KR100585269B1 - Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum - Google Patents

Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum Download PDF

Info

Publication number
KR100585269B1
KR100585269B1 KR1020040118098A KR20040118098A KR100585269B1 KR 100585269 B1 KR100585269 B1 KR 100585269B1 KR 1020040118098 A KR1020040118098 A KR 1020040118098A KR 20040118098 A KR20040118098 A KR 20040118098A KR 100585269 B1 KR100585269 B1 KR 100585269B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
trx
salinarum
present
thioredoxin
protein
Prior art date
Application number
KR1020040118098A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김찬화
한기연
한지희
주원아
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020040118098A priority Critical patent/KR100585269B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100585269B1 publication Critical patent/KR100585269B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/64Proteins; Peptides; Derivatives or degradation products thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2510/00Genetically modified cells
    • C12N2510/02Cells for production

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 25%이상의 고염도 뿐만 아니라 강한 자외선 조건에서도 생육하는 호염성 고세균인 Halobacterium salinarum에서 분리된 항산화 활성을 갖는 티오레독신에 관한 것이다.The present invention relates to thioredoxin, which has an antioxidant activity isolated from Halobacterium salinarum, a basophilic bacterium that grows under not only high salt but also strong UV conditions of 25% or more.

본 발명에 따르면, 본 발명의 티오레독신이 우수한 항산화 활성을 가지고 metal catalyzed oxidation stress에서 DNA의 손상(nicking)을 보호하며 활성 산소종에 의한 피부의 산화 손상을 약 20% 회복시킴을 확인하였으므로, 이 단백질을 이용하여 피부의 산화 손상을 줄이는 화장품의 원료 뿐만 아니라 생물의약품으로 사용할 수 있을 것이다.According to the present invention, it was confirmed that thioredoxin of the present invention has excellent antioxidant activity, protects DNA nicking from metal catalyzed oxidation stress, and recovers about 20% of oxidative damage of skin caused by reactive oxygen species. The protein could be used as a biopharmaceutical as well as in cosmetics to reduce oxidative damage to the skin.

Description

Halobacterium salinarum에서 분리된 항산화 활성을 갖는 티오레독신{Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum}Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum}

도 1은 H. salinarum 으로부터의 Trx 유전자 염기 서열의 증폭 산물을 보여주는 사진이다.1 is a photograph showing the amplification product of the Trx gene sequence from H. salinarum .

도 2a는 본 발명에 사용된 expression vector인 pET-28a vector(Novagen)의 개열지도이다.Figure 2a is a cleavage map of the pET-28a vector (Novagen) which is an expression vector used in the present invention.

도 2b는 본 발명의 재조합 벡터 pET-28a:trx의 개열지도이다.2B is a cleavage map of the recombinant vector pET-28a: trx of the present invention.

도 3은 H. salinarum의 Trx 염기서열을 통한 단백질 서열 분석을 나타낸 도면이다. Figure 3 shows the protein sequence analysis through the Trx nucleotide sequence of H. salinarum .

도 4는 E.coli, Human, 및 H. salinarum 의 Trx multiple sequence alignment 비교한 도면이다.4 shows E. coli , Human, and H. This is a comparison of Trx multiple sequence alignment of salinarum .

도 5는 E. coli BL21(DE3)에 1 mM IPTG를 첨가함으로써 유도된 H. salinarum Trx his-tag 혼합 단백질을 나타내는 사진이다.5 is a photograph showing the H. salinarum Trx his-tag mixed protein induced by the addition of 1 mM IPTG to E. coli BL21 (DE3).

도 6은 E. coli에서 발현된 H. salinarum에서 분리한 Trx의 재조합 단밸질의 정제 SDS-PAGE 사진이다.6 is a purified SDS-PAGE photograph of recombinant protein of Trx isolated from H. salinarum expressed in E. coli.

도 7은 본 발명의 단백질의 ESI-Q TOF MS/MS 스펙트럼과 MASCOT 서치 결과이 다.7 shows ESI-Q TOF MS / MS spectrum and MASCOT search results of the protein of the present invention.

도 8은 Insulin reduction assay를 통한 Human의 Trx와 H. salinarum의 Trx 활성을 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the Trx activity of human Trx and H. salinarum by the Insulin reduction assay.

도 9은 생형 E.coli, Trx가 손실된 돌연변이 및 Trx가 손실된 돌연변이에 H. salinarum의 Trx를 transformation을 시킨 세 가지 E.coli의 생장 곡선이다.Figure 9 shows the growth curves of three E. coli transformed T. H. salinarum to a live E. coli, a Trx loss mutation and a Trx loss mutation.

도 10은 in vivo 과산화수소 tolerance bioassay를 통한 항산화 활성 측정한 결과이다.10 shows the results of antioxidant activity measurement through in vivo hydrogen peroxide tolerance bioassay.

도 11은 In vitro에서 MCO(metal-catalyzed oxidation) 금속 이온에 의한 DNA 손상보호 효과를 측정한 결과이다. 11 is a result of measuring the DNA damage protection effect by metal-catalyzed oxidation (MCO) metal ions in vitro.

도 12a는 과산화수소 농도에 따른 H. salinarum의 Trx를 처리한 세포와 처리하지 않은 세포의 사멸을 비교한 그래프이고, 도 12b는 1 mM 과산화수소 농도에서 H. salinarum의Trx의 농도에 따른 세포의 사멸을 비교한 그래프이다.Figure 12a is a graph comparing the death of cells treated with Trx of H. salinarum according to the hydrogen peroxide concentration, and Figure 12b shows the death of cells according to the concentration of Trx of H. salinarum at 1 mM hydrogen peroxide concentration It is a graph comparing.

본 발명은 염농도와, 산화적 스트레스에 견디면서 살아가는 호염성 미생물인 Halobacterium salinarum에 존재하는 항산화 단백질인 티오레독신과 이 단백질의 항산화, DNA 손상보호 및 피부산화손상 방지에의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to thioredoxin, an antioxidant protein present in halobacterium salinarum , a basal microorganism that survives salt concentration and oxidative stress, and its use in antioxidant, DNA damage protection and skin oxidation damage prevention.

몇몇 미생물은 특정 범위 없이 온도, 압력, 염도, pH의 극한 환경에서도 존재한다. 그 중에서 extremophile이라고 불리는 이 미생물은 극한 환경에서 활성을 가지는 biocatalyst를 생산하기 때문에 산업 공정상에서 유용하게 활용될 수 있는 특성을 갖고 있다. Extremophile 가운데 호염성 미생물은 세포 내에 염을 축적시킴으로써 (KCl < 4 M, NaCl > 5 M) 외부와의 균형을 이루어 살아가고 있다. 최근에, 단백질이 염 농도가 높은 환경에서의상호작용에 대한 관심이 증가하고있고, 호염성 미생물의 한 종류인 H. salinarum의 염기서열 분석은 알려지지 않아 호염성 미생물의 단백질 규명의 가능성을 알리고 있다. Some microorganisms exist in extreme environments of temperature, pressure, salinity, and pH without specific ranges. The microorganism, called extremophile, has properties that can be useful in industrial processes because it produces biocatalysts that are active in extreme environments. Among extremophile, basophilic microorganisms live in balance with the outside by accumulating salt in cells (KCl <4 M, NaCl> 5 M). Recently, there has been increasing interest in the interaction of proteins in high salt concentrations, and sequencing of H. salinarum , a type of basophilic microorganism, is unknown, indicating the possibility of protein identification of basophilic microorganisms.

알려지지 않은 H. salinarum의 단백질을 선정하기 위하여 H. salinarum의 유전자를 검색하여 유용 효소 중 항산화 효과가 있을 것이라고 여겨진 티오레독신을 선별하였다. H. salinarum은 자외선과 같은 산화적 스트레스에 견디면서 살아가는 미생물이며, 이 미생물에 대한 티오레독신의 항산화 효과에 대한 평가 사례는 없었다.The thioredoxin considered would be the effect of antioxidant enzymes useful in the search for the genes of H. salinarum to select a protein of unknown H. salinarum were selected. H. salinarum is a microorganism that survives oxidative stresses such as ultraviolet rays and there has been no evaluation of the antioxidant effect of thioredoxin on this microorganism.

티오레독신(thioredoxin, Trx)는 12 kDa 정도의 작은 단백질이며, 진핵생물과 원핵생물 모두가 가지고 있다. Trx의 활성 단백질 부분은 CGPC-이다. 또한 Trx는 많은 생물학적 활성을 가지는데 몇 가지 예를 들어보면, (a) Trx는 생장인자로서 작용하며, (b) 세포 내에 독성을 미치는 과산화수소를 제거하며 (c) 박테리아에서 Trx는 리보뉴클레오티드 환원 효소로서의 역할과 전사활동과 관련되는 중요 요소를DNA에 결합하는 역할을 가지며 (d) 진핵세포에서 전사관련 요소인 NF-kB(nuclear transcription factor kB)의 활성에 영향을 미치게 되는데, 이와 관련있는 세포사멸과 종양에 영향을 주며 산화된 다른 단백질의 이황결합을 끊어주어 다시 환원상태의 활성을 가지게 도와준다. 이런 생물학적인 활성 때문에, 최근에는 Trx를 이용하여 항암 치료제 뿐 만 아니라, 세포의 손상을 보호하는 항산화 단백질 치료제로 관심의 대상이 되고 있다.Thioredoxin (Trx) is a small protein of about 12 kDa and is present in both eukaryotes and prokaryotes. The active protein portion of Trx is CGPC-. In addition, Trx has many biological activities, such as (a) Trx acts as a growth factor, (b) removes hydrogen peroxide that is toxic in cells, and (c) Trx is a ribonucleotide reductase in bacteria. It plays a role in binding DNA to important factors related to transcription and transcriptional activity, and (d) affects the activity of nuclear transcription factor kB (NF-kB), which is a transcription-related factor in eukaryotic cells. Affects tumors and breaks disulfide bonds of other oxidized proteins, helping to reactivate. Because of this biological activity, Trx has recently been of interest as an anti-cancer drug as well as an antioxidant protein drug that protects cells from damage.

따라서 본 발명자들은 높은 염농도와 산화적 스트레스에 견디는 호염성 미생물인 H. salinarum에 존재하는 Trx를 동정하여 이 단백질이 우수한 항산화 효과와 DNA 손상예방효과, 피부 산화손상 방지효과 등을 가짐을 확인한 후, 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have identified the Trx present in H. salinarum , a basophilic microorganism that withstands high salt concentration and oxidative stress, and confirmed that this protein has excellent antioxidant effect, DNA damage prevention effect, and skin oxidation damage prevention effect. The present invention has been completed.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 우수한 항산화활성을 갖는 티오레독신 단백질을 제공하는 데 있다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a thioredoxin protein having excellent antioxidant activity.

본 발명의 다른 목적은 상기 티오레독신을 이용한 항산화제, DNA 손상 보호제, 및 피부산화손상 방지용 화장료 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide an antioxidant, DNA damage protection agent, and skin oxidation damage prevention cosmetic composition using the thioredoxin.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Halobacterium salinarum에서 분리된 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 항산화 활성을 갖는 티오레독신(thioredoxin)을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a thiorredoxin having an antioxidant activity having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 isolated from Halobacterium salinarum .

Halobacterium salinarum은 25%이상의 고염도 뿐만 아니라 강한 자외선 조건에서도 생육하는 호염성 고세균으로서, 이들이 보유한 효소들은 극한 조건에서도 그 활성이 유지될 가능성이 높다. 본 발명에서는 자외선 조건에서 강한 H. salinarum 전체의 단백질 중에서 항산화 효과(antioxidant effect)를 가지고 있는 thioredoxin을 분리, 정제하여 E. coli system에 적용시켜 과발현(over- expression) 시킨 후, 높은 수율의 단백질을 정제하였다. 그 후, 정제된 thioredoxin 단백질을 characterization하여 우수한 항산화 활성 등을 가짐을 밝혀냈다. Halobacterium salinarum is a basophilic bacterium that grows not only at 25% high salt but also under strong UV light conditions, and its enzymes are likely to maintain their activity under extreme conditions. In the present invention, thioredoxin having an antioxidant effect is isolated and purified from the whole protein of H. salinarum that is strong under ultraviolet light, and then applied to the E. coli system for over-expression. Purified. Thereafter, the purified thioredoxin protein was characterized and found to have excellent antioxidant activity.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 티오레독신 유전자가 삽입된 도 2b의 개열지도를 갖는 재조합 벡터 pET-28a:trx를 제공한다. In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a recombinant vector pET-28a: trx having a cleavage map of Figure 2b inserted with a thioredoxin gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서는 상기 티오레독신의 유전자를 클로닝하여 자동서열분석기로 서열결정을 하였으며, 그 염기서열을 서열번호 1로 표시하였다. 이때, expression vector에 클로닝한 재조합벡터가 pET-28a:trx이다.In the present invention, the thioredoxin gene was cloned and sequenced by an automatic sequencer, and the nucleotide sequence thereof was represented by SEQ ID NO: 1. At this time, the recombinant vector cloned into the expression vector is pET-28a: trx.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 본 발명의 재조합 벡터로 형질전환된 이콜라이(E.coli) 세포를 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides E. coli cells transformed with the recombinant vector of the present invention.

본 발명에서는 자외선 조건에서 강한 H. salinarum 전체의 단백질 중에서 항산화 효과(antioxidant effect)를 가지고 있는 thioredoxin 유전자를 함유하는 재조합 벡터를 E. coli system에 적용시켜 과발현(over-expression) 시킨 후, 높은 수율의 단백질을 정제하였다. In the present invention, the recombinant vector containing the thioredoxin gene, which has an antioxidant effect, in the whole protein of H. salinarum , which is strong under ultraviolet light conditions, is applied to the E. coli system and over-expressed, and then yields a high yield. The protein was purified.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 본 발명의 티오레독신을 유효성분으로 함유하는 항산화제를 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides an antioxidant containing the thioredoxin of the present invention as an active ingredient.

본 발명에서, 본 발명의 항산화제로서의 효과를 시험하기 위해, insulin reduction assay를 통해 본 발명(H. salinarum)의 Trx가 Human의 Trx보다 우수한 환원력을 가짐을 확인했고, In vivo 과산화수소 tolerance bioassay를 통해 본 발 명의 Trx가 우수한 항산화 활성을 가짐을 확인하였다.In the present invention, in order to test the effect as an antioxidant of the present invention, it was confirmed through the insulin reduction assay that the Trx of the present invention (H. salinarum) has a better reducing power than Trx of human, and through the in vivo hydrogen peroxide tolerance bioassay It was confirmed that Trx of the present invention has excellent antioxidant activity.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 본 발명의 티오레독신을 유효성분으로 함유하는 DNA 손상 보호제를 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a DNA damage protection agent containing the thioredoxin of the present invention as an active ingredient.

본 발명에서, 본 발명의 DNA 손상 보호제로서의 효과를 시험하기 위해, In vitro에서 MCO(metal-catalyzed oxidation) 금속 이온에 의한 DNA 손상보호 측정을 통해 본 발명의 Trx가 우수한 DNA 손상 보호 효과를 가짐을 확인하였다.In the present invention, in order to test the effect of the DNA damage protector of the present invention, the Trx of the present invention through the DNA damage protection measurement by metal-catalyzed oxidation (MCO) metal ions in vitro has excellent DNA damage protection effect Confirmed.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 본 발명의 티오레독신을 유효성분으로 포함하는 피부 산화 손상 방지용 화장료 조성물을 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a cosmetic composition for preventing skin oxidative damage comprising the thioredoxin of the present invention as an active ingredient.

본 발명에서, 본 발명의 피부산화손상 방지용 화장료로서의 효과를 시험하기 위해, 사람의 피부세포에 활성산소종을 처리한 후 산화적 스트레스에 의한 사멸을 측정한 결과 본 발명의 Trx가 우수한 피부산화손상 방지 효과가 있음을 확인하였다.In the present invention, in order to test the effect as a cosmetic for preventing skin oxidation damage of the present invention, after treatment with reactive oxygen species in human skin cells and measured the death by oxidative stress as a result of the skin oxidation damage excellent Trx of the present invention It was confirmed that there was an prevention effect.

본 발명의 항 산화제 및 DNA 손상보호제는 의약품 또는 건강식품의 형태로 약제학적 분야에서 공지의 방법에 의해 제조될 수 있으며, 그 자체 또는 약학적으로 허용되는 담체, 부형제, 희석제 등과 혼합하여 분말, 과립, 정제, 캡슐제, 또는 주사제 등의 제형으로 제조되어 사용될 수 있다. 또한 이들은 경구 또는 비경구로 투여될 수 있다.Antioxidants and DNA damage protection agents of the present invention can be prepared by methods known in the pharmaceutical art in the form of pharmaceuticals or health foods, powders, granules by themselves or mixed with pharmaceutically acceptable carriers, excipients, diluents, etc. It may be prepared and used in the form of a tablet, capsule, or injection. They can also be administered orally or parenterally.

본 발명에 따른 티오레독신을 유효성분으로서 투여하는 투여량은 필요로 하는 환자의 연령, 성별, 상태, 질병의 증상에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 성인 기준 1일 0.1-10mg의 티오레독신이 투여될 수 있다.The dosage for administering thioredoxin according to the present invention as an active ingredient may be appropriately selected according to the age, sex, condition, and symptoms of the patient's need, preferably 0.1-10 mg of tea per day for adults. Oredoxin may be administered.

본 발명의 화장료 조성물은 상기 티오레독신 단백질을 조성물 전체에 대해서 0.001~50 %(w/v) 의 양으로 함유하는 것을 특징으로 한다. 함량이 0.001% 보다 낮으면 본 발명의 실질적인 항산화효과 및 피부보호효과 등을 기대하기 어렵고, 50%보다 높으면 화장료 조성물의 성상을 유지하기 힘들고 제품의 안정성에 영향을 미친다.The cosmetic composition of the present invention is characterized by containing the thioredoxin protein in an amount of 0.001 to 50% (w / v) based on the whole composition. If the content is lower than 0.001%, it is difficult to expect the substantial antioxidant and skin protection effects of the present invention, and if the content is higher than 50%, it is difficult to maintain the properties of the cosmetic composition and affect the stability of the product.

본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 성분은 유효 성분으로서의 티오레독신 단백질 이외에 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함하며, 예컨대 용매, 안정화제, 용해화제, 유화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 그리고 담체를 포함할 수 있다.The components included in the cosmetic composition of the present invention include components conventionally used in cosmetic compositions in addition to thioredoxin protein as an active ingredient, and include, for example, conventional solvents, stabilizers, solubilizers, emulsifiers, vitamins, pigments and perfumes. Adjuvants, and carriers.

본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으나, 바람직하게는, 화장수, 영양로션, 영양크림, 맛사지크림, 영양에센스, 팩, 메이컵베이스, 파운데이션, 바디오일, 헤어오일, 샴프, 린스로 구성된 군에서 선택된 제형으로 제조되는 것을 특징으로 한다. 이러한 화장료 조성물의 제형예에 상관없이 본 발명의 티오레독신 단백질을 함유하는 한 본 발명의 항산화효과 및 피부보호효과를 가지며, 피부에 발생한 자유라디칼을 소거하고 세포내 항산화계 보호효과가 있어 자유라디칼 등의 작용에 의한 산화에 의하여 발생하는 피부 노화의 예방 및 지연 효과를 발휘할 수 있다.The cosmetic composition of the present invention may be prepared in any formulation commonly prepared in the art, but preferably, lotion, nutrition lotion, nutrition cream, massage cream, nutrition essence, pack, makeup base, foundation, body oil , Hair oil, shampoo, rinse is characterized in that it is prepared in a formulation selected from the group consisting of. Irrespective of the formulation of the cosmetic composition, as long as it contains the thioredoxin protein of the present invention, it has the antioxidant effect and skin protection effect of the present invention, eliminates free radicals generated in the skin, and has an intracellular antioxidant system protection effect. It can exhibit the effect of preventing and delaying skin aging caused by oxidation by the action of the back.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Since these examples are only for illustrating the present invention, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

(실시예1) 세포 배양Example 1 Cell Culture

극한 환경에서 살아가는 호염성 세균인 H. salinarum(ATCC 33171)을 1 g/L K2HPO4, 10 g/L yeast extract 및 4.3 M NaCl를 함유하는 배지(pH 7.2)에서 35ㅀC, 180 rpm으로 생장시켰다. mid-exponential phase에서 8000 rpm으로 10분간 원심분리하여 세포를 수거하였다.H. salinarum (ATCC 33171), a bacteriostatic bacterium living in extreme environments, was grown at 35 ° C and 180 rpm in a medium containing 1 g / L K2HPO4, 10 g / L yeast extract and 4.3 M NaCl (pH 7.2). . Cells were harvested by centrifugation at 8000 rpm for 10 minutes in the mid-exponential phase.

사람의 비포세포인 HaCaT cell은 N. E Fusenig(German Cancer Reaserch Center, Heidelberg, Germany) 으로부터 분양을 받았으며, DMEM media와10% FBS, 2 mM L-glutamine, 100 U/ml penicillin and 100 mg/ml streptomycin을 처리한 배지에서 배양하였으며, 37℃의 온도와 이산화탄소 5%를 포함하였다.HaCaT cells, human non-blast cells, were distributed from N. E Fusenig (German Cancer Reaserch Center, Heidelberg, Germany), DMEM media and 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 100 U / ml penicillin and 100 mg / ml The cells were incubated in streptomycin-treated medium and contained 37% CO2 and 5% carbon dioxide.

Trx가 결실된 돌연변이(mut) E. coli 균주는 E. coli genome project centrer의 Wisconsin University((Madison, WI, USA, http://www.genome.wisc.edu/sequencing.htm))로부터 요청하여 구하였다.Mutant E. coli strains lacking Trx were requested from Wisconsin University (Madison, WI, USA, http://www.genome.wisc.edu/sequencing.htm ) of the E. coli genome project centrer. Obtained.

(실시예2) 게놈 DNA 준비 및 trx 유전자의 PCR 증폭Example 2 Genomic DNA Preparation and PCR Amplification of the trx Gene

4.3 M salt 에서 생장하고 있는 H. salinarum을 OD 600에서 1.0 의 값이 될 때 상업적으로 판매되고 있는 G-spin genomic DNA extraction kit(iNtRON Biotechnology, Seoul, Korea)를 사용하여 제조자의 지시서에 따라 genomic DNA를 추출하였다.Genomic DNA according to the manufacturer's instructions using a commercially available G-spin genomic DNA extraction kit (iNtRON Biotechnology, Seoul, Korea) when H. salinarum growing in 4.3 M salts has a value from OD 600 to 1.0 Was extracted.

본 발명의 균주와 유사하고 기 서열결정된 H. sp. NRC-1의 Trx를 바탕으로 forward에는 제한효소 EcoR1/reverse에는 제한효소 HindIII를 포함하는 각각의 primer를 제작하였다: 5'-CCCGAATTCATGACTGTCACCCTGAAAGAC-3' (forward primer) and 5'-AAAAAGCTTTCAGGCGCCCGCGGACTCGAT-3' (reverse primer). PCR의 반응은 17.5 ng의 genomic DNA와 10X reaction buffer, 2.5 uM의MgCl2, 100 uM dNTP, 2.5 U Taq polymerase를 넣고 총양은 50 ul으로 3차 증류수로 맞춘다. PCR의 조건은 95℃ 1분 40초(1회), [95℃ 1분, 58℃ 50초, 72℃ 1분 (30회 반복)], 72℃ 10분 (1회)로GeneAmp PCR system을 이용하였다. 그리고 PCR 산물은 1% agarose gel로 확인하였다. 그 결과 도 1과 같이 300 bp 길이의 Trx gene이 증폭되었음을 확인하였다. 도 1은 H. salinarum 으로부터의 Trx 유전자 염기 서열의 증폭 산물을 보여주는 사진이다.Similar to the strain of the present invention and previously sequenced H. sp . Based on the Trx of NRC-1, each primer containing the restriction enzyme HindIII was constructed in the forward EcoR1 / reverse: 5'-CCC GAATTC ATGACTGTCACCCTGAAAGAC-3 '(forward primer) and 5'-AAA AAGCTT TCAGGCGCCCGCGGACTCGAT- 3 '(reverse primer). PCR reaction was carried out with 17.5 ng genomic DNA, 10X reaction buffer, 2.5 uM MgCl 2, 100 uM dNTP, 2.5 U Taq polymerase and the total volume was 50 ul. PCR conditions were 95 ° C for 1 minute 40 seconds (once), 95 ° C for 1 minute, 58 ° C for 50 seconds, 72 ° C for 1 minute (30 repetitions), and 72 ° C for 10 minutes (once). Was used. PCR products were identified by 1% agarose gel. As a result, it was confirmed that the Trx gene of 300 bp length was amplified as shown in FIG. 1. 1 is a photograph showing the amplification product of the Trx gene sequence from H. salinarum .

(실시예4) 발현 벡터내로 클로닝(Cloning into expression vector)Example 4 Cloning into Expression Vector

확인된 PCR 산물은 QIA prep spin miniprep PCR purification kit를 사용하여 최종 elution 하였으며, elution된 Trx gene과 expression vector인 pET-28a vector(도 2a, Novagen, Madison, WI)각각을 EcoR1과 HindIII으로 제한효소 반응을 37℃에서 1시간 반응 후, 반응을 마친 Trx와 pET-28a vector를 T4 DNA ligase를 통해 접합 시켜서 재조합 벡터 pET-28a:trx를 제조하였다(도 2b). 제조된 재조합 벡터를 heat-shock을 이용하여 E. coli BL21(DE3) 내로 transformation 시켰다.The identified PCR product was finally elutioned using a QIA prep spin miniprep PCR purification kit, and the restriction enzyme reaction of the elutioned Trx gene and the expression vector pET-28a vector (Fig. 2A, Novagen, Madison, WI) with EcoR1 and HindIII After the reaction at 37 ° C. for 1 hour, the recombinant Trx and the pET-28a vector were conjugated by T4 DNA ligase to prepare a recombinant vector pET-28a: trx (FIG. 2B). The prepared recombinant vector was transformed into E. coli BL21 (DE3) using heat-shock.

(실시예5) DNA 염기서열 결정(sequencing)Example 5 DNA sequencing

결과의 white colonies를 colony PCR에 의해 삽입 서열이 있는지 확인하였다. 완전한 삽입 서열을 함유하는 콜로니를 찍어서 10 mg/ml kanamycin를 갖는 5 ml LB에서 배양하였다. 플라스미드를 QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen)를 사용하여 추출한 후, 클로닝된 유전자를 ABI 3700 sequencer (Applied Biosystems, CA, USA)에 의해 자동 서열결정하였다. 결과의 유전자 염기서열을 서열번호 1로 표시한다. 또한, 상기 염기서열을 통하여 이 염기 서열이 encoding 하는 단백질의 서열을 분석해보았다. 그 단백질의 아미노산 서열을 서열번호 2로 표시한다. 위의 단백질 분석을 통하여 Trx의 활성을 나타내는 단백질 시퀀스인 CGPC-가 나타남을 확인하였다. 도 3은 H. salinarum의 Trx 염기서열을 통한 단백질 서열 분석을 나타낸 도면이다. 또한, 분리 정제한 TrX가 상업적으로 판매되고 있는 E.coli의 TrX와 Human의 TrX간의 일치도와 유사도를 multiple sequence alignment를 실행하여 확인 하였다. E.coli의 Trx와 H. salinarum의 TrX간의 일치도는36%, 유사도는 63.1%를 보였다. 그리고 Human의 TrX와 H. salinarum의 TrX간의 일치도는 39.7%, 유사도는 53.8%를 보였다. 이것은 CGPC 아미노산이 있는 위치 뿐만 아니라 앞의 Trypsine과 뒷의 Lysine이 위치한 부분도 일치하여 일치도와 유사도가 높게 나타났기 때문이다. 도 4는 E.coli, Human, 및 H. salinarum 의 Trx multiple sequence alignment 비교한 도면이다.The resulting white colonies were confirmed by colony PCR for the presence of insertion sequences. Colonies containing complete insertion sequences were taken and incubated in 5 ml LB with 10 mg / ml kanamycin. Plasmids were extracted using the QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen), and the cloned genes were then automatically sequenced by ABI 3700 sequencer (Applied Biosystems, CA, USA). The resulting gene nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 1. In addition, the sequence of the protein encoded by the base sequence was analyzed through the base sequence. The amino acid sequence of the protein is shown by SEQ ID NO. Through the above protein analysis, it was confirmed that CGPC-, a protein sequence showing Trx activity, appeared. Figure 3 shows the protein sequence analysis through the Trx nucleotide sequence of H. salinarum . In addition, the similarity and similarity between TrX of E. coli and TrX of human being, which TrX was isolated and purified commercially, was confirmed by multiple sequence alignment. The agreement between Trx of E. coli and TrX of H. salinarum was 36%, and the similarity was 63.1%. The TrX of human and TrX of H. salinarum showed 39.7% and 53.8% similarity. This is because the position of CGPC amino acid as well as the position of Trypsine in the front and Lysine in the back matched, which showed high agreement and similarity. 4 shows E. coli , Human, and H. This is a comparison of Trx multiple sequence alignment of salinarum .

(실시예6) E. coli system에서 재조합 H. salinarum Trx의 발현 및 정제Example 6 Expression and Purification of Recombinant H. salinarum Trx in E. coli System

Transformation 된 H. salinarum의 Trx gene을 과 발현, 정제하기 위하여 형질전환된 E. coli BL21(DE3)을 10 mg/ml의 kanamycin이 포함된 LB media에 1% 접종 후, O.D값 0.7정도에서 최종 농도인 1 mM의 IPTG를 처리 후, 25℃에서 4시간 배양했으며, 이는 SDS-PAGE로 과 발현 정도를 확인하였다. 그 후 50% Ni-NTA resin을 이용하여 정제를 실행하였다.In order to overexpress and purify the transformed H. salinarum Trx gene, transformed E. coli BL21 (DE3) was inoculated in LB media containing 10 mg / ml of kanamycin at 1%, and the final concentration was about 0.7 at OD value. Phosphorus 1 mM of IPTG was treated, and then incubated at 25 ° C. for 4 hours, and the degree of overexpression was confirmed by SDS-PAGE. Thereafter, purification was performed using 50% Ni-NTA resin.

H. salinarum Trx는 pET-28a vector에 encoding 되어있으며, 이것이 단백질 로 발현될 때는 H. salinarum Trx 뒤염기서열의 hig-tag 단백질도 같이 발현되게 된다. E.coli에 Transformation한 H. salinarum Trx가 발현하지를 Smith와 Johnson이 이용한 방법에 따라 확인하였다. 도 5처럼 1 mM의 IPTG를 투입하고 E.coli를 25C에서 배양했을 때 단백질 발현이 급증하였으며 특히 4시간 이후의 단백질 발현이 급증하였다. 도 5는 E. coli BL21(DE3)에 1 mM IPTG를 첨가함으로써 유도된 H. salinarum Trx his-tag 혼합 단백질을 나타내는 사진이다. 0, 1, 2, 4, 6 시간 동안 배양된 각각의 펠렛은 SDS-PAGE에서 확인하였으며, 이 중 4시간에서 1 mM의 IPTG를 첨가했을 때 재조합 단백질의 발현이 높게 관찰되었다. 단백질의 발현의 크기는 12 kDa 정도로 예측되어진다. Hig-tagging된 H. salinarum Trx 혼합 단백질은 Ni-NTA resin을 이용하여, 단백질을 변성 시키지 않는 조건 하에서 단백질을 쉽게 얻을 수 있다. Ni-NTA resin은 His-tag에 경쟁적으로 작용하면서 발현되는 단백질의 뒤 아미노산인 His-tag에 결합함으로써 쉽게 정제할 수 있다. 도 6은 E. coli에서 발현된 H. salinarum에서 분리한 Trx의 재조합 단밸질의 정제 SDS-PAGE 사진이다. H. sallinarum의 Trx가 E. coli에 들어가 있는 재조합 단백질의 크기는 12 kDa으로 정제 과정에서 eloution 2, 3 단계에서 순수도가 높았음을 확인 할 수 있었다. H. sallinarum의 Trx가 E. coli에 들어가 있는 재조합 단백질의 수율을 정리해 본 결과 20 ml의 LB broth에서 자라는 재조합 단백질의 총량과 각각의 스텝마다의 단백질의 양을 측정해본 결과이다. Elution 1의 단백질 함량은 25%, Elution 2의 단백질 함량은 13%였다. H. salinarum Trx is encoded in the pET-28a vector, and when it is expressed as a protein, the hig-tag protein of the H. salinarum Trx back base sequence is also expressed. The expression of H. salinarum Trx transformed into E. coli was confirmed by the method used by Smith and Johnson. As shown in FIG. 5, when 1 mM of IPTG was added and E. coli was incubated at 25C, protein expression increased rapidly, particularly after 4 hours. 5 is a photograph showing the H. salinarum Trx his-tag mixed protein induced by the addition of 1 mM IPTG to E. coli BL21 (DE3). Each pellet incubated for 0, 1, 2, 4 and 6 hours was confirmed by SDS-PAGE, and the expression of recombinant protein was observed when 1 mM of IPTG was added at 4 hours. The magnitude of the expression of the protein is predicted to be about 12 kDa. Hig-tagging H. salinarum Trx mixed protein can be obtained easily using Ni-NTA resin under conditions that do not denature the protein. Ni-NTA resins can be easily purified by binding to His-tag, the amino acid behind the expressed protein while competing with His-tag. 6 is a purified SDS-PAGE photograph of recombinant protein of Trx isolated from H. salinarum expressed in E. coli. The size of recombinant protein containing Trx of H. sallinarum in E. coli was 12 kDa, indicating that the purity of elution 2 and 3 was high during purification. The yield of recombinant protein in T. H. sallinarum in E. coli was summarized. The total amount of recombinant protein grown in 20 ml LB broth and the amount of protein in each step were measured. The protein content of Elution 1 was 25%, and the protein content of Elution 2 was 13%.

[표 1] 재조합 단백질의 정제 수율표Table 1 Purification Yield Table of Recombinant Proteins

Figure 112004063161915-pat00001
Figure 112004063161915-pat00001

(실시예7) 단백질의 ESI-Q TOF MS/MS 분석Example 7 ESI-Q TOF MS / MS Analysis of Proteins

정제한 단백질이 과연 H. salianrum의 Trx가 맞는지 확인하기 위하여 ESI-Q TOF MS/MS 분석을 하였다. 우선 절단된 SDS-PAGE 젤 스팟을 탈염색 용액으로 탈염색하고, Acetonitrile을 넣어 젤이 하얗게 변할 때까지 탈수시킨다. 건조된 젤 조각은 0.2 ㎍의 trypsin(promega)이 들어있는 50 mM의 ammonium bicarbonate 20 ㎕로 얼음(ice)상에서 45분간 함수시킨다. 반응용액을 제거 후 50 mM의 ammonium bicarbonate 30 ㎕를 넣은 후 37℃로 밤새 반응시켜 in-gel trysin digestion시킨다. 그 펩타이드 용액은 C18 nano column(home made)를 이용하여 염분을 제거한다. MS/MS는 Q-TOF2 mass spectrometer(Micromass, Mancheser, UK)상에서 nano-ESI로 수행되어진다. 단백질을 동정하기 위해 모든 MS/MS 스펙트럼은 MASCOT search program(www.matrixscience.com)을 이용하여 NCBInr 데이터베이스에서 단백질 서열을 조사하였다.ESI-Q TOF MS / MS analysis was performed to confirm that the purified protein was indeed Trx of H. salianrum. First, destain the cut SDS-PAGE gel spot with destaining solution, add Acetonitrile and dehydrate until the gel turns white. The dried gel pieces were incubated for 45 minutes on ice with 20 μl of 50 mM ammonium bicarbonate containing 0.2 μg of trypsin (promega). After removing the reaction solution, 30 μl of 50 mM ammonium bicarbonate was added and reacted overnight at 37 ° C. for in-gel trysin digestion. The peptide solution is desalted using a C18 nano column (home made). MS / MS is performed with nano-ESI on a Q-TOF2 mass spectrometer (Micromass, Mancheser, UK). To identify proteins, all MS / MS spectra were examined for protein sequences in the NCBInr database using the MASCOT search program (www.matrixscience.com).

정제된 단백질을 SDS-PAGE로 확인하여 이를 trypsin으로 peptide를 분리하여 ESI-Q TOF MS/MS 분석하 결과 도 7과 같은 peak를 보였다. 도 7은 본 발명의 단백질의 ESI-Q TOF MS/MS 스펙트럼과 MASCOT 서치 결과이다. 정제 1, 2, 3 번의 과정에서 SDS-PAGE gel 중에서 단일 밴드를 이용하여 ESI-Q TOF로 정제된 단백질이 H. salinarum으로부터의 Trx인지를 확인하였다. 이를 Mascot search를 해 본 결과, 정제한 단백질이 H. salinarum의 Trx임을 확인하였으며, 이의 coverage는 71% 일치함을 보였다The purified protein was confirmed by SDS-PAGE, and the peptide was separated by trypsin, and the result of ESI-Q TOF MS / MS analysis showed a peak as shown in FIG. 7. 7 shows ESI-Q TOF MS / MS spectrum and MASCOT search results of the protein of the present invention. Purification 1, 2, and 3 were confirmed whether the protein purified by ESI-Q TOF was Trx from H. salinarum using a single band in the SDS-PAGE gel. Mascot search showed that the purified protein was Trx of H. salinarum and its coverage was found to be 71% consistent.

(실시예8) Example 8 인슐린의 환원력을 통한 효소 활성 측정Determination of enzyme activity through reducing power of insulin

Holmgren, A. (1979, J Biol Chem 254(19) 9627-9632) method to detect the Trx 의 항산화 활성을 시험하기 위해 Holmgren, A. (1979, J Biol Chem 254(19) 9627-9632)의 방법에 따라 Insulin disulfide reduction assay를 실시하였다. 600 ul의 반응 혼합물은 0.1M potassium phosphate, 2 mM EDTA, 0.13 mM insulin를 함유하였다. Human Trx는 positive control로 사용하였고, negative control은 Trx없는 DTT를 사용하였다. Assay는 0.3 mM DTT의 첨가로 개시하였고, 스펙트로포토미터에서 1분 간격으로 650 nm에서 흡광도를 측정하였다. Holmgren, A. (1979, J Biol Chem 254 (19) 9627-9632) Method to detect the antioxidant activity of Trx by Holmgren, A. (1979, J Biol Chem 254 (19) 9627-9632) Insulin disulfide reduction assay was performed. 600 ul of reaction mixture contained 0.1M potassium phosphate, 2 mM EDTA, 0.13 mM insulin. Human Trx was used as positive control and negative control was used as DTT without Trx. Assay was initiated with the addition of 0.3 mM DTT and the absorbance was measured at 650 nm at 1 minute intervals on a spectrophotometer .

Human의 Trx와 H. salinarum의 Trx 활성을 insulin의 -chain의 disulfide 결합을 끊어주는 능력을 측정하는 insulin reduction assay를 통하여 비교하였다. Human의 Trx는 10분 이후 빠른 반응을 보였으나 30분 이후 활성이 떨어졌다. 그러나 H. salinarum의 Trx는 15분 이후 활성을 나타내었으며 human의 Trx보다 높은 활성도를 보였으며 30분 이후에도 계속 활성을 유지하였다. 도 8은 Insulin reduction assay를 통한 Human의 Trx와 H. salinarum의 Trx 활성을 비교한 그래프 이다.Trx and H of Human. the activity of Trx salinarum were compared through the insulin reduction assay to determine the ability to break the disulfide bond of the insulin -chain. Human Trx showed a rapid response after 10 minutes but decreased activity after 30 minutes. However, Trx of H. salinarum showed activity after 15 minutes, higher activity than human Trx, and remained active after 30 minutes. 8 is a graph comparing the Trx activity of human Trx and H. salinarum by the Insulin reduction assay.

(실시예9) E. coli system에서 hydrogen-peroxide에 대한 In vivo assayExample 9 In vivo assay for hydrogen-peroxide in E. coli system

H2O2에 대한 E.coli 세포의 민감성을 시험하기 위해, Trx gene이 deletion된 mutant E. coli 를 이용하여 과산화수소에 대한 저항성이 있는지를 측정하였다. Trx가 제거된 mutant (Mut) E. coli 와 H. salinarum Trx가 Mut system에 들어간(Mut+ArcTrx) E. coli, 그리고 실험의 control인 wild type E. coli를 이용하여 실험을 수행하였으며, 이 세가지 타입의 균의 생장 곡선을 비교해본 결과, 외부의 gene인 H. salinarum의 Trx가 들어가도 균의 생장에는 영향을 미치지 않았음을 생장 곡선을 통하여 확인하였다. H. salinarum의 Trx가 E.coli에 생장 저해 여부를 확인하기 위해서, 야생형 E.coli, Trx가 손실된 돌연변이 및 Trx가손실된 돌연변이에 H. salinarum의 Trx를 transformation을 시킨 세 가지 E.coli의 생장 곡선을 비교하였다. 그리고 과산화수소를 첨가한 LB plate에 세 가지 E.coli의 항산화 효과를 측정하였다. 그 결과, 모든 E.coli의 생장 곡선에는 차이가 없었으며, 과산화수소를 0.5mM 처리한 LB plate에서 H. salinarum의 Trx를 transformation한 E.coli가 돌연변이보다 5.3배 더 생장하였다. 도 9은 생형 E.coli, Trx가 손실된 돌연변이 및 Trx가 손실된 돌연변이에 H. salinarum의 Trx를 transformation을 시킨 세 가지 E.coli의 생장 곡선이다.To test the susceptibility of E. coli cells to H 2 O 2, mutant E. coli from which the Trx gene was deleted was measured for resistance to hydrogen peroxide. Experiments were performed using mutant (Mut) E. coli and H. salinarum Trx with Trx removed (Mut + ArcTrx) E. coli, and wild type E. coli, the control of the experiment. As a result of comparing the growth curve of the type of bacteria, it was confirmed that the growth curve did not affect the growth of bacteria even if the Trx of the external gene, H. salinarum, was added. To determine whether Trx of H. salinarum inhibited the growth of E. coli, three types of E. coli transformed Trx of H. salinarum to wild type E. coli, mutants that lost Trx and mutants that lost Trx. Growth curves were compared. The antioxidant effects of three E. coli were measured on LB plates containing hydrogen peroxide. As a result, there was no difference in the growth curves of all E. coli, and E. coli, which transformed Trx of H. salinarum , grew 5.3 times more than the mutant in LB plate treated with 0.5 mM hydrogen peroxide. Figure 9 shows the growth curves of three E. coli transformed T. H. salinarum to a live E. coli, a Trx loss mutation and a Trx loss mutation.

또한 LB 배지 내에 0.5 mM, 0.75 mM의 과산화수소가 포함될 경우 각 세가지 타입의 균이 생장에 어떠한 영향을 받는지를 측정하였다. 각 세균주를 LB 배지에 배양시키고, OD값이 0.5이상이 될 때, 최종 볼륨의 1 mM의 IPTG를 넣어 단백질의 발현 후, OD 600에서의 값이 0.2가 되도록 희석을 한 다음 이를 기준으로 1/2씩 희석하여 LB plate, 0.5 mM 과산화수소가 포함된 LB plate, 0.75 mM 과산화수소가 포함된 LB plate에 점을 찍어서 37℃, 14시간 배양 후, 콜로니의 유무를 관찰하였다. LB plate는 (+) control로써, 0.75 mM의 과산화수소가 포함된 LB plate는 (-) control이며, 우리가 주목을 해야 하는 것은 0.5 mM의 과산화수소를 포함한 LB plate에서 Mut 보다는 ArcTrx(H. salinarum 의 Trx gene이 Mut에 들어간 것)가 더 높은 생장의 콜로니를 띠었다. 1/4 부터 1/16으로 희석한 것에서 상당한 차이를 보였다. 따라서 과산화수소와 같은 산화적 스트레스에 Mut에서 없는 Trx가 중요적으로 작용함을 관찰 할 수 있었다. 도 10은 in vivo 과산화수소 tolerance bioassay를 통한 항산화 활성 측정한 결과이다.In addition, when 0.5 mM and 0.75 mM hydrogen peroxide were included in the LB medium, it was measured how the three types of bacteria were affected in growth. Each bacterial strain was cultured in LB medium, and when the OD value was 0.5 or more, the final volume of 1 mM IPTG was added and the protein was expressed. After dilution so that the value at OD 600 was 0.2. Diluted by 2/2 LB plate, LB plate containing 0.5 mM hydrogen peroxide, LB plate containing 0.75 mM hydrogen peroxide was spotted by 37 ℃, 14 hours incubation, and observed the presence of colonies. LB plate is a positive control, LB plate containing 0.75 mM hydrogen peroxide is a negative control. We should pay attention to ArcTrx (Trx of H. salinarum) rather than Mut in LB plate containing 0.5 mM hydrogen peroxide. genes in the mutants) had higher growth colonies. There was a significant difference in dilution from 1/4 to 1/16. Therefore, it was observed that Trx, which is not present in Mut, plays an important role in oxidative stress such as hydrogen peroxide. 10 shows the results of antioxidant activity measurement through in vivo hydrogen peroxide tolerance bioassay.

(실시예10) MCO (metal-catalyzed oxidation) assay에 의한 DNA 손상 보호 효과 시험Example 10 DNA Damage Protection Effect Test by MCO (metal-catalyzed oxidation) Assay

MCO (metal-catalyzed oxidation) 스트레스의한 DNA 손상의 효소 효과를 시험하였다. MCO 반응의 시약은 20 uM FeCl3, 4 mM DTT, 분리 정제한 H. salinarum의 Trx를 25 ug/ml 부터 150ug/ml의 농도로 넣고 총양을 차 증류수로 50 ul로 맞춘 다음, 37 ℃ 에서 2시간 반응하였고, 그 후 pUC18 DNA 800 ng을 넣어 2시간 30분 동안 반응하였으며 이를 1% agarose gel을 이용하여 확인하였다. 이 실험은 금속 이온은 DNA에 supercoil형태를 linear한 형태로 변화시켜 제 기능을 못하도록 손상시킨다. H. salinarum의 Trx가 금속 이온에 의한 DNA 손상에 대해서 방어 할 수 있는지를 H. salinarum의 Trx의 농도를 25ug/ml에서 150 ug/ml까지 변화시키면서 측 정하였다. 그 결과, 100ug/ml 이상일 때 금속이온에 대한 DNA 끊어짐에 대한 방어 효과가 있음을 확인 하였다. 도 11은 In vitro에서 MCO(metal-catalyzed oxidation) 금속 이온에 의한 DNA 손상보호 효과를 측정한 결과이다. The enzymatic effect of DNA damage under metal-catalyzed oxidation (MCO) stress was tested. The reagent for MCO reaction was 20 μM FeCl 3, 4 mM DTT, Trx of the purified H. salinarum at a concentration of 25 ug / ml to 150ug / ml, the total amount was adjusted to 50 ul with distilled water, and then 2 hours at 37 ℃. After that, 800 ng of pUC18 DNA was added and reacted for 2 hours and 30 minutes, which was confirmed using 1% agarose gel. In this experiment, metal ions damage the DNA by changing its supercoil form to a linear form. H. salinarum's Trx was determined to protect against DNA damage caused by metal ions by varying the H. salinarum's Trx concentration from 25 ug / ml to 150 ug / ml. As a result, it was confirmed that there is a protective effect against DNA breaks against metal ions when more than 100ug / ml. 11 is a result of measuring the DNA damage protection effect by metal-catalyzed oxidation (MCO) metal ions in vitro.

(Lane 1: pUC18 DNA control; lane 2: pUC18 DNA in the MCO reaction mixture; lane 3-6: pUC18 DNA in the MCO reaction mixture with various concentration of ArcTrx 150, 100, 50, and 25 g/ml; lane 7: pUC18 DNA in the MCO reaction mixture, with BSA as a control protein)(Lane 1: pUC18 DNA control; lane 2: pUC18 DNA in the MCO reaction mixture; lane 3-6: pUC18 DNA in the MCO reaction mixture with various concentration of ArcTrx 150, 100, 50, and 25 g / ml; lane 7 pUC18 DNA in the MCO reaction mixture, with BSA as a control protein)

(실시예11) 산화적 스트레스에 의한 세포 사멸 감소 효과 시험(Cytotoxicity assay)Example 11 Cytotoxicity Assay by Cytotoxicity Assay

산화적 스트레스에 의한 세포독성도 실험은 MTT assay를 통해서 이루어졌다. 96 well plate에 2X105의 HaCaT cell을 10% FBS가 포함된 DMED에 키우고 1일이 지난 뒤 배지를 제거하기 위하여 PBS로 세포를 닦아내고, FBS가없는 DMED에 과산화수소를 농도별로 처리를 한 다음, 1시간 배양 후, 배지를 제거하고, MTS를 처리한 다음, 1시간 30분 배양을 한 후에 이것을 ELISA reader로 490 nm에서 그 값을 측정하였다. 사람의 피부세포에 활성산소종인 과산화수소를 처리하였을 경우 세포는 산화적 스트레스에 의해 사멸을 하게 된다. MTS cell viability assay를 통하여 과산화수소에 의한 독성도를 측정하였다. 그리고 H. salinarum의 Trx를 10 ug/ml 를 첨가하고 과산화수소의 농도를 달리한 배지에서 독성도를 측정해 본 결과, 활성산소종인 과산화수소의 농도가 1 mM 일때 세포 독성도가 낮았으며, 이에 대해서 H. salinarum의 Trx를 같이 처리 했을 때 과산화수소에 의한 세포 손상을 18% 정도 감소시킨 것으로 확인되었다. 따라서 H. salinarum의 Trx는 배지내 활성산소종인 과산화수소의 손상에 방어하는 효과가 있음을 확인하였다. 단 과산화수소 100 mM 자체가 매우 높은 독성을 띄고 있어 H. salinarum의 Trx의 효과를 기대할 수 없었다. 그리고 1 mM 과산화수소 조건에서H. salinarum의 Trx의 농도를 달리하여 산화적 스트레스에 의한 세포사멸을 보호하는지를 측정하였다. 그 결과 투여 단백질의 양에 따라 세포의 사멸이 감소하였다. 도 12a는 과산화수소 농도에 따른 H. salinarum의 Trx를 처리한 세포와 처리하지 않은 세포의 사멸을 비교한 그래프이고, 도 12b는 1 mM 과산화수소 농도에서 H. salinarum의Trx의 농도에 따른 세포의 사멸을 비교한 그래프이다.Cytotoxicity test by oxidative stress was carried out through MTT assay. In a 96 well plate, 2X10 5 HaCaT cells were grown in DMED containing 10% FBS, and after 1 day, the cells were wiped with PBS to remove the medium, and hydrogenated peroxide was treated in DMED without FBS. After time incubation, the medium was removed, treated with MTS, and then incubated for 1 hour and 30 minutes, which was then measured at 490 nm with an ELISA reader. When human skin cells are treated with reactive oxygen species, hydrogen peroxide, the cells are killed by oxidative stress. Toxicity by hydrogen peroxide was measured by MTS cell viability assay. Toxicity of H. salinarum Trx in 10 ug / ml and different concentrations of hydrogen peroxide was measured. As a result, cytotoxicity was low when H2 salinarum was 1 mM. When treated with Trx, it was found that the cell damage caused by hydrogen peroxide was reduced by 18%. Therefore, it was confirmed that Trx of H. salinarum has a protective effect against damage of hydrogen peroxide, which is an active oxygen species in the medium. However, 100 mM hydrogen peroxide itself was very toxic, so the effect of Trx of H. salinarum could not be expected. And at 1 mM hydrogen peroxide conditions. Different concentrations of Trx in salinarum were measured to protect apoptosis from oxidative stress. As a result, cell death was reduced according to the amount of the administered protein. Figure 12a is a graph comparing the death of cells treated with Trx of H. salinarum according to the hydrogen peroxide concentration, and Figure 12b shows the death of cells according to the concentration of Trx of H. salinarum at 1 mM hydrogen peroxide concentration It is a graph comparing.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 아직 규명되지 않은 H. salinarum에서 thioredoxin을 분리, 정제하였으며, 이 단백질이 우수한 항산화 활성을 가지고 metal catalyzed oxidation stress에서 DNA의 손상(nicking)을 보호하며 활성 산소종에 의한 피부의 산화 손상을 약 20% 회복시킴을 확인하였으므로, 이 단백질을 이용하여 피부의 산화 손상을 줄이는 화장품의 원료 뿐만 아니라 생물의약품으로 사용할 수 있을 것이다.
As described above, according to the present invention, thioredoxin was isolated and purified from H. salinarum , which has not yet been identified. The protein has excellent antioxidant activity, protects DNA nicking from metal catalyzed oxidation stress, It has been confirmed that the oxidative damage of skin caused by about 20% is recovered, so that the protein can be used as a biopharmaceutical as well as a raw material of cosmetics that reduces oxidative damage of the skin.

서열목록 전자파일 첨부 Attach sequence list electronic file  

Claims (6)

Halobacterium salinarum에서 분리된 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 항산화 활성을 갖는 티오레독신(thioredoxin). Thioredoxin having antioxidant activity having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 isolated from Halobacterium salinarum . 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 티오레독신 유전자가 삽입된 도 2b의 개열지도를 갖는 재조합 벡터 pET-28a:trx.A recombinant vector pET-28a: trx having a cleavage map of FIG. 2B into which a thioredoxin gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is inserted; 제 2항의 재조합 벡터로 형질전환된 이콜라이(E.coli) 세포.E. coli cells transformed with the recombinant vector of claim 2. 제 1항에 따른 티오레독신을 유효성분으로 함유하는 항산화제.Antioxidant containing thioredoxin according to claim 1 as an active ingredient. 제 1항에 따른 티오레독신을 유효성분으로 함유하는 DNA 손상 보호제.DNA damage protection agent containing thioredoxin according to claim 1 as an active ingredient. 제 1항에 따른 티오레독신을 유효성분으로 포함하는 피부 산화 손상 방지용 화장료 조성물.Cosmetic composition for preventing skin oxidative damage comprising thioredoxin according to claim 1 as an active ingredient.
KR1020040118098A 2004-12-31 2004-12-31 Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum KR100585269B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040118098A KR100585269B1 (en) 2004-12-31 2004-12-31 Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040118098A KR100585269B1 (en) 2004-12-31 2004-12-31 Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100585269B1 true KR100585269B1 (en) 2006-05-30

Family

ID=37182132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040118098A KR100585269B1 (en) 2004-12-31 2004-12-31 Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100585269B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140060928A (en) 2012-11-13 2014-05-21 (주)아모레퍼시픽 Skin external composition containing thioredoxin

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH034789A (en) * 1989-05-30 1991-01-10 Noda Sangyo Kagaku Kenkyusho Novel halophilic protease and its production
DE4226373A1 (en) 1992-08-10 1994-02-17 Bayer Ag Glyco-proteins derived from Halobacterium salinarium - useful in treatment and prophylaxis of diseases by non-specifically stimulating the immune system
JP2002332210A (en) 2001-04-19 2002-11-22 Caster Extracted fraction from halobacterium halobium for use in cosmetic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH034789A (en) * 1989-05-30 1991-01-10 Noda Sangyo Kagaku Kenkyusho Novel halophilic protease and its production
DE4226373A1 (en) 1992-08-10 1994-02-17 Bayer Ag Glyco-proteins derived from Halobacterium salinarium - useful in treatment and prophylaxis of diseases by non-specifically stimulating the immune system
JP2002332210A (en) 2001-04-19 2002-11-22 Caster Extracted fraction from halobacterium halobium for use in cosmetic

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문
염기서열

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140060928A (en) 2012-11-13 2014-05-21 (주)아모레퍼시픽 Skin external composition containing thioredoxin
WO2014077568A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-22 주식회사 아모레퍼시픽 Composition for external use skin preparation, containing thioredoxin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Płonka et al. Melanin synthesis in microorganisms: biotechnological and medical aspects
Moskovitz et al. Purification and characterization of methionine sulfoxide reductases from mouse and Staphylococcus aureus and their substrate stereospecificity
Bafana et al. Superoxide dismutase: an industrial perspective
TW200950800A (en) Use of defensins against tuberculosis
JP5907490B2 (en) Bacteriocin from Lactobacillus rhamnosus
US11739337B2 (en) Gadusol derivative production in bacteria
CN112004936A (en) Ergothioneine production method
US7879586B2 (en) Gene encoding methylated catechin synthase
CN111527211A (en) Microorganism producing mycosporine-like amino acid and method for producing mycosporine-like amino acid using the same
WO2018127532A1 (en) Microbial lysozyme for use in the treatment of irritable bowel syndrome or inflammatory bowel disease
Gamain et al. Molecular characterization of the glutathione peroxidase gene of the human malaria parasite Plasmodium falciparum
KR101762199B1 (en) Polypeptides with superoxide dismutase activity derived from bacillus amyloliquefaciens and preparation method thereof
Ken et al. Unusual stability of manganese superoxide dismutase from a new species, Tatumella ptyseos ct: its gene structure, expression, and enzyme properties
KR20220170253A (en) Lactobacillus fermentum JNU532 strain and composition for skin whitening comprising cell-free supernatant thereof
KR100585269B1 (en) Halobacterium salinarum Thioredoxin having anti-oxidation activity isolated from Halobacterium salinarum
El-Sayed et al. Purification and characterization of L-amino acid oxidase from the solid-state grown cultures of Aspergillus oryzae ASH
CN108977455B (en) Recombinant plasmid for producing oxalate decarboxylase, escherichia coli expression system, method and application
Kobayashi et al. Genetic analysis of cytochrome b5 from arachidonic acid-producing fungus, Mortierella alpina 1S-4: cloning, RNA editing and expression of the gene in Escherichia coli, and purification and characterization of the gene product
CN104480079A (en) Cyanea capillata superoxide dismutase and its coding gene and use
KR20140114275A (en) Hydrogen peroxide resistance-imparting gene and method for using same
KR101254004B1 (en) A composition containing cell-transducing sulfiredoxin fusion protein for preventing and treating inflammatory disorders
KR20170050327A (en) Cosmetic compositions for anti-aging comprising keratin peptide as an efficient component
CN114163536B (en) Construction and application of recombinant protein based on lactobacillus LPxTG motif
JP4299549B2 (en) Reactive oxygen scavenging enzyme and its gene
JP3355368B2 (en) Plasmid vector containing cDNA encoding plant-derived epoxide hydrolase and transformant

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130405

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140304

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191111

Year of fee payment: 14

R401 Registration of restoration