KR0142606B1 - 혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법 - Google Patents

혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법

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Abstract

본 발명은 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 분리한 혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 한국산 살모사의 독소를 세린계 단백질 분해효소 친화성 칼럼에 주입하고 칼럼 투과액을 수득하여, 그 투과액을 음이온 교환수지, 젤 여과 및 HPLC역상 크로마토그래피를 포함하는 정제과정를 통하여, 분자량 약 7,500Da의 혈소판 응집 억제 펩타이드를 정제하였다. 본 발명의 혈소판 응집 억제 펩타이드와 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 혈소판 응집 억제활성을 비교한 결과, 본 발명의 현소판 응집 억제 펩타이드가 가장 효과적으로 혈소판 응집을 억제함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 혈소판 응집 억제 펩타이드는 혈전증 치료제로 사용될 수 있을 것이다.

Description

혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법
제1도는 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 정제된 혈소판 응집 펩타이드를 SDS-PAGE한 결과를 나타내는 사진이다.
제2도는 본 발명에서 정제된 혈소판 응집 억제 펩타이드의 아미노산 서열을 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드의 아미노산 서열과 비교한 결과를 나타낸다.
제3도는 혈소판 응집 억제 펩타이드의 분자량을 질량 분석기로 결정한 결과를 나타내는 질양 스펙트럼이다.
본 발명은 신규한 혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 분리한 매우 강력하게 혈소판 응집을 억제하는 펩타이드 및 그의 정제방법에 관한 것이다.
혈전증(thrombosis)과 지혈(hemostasis)에 영향을 미치는 여러 가지 단백질들이 뱀독에 존재하고 있는 것을 알려져 있다. 그 중에서도 인체내에서 혈소판의 비정상적인 응집으로 인한 혈전을 형성하는 경우 치명적인 혈전증을 야기할 수 있으므로, 각종 뱀독으로 부터 이러한 혈소판 응집을 억제하거나 촉진시키는 단백질들이 분리되었고 그들의 특성이 규명되었다.
혈소판 응집기작을 살펴보면, 혈소판에 존재하는 당단백질인 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에 피브리노겐이 결합함으로써 혈소판 응집이 일어나는데, GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에 대한 피브리노겐의 결합부에는 Arg-Gly-Asp(RGD) 아미노산 서열이 매우 중요한 것으로 알려져 있다(참조: Rouslagti and Pierschbacher, Science, 238:491-1971987). 따라서, 전기 아미노산 서열을 가진 단백질들은 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에 피브리노겐이 결합하는 것을 경쟁적으로 방해함으로써, 혈소판 응집을 억제할 수 있는 것이다.
처음에 뱀독으로 부터 분리된 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에 대한 억제제는 주로 5 내지 9kDa의 작은 단백질들이었으나(참조:Huang et al., j. Biol. Chem., 262:16157-161613(1987)), 그 이후 분자량이 큰 억제제를 포함한 여러 가지 혈소판 응집 억제제들이 뱀독으로 부터 분리되었다. 이들 억제제는 모두 시스테인(Cys)잔기가 풍부하며, Arg-Gly-Asp 아미노산 서열에 의해 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에 결합하는 공통적인 특징을 가지고 있다. 또한, 현재 키스트린(Kistrin) (참조: Alder et al., Science, 253:445-448(1991); Alder et al., Biochemistry, 32:282-289(1993)), 플라보리딘(Flavoridin) (참조: Klaus et al., J. Mol. Biol., 232:897-906(1993);Senn and Klaus, J. Mol. Biol., 232:907-925(1993)), 알보라브린(Albolabrin) (참조: Jaseja et al., Eur. J. Biochem., 218:853-860(1993)) 및 에키스타틴(Eohistatin) (참조:Chen et al., Bjiochemistry, 30:11625-11636(1991); Cooke et al., Eur. J. Biochemistry, 202:323-328(1991); Cooke et al., Protein Eng., 5:473-477(1992); Saudek et al., Biochemistry, 30:7369-7372(1991); Dalvit et al., Eur. J. Biochem., 202:315-321(1991)) 등의 혈소판 응집 억제제들의 구조는 NMR을 통하여 밝혀진 상태에 있으며, 이들 억제제들에 의한 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체에의 피브리노겐 결합방해는 동물모델을 통하여 명백히 규명되었다(참조: Collen, J. Cln. Invest., 76:101-108(1985); Gold et al., Circulation, 77:670-677(1988); Yasuda et al., J. Cln. Invest., 81:1284-1291(1988); Collar et al., Blood, 68:783-786(1986); Hanson et al., J. Clin. Invest., 81:149-158(1988)).
한편, 한국에는 14종의 뱀이 있는데, 본 발명의 발명자들은 이들로 부터 혈소판 응집 억제제의 존재를 확인한 결과, 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소에 공지되지 않은 신규한 혈소판 응집 억제 펩타이드가 존재하는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명으 주된 목적은 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 분리한 신규한 혈소판 응집 억제 펩타이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 전기 혈소판 응집 억제 펩타이드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 발명자들은 한국산 살모사로 부터 혈소판 응집 억제 펩타이드를 정제하기 위하여, 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소를 채취한 다음, 독소를 세린계 단백질 분해효소 친화성 칼럼에 주입하고 칼럼 투과액을 수득라여, 그 투과액을 음이온 교환수지, 젤 여과 및 HPLC 역상 크로마토그래피하는 정제과정을 통하여, 혈소판 응집 억제 펩타이드(이하,'살모신(Salmosin)'이라함)를 정제하였다.
정제된 살모신의 분자량은 약 7,500Da이었으며, 그의 아미노산 서열을 결정하고 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와 비교한 결과, 신규한 것으로 확인되었다. 또한, 결정된 아미노산 서열을 기초로 하여, 살모신의 3차원 구조를 컴퓨터 모델링을 통하여 분석한 결과, 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드인 에키스타틴과 키스트린의 융합(hybrid)형태로 존재함을 확인하였다.
아울러, 살모신과 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 혈소판 응집 억제활성을 비교한 결과, 본 발명의 살모신이 가장 효과적으로 혈소판 응집을 억제함을 알 수 있었으므로, 본 발명의 살모신은 혈소증 치교제로 사용될 수 있을 것이다.
본 발명에서 사용된 아미노산 서열은 IUPAC-IUB명명법에 따라 다음과 같이 약어로 기재하였다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예 1]
살모신의 정제
한국산 살모사로 부터 살모신을 정제하기 위하여, 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)로 부터 채취한 조(crude)독소 1ml를 20mM트리스 완충용액(pH 7.5 이하 '완충용액A'라함)으로 10배 희석한 다음, 완충용액 A로 미리 평형을 유지시킨 벤즈아미딘-세파로즈(benzamidine-Sepharose, Pharmacia-LKB, Sweden) 칼럼(2.5 ×100cm)에 30ml/hr의 유속으로 주입하였다.
전기 칼럼에 결합하지 않는 투과액을 모아서, 완충용액 A으로 희석 한 다음, 유속 60ml/hr으로 DEAE-Toyopearl(Pharmacia, Sweden)컬럼(2.5×5.0cm)에 주입하였다. 그런 다음, 단백질의 용출은 25mM, 50mM, 100mM 및 1M NaCl까지 단계별 농도구배를 이용하여 수행하였으며, 살모신 활성을 나타내는 분획들을 모아 한외여과장치(Ultrafiltration system, Model 8200, Amicon, USA)로 농축시켰다.
전기 농축액을 유속 60ml/hr로 TSK G2000(Toyosoda, JAPAN)컬럼(7.5×300mm)에 주입하였다. 이 젤 여과 크로마토그래피는 HPLC시스템을 이용하여 수행되었다.
활성분획을 모아서 한회여과장치(Ultrafiltration system Centriprep-3, Amicon, USA)로 농축한 다음, 0.1% TFA(trifluoroaceticacid)용액으로 평형이 이미 유지되어 있는 역상 Vydac C18(Vydac, USA)컬럼(2.5×300mm)에 주입하였다. 그런 다음, 전기 TFA용액으로 세척하고, 20%(v/v) 아세토니트릴 농도로 한 번 더 세척한 후에, 20% 내지 60%(v/v) 아세토니트릴의 직선 농도구배로 단백질을 용출시켜, 살모신을 정제하였다.
상기에서 살모신 활성은 ELISA방법으로 측정하였다. 즉, 피브리노겐을 4℃에서 밤새도록 96공(well) 플레이트에 부착시킨 다음, 각 공에 혈소판에서 분리 정제한 GP Ⅱb-Ⅲa 수용체 및 살모신의 활성분획들을 첨가하여 2시간 동안 실온에서 반응시켰다. 그런 다음, 각 공을 세척용액(0.15M 염화나트륨, 10.05% 트윈-20 및 0.02% 아지드화 나트륨을 함유한 20mM 트리스 완충용액, pH 7.5)으로 3회 세척하고, 사람의 GP Ⅲa에 대한 마우스 항체(mouse anti-human GPⅢa, Tagoimmunologicals, Biosource International, USA)를 첨가하여 1시간 동안 반응시켜 전기 마우스 항체를 1차 결합시켰다. 다시 세척용액으로 3회 세척하고, 고우트 안티-마우스 IgG-HRP(goatanti-mouse IgG-HRP(horse radish peroxidase), Tagoimmunologicals, Biosource International, USA)를 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 2차 결합시켰다. 그런 다음, 세척용액으로 3회 세척하고, 발색기질인 o-페닐렌디아민(o-phenylenediamine:OPD)으로 반응시켜 나타난 색깔을 490nm에서 흡광도로 측정하였다.
[실시예 2]
정제된 살모신의 순도 확인
실시예1에서 정제된 살모신의 순도를 확인하기 위하여, 우선 살모신을 100% TCA(trichloroacetic acid)로 침전시키고, 침전 단백질을 전개 완충용액(4% SDS, 20% 글리세롤 및 10% 머캡토에탄올을 함유한 0.125M 트리스 완충용액, pH 6.8)과 1:1(w/v)로 혼합하여 용해시킨 다음, 100℃에서 5분간 가열시켰다. 그런 다음, 18% 트리스-글리신 젤(Novex, USA)을 이용하여 SDS-PAGE하고, 단백질 띠는 실버 나이트레이트(silver nitrate)로 염색하여 확인하였다(참조: 제1도).
제1도에서, 제1레인은 실시예1에서 정제된 살모신, 제2레인은 분자량 마카를 각각 전기영동한 결과를 나타낸다. 제1도에서 보듯이, 본 발명의 살모신은 순수하게 정제되었음을 알 수 있었다.
[실시예 3]
살모신의 아미노산 서열 분석
사모신의 아미노산 서열을 분석하기 위하여, 살모신을 CNBr로 절단하고, 그 절편의 아미노산 서열을 자동 아미노산 서열분석기를 이용하여 결정하였다. 그 결과를 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와 비교하여 제2도에 나타내었다. 제2도에서, 밑줄친 아미노산은 공지의 할리신(Halysin)과 본 발명의 살모신을 비교하여 볼 때 서로 다른 아미노산을 나타내는데 할리신과 비교한 이유는 할리신이 분리된 뱀과 본 발명의 살리신이 분리된 뱀의 종이 동일하기 때문이다. 제2도에서 보듯이, 살모신은 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와는 다른 신규한 것으로 확인되었다.
[실시예 4]
질양 분석기를 이용한 살모신의 분자량 측정
살모신의 분자량을 질량 분석기(mass spectrometer; Kratos kompact Mold I I, Kratos Analytical, Manchester, U.K.)를 이용하여 Matrix Laser Desorption Ionization 방법으로 측정한 결과, 그 분자량은 7,473.6Da으로 확인되었다.(참조: 제3도)
[실시예 5]
살모신의 3차원 구조분석
실시예3에서 결정된 살모신의 아미노산 서열을 기초로 하여, 살모신의 3차원 구조를 컴퓨터 모델링을 통하여 알아보았다. 모델링 시스템으로 컴퓨터 하드웨어는 Sillcon Graphic사의 Indigo2-XZ을 사용하였고, 모델링 프로그램은 Biosym사의 Insight Ⅱ/Discover와 Homology를 사용하였다.
살모신의 3차원 구조분석 결과, 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드인 에키스타틴과 키스트린의 융합 형태로 존재함을 알 수 있었다.
[실시예 6]
살모신과 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 활성 비교
살모신과 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 활성을 비교하기 위하여, 혈소판이 풍부한 인간 혈장(혈장 1μl당 3×105개의 혈소판 존재)225μl와 PBS에 용해된 혈소판 응집 억제 펩타이드 용액(0.1μl/ml)25μl를 혼합하여 5분간 25℃의 조건으로Aggregometer(Chromo-Log사, USA)에서 반응시킨 다음, 응집제인 ADP를 첨가하고 혼탁도를 측정하는 인간 혈소판의 응집분석법과, 실시예 1에 기재된 ELISA 방법으로 살모신과 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드의 혈소판 응집 억제활성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 살모신이 가장 효과적으로 혈소판의 응집을 억제함을 알 수 있었다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 한국산 살모사Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 분리한 신규한 혈소판 응집 억제 펩타이드 및 그의 제조방법을 제공한다. 한국산 살모사의 독소를 세린계 단백질 분해효소 친화성 칼럼에 주입하고 칼럼 투과액을 수득하여, 그 투과액을 음이온 교환수지, 젤 여과 및 HPLC역상 크로마토그래피하는 정제과정을 통하여, 분자량 약 7.500Da의 혈소판 응집 억제 펩타이드를 정제하였다. 살모신과 공지의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 혈소판 응집 억제 펩타이드와의 혈소판 응집 억제활성을 비교한 결과, 본 발명의 살모신이 가장 효과적으로 혈소판 응집을 억제함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 살모신은 혈전증 치료제로 사용될 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 분리한 하기와 같은 아미노산 서열을 갖는 혈소판 응집 억제 펩타이드:
    EAGEE CDCGS PGNPC CDAAT CKLRQ GAQCA EGLCC DQCRF 40
    MKEGT ICRRA RGDDL DDYCN GLSAG CPRNP FHA 73
  2. (i) 한국산 살모사(agkistrodon halys brevicaudus)로 부터 채취한 독소를 세린계 단백질 분해효소 친화성 칼럼 주입하고 칼럼 투과액을 수득하는 공정:
    (ii) 전기에서 수득한 투과액을 음이온 교환수지 크로마토그래피하는 공정;
    (iii) 전기에서 수득한 활성분획을 젤 여과 크로마토그래피하는 공정; 및,
    (iv) 전기에서 수득한 활성분획을 HPLC 역상 크로마토그래피하는 공정을 포함하는 한국산 살모사(Agkistrodon halys brevicaudus)의 독소로 부터 제1항의 혈소판 응집 억제 펩타이드를 제조하는 방법.
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