecular Probes)および4mLの0.1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)中の30μMのヨウ化プロピジウム(死細胞または膜損傷細胞の染色用、Molecular Probes)を含むペトリ皿(直径35mm)に移した。これにより、実験期間全体にわたって生細胞および死細胞の連続標識およびリアルタイム可視化が可能になった。37℃で30分間の初期染色の後、20倍の水浸対物レンズを備えたLSM800単一光子高解像度共焦点顕微鏡(Zeiss)を使用して、マルチチャンネル画像を取得した。最初のスキャンの完了直後に、EPS分解酵素またはビヒクルのバッファを溶液に慎重に添加し、よく混合した。4Dタイムラプスシリーズでは、EPS分解酵素を加えた後、10分ごとに同じ視野の画像が取得された。120分で、同じ緩衝液に抗菌剤(EOs)を加えて混合し、最終濃度が最大強度の25%になるようにした。この濃度は、イメージングへの影響を最小限に抑えながら最高の殺害効果を得るために予備実験で最適化された。同じ視野のイメージングは、抗微生物剤の挑戦の1分後に開始された。各シリーズの共焦点画像におけるEPSの総バイオマスは、COMSTAT2を使用してアルゴリズム的に分析された(46)。バイオフィルムの構造安定性(単一粒子追跡)のダイナミクスの計算分析は、オープンソースプラットフォームTrackMateを使用して実行された(47、48)。各マイクロコロニーの動きは累積変位として定量化され、観察期間中にどれだけ移動したかの尺度である。フィジー(ImageJの配布)(49)およびアミラ(Visage Imaging)は、バイオフィルムアーキテクチャの画像処理およびタイムラプスレンダリングの作成に使用された。
Four-Dimensional Time-Lapse Confocal Live Imaging and Analysis The dynamic impact of EDA on biofilm EPS structure, mechanical stability, and killing effect is described by Xiao et al. EPS evaluated using 4D (x, y, z, t) time-lapse confocal live imaging modified by (24) was performed using 1 mM Alexa Fluor 647 dextran conjugate supplemented to the medium. Labeled At the end of biofilm formation (19 hours for single-species biofilm, 67 hours for mixed-species biofilm), sHA discs were treated with 5 μM SYTO9 (for live cell staining; Molecular Probes) and 4 mL of 0.1 M sodium acetate buffer ( Transferred to petri dishes (35 mm diameter) containing 30 μM propidium iodide (pH 5.5) for staining dead or membrane-damaged cells, Molecular Probes. This allowed continuous labeling and real-time visualization of live and dead cells throughout the experimental period. After initial staining at 37° C. for 30 minutes, multi-channel images were acquired using a LSM800 single photon high resolution confocal microscope (Zeiss) equipped with a 20× water immersion objective. Immediately after completion of the first scan, EPS degrading enzyme or vehicle buffer was carefully added to the solution and mixed well. In the 4D time-lapse series, images of the same field of view were acquired every 10 minutes after adding EPS degrading enzyme. At 120 minutes, antimicrobial agents (EOs) were added to the same buffer and mixed until the final concentration was 25% of maximum strength. This concentration was optimized in preliminary experiments to obtain the highest killing effect with minimal impact on imaging. Imaging of the same field was initiated 1 minute after the antimicrobial challenge. The total EPS biomass in each series of confocal images was algorithmically analyzed using COMSTAT2 (46). Computational analysis of the dynamics of biofilm structural stability (single particle tracking) was performed using the open source platform TrackMate (47, 48). The movement of each microcolony is quantified as a cumulative displacement and is a measure of how much it has moved during the observation period. Fiji (Distributed by ImageJ) (49) and Amira (Visage Imaging) were used to create the image processing and time-lapse rendering of the biofilm architecture.

精製GtfBによるグルカン合成に対するEPS分解酵素の効果
GtfBはStreptococcus milleri KSB8から入手し、Venkitaraman et al.およびKoo et al.(50、51)により詳細に記載されているヒドロキシアパタイトカラムクロマトグラフィによりほぼ均一に精製された。Gtf活性は、放射標識スクロース(PerkinElmer、マサチューセッツ州、米国)から14C−グルコースをグルカンに取り込むことで測定した(50)。GtfB活性の1単位(U)は、4時間の反応で1μmolのグルコースを取り込む酵素の量として定義される。EPS分解酵素の存在下でのグルカン合成は、Hayacibara et al.(21)によって詳細に説明されているように、いくつかの修正を加えて実施された。簡単に説明すると、GtfB(10U)をデキストラナーゼまたはムタナーゼ(0〜50Uの範囲)と混合し、([14C]グルコシル)−スクロース基質(0.2μCi/mL;200.0mMスクロース、40μMデキストランT−10、0.02%アジ化ナトリウムを吸着バッファ:50mMのKCl、0.35mMのKHPO、0.65mMのKHPO、1mMのCaCl、0.1mMのMgCl・6HO、pH6.5中に)で4時間、37℃でインキュベートし、グルカンを合成する。デキストラナーゼとムタナーゼの効果を組み合わせるために、様々な量のデキストラナーゼ(0〜10U)を含む1Uのムタナーゼをアッセイで使用した。遠心分離(13,400g、4℃、10分)後に不溶性グルカンを回収し、水で3回洗浄した。可溶性グルカンをエタノール(最終濃度:70%)で−20℃で18時間沈殿させた。放射標識された不溶性および可溶性グルカンの量は、シンチレーションカウンティングによって定量化された(50)。
Effect of EPS Degrading Enzyme on Glucan Synthesis by Purified GtfB GtfB was obtained from Streptococcus milleri KSB8 and described in Venkitaraman et al. And Koo et al. Purified to near homogeneity by hydroxyapatite column chromatography as described in more detail in (50, 51). Gtf activity was measured by incorporation of 14 C-glucose into glucan from radiolabeled sucrose (PerkinElmer, Mass., USA) (50). One unit (U) of GtfB activity is defined as the amount of enzyme that takes up 1 μmol glucose in a 4-hour reaction. Glucan synthesis in the presence of EPS-degrading enzymes is described by Hayacibara et al. It was carried out with some modifications as described in detail by (21). Briefly, GtfB (10 U) was mixed with dextranase or mutanase (range 0-50 U) and added to ([ 14 C]glucosyl)-sucrose substrate (0.2 μCi/mL; 200.0 mM sucrose, 40 μM dextran). T-10,0.02% sodium azide adsorption buffer: 50 mM of KCl, 0.35 mM of K 2 HPO 4, KH 2 PO 4, 1mM of CaCl 2 of 0.65mM, MgCl 2 · 6H of 0.1mM Glucan is synthesized by incubating for 4 hours at 37° C. in 2 O, pH 6.5). To combine the effects of dextranase and mutanase, 1 U of mutanase with varying amounts of dextranase (0-10 U) was used in the assay. Insoluble glucan was collected after centrifugation (13,400 g, 4° C., 10 minutes) and washed with water three times. Soluble glucan was precipitated with ethanol (final concentration: 70%) at -20°C for 18 hours. The amount of radiolabeled insoluble and soluble glucan was quantified by scintillation counting (50).

混合種バイオフィルムの蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)
修正を加え他の箇所で説明されているように、EDAによって誘発される精度と抗バイオフィルムの有効性の向上のメカニズムを理解するために、FISHを使用して、混合種バイオフィルムの形態形成と、生態学的なバイオフィルムモデルの多微生物集団の空間分布を評価した(52〜54)。簡単に説明すると、sHAで形成された混合種バイオフィルムをリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回穏やかに洗浄し、4%パラホルムアルデヒド(PBS、pH7.4で)で4°Cで4時間固定した。PBSで洗浄した後、サンプルを50%エタノール(PBS、pH7.4中)に移し、−20℃で保存した。ハイブリダイゼーションでは、まずリゾチーム(Sigma、20mMのTris−HCl pH7.5、5mMのEDTA中400,000U/mL)で37℃にて14分間処理することにより、細菌細胞を透過処理した。FISHオリゴヌクレオチドプローブ(SMU587、5’−ACTCCAGACTTTCCTGAC−3’(配列ID番号:28)を含むハイブリダイゼーション溶液(25%ホルムアミド、0.9MのNaCl、0.01%SDS、20mMのTris−HCl、pH7.5)において、S.mutans;MIT588、5’−ACAGCCTTTAACTTCAGACTTATCTAA−3’(配列ID番号:29)の場合はAlexa Fluor 488、S.oralis;5’−ATCCAGCTACCGTCAACC−3’(配列ID番号:30)の場合はCy3、ACT476、A.naeslundiiの場合はAlexa Fluor594で、各プローブは最終濃度1μM)で、バイオフィルムを46℃で4時間インキュベートし、洗浄液(0.2MのNaCl、20mMのTris−HCl、pH7.5、5mMのEDTA、0.01%SDS)に対して37°Cで15分間洗浄した。20倍の水浸対物レンズを備えたLSM800単一光子共焦点顕微鏡(Zeiss)を使用して、高解像度の画像を取得した。各視野は、640nm、561nm、および488nmレーザー線による連続励起を使用してイメージングされ、放出された蛍光スペクトル全体がラムダスタックとして検出された(55)。Zeiss ZENソフトウェアで、標本のすべての蛍光色素分子の参照スペクトルを使用して、ラムダスタックに線形混合アルゴリズムを適用した。混合されていない画像は、フィジーを使用して組み合わせ、偽色を付けた(49)。
Fluorescence in situ hybridization (FISH) of mixed-species biofilms
FISH was used to understand the mechanism of EDA-induced precision and improved efficacy of anti-biofilms, as described elsewhere with modifications, using morphogenesis of mixed-species biofilms. And the spatial distribution of multimicrobial populations in an ecological biofilm model was evaluated (52-54). Briefly, mixed seed biofilms formed of sHA were gently washed twice with phosphate buffered saline (PBS) and 4% paraformaldehyde (PBS at pH 7.4) at 4°C. I fixed the time. After washing with PBS, the samples were transferred to 50% ethanol (in PBS, pH 7.4) and stored at -20°C. For hybridization, bacterial cells were first permeabilized by treatment with lysozyme (Sigma, 400,000 mM Tris-HCl pH 7.5, 400,000 U/mL in 5 mM EDTA) for 14 minutes at 37°C. A hybridization solution (25% formamide, 0.9 M NaCl, 0.01% SDS, 20 mM Tris-HCl, pH 7 containing a FISH oligonucleotide probe (SMU587, 5'-ACTCCAGACTTTCCTGAC-3' (SEQ ID NO: 28)). .5), S. mutans; MIT588, 5'-ACAGCCTTTAACTTCAGACTTATCTAA-3' (SEQ ID NO: 29), Alexa Fluor 488; Of Cy3, ACT476 for A., and Alexa Fluor 594 for A. naeslundii, each probe at a final concentration of 1 μM, biofilms were incubated for 4 hours at 46° C. and washed (0.2 M NaCl, 20 mM Tris-HCl). , PH 7.5, 5 mM EDTA, 0.01% SDS) at 37°C for 15 minutes. High resolution images were acquired using a LSM800 single photon confocal microscope (Zeiss) with a 20× water immersion objective. Each field was imaged using continuous excitation with 640 nm, 561 nm, and 488 nm laser lines, and the entire emitted fluorescence spectrum was detected as a lambda stack (55). The Zeiss ZEN software applied the linear mixing algorithm to the lambda stack using the reference spectra of all fluorophores in the specimen. The unblended images were combined and false colored using Fiji (49).

細菌の初期付着の評価
齲蝕原性病原体S.mutansは、Gtf合成グルカンの存在下で歯表面への定着を大いに促進するグルカン結合タンパク質を産生する(56)一方で、他の共生生物は、唾液ペリクルへの優先的な付着を媒介するアドヘシン−受容体相互作用に依存している(57)。表面に吸着したEPS分解酵素が多微生物の結合親和性に及ぼす影響を調査し、初期の微生物コロニー形成への影響を機械的に理解するために、放射性同位体追跡分光法を使用して細菌の付着を分析した(21、58)。簡単に説明すると、S.mutans、S.oralis、およびA.naeslundiiは、放射性標識細菌へと指数関数中間期まで37℃、5%COで、10μCi H−チミジン(PerkinElmer)および1%(w/v)グルコースを補充したUFTYE培地で増殖させ、細胞密度(cells/mL)は、Petroff−Hausserカウントチャンバーを使用して測定した。唾液でコーティングされたヒドロキシアパタイトビーズ(Bio−rad、カリフォルニア州、米国、80μm粒子サイズ)は、GtfB固定化の前に最適な組み合わせでビヒクルまたはグルカノヒドロラーゼで前処理され、グルカンはスクロース基質(200.0mMのスクロース、40μMのデキストランT−10、0.02%のアジ化ナトリウムを吸着バッファpH6.5中に)の存在下で4時間in situで合成した。次に、グルカンでコーティングした表面を、吸着バッファ中の1.0×10cell/mLのアイソトープ標識細菌と37℃で1時間インキュベートした。唾液ペリクルのみのヒドロキシアパタイトビーズをコントロールとして使用した。吸着バッファでビーズを3回洗浄することにより、未結合の細菌を除去した。細菌付着の親和性は、シンチレーション計測により定量化された。sHAビーズの接着細胞の実際の数は、測定された放射能(1分あたりのカウント、CPM)と放射標識された細菌の数の検量線を使用して計算された。
Evaluation of initial bacterial attachments The cariogenic pathogen S. mutans produce a glucan-binding protein that greatly promotes tooth surface colonization in the presence of Gtf synthetic glucan (56), while other commensals adhesin- mediating preferential attachment to salivary pellicle. It depends on receptor interactions (57). In order to investigate the effect of EPS-degrading enzymes adsorbed on the surface on the binding affinity of multi-microorganisms and to mechanically understand the effect on the initial microbial colonization, radioisotope tracing spectroscopy was used to analyze bacterial Adhesion was analyzed (21,58). Briefly, S. mutans, S.M. oralis, and A. naeslundii was grown into radiolabeled bacteria at 37° C., 5% CO 2 until exponential metaphase in UFTYE medium supplemented with 10 μCi 3 H-thymidine (PerkinElmer) and 1% (w/v) glucose to obtain cell density. (Cells/mL) was measured using a Petroff-Hausser count chamber. Hydroxyapatite beads coated with saliva (Bio-rad, CA, USA, 80 μm particle size) were pretreated with vehicle or glucanohydrolase in the optimal combination prior to GtfB immobilization, and the glucan was sucrose substrate (200 μm). 0.0 mM sucrose, 40 μM dextran T-10, 0.02% sodium azide (in adsorption buffer pH 6.5) were synthesized in situ for 4 hours. The glucan-coated surface was then incubated with 1.0×10 9 cell/mL isotope-labeled bacteria in adsorption buffer at 37° C. for 1 hour. Hydroxyapatite beads with saliva pellicle alone were used as a control. Unbound bacteria were removed by washing the beads 3 times with adsorption buffer. The affinity of bacterial attachment was quantified by scintillation counting. The actual number of adherent cells of the sHA beads was calculated using a standard curve of the measured radioactivity (counts per minute, CPM) and the number of radiolabeled bacteria.

結果
EPS分解酵素は、最適な活性比で相乗的に抗菌殺傷効果を高める。
Results EPS degrading enzymes synergistically enhance antibacterial and killing effects at optimal activity ratios.

連鎖球菌Gtfsによって生成されるEPSは、齲蝕原性バイオフィルムマトリックスの重要なコンポーネントであり、主にα−(1→3)−、α−(1→6)−、および高い構造多型を含むα−(1→4)−リンクのグルカンで構成されるグリコシド結合の混合物を含む(21)。したがって、EPSの豊富なマトリックスをターゲットにすることは難しく、複数の特定の化学結合の分解が必要になる場合がある。デキストラナーゼ[α−(1→6)グルカノヒドロラーゼ]およびムタナーゼ[α−(1→3)グルカノヒドロラーゼ]などのグルカノヒドロラーゼは、Gtfsによるグルカン合成を破壊し、事前に形成されたEPSマトリックスを消化することが示された(16、21、22)。最適な効果を得るために、まず、ハイスループットバイオフィルムモデルを使用して、デキストラナーゼとムタナーゼの様々な組み合わせのEPS分解活性をスクリーニングした(図19D)。試験した最高濃度(17.5U/mL、還元率の<25%)であっても、デキストラナーゼもムタナーゼ単独でもバイオフィルムを効率的に分解することはできなかった。ただし、デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせは、EPS分解に対して相乗効果を示し、8.75U/mLのデキストラナーゼおよび1.75U/mLムタナーゼ(活性比5:1)で最高の減少率(>60%)と最高の相乗効果(薬物相互作用係数、CDI=0.635、顕著な相乗効果を示す)を達成した。 EPS produced by Streptococcus Gtfs is an important component of the cariogenic biofilm matrix and contains mainly α-(1→3)-, α-(1→6)-, and high structural polymorphisms. It contains a mixture of glycosidic bonds composed of α-(1→4)-linked glucans (21). Therefore, targeting EPS-rich matrices may be difficult and may require the breaking of multiple specific chemical bonds. Glucanohydrolases such as dextranase [α-(1→6)glucanohydrolase] and mutanase [α-(1→3)glucanohydrolase] disrupt glucan synthesis by Gtfs and form preformed EPS. It has been shown to digest the matrix (16, 21, 22). To obtain the optimal effect, a high throughput biofilm model was first used to screen the EPS degrading activity of various combinations of dextranase and mutanase (FIG. 19D). Even at the highest concentration tested (17.5 U/mL, <25% of reduction), neither dextranase nor mutanase was able to efficiently degrade biofilms. However, the combination of dextranase and mutanase showed a synergistic effect on EPS degradation, with the highest reduction rate (activity ratio 5:1) at 8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase. >60%) and the highest synergistic effect (drug interaction coefficient, CDI=0.635, showing a marked synergistic effect) was achieved.

本発明者らのマルチターゲティングのコンセプトを試験するために、モデル抗菌剤として、グルカノヒドロラーゼと臨床的に使用されるエッセンシャルオイル(EOs)ベースの製剤を組み合わせた併用療法を開発した。確立された唾液コーティングヒドロキシアパタイト(sHA)経口バイオフィルムモデルを使用して、抗バイオフィルム効果を評価した(図19A)。バイオフィルムは、EPS分解酵素で局所的に処理され、その後すぐに抗菌剤にさらされた(図19B)。グルカノヒドロラーゼの最適化と一致して、8.75U/mLデキストラナーゼと1.75U/mLムタナーゼを使用した場合に最も強力な殺害活性が観察された(抗菌剤単独に対して1000倍効果的)(図19C)。グルカンマトリックスもα−(1→4)グリコシド結合のかなりの割合を保有しているため、グルコアミラーゼ[α−(1→4)グルカナーゼ]を含めることで有効性をさらに改善できるかどうかも調査した。最適化された二重酵素の組み合わせと比較した場合、殺害効果の緩やかな増加(約0.5ログのCFU)のみが観察された(図20F)。二重酵素アプローチが本研究で提案された概念の検証をするための十分な高EPS分解活性を提供することを示している。全体として、データは、デキストラナーゼとムタナーゼが相乗的に保護EPSマトリックスを分解し、バイオフィルム細胞の殺傷を大幅に強化できることを示唆している。 To test our concept of multi-targeting, we developed a combination therapy combining glucanohydrolase with a clinically used Essential Oils (EOs) based formulation as a model antimicrobial agent. The established saliva coated hydroxyapatite (sHA) oral biofilm model was used to assess anti-biofilm effects (FIG. 19A). Biofilms were topically treated with EPS-degrading enzymes and immediately thereafter exposed to antibacterial agents (FIG. 19B). Consistent with the optimization of glucanohydrolase, the most potent killing activity was observed using 8.75 U/mL dextranase and 1.75 U/mL mutanase (1000-fold effect over antimicrobial agent alone). Target) (FIG. 19C). Since the glucan matrix also possesses a significant proportion of α-(1→4) glycosidic bonds, it was also investigated whether inclusion of glucoamylase [α-(1→4)glucanase] could further improve efficacy. .. Only a modest increase in killing effect (about 0.5 log CFU) was observed when compared to the optimized dual enzyme combination (FIG. 20F). We show that the dual enzyme approach provides sufficient high EPS degrading activity to validate the concept proposed in this study. Overall, the data suggest that dextranase and mutanase can synergistically degrade the protective EPS matrix and greatly enhance the killing of biofilm cells.

EPS分解酵素は、in situでバイオフィルムマトリックスを分解し、バイオフィルム内の抗菌ターゲティングを促進する。 EPS degrading enzymes degrade the biofilm matrix in situ and promote antimicrobial targeting within the biofilm.

EPSマトリックスは、バイオフィルムの薬物抵抗の重要な要因として認識されている(4)。ただし、マトリックスとバイオフィルム3Dアーキテクチャの構造組織が抗菌効果を妨げる方法はよくわかっていないままである。高解像度タイムラプス共焦点顕微鏡を使用して、バイオフィルムがEPS分解に続く時空間の形態変化を観察した。図20Aに示すように、ビヒクル処理バイオフィルムは、通常齲蝕原性バイオフィルムに見られる豊富な量のEPSマトリックス(赤色)で埋め込まれた、マイクロコロニー(1〜3)と呼ばれる密集した細菌(緑色)細胞のクラスタを示す。極めて対照的に、デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせにより処理されたバイオフィルムは、本質的にEPSを欠いていたが、細菌細胞の分散を示していた(白い矢印;図20A〜d)。デキストラナーゼもムタナーゼだけでも、事前に形成されたバイオフィルムのマトリックスを完全に分解することはできなかった。共焦点画像データと一致して、二重酵素処理は、グルカノヒドロラーゼ単独と比較して、最小限のエキソポリサッカライド含有量(図20D)でバイオマスを著しく少なくし(図20C)、単一のグリコシド結合を標的にすることはバイオフィルムマトリックスを完全に分解するには不十分であることを示した。 The EPS matrix has been recognized as an important factor in drug resistance of biofilms (4). However, it remains unclear how the matrix and structural organization of the biofilm 3D architecture interferes with antimicrobial efficacy. A high-resolution time-lapse confocal microscope was used to observe the spatiotemporal morphological changes of the biofilm following EPS degradation. As shown in FIG. 20A, vehicle-treated biofilms are densely packed with bacteria (green) called microcolonies (1-3) embedded with the abundant amount of EPS matrix (red) normally found in cariogenic biofilms. ) Shows clusters of cells. In sharp contrast, biofilms treated with the combination of dextranase and mutanase, which were essentially lacking EPS, showed bacterial cell dispersal (white arrows; Figures 20A-d). Neither dextranase nor mutanase was able to completely degrade the preformed biofilm matrix. Consistent with the confocal image data, the dual enzyme treatment significantly reduced biomass (FIG. 20C) with minimal exopolysaccharide content (FIG. 20D), compared to glucanohydrolase alone, and a single Targeting glycosidic bonds was shown to be insufficient to completely degrade the biofilm matrix.

次に、EPS分解が単一のマイクロコロニーレベルで抗菌殺傷プロファイルを調整する方法を調査した。タイムラプス殺傷アッセイは、リアルタイムの細菌の生/死染色とEPSイメージングを使用して実行された(図20Bおよび図21E)。二重酵素処理(ビヒクル処理)なしのバイオフィルムには、局所抗菌剤(EOs)への短時間(1分)および長時間(5分)の曝露後、多くの生細胞(緑色)が含まれていた(図20B、上)。表面近くの細菌細胞(白い矢印)が、抗菌薬への曝露によりほとんど死滅(マゼンタ)しているのに対し、マイクロコロニー内に存在する細胞はほとんど生存(緑)していることが見出した。しかし、グルカノヒドロラーゼによるEPS分解に続いて、抗菌剤は破壊されたマイクロコロニーの内側と外側の両方で細菌を効率的に死滅させた(図20B、下)。これらの発見は微生物分析によってさらに検証され、グルカノヒドロラーゼは組み合わせで相乗的に抗菌剤の抗菌殺傷を増強したことが示された(約3ログより効果的な殺傷対EOs単独、p<0.001)一方で、酵素単独には抗菌活性がなかった(ビヒクル処理コントロールに対して、p>0.05)(図20E)。したがって、グルカノヒドロラーゼは、EPSマトリックスによって提供される「物理的障壁を無効にするもの」のように見え、そのため抗菌活性を高めるために細菌細胞を露出させる。 Next, we investigated how EPS degradation modulates the antimicrobial kill profile at the single microcolony level. The time-lapse killing assay was performed using real-time bacterial live/dead staining and EPS imaging (FIGS. 20B and 21E). The biofilm without dual enzyme treatment (vehicle treatment) contains many viable cells (green) after short-term (1 minute) and long-term (5 minutes) exposure to topical antibacterial agents (EOs). (FIG. 20B, top). It was found that bacterial cells near the surface (white arrows) are mostly dead (magenta) upon exposure to the antibacterial agent, whereas cells present within the microcolonies are mostly viable (green). However, following EPS degradation by glucanohydrolase, the antimicrobial effectively killed bacteria both inside and outside the disrupted microcolonies (FIG. 20B, bottom). These findings were further validated by microbial analysis and showed that glucanohydrolase in combination synergistically enhanced the antimicrobial killing of antimicrobial agents (about 3 logs more effective killing versus EOs alone, p<0. On the other hand, the enzyme alone had no antibacterial activity (p>0.05 vs. vehicle treated control) (FIG. 20E). Thus, glucanohydrolase appears to be the "disorder for the physical barriers" provided by the EPS matrix, thus exposing bacterial cells to enhance antibacterial activity.

酵素によるEPSマトリックス解体のダイナミクスとそれに関連する反抗的な保護メカニズムをさらに理解するために、時間分解超解像共焦点イメージングを使用して、in situでのEPSの時空間分解を調べた(図21Aおよび21B)。単一のマイクロコロニー内のマトリックスの超微細構造の特徴を視覚化すると、架橋したEPSの複雑なネットワークが明らかになる(図21A、赤)。興味深いことに、二重酵素の組み合わせは、マイクロコロニーの外側と内側の両方にあるEPSを効率的に分解し(図21B、白い矢印)、EOSに1分間さらした後、より効果的で均一な細菌を死滅させた(図21D、生菌と死菌がそれぞれ緑とマゼンタ)。対照的に、ビヒクル処理されたマイクロコロニーは、主に生細胞(緑色)で構成される細菌の中心核(図21C、破線の円)を示したが、外側の層は抗菌剤曝露後の生細胞と死細胞の混在を保持した(挿入された破線のボックスにて生細菌が示されている)。データは、デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせは、周囲のEPSを分解することに加えて、細菌のマイクロコロニーの内部に到達し、抗菌効果を高めるEPS足場を消化することができることを示している。 To further understand the dynamics of enzymatic disassembly of EPS matrix and its associated rebellious protective mechanisms, time-resolved super-resolution confocal imaging was used to study the spatiotemporal decomposition of EPS in situ (Figure 21A and 21B). Visualizing the ultrastructural features of the matrix within a single microcolony reveals a complex network of cross-linked EPS (Figure 21A, red). Interestingly, the combination of dual enzymes efficiently degraded EPS, both outside and inside the microcolony (Fig. 21B, white arrow), and was more effective and uniform after 1 minute exposure to EOS. Bacteria were killed (Figure 21D, live and dead green and magenta, respectively). In contrast, vehicle-treated microcolonies showed a bacterial central nucleus (Fig. 21C, dashed circle) predominantly composed of live cells (green), while the outer layer was viable after antimicrobial exposure. A mixture of cells and dead cells was retained (live bacteria are shown in the dashed box inserted). The data show that the combination of dextranase and mutanase, in addition to degrading the surrounding EPS, can reach the interior of bacterial microcolonies and digest EPS scaffolds that enhance antibacterial effects.

バイオフィルムの足場の機械的安定性と完全性は、EPS分解により損傷を受ける。 The mechanical stability and integrity of biofilm scaffolds is compromised by EPS degradation.

エキソポリサッカライドマトリックスの存在は、機械的安定性に不可欠な足場を提供し、基層からの機械的クリアランスに対するバイオフィルムの耐性を調節し(23)、バイオフィルム破壊戦略の開発に対する別の課題を提起する。ここでは、マトリックス足場を分解すると、バイオフィルムアーキテクチャの物理的完全性と安定性に影響を与えられるかどうかを調べた。タイムラプスイメージングを使用して、EPS分解中のバイオフィルム構造の動的な変化を追跡した。EPSの除去の結果として、物理的構造の「内破のような」崩壊が観察された。そこでは、マイクロコロニー全体が本質的に細胞の分散を伴い、sHA表面の底に砕け落ちた(図22A)。この動的プロセスをさらに測定するために、時間解析されたEPS分解化(赤の四角)およびマイクロコロニー空間変位(緑の円)曲線を生成するための計算解析が実行された。図22Bに示すように、最初の30分間でより高い故障率でEPSが時間とともに除去され(約70%の減少)、その時点でEPSの分解は時間の経過とともに遅くなった。特に、「物理的崩壊」はEPS分解の後期(70分後)で検出され、マイクロコロニーの検出可能な変位として現れた。これは、バイオフィルムの機械的安定性を完全に損なうのEPS足場の完全な解体と3D整合性が必要な場合があることを示している。全体として、データは、EPS分解/抗菌二重アプローチ(EDA)がEPS産生および齲蝕原性S.mutansによって媒介されるバイオフィルムを強力に破壊できることを示している。 The presence of the exopolysaccharide matrix provides an essential scaffold for mechanical stability, regulates biofilm resistance to mechanical clearance from the substratum (23), and poses another challenge for developing biofilm disruption strategies. To do. Here, we investigated whether disassembling the matrix scaffold could affect the physical integrity and stability of the biofilm architecture. Time-lapse imaging was used to follow dynamic changes in biofilm structure during EPS degradation. A "implosion-like" collapse of the physical structure was observed as a result of the removal of EPS. There, the entire microcolony essentially shattered to the bottom of the sHA surface with cell dispersal (FIG. 22A). To further measure this kinetic process, computational analyzes were performed to generate time-resolved EPS degradation (red squares) and microcolony spatial displacement (green circles) curves. As shown in FIG. 22B, EPS was removed over time with a higher failure rate during the first 30 minutes (a reduction of approximately 70%), at which point the decomposition of EPS slowed down over time. In particular, "physical disintegration" was detected late in EPS degradation (after 70 minutes) and appeared as a detectable displacement of microcolonies. This indicates that full disassembly of the EPS scaffold and 3D integrity may be required that completely compromises the mechanical stability of the biofilm. Overall, the data show that the EPS degradation/antimicrobial dual approach (EDA) produced EPS and cariogenic S. cerevisiae. It has been shown that biofilms mediated by mutans can be strongly destroyed.

EDAは、混合種バイオフィルムにおけるEPS産生病原体の標的化を強化するためにEPSを局所的に分解する。 EDA locally degrades EPS to enhance targeting of EPS-producing pathogens in mixed-species biofilms.

スクロースの存在下でのEPSの生産は、共生生物が豊富なコミュニティから病理学的バイオフィルムへの移行を調節するS.mutansの確立を促進する(22)。ここで、本発明者らは、齲蝕原性バイオフィルムの生態学的発達を模倣する混合種モデルにおいて、EDAアプローチがEPS産生病原体を標的にできると仮定した(22、24)。生態学的バイオフィルムモデルでは、S.mutansは初期の生着菌であるS.oralisおよびA.naeslundiiと共培養され、sHAに初期の微生物群集コミュニティを形成する(図23Aおよび23B)。次に、スクロースを導入して、共生生物が豊富なコミュニティ(S.oralisが多く、A.naeslundii細胞が少なく、S.mutansが最も少ない種である)から、EPSが豊富なマトリックスと酸性を特徴とする微小環境(22、25)S.mutansの成長を促進するバイオフィルムへの生態学的な変化を誘発する(図23Aおよび23B)。したがって、本発明者らは、EDAアプローチが蝕原性条件下での病原体優性バイオフィルムの確立を乱すことができるかどうかを調べた(図23Aに示す治療計画)。この概念を示すために、混合種バイオフィルムの異なる生態学的段階を表す2つの異なる時点でEDAアプローチを試験した(図23B)。S.mutansが低EPS産生で優勢ではなかった43時間(初期段階)で、EPS分解の有無にかかわらず抗菌剤(EOs)による同様の死滅が観察された(図23C)。蓄積されたEPSが特に豊富でS.mutansが優勢になった67時間(後期)で、EDAは抗菌薬(EOs)単独と比較して全体的な殺害効果が高かった(図23D、上)。興味深いことに、EPS分解酵素を含めると、より選択的な細菌の死滅が起こり(図23D、上)、S.oralis(約0.5ログ削減)よりもS.mutansに対して非常に高い効力(約2.0ログ削減対抗菌)、バイオフィルムにおける共生の優位性をもたらす(図23D、下)。 Production of EPS in the presence of sucrose regulates the transition from symbiont-rich communities to pathological biofilms. Promotes establishment of mutans (22). Here, we hypothesized that the EDA approach could target EPS-producing pathogens in a mixed species model that mimics the ecological development of cariogenic biofilms (22, 24). In the ecological biofilm model, S. mutans is S. oralis and A. Co-cultured with naeslundii, forming an early microbial community in sHA (FIGS. 23A and 23B). Next, sucrose was introduced to characterize the EPS-rich matrix and acidity from a symbiont-rich community (high in S. oralis, low in A. naeslundii cells, and low in S. mutans). Micro environment (22, 25) S. Induces ecological changes to biofilms that promote mutans growth (FIGS. 23A and 23B). Therefore, we investigated whether the EDA approach could disrupt the establishment of pathogen-dominant biofilms under cariogenic conditions (treatment plan shown in Figure 23A). To demonstrate this concept, the EDA approach was tested at two different time points representing different ecological stages of mixed-species biofilms (FIG. 23B). S. Similar killing by antimicrobials (EOs) was observed with or without EPS degradation at 43 hours (early stage), when mutans were not predominant in low EPS production (FIG. 23C). The accumulated EPS is particularly abundant and S. At 67 hours (late stage) when mutans became dominant, EDA had a higher overall killing effect compared to antimicrobial agents (EOs) alone (FIG. 23D, top). Interestingly, the inclusion of EPS degrading enzyme resulted in a more selective killing of the bacteria (FIG. 23D, top) and S. S. than oralis (about 0.5 log reduction). Very high potency against mutans (about 2.0 log reduction vs antibacterial), leading to a symbiotic advantage in biofilms (FIG. 23D, bottom).

病原性の優位性を混乱させる効率を考え、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)による成熟混合種バイオフィルムのEPSマトリックス、病原体および共生生物の空間組織をさらに特徴付けた。代表的な共焦点画像は、細菌成分が高度に構造化された特徴的な空間組織に組織化されていることを示した(図23E)。バイオフィルム構造は、周辺層を形成するS.oralis細胞に囲まれたEPS埋め込みS.mutans細胞クラスタの存在によって特徴付けられた(図23E b、断面の重ね合わせ図)。「コア−コロナ型」というフレーズを使用して、EPS(赤で表示)にからませる密集したS.mutansのマイクロコロニー(緑色で表示)を囲むハローのような構造を形成する、放射状に方向付けられたS.oralisコミュニティ(黄色で表示)から生成されたコンソーシアム構造を記述する(図23E b〜f)。そのような空間的かつ保護された組織は、抗菌剤のみを使用して、確立された混合バイオフィルム内のS.mutansを標的とすることを困難にするように思われる。逆に、タイムラプス共焦点顕微鏡では、二重酵素の組み合わせを含めるとEPSが局所的に分解でき、埋め込まれた細菌が露出して抗菌剤による殺菌力が強化されることが明らかになった(図23F)。総合すると、EDAアプローチは、構造と毒性の特性を排除することにより、混合種のEPS産生病原体を標的とし、それにより、抗バイオフィルムの精度と有効性を高めることができる。 Given the efficiency of disrupting the pathogenic predominance, we further characterized the spatial organization of the EPS matrix, pathogens and symbionts of mature mixed-species biofilms by fluorescence in situ hybridization (FISH). Representative confocal images showed that the bacterial components were organized into highly structured and characteristic spatial organization (FIG. 23E). The biofilm structure has a S. EPS-embedded S. It was characterized by the presence of mutans cell clusters (FIG. 23E b, cross section overlay). Using the phrase "core-corona", the dense S. elegans entangled in EPS (shown in red). S. mutans that form a halo-like structure surrounding a microcolony of M. mutans (shown in green). The consortium structure generated from the oralis community (shown in yellow) is described (Fig. 23Eb-f). Such spatial and protected tissue can be transformed into S. cerevisiae within established mixed biofilms using only antimicrobial agents. It seems to be difficult to target mutans. Conversely, time-lapse confocal microscopy revealed that the combination of dual enzymes allowed for the local degradation of EPS, exposing the embedded bacteria and enhancing the bactericidal activity of antimicrobial agents (Fig. 23F). Taken together, the EDA approach can target mixed-species EPS-producing pathogens by eliminating structural and toxic properties, thereby increasing the accuracy and efficacy of anti-biofilms.

EPS分解酵素はin situでのグルカン合成を阻害することによりバイオフィルム形成を防ぐ
以前の研究では、ハイドロキシアパタイトと微生物の表面に形成されたEPSが細菌の付着と凝集を促進することが示されている。具体的には、連鎖球菌Gtfsによる食餌性スクロースから合成されたEPSグルカンは、バイオフィルムの開始に足場材料を提供する接着相互作用において中心的な重要性を持つ(26)。本発明者らのデータは、EPS分解酵素が、事前に形成されたバイオフィルムに対する強力な効果を考えると、バイオフィルムの形成を防ぐことができることを示している。この問題に対処するために、バイオフィルム形成前に、EPS分解酵素を実験的な唾液ペリクル表面(sHA)に局所的に適用した(図24A)。デキストラナーゼ/ムタナーゼで前処理したsHA表面のグルカノヒドロラーゼ活性を確認し(表3)、表面形成EPSを分解することができた(図22C)。sHA上に形成されたS.mutansバイオフィルムの代表的な3Dレンダリングを図24Bに示した。二重酵素前処理sHAのバイオフィルム形成は非常に欠陥があり、EPSマトリックスまたはマイクロコロニーを形成できなかったが、単一酵素前処理sHAで形成されたバイオフィルムは、検出可能なEPSを伴う変化したマイクロコロニー構造(白い矢印、図24B)の形成を示した(減少しているにもかかわらず)。微生物学的データは、二重酵素の組み合わせが、デキストラナーゼまたはムタナーゼ単独よりもバイオマス蓄積の抑制(図24C)およびバイオフィルムの総CFUの減少(図24D)に高い効果をもたらすことを示した。また、前処理のsHA表面に形成されたバイオフィルムを抗菌剤に曝露して、殺傷に対する感受性が高まるかどうかを調べる。酵素で前処理されたsHA表面のバイオフィルムで(ビヒクルで前処理された表面に対して)、100倍の効果的な死滅(合計で>4ログCFU以上の減少)が観察された(図23E)。
EPS Degrading Enzyme Prevents Biofilm Formation by Inhibiting In Situ Glucan Synthesis Previous studies have shown that hydroxyapatite and EPS formed on the surface of microorganisms promote bacterial attachment and aggregation. There is. Specifically, EPS glucans synthesized from dietary sucrose by Streptococcus Gtfs have a central importance in adhesive interactions that provide a scaffolding material for initiation of biofilms (26). Our data indicate that EPS-degrading enzymes can prevent the formation of biofilms given their strong effect on preformed biofilms. To address this issue, EPS-degrading enzymes were topically applied to the experimental salivary pellicle surface (sHA) prior to biofilm formation (FIG. 24A). Glucanohydrolase activity on the sHA surface pretreated with dextranase/mutanase was confirmed (Table 3) and the surface-formed EPS could be degraded (Fig. 22C). S. cerevisiae formed on sHA. A representative 3D rendering of the mutans biofilm is shown in Figure 24B. Although biofilm formation of dual enzyme pretreated sHA was very defective and could not form EPS matrix or microcolonies, biofilm formed with single enzyme pretreated sHA showed changes with detectable EPS. It showed (albeit reduced) the formation of microcolony structures (white arrows, Figure 24B). Microbiological data showed that the combination of dual enzymes was more effective in suppressing biomass accumulation (Figure 24C) and reducing total biofilm CFU (Figure 24D) than dextranase or mutanase alone. .. Also, the biofilm formed on the pretreated sHA surface is exposed to an antibacterial agent to determine if it is more susceptible to killing. A 100-fold effective killing (total >4 log CFU or more reduction) was observed with enzyme pretreated sHA surface biofilms (relative to vehicle pretreated surface) (FIG. 23E). ).

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in situでのEPS分解をさらに理解するために、デキストラナーゼおよび/またはムタナーゼの存在下でグルカン合成アッセイを実行し、Gtf由来グルカンの生合成および組成が影響を受けるかどうかを判断した。一般に、両方のグルカノヒドロラーゼは、合成された可溶性/不溶性グルカンの量と割合を妨害した(図24F)。デキストラナーゼの存在は、GtfBの不溶性グルカン合成能力に影響を与えたが、抑制活性のプラトーに達し(ビヒクルコントロールに対して不溶性グルカンの減少が最大60%減少)(図24F、左)、以前の観察結果と一致している(21)。ムタナーゼは、低濃度で不溶性グルカン合成を完全に阻害したが、可溶性グルカンの産生は増強された(図24F、中央)。しかし、二重酵素の組み合わせにより、不溶性および可溶性グルカンの合成が完全に破壊され、デキストラナーゼとムタナーゼの相乗作用が確認された(図24F、右)。まとめると、これらのデータは、EPS分解酵素が細菌由来のGtfによるグルカン生合成を阻害し、そのためグルカン依存性メカニズムを介してin situでのバイオフィルム形成を防止できることを示している。 To further understand EPS degradation in situ, a glucan synthesis assay was performed in the presence of dextranase and/or mutanase to determine if the biosynthesis and composition of Gtf-derived glucan was affected. In general, both glucanohydrolases interfered with the amount and proportion of soluble/insoluble glucan synthesized (Figure 24F). The presence of dextranase affected the ability of GtfB to synthesize insoluble glucan, but reached a plateau of inhibitory activity (up to 60% reduction in insoluble glucan relative to vehicle control) (FIG. 24F, left), previously. (21). Mutanase completely inhibited insoluble glucan synthesis at low concentrations, but enhanced production of soluble glucan (Fig. 24F, middle). However, the combination of the dual enzymes completely abolished the synthesis of insoluble and soluble glucans, confirming the synergistic effect of dextranase and mutanase (Fig. 24F, right). Taken together, these data indicate that EPS degrading enzymes can inhibit glucan biosynthesis by bacterial Gtf and thus prevent biofilm formation in situ via a glucan-dependent mechanism.

EDAアプローチは、混合種バイオフィルムにおけるS.mutansの初期コロニー形成を選択的に防止する。 The EDA approach is based on the S. Selectively prevent early colonization of mutans.

表面に形成されたEPSは、ショ糖の存在下でグルカン結合齲蝕原性病原体(S.mutansなど)の結合部位を提供し、それらのコロニー形成を促進し、共生の豊富なコミュニティを破壊することが示された(22)。混合種の生態モデル(前述)を使用して、図25Aに示すように、治療レジメンを使用して、微生物の個体数変化のダイナミクスに対するEDAアプローチの影響を最初に調査した。43時間(初期の齲蝕原性バイオフィルム、スクロース導入後14時間)で、微生物集団の劇的な変化が認められた。EPS分解酵素で前処理したsHAで形成された初期の混合バイオフィルムは、ビヒクルコントロールと比較してS.mutans集団(CFU)の2ログの減少を示したが、S.oralisもA.naeslundii集団も影響を受けず(図25B)、細菌のコロニー形成に対する選択的阻害効果を示唆している。3つの種特異的プローブを使用したFISH(図25Cに示す代表的な画像)は、A.naeslundii(シアンで表示)細胞およびS.mutans(緑色で表示)細胞に関連する多数のS.oralis(黄色で表示)を示した(図24C左)。対照的に、共生動物、特にS.oralisは、酵素処理sHAで形成されたバイオフィルムを占めた(図25B右のグラフと25C右のグラフ)。注目すべきことに、抗菌剤による局所治療は、酵素前処理群のS.mutansを完全に除去したが、ビヒクル前処理群では多数のS.mutans細胞が検出された(図25D)。 Surface-formed EPS provides a binding site for glucan-binding cariogenic pathogens (such as S. mutans) in the presence of sucrose, promoting their colonization and destroying symbiotic-rich communities. Was shown (22). Using a mixed-species ecological model (supra), the effect of the EDA approach on the dynamics of microbial population change was first investigated using a therapeutic regimen, as shown in Figure 25A. At 43 hours (early cariogenic biofilm, 14 hours after sucrose introduction), dramatic changes in microbial population were observed. Early mixed biofilms formed with sHA pretreated with EPS-degrading enzyme showed S. cerevisiae compared to vehicle control. Although it showed a 2-log reduction in the mutans population (CFU), S. oralis is also A. The naeslundii population was also unaffected (FIG. 25B), suggesting a selective inhibitory effect on bacterial colonization. FISH using three species-specific probes (representative image shown in FIG. 25C) shows A. naeslundii (shown in cyan) and S. mutans (shown in green) cells associated with a large number of S. Oralis (displayed in yellow) was shown (FIG. 24C left). In contrast, symbiotic animals, especially S. oralis occupied the biofilm formed by enzyme-treated sHA (Fig. 25B right graph and 25C right graph). Notably, topical treatment with antibacterial agents was performed in the S. Although the mutans were completely removed, a large number of S. Mutans cells were detected (Fig. 25D).

S.mutansは表面に形成されたEPS(27)への熱接着を促進するグルカン結合タンパク質を発現できるため、グルカノヒドロラーゼはEPS産生病原体のコロニー形成を選択的に妨害できると考えた。S.mutansの選択的破壊をさらに理解するため、グルカンでコーティングされたsHA表面への細菌の付着をH−チミジン放射性同位体追跡分光法で評価した。共生菌(S.oralisとA.naeslundii)は、病原体(S.mutans)よりも唾液ペリクルに効果的に結合し、一方でペリクルで生成されたグルカンは、共生菌の結合を有意に抑制し、S.mutansの結合を強化することがわかった(図25E)。興味深いことに、グルカン形成前のペリクルのグルカノヒドロラーゼ前処理は、細菌の結合親和性に様々な影響を示し、S.mutansの有害性を伴う共生付着に有利であった。この発見は、細菌のコロニー形成に対する選択的阻害が、グルカン依存性メカニズムによる病原体の接着破壊に関連していることを示していた。 S. Since mutans can express a glucan-binding protein that promotes heat adhesion to EPS(27) formed on the surface, it was considered that glucanohydrolase can selectively prevent colonization of EPS-producing pathogens. S. To further understand the selective destruction of mutans, bacterial adherence to glucan-coated sHA surfaces was assessed by 3 H-thymidine radioisotope tracing spectroscopy. Symbiotic bacteria (S. oralis and A. naeslundii) bind to salivary pellicle more effectively than pathogens (S. mutans), while glucan produced in pellicle significantly suppresses symbiotic binding, S. It was found to enhance the binding of mutans (Fig. 25E). Interestingly, glucanohydrolase pretreatment of pellicle prior to glucan formation has various effects on bacterial binding affinity, S. It was advantageous for symbiotic attachment with the harmful effects of mutans. This finding indicated that selective inhibition of bacterial colonization was associated with pathogen adhesion disruption by a glucan-dependent mechanism.

考察
バイオフィルムの薬物抵抗は、既存の抗菌剤単独療法に大きな課題を課し、マルチターゲットまたは組み合わせアプローチの緊急の必要性を示している(2)。ここでは、臨床的に使用される抗菌剤と組み合わせた容易に入手可能なEPS分解酵素が、保護マトリックスを標的とし、局所治療レジメンでの局所殺害を増幅することにより、抗バイオフィルム効果を相乗および増強できることを実証する。重要なことに、この戦略は、コロニー形成を中断し、抗菌除去を強化するためにin situで曝露することにより、混合種バイオフィルム内のEPS産生病原体を空間的に標的にすることができる。本発明者らの研究は、抗菌作用を伴うマトリックス破壊が最適なバイオフィルムの制御を生み出し、同時に混合種コミュニティのコンテキストでEPS産生病原体を標的とし、それにより強力でありながら選択的な抗バイオフィルムアプローチを提供することを示している。
Discussion Biofilm drug resistance poses significant challenges to existing antimicrobial monotherapy, demonstrating the urgent need for a multitarget or combination approach (2). Here, a readily available EPS-degrading enzyme in combination with a clinically used antibacterial agent targets the protective matrix and synergizes anti-biofilm effects by amplifying local killing in local therapeutic regimens. Demonstrate that it can be enhanced. Importantly, this strategy can spatially target EPS-producing pathogens within mixed-species biofilms by interrupting colonization and exposing in situ to enhance antimicrobial clearance. Our studies show that matrix disruption with antibacterial action produces optimal biofilm control, while targeting EPS-producing pathogens in the context of mixed-species communities, thereby providing a powerful yet selective anti-biofilm. It shows that it provides an approach.

バイオフィルムの抗菌抵抗における細胞外マトリックスの重要性はますます認識されている(28)。ただし、マトリックスが抗菌剤に対する細菌の耐性を強化するメカニズムはよくわかっていない。EPSマトリックスの時空間的分解と細菌の殺害の強化とバイオフィルムの分解の発生への影響を詳細に説明すると、存在する細菌の「保護的な物理的足場」の作成におけるEPSマトリックスの役割に関するさらなる洞察が得られる。高度に特異的なEPS分解酵素を使用した時間分解バイオフィルムイメージングを使用して、マトリックスの解体がバイオフィルムの予防と破壊を最適化し、抗菌薬耐性を克服する方法を発見した。第1に、グルカノヒドロラーゼによる抗菌効果の増強は、EPS分解の有効性と密接に関連していた。本発明者らのデータは、グルカンマトリックスのα−(1→3)およびα−(1→6)グリコシル結合の同時分解が、マトリックスを効果的に消化し、マイクロコロニー構造を破壊するために必要であることを明らかにした。構造の解体と同時に、EPS分解されたマイクロコロニーの内部の細菌細胞へのアクセスと死滅を促進することにより、抗菌効果の大幅な増強が観察された。さらに、グルカノヒドロラーゼで前処理されたsHA表面は、in situでのEPS産生を低下させ、EPSに埋め込まれた細菌クラスタの確立を防ぎ、生じた欠陥バイオフィルムの殺傷を促進できる。したがって、固有の抗菌活性の欠如にもかかわらず、グルカノヒドロラーゼは、様々なタイプの抗菌薬の強力なアジュバントとなれる。デキストラナーゼとムタナーゼの組み合わせはEPSマトリックス分解に効果的であったが、α−(1→4)などの追加のグルコシル結合や他の生体高分子も齲蝕原性バイオフィルムのマトリックスで見つかった(29〜31)。例えば、歯科用バイオフィルムマトリックス内の細胞外DNAおよびリポテイコ酸の存在もバイオフィルム構造にとって重要であり、DNaseによる局所治療は、初期のバイオフィルムの分散に役立つことが示されている。また、α−(1→4)結合を標的とするグルコアミラーゼを含めると、EPSマトリックスの全体的な消化が向上でき、抗菌効果がさらに高まることも見出した。したがって、様々な細胞外高分子物質を標的とすることにより、マトリックス分解性能を最大化できると予測する。これにより、マトリックスが誘導する抗菌薬の抵抗をなくす効果がさらに高まる可能性がある。 The importance of extracellular matrix in the antimicrobial resistance of biofilms is increasingly recognized (28). However, the mechanism by which the matrix enhances bacterial resistance to antimicrobial agents is not well understood. Explaining in detail the effects of the EPS matrix on spatiotemporal degradation and enhanced killing of bacteria and on the occurrence of degradation of biofilms, further on the role of the EPS matrix in creating a "protective physical scaffold" for existing bacteria. Gain insight. Using time-resolved biofilm imaging with a highly specific EPS-degrading enzyme, we have discovered how matrix disassembly optimizes biofilm prevention and destruction, and overcomes antimicrobial resistance. First, the enhancement of antibacterial effect by glucanohydrolase was closely associated with the effectiveness of EPS degradation. Our data indicate that simultaneous degradation of α-(1→3) and α-(1→6) glycosyl bonds in the glucan matrix is required to effectively digest the matrix and disrupt the microcolony structure. It was revealed. A significant enhancement of the antibacterial effect was observed by facilitating access and killing of bacterial cells inside the EPS-degraded microcolonies, concomitant with structural disassembly. Moreover, glucanohydrolase pretreated sHA surfaces can reduce EPS production in situ, prevent the establishment of EPS-embedded bacterial clusters, and promote killing of the resulting defective biofilms. Thus, despite the lack of intrinsic antibacterial activity, glucanohydrolases can be potent adjuvants for various types of antibacterial agents. While the combination of dextranase and mutanase was effective for EPS matrix degradation, additional glucosyl linkages such as α-(1→4) and other biopolymers were also found in the cariogenic biofilm matrix ( 29-31). For example, the presence of extracellular DNA and lipoteichoic acid within the dental biofilm matrix is also important for biofilm structure, and topical treatment with DNase has been shown to help disperse the initial biofilm. It was also found that the inclusion of a glucoamylase targeting α-(1→4) bond can improve the overall digestion of the EPS matrix and further enhance the antibacterial effect. Therefore, it is expected that matrix degradation performance can be maximized by targeting various extracellular polymeric substances. This may further enhance the effect of eliminating matrix-induced antimicrobial resistance.

機械的クリアランスに対する耐性は、バイオフィルムが非生物的および生物的表面に持続的に付着し、物理的除去を困難にすることによる別の重要なメカニズムを表す(13、32)。本発明者らのデータは、EPS分解酵素が機械的安定性を弱め、バイオフィルムアーキテクチャの構造的崩壊を引き起こす能力を強調している。観察された「物理的崩壊」は、グルカノヒドロラーゼがバイオフィルムのコア構造足場構造を分解できることを強く示している。特に、酵素は、細菌細胞を包み、安定化する接着性多糖を分解することにより、細菌細胞の分散を誘発することもできる。臨床環境では、バイオフィルムからの分散細胞は浮遊状態に戻り、抗菌剤や宿主防御による殺傷に対してより敏感になる(2)。しかし、バイオフィルムの分散も伝染性の伝達に寄与し、病原体の宿主内拡散/持続を仲介し(33)、再コロニー形成または菌血症のリスクをもたらすことは注目に値する。したがって、EPS分解アプローチは抗菌剤と共投与して、細菌を相乗的に殺し、in situでの細菌の再定着を防ぐという概念を強化する必要がある。これらの発見は、分散効果と予防効果の両方を備えた抗バイオフィルム治療アプローチとしてのEDAの潜在的な使用を示唆している。 Resistance to mechanical clearance represents another important mechanism by which biofilms adhere persistently to abiotic and biological surfaces, making physical removal difficult (13, 32). Our data highlight the ability of EPS-degrading enzymes to compromise mechanical stability and cause structural disruption of biofilm architecture. The observed "physical disintegration" strongly indicates that glucanohydrolase can degrade the biofilm core scaffold structure. In particular, the enzyme can also induce dispersal of the bacterial cells by degrading the adhesive polysaccharide that encapsulates and stabilizes the bacterial cells. In the clinical setting, dispersed cells from biofilms revert to suspension and become more susceptible to killing by antimicrobials and host defenses (2). However, it is worth noting that biofilm dispersal also contributes to transmissible transmission, mediating intra-host spread/persistence of pathogens (33), leading to risk of recolonization or bacteremia. Therefore, EPS degradation approaches need to be co-administered with antibacterial agents to reinforce the notion of synergistic killing of bacteria and preventing bacterial colonization in situ. These findings suggest the potential use of EDA as an anti-biofilm therapeutic approach with both dispersive and prophylactic effects.

混合種バイオフィルム内の細菌種は、多因子微小環境の影響を受ける広範囲かつ複雑な競争を示す(34)。マトリックスターゲティング戦略に関する以前の研究は、主に単一種のバイオフィルムモデルを使用して行われた。ここでは、混合種バイオフィルムモデルを使用して初めてこのアプローチの有効性を評価する。予期せぬことに、EDAアプローチはEPSを生成する口腔病原体S.mutansを選択的に標的とし、混合種生態学的バイオフィルムモデルでのコロニー形成と過成長を防ぎ、そのため共生生物に競争上の優位性を提供できることを発見した。グルカノヒドロラーゼは、グルカン依存性の結合メカニズムを破壊することにより、S.mutansのコロニー形成を標的にできることが見出した。これは、病原菌の付着と蓄積に有利である。唾液由来のアドヘシンと表面に固定された受容体の相互作用に大きく依存している共生動物(S.oralisやA.naeslundiiなど)の付着とは異なり(35)、S.mutansは表面吸着Gtfおよびグルカン結合タンパク質(Gbps)などのグルカン依存メカニズムにより接着を大幅に促進する(36)。単一細胞ベースの分析を使用して、グルカノヒドロラーゼが、グルカン産生をin situで破壊することにより、EPS産生病原体の定着を選択的に妨害することを発見した。グルカンでコーティングされたsHA表面がS.mutans細胞の接着とさらなる蓄積を促進することを見出した。逆に、グルカンでコーティングされた表面のEPSの分解は、共生細菌によるアドヘシン媒介結合のためにペリクル受容体を露出させることによる可能性がある、共生によるコロニー形成を再確立した。 Bacterial species within mixed-species biofilms exhibit extensive and complex competition under the influence of a multifactorial microenvironment (34). Previous work on matrix targeting strategies has largely been done using a single species biofilm model. Here, we evaluate the effectiveness of this approach for the first time using a mixed-species biofilm model. Unexpectedly, the EDA approach has resulted in the EPS-producing oral pathogen S. It has been discovered that mutans can be selectively targeted to prevent colonization and overgrowth in a mixed-species ecological biofilm model, thus providing symbionts with a competitive advantage. Glucanohydrolase disrupts S. cerevisiae by disrupting the glucan-dependent binding mechanism. It was found that it is possible to target colonization of mutans. This is advantageous for the attachment and accumulation of pathogens. Unlike attachment of symbionts (such as S. oralis and A. naeslundii), which are largely dependent on the interaction between salivary adhesins and surface-immobilized receptors (35), S. Mutans significantly promotes adhesion by glucan-dependent mechanisms such as surface-adsorbed Gtf and glucan-binding proteins (Gbps) (36). Using a single cell-based assay, it was discovered that glucanohydrolase selectively interferes with colonization of EPS-producing pathogens by disrupting glucan production in situ. The sHA surface coated with glucan is S. It was found to promote adhesion and further accumulation of mutans cells. Conversely, degradation of EPS on glucan-coated surfaces reestablished symbiotic colonization, which may be due to exposing the pellicle receptor for adhesin-mediated binding by symbiotic bacteria.

不均一なアーキテクチャと多様な種の分布のために、特定の種は殺害に対する保護的な微小環境を発達させることができる(2)。本発明者らのモデルでは、S.mutansは、共生生物よりも抗菌薬の負荷に対してより高い耐性を付与するEPS−マイクロコロニー複合体を作成できる。本発明者らのデータは、EDAアプローチが保護マトリックスを局所的に分解し、in situでの細菌殺傷を促進することにより、EPS産生病原体を空間的に標的にできることを示している。そのような相乗効果は、薬剤が事前に形成されたバイオフィルムのマトリックスを根絶することができず、マトリックス内にからませた病原体を残したままにする従来の抗菌単剤療法と比較して明らかな利点を提供する。集合的に、本発明者らの組み合わせたアプローチは、混合種バイオフィルムにコミュニティレベルの影響を与え、生態学的観点から、病原菌の定着と過成長を防ぐ。 Due to the heterogeneous architecture and diverse species distribution, certain species can develop protective microenvironments for killing (2). In our model, S. mutans can create EPS-microcolony complexes that confer greater resistance to antimicrobial load than symbionts. Our data indicate that the EDA approach can spatially target EPS-producing pathogens by locally degrading the protective matrix and promoting bacterial killing in situ. Such a synergistic effect is evident in comparison to conventional antimicrobial monotherapy, where the drug fails to eradicate the preformed biofilm matrix, leaving the entrapped pathogens in the matrix. Provide significant benefits. Collectively, our combined approach has a community-level impact on mixed-species biofilms, preventing pathogen colonization and overgrowth from an ecological perspective.

本発明の特定の好ましい実施形態が上記で説明され、具体的に例示されたが、本発明がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正をそれに加えることができる。 While certain preferred embodiments of the invention have been described and specifically exemplified above, it is not intended that the invention be limited to such embodiments. Various modifications may be made thereto without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims.

Claims (25)

組成物であって、前記組成物の送達のための生物学的に許容される担体に、相乗的に作用してバイオフィルム構造を分解し、バイオフィルムの沈着を阻害する、1つ以上のエッセンシャルオイルおよび少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素を有する組成物。 A composition, one or more essential oils that act synergistically on a biologically acceptable carrier for the delivery of said composition to degrade biofilm structure and inhibit biofilm deposition. And a composition having at least one biofilm-degrading enzyme. 請求項1記載の組成物において、前記エッセンシャルオイルがメントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの1つ以上を含み、前記少なくとも1つのバイオフィルム分解酵素がムタナーゼ、デキストラナーゼ、およびグルコアミラーゼから選択される組成物。 The composition of claim 1, wherein the essential oil comprises one or more of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate, and the at least one biofilm degrading enzyme is selected from mutanase, dextranase, and glucoamylase. Composition. 請求項2記載の組成物において、前記エッセンシャルオイルがメントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルであり、前記バイオフィルム分解酵素がムタナーゼおよびデキストラナーゼである組成物。 The composition according to claim 2, wherein the essential oils are menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate, and the biofilm-degrading enzymes are mutanase and dextranase. 請求項2記載の組成物において、前記バイオフィルム分解酵素が植物色素体で産生される組成物。 The composition of claim 2, wherein the biofilm-degrading enzyme is produced in plant plastids. 請求項3記載の組成物において、さらに、
グルコアミラーゼを有するものである組成物。
The composition of claim 3, further comprising:
A composition comprising glucoamylase.
請求項1記載の組成物において、前記バイオフィルム分解酵素が、デキストラナーゼとムタナーゼとの比が5:1である組成物。 The composition of claim 1, wherein the biofilm-degrading enzyme has a dextranase to mutanase ratio of 5:1. 組成物であって、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、およびグルコアミラーゼから選択される1つ以上のバイオフィルム分解酵素の有効量と、メントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルとを、経口送達に適した担体において有し、前記担体が、マウスウォッシュ、マウスリンス、マウススプレー、練り歯磨き、チューインガム、歯用のゲル、歯肉下ゲル、ムース、フォーム、咀嚼錠、歯磨剤、ロゼンジ、および溶解性ストリップから成る群から選択される組成物。 A composition comprising an effective amount of one or more biofilm degrading enzymes selected from mutanases, dextranases, and glucoamylases, and menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and two or more thereof. Having one or more essential oils selected from the group consisting of combinations in a carrier suitable for oral delivery, said carrier being a mouthwash, mouthrinse, mouth spray, toothpaste, chewing gum, tooth gel, gingiva A composition selected from the group consisting of lower gels, mousses, foams, chewable tablets, dentifrices, lozenges, and dissolvable strips. 請求項7記載の組成物において、前記担体がマウスウォッシュ、マウスリンス、またはマウススプレーである組成物。 The composition of claim 7, wherein the carrier is a mouthwash, mouthrinse, or mouthspray. 請求項7記載の組成物において、前記担体がチューインガム、咀嚼錠、ロゼンジ、または溶解性ストリップである組成物。 8. The composition of claim 7, wherein the carrier is chewing gum, chewable tablets, lozenges, or dissolvable strips. 請求項7記載の組成物において、前記担体がチューインガムである組成物。 The composition of claim 7, wherein the carrier is chewing gum. 請求項7記載の組成物において、前記エッセンシャルオイルが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む組成物。 The composition of claim 7, wherein the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. 口腔から望ましくないバイオフィルムを分解および/または除去する方法であって、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、グルコアミラーゼ、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つまたは複数のバイオフィルム分解酵素の有効量、およびメントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルを、前記バイオフィルムを有する口腔の表面に投与する工程を有し、前記フィルムを分解する前記酵素および前記エッセンシャルオイルが殺菌効果を発揮し、それにより、前記望ましくないバイオフィルムを相乗的に低減または排除する方法。 A method for degrading and/or removing unwanted biofilms from the oral cavity, wherein one or more biofilm degradations are selected from the group consisting of mutanases, dextranases, glucoamylases, and combinations of two or more thereof. Administering an effective amount of an enzyme and one or more essential oils selected from the group consisting of menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and combinations of two or more thereof to the surface of the oral cavity having the biofilm. A method comprising the steps of: the enzyme degrading the film and the essential oil exert a bactericidal effect, thereby synergistically reducing or eliminating the undesirable biofilm. 請求項11記載の方法において、前記1つ以上のエッセンシャルオイルが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびメチルサリチル酸から選択される少なくとも2つのエッセンシャルオイルを含む方法。 13. The method of claim 11, wherein the one or more essential oils comprises at least two essential oils selected from menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylic acid. 請求項13記載の方法において、前記エッセンシャルオイルが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む方法。 14. The method of claim 13, wherein the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. 請求項12、請求項13、または請求項14のいずれか一項に記載の方法において、共生細菌A.naeslundiiおよびS.oralisに悪影響を与えることなく、病原性S.mutansを選択的に死滅させるのに有効である方法。 The method according to any one of claims 12, 13 or 14, wherein the symbiotic bacterium A. naeslundii and S. pathogenic S. oralis without adversely affecting Oralis. A method that is effective in selectively killing mutans. 請求項12記載の方法において、前記投与工程が、最初に前記バイオフィルム分解酵素を投与し、続いて前記エッセンシャルオイルを投与することを含む方法。 13. The method of claim 12, wherein the administering step comprises first administering the biofilm-degrading enzyme and subsequently administering the essential oil. 口腔の表面へのバイオフィルムの沈着を抑制する方法であって、バイオフィルムの沈着の影響を受けやすい口腔の表面と、ムタナーゼ、デキストラナーゼ、グルコアミラーゼ、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つまたは複数のバイオフィルム分解酵素の有効量と接触させ、メントール、チモール、ユーカリプトール、サリチル酸メチル、およびそれらの2つ以上の組み合わせから成る群から選択される1つ以上のエッセンシャルオイルを、前記バイオフィルムを有する前記口腔の表面に接触させる工程を有し、前記バイオフィルムを分解する前記酵素および前記エッセンシャルオイルが殺菌効果を発揮し、それにより、前記望ましくないバイオフィルムの沈着を相乗的に抑制する方法。 A method for suppressing the deposition of biofilm on the surface of the oral cavity, which comprises the surface of the oral cavity susceptible to biofilm deposition, mutanase, dextranase, glucoamylase, and a combination of two or more thereof. One or more selected from the group consisting of menthol, thymol, eucalyptol, methyl salicylate, and combinations of two or more thereof, contacted with an effective amount of one or more biofilm degrading enzymes selected from the group Of the essential oil of the biofilm having a step of contacting the surface of the oral cavity, the enzyme for degrading the biofilm and the essential oil exert a bactericidal effect, thereby, the deposition of the undesirable biofilm. How to suppress synergistically. 請求項17記載の方法において、抗菌性の経口リンスが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルから選択される少なくとも2つのエッセンシャルオイルを含む方法。 18. The method of claim 17, wherein the antimicrobial oral rinse comprises at least two essential oils selected from menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. 請求項18記載の方法において、前記エッセンシャルオイルが、メントール、チモール、ユーカリプトール、およびサリチル酸メチルの組み合わせを含む方法。 19. The method of claim 18, wherein the essential oil comprises a combination of menthol, thymol, eucalyptol, and methyl salicylate. 請求項17、請求項18、または請求項19のいずれか一項に記載の方法において、共生細菌A.naeslundiiおよびS.oralisに悪影響を与えることなく、病原性S.mutansを選択的に死滅させるのに有効である方法。 20. The method of any one of claims 17, 18, or 19 wherein the symbiotic bacterium A. naeslundii and S. pathogenic S. oralis without adversely affecting Oralis. A method that is effective in selectively killing mutans. 請求項17記載の方法において、前記投与工程が、最初に前記バイオフィルム分解酵素を投与し、続いて前記エッセンシャルオイルを投与することを含む方法。 18. The method of claim 17, wherein the administering step comprises first administering the biofilm-degrading enzyme and subsequently administering the essential oil. 請求項4記載の組成物において、さらに、
植物の残骸を有するものである組成物。
The composition of claim 4 further comprising:
A composition having plant debris.
請求項20記載の組成物において、前記植物がタバコまたはレタス植物である組成物。 21. The composition of claim 20, wherein the plant is a tobacco or lettuce plant. 請求項1記載の組成物において、前記酵素が組換え体であり、細菌中で融合タンパク質として発現され、そこから精製される組成物。 The composition of claim 1, wherein the enzyme is recombinant, is expressed as a fusion protein in bacteria, and is purified therefrom. 請求項1記載の組成物において、前記酵素が、非組換え酵素発現細菌から精製される組成物。 The composition of claim 1, wherein the enzyme is purified from a non-recombinant enzyme expressing bacterium.
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