KR100849162B1 - Antimicrobial Peptide Having Reduced Hemolytic Activity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균 펩타이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비단멍게의 체액세포에서 분리한 항균 펩타이드인 할로시딘의 일부 아미노산을 변형시켜 세포 용혈활성을 대폭적으로 개선시킨 변이체 항균 펩타이드 및 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항균제에 관한 것이다. 본 발명의 항균 펩타이드는 그람 양성 및 그람 음성 세균, 특히 항생제 내성균에 대한 저항성이 뛰어날 뿐만 아니라 인간 세포에 대한 용혈활성이 대폭적으로 감소되어 있고, 또한 혈청내에서의 안정성도 매우 뛰어나므로, 부작용이 줄어든 새로운 펩타이드 항생제로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to an antimicrobial peptide, and more particularly, to a variant antimicrobial peptide that significantly improves cell hemolytic activity by modifying some amino acids of halosidine, an antimicrobial peptide isolated from humoral cells of silkworms, and effectively It relates to an antimicrobial agent containing as a component. The antimicrobial peptides of the present invention not only have excellent resistance to Gram-positive and Gram-negative bacteria, in particular antibiotic-resistant bacteria, but also greatly reduce hemolytic activity against human cells, and also have excellent stability in serum, thereby reducing side effects. It can be usefully used as a novel peptide antibiotic.

항균 펩타이드, 비단멍게, 세포 용혈활성 Antimicrobial Peptides, Silkworms, Cell Hemolytic Activity

Description

세포 용혈활성이 감소된 항균 펩타이드{Antimicrobial Peptide Having Reduced Hemolytic Activity}Antimicrobial Peptide Having Reduced Hemolytic Activity

도 1은 본 발명의 항균 펩타이드를 MALDI (Matrx-assised Laser Desorption/Ionisation) 질량 분석한 그래프이다.Figure 1 is a graph of the mass analysis of the antimicrobial peptide of the present invention MALDI (Matrx-assised Laser Desorption / Ionisation).

도 2는 본 발명의 항균 펩타이드를 정제하여 역상 HPLC (High Pressure Liquid Chromatography)를 수행한 결과를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the results of performing reversed phase HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) by purifying the antimicrobial peptide of the present invention.

도 3은 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 메티실린(Methicillin) 저항성 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(이하, "MRSA"라 약칭함) 3695 균주에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.Figure 3 is for the methicillin resistant Staphylococcus aureus (hereinafter abbreviated as "MRSA") 3695 strain in the absence of salt (A) and in the presence of 150 mM NaCl (B). It is a graph showing the antimicrobial activity of each antimicrobial peptide.

●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-헤테로, ▼; KWKK-호모●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-hetero, ▼; KWKK-Homo

도 4는 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 다약제 저항성 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa) (이하, "MDRPA"라 약칭함) 2171 균주에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.4 shows the antimicrobial activity of each antimicrobial peptide against the multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa (hereinafter abbreviated as "MDRPA") 2171 strain in the absence of salt (A) and in the presence of 150 mM NaCl (B). Is a graph showing

●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-헤테로, ▼; KWKK-호모●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-hetero, ▼; KWKK-Homo

도 5는 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 반코마이신(vancomycin) 저항성 엔테로코쿠스 패시움(Enterococcus faecium)(이하, "VRE"라 약칭함) 5029 균주에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.FIG. 5 shows each antimicrobial peptide for the vancomycin resistant Enterococcus faecium (hereinafter abbreviated as “VRE”) 5029 strain in the absence of salt (A) and in the presence of 150 mM NaCl (B). It is a graph showing the antimicrobial activity of the.

●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-헤테로, ▼; KWKK-호모●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-hetero, ▼; KWKK-Homo

도 6은 인간 적혈구에 대한 각 항균 펩타이드의 용혈활성을 펩타이드 농도에 따라 비교한 그래프이다.Figure 6 is a graph comparing the hemolytic activity of each antimicrobial peptide against human red blood cells according to the peptide concentration.

●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-호모, ▼; KWKK-헤테로●; DiK19Hc, ■; Khal, ▲; KWKK-Homo, ▼; KWKK-Hetero

도 7은 각 항균 펩타이드의 혈청내 안정성을 보여주는 사진(A) 및 그래프(B)와, 항균 펩타이드가 혈청내 단백질과 침전되는 지 여부를 보여주는 전기영동 사진(C)이다.Figure 7 is a photograph (A) and graph (B) showing the stability of each of the antimicrobial peptides, and electrophoresis (C) showing whether the antimicrobial peptides are precipitated with proteins in the serum.

도 8a 내지 도 8e는 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 각각 대장균(Escherichia coli) 1039, 대장균 ML35, 슈도모나스 애루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 2171, 슈도모나스 애루지노사 2161 및 살모넬라 콜레라에수이스(Salmonella choleraesuis) ATCC 2930에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.8A-8E show Escherichia coli 1039, Escherichia coli ML35, Pseudomonas aeruginosa 2171, Pseudomonas aeruginosa 2161 and Salmonella, respectively, in the absence of salt (A) and in the presence of 150 mM NaCl (B). It is a graph showing the antimicrobial activity of each antimicrobial peptide against Salmonella choleraesuis ATCC 2930.

●; KWKK-헤테로, ■; KWKK-호모, ▲; DiK19Hc,●; KWKK-hetero, ■; KWKK-Homo, ▲; DiK19Hc,

▼; Khal, ◆; 할로시딘▼; Khal, ◆; Halocidin

도 9a 내지 도 9e는 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 각각 MRSA 3696, MRSA 3697, VRE 5028, VRE 5029 및 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) KCTC 40450에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.9A-9E show respective antimicrobial peptides for MRSA 3696, MRSA 3697, VRE 5028, VRE 5029 and Enterococcus faecalis KCTC 40450 in the absence of salt (A) and the presence of 150 mM NaCl (B), respectively. It is a graph showing the antimicrobial activity of the.

●; KWKK-헤테로, ■; KWKK-호모, ▲; RWRR-호모,●; KWKK-hetero, ■; KWKK-Homo, ▲; RWRR-Homo,

▼; DiK19Hc, ◆; Khal, ○; 할로시딘▼; DiK19Hc, ◆; Khal, ○; Halocidin

도 10a는 염의 부재(A) 및 150 mM의 NaCl 존재(B)시, 진균인 칸디다 알비칸스(Candida albiucans) 7122에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 그래프이다.10A is a graph showing the antimicrobial activity of each antimicrobial peptide against the fungus Candida albiucans 7122 in the absence of salt (A) and in the presence of 150 mM NaCl (B).

●; KWKK-호모, ■; DiK19Hc, ▲; Khal●; KWKK-Homo, ■; DiK19Hc, ▲; Khal

도 10b는 염의 부재 및 150 mM의 NaCl 존재시 반경 확산 분석(radial diffusion assay) 방법으로 칸디다 알비칸스(Candida albiucans) 7122에 대한 각 항균 펩타이드의 항균활성을 보여주는 사진이다.Figure 10b is a photograph showing the antimicrobial activity of each antimicrobial peptide against Candida albiucans 7122 in the absence of salt and the radial diffusion assay method in the presence of 150 mM NaCl.

본 발명은 항균 펩타이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비단멍게로부터 분리된 항균 펩타이드 유래로서, 세포에 대한 용혈활성이 대폭적으로 감소되어 부작용이 현저히 줄어든 변이체 항균 펩타이드에 관한 것이다.The present invention relates to an antimicrobial peptide, and more particularly, to a variant antimicrobial peptide derived from an antimicrobial peptide isolated from silkworms, which has significantly reduced hemolytic activity on cells, thereby significantly reducing side effects.

현대의 면역학 연구분야에 있어 기억성(memory)과 특이성(specificity)을 갖춘 후천성 면역기전(adaptive immunity)에 비해 선천성 면역기전(innate immunity)은 이제까지 많은 주목을 받아오지 못하였다. 그러나, 다음과 같은 면에서 볼 때 동물계의 자기방어 체제에 있어 선천성 면역이 기여하는 역할은 매우 큰 비중을 차 지하고 있다고 볼 수 있다. 첫째, 선천성 면역세포는 피부나 장의 상피세포를 통한 미생물들의 침입을 원천적으로 억제시킨다. 둘째, 혈액이나 체액으로 침입한 병원체들은 선천성 면역세포의 식세포 작용(phagocytosis)으로 제어된다. 셋째, 선천성 면역은 특이성을 지니고 있지 않으므로 감염된 직후 후천성 면역기전이나 식세포 작용이 활성화되기 전에 다양한 침입 미생물들의 체액내 성장을 우선적으로 억제시킨다.In modern immunity research, innate immunity has not received much attention compared to adaptive immunity with memory and specificity. However, in the following aspects, the role of innate immunity in the system of self-defense in the animal kingdom is considered to be very important. First, innate immune cells naturally inhibit the invasion of microorganisms through epithelial cells of the skin or intestine. Second, pathogens that invade blood or body fluids are controlled by phagocytosis of innate immune cells. Third, because innate immunity does not have specificity, it preferentially inhibits the growth of various invading microorganisms in body fluids immediately after infection before the immune system or phagocytosis is activated.

선천성 면역을 담당하는 세포들은 상기와 같은 기능을 수행하기 위해 간단한 무기화합물(H2O2 및 NO 등), 항균 펩타이드 및 단백질과 같은 여러 항균 물질들을 이용한다. 항균 펩타이드나 단백질은 주로 점막 상피세포 표면(mucosal epithelial surface), 체액(body fluid) 및 식세포의 세포내 소기관 등에 존재하며 크기, 구조 및 활성에 있어 매우 다양한 것으로 보고되고 있으나(Hancock, R.E. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 2000, 97, 8856-8861), 대부분은 미생물 세포막의 음전하에 대해 상보적인 양전하를 띄고 있는 것이 공통된 특징이며, 효소 활성을 지닌 항균 단백질들(proteases or muramidases)은 주로 세균의 막을 가수분해하고, 항균 펩타이드들 역시 미생물에 대한 공통된 표적 부위는 세포막인 것으로 여겨지고 있다(Zhang, L. et al., J. Biol. Chem., 2001, 276, 35714-35722). 이러한 작용기전은 항균 펩타이드들이 기존 항생제의 내성균주들에 대해 효과적으로 이용될 수 있는 새로운 타입의 항생제로 개발시킬 수 있을 것이라는 가능성을 갖게 하며, 최근 화학 합성 항생제의 과도한 사용으로 인해 발생된 빈번한 내성균주들의 출현 은 이들 항균 펩타이드에 대한 관심을 더욱 증대시켰다.Cells responsible for innate immunity utilize various antimicrobial agents such as simple inorganic compounds (such as H 2 O 2 and NO), antimicrobial peptides and proteins to perform the above functions. Antimicrobial peptides and proteins are mainly present in the mucosal epithelial surface, body fluids and intracellular organelles of phagocytes, and have been reported to vary widely in size, structure and activity (Hancock, RE et al. , Proc. Natl. Acad. Sci., 2000, 97, 8856-8861), the majority of which are complementary to the negative charge of microbial cell membranes, and are characterized by antibacterial proteins (proteases or muramidases) with enzymatic activity. Mainly hydrolyze bacterial membranes, and antimicrobial peptides are also believed to be a cell membrane that is a common target site for microorganisms (Zhang, L. et al., J. Biol. Chem., 2001, 276, 35714-35722). This mechanism of action gives the possibility that antimicrobial peptides could be developed into a new type of antibiotic that could be effectively used against resistant strains of existing antibiotics. The emergence has further increased interest in these antimicrobial peptides.

이제까지 발견된 항균 펩타이드는 양극성의 α-헬릭스 구조 및 이황 결합(intradisulfide bond)으로 안정된 구조를 형성하고 있는 β-쉬트 구조를 지닌 것들로 크게 구분될 수 있다. 시스테인(cysteine) 잔기를 갖는 항균 펩타이드는 보통 2 내지 8개의 짝수개 시스테인 잔기를 가지며, 이들이 분자내 이황화 결합(disulfide bond)을 형성함으로써 구조를 안정화시키는 경우가 대부분이다.The antimicrobial peptides found so far can be broadly classified into those having a β-sheet structure that forms a stable structure with bipolar α-helix structures and disulfide bonds. Antimicrobial peptides with cysteine residues usually have 2 to 8 even cysteine residues, most of which stabilize the structure by forming intramolecular disulfide bonds.

항균 펩타이드의 작용기전과 선택성은 세균의 막과 상호 작용하는 방식에 따라 달라진다. 일반적으로 펩타이드는 그람(Gram) 음성 박테리아 표면상의 LPS (lipopolysaccharide)와 작용하여 자가 유도된 수득 과정(self-promoted uptake pathway)을 통해 받아들여진다. 이 과정의 첫 단계는 펩타이드가 세포 표면의 LPS에 존재하는 2가 양이온의 결합부위에 작용하는 것이며, 두 번째 단계는 세포막으로 삽입되어 채널(channel)을 형성하는 것이다.The mechanism of action and selectivity of antimicrobial peptides depends on how they interact with the bacterial membrane. Peptides are generally accepted through a self-promoted uptake pathway by interacting with lipopolysaccharide (LPS) on Gram-negative bacterial surfaces. The first step of the process is that the peptide acts on the binding site of divalent cations present in the LPS on the cell surface, and the second step is inserted into the cell membrane to form a channel.

첫 번째 단계에서, 펩타이드는 Mn2+나 Mg2+같은 2가 이온보다 적어도 3배 이상 높은 친화력으로 LPS에 결합할 수 있기 때문에, 경쟁적으로 2가 이온들을 대체할 수 있으므로 외막의 정상적인 세포막의 특성을 무너지게 한다. 상기와 같은 방법으로 영향을 받은 세균막은 일시적으로 틈새를 만들게 되어 소수성 물질, 작은 단백질 혹은 항생제들이 통과하게 되며(Piers, K.L. et al., Antimicrob. Agents Chemother., 1994, 38, 2311-2316), 특히 펩타이드 자체를 받아들이는 효과가 증대된다.In the first step, since the peptide can bind to LPS with at least three times higher affinity than divalent ions such as Mn 2+ or Mg 2+ , it is possible to competitively replace divalent ions, thus characterizing the normal cell membrane of the outer membrane. To break down. Bacterial membranes affected in this way temporarily create crevices through which hydrophobic substances, small proteins or antibiotics can pass (Piers, KL et al., Antimicrob. Agents Chemother., 1994, 38, 2311-2316). In particular, the effect of accepting the peptide itself is increased.

두 번째 단계에서, 펩타이드가 세포막에 삽입되어 채널을 형성하는 과정에 있어서 양이온 펩타이드 자기가 음전하의 세균막과 작용하게 되면 그 다음 작용으로 소수성 부위는 막쪽으로 향하고, 친수성 부위는 채널을 형성하기 위해 안쪽으로 향하게 된다(Hancock, R.E. et al., Adv. Microbial Physiol., 1995, 37, 135-175). 이때 막 전위차가 클 때, 음전하 지질의 양이 많을 때 및 콜레스테롤의 양이 적을수록 채널이 잘 형성되며, 막 구조가 무너져서 세균이 죽게 된다(Falla, T. et al., J. Biol. Chem., 1996, 271, 19298-19303). 이에 반해 많은 양의 콜레스테롤과 약간의 음이온 지질을 갖고 있는 진핵 세포의 경우에는 펩타이드가 효과적으로 작용을 하지 못하게 되어 박테리아에 대한 높은 선택적 활성을 갖게 된다.In the second step, when the peptide is inserted into the cell membrane to form a channel, when the cationic peptide itself acts on the negatively charged bacterial membrane, the next action is to direct the hydrophobic region toward the membrane and the hydrophilic region to the inside to form a channel. (Hancock, RE et al., Adv. Microbial Physiol., 1995, 37, 135-175). At this time, when the membrane potential difference is large, the amount of negatively charged lipids and the amount of cholesterol decreases, the channel is formed well, and the membrane structure collapses, causing bacteria to die (Falla, T. et al., J. Biol. Chem. , 1996, 271, 19298-19303). In contrast, in eukaryotic cells with large amounts of cholesterol and some anionic lipids, peptides do not work effectively, resulting in high selective activity against bacteria.

상기와 같은 이유들로 인해 항균 펩타이드는 세포독성 효과가 매우 적은 항생제로써 주목받고 있으며, 이외에도 항균 펩타이드가 새로운 항생제로써 지니고 있는 장점을 요약하면 다음과 같다.For these reasons, antimicrobial peptides are attracting attention as antibiotics with very low cytotoxic effects, and in addition, the advantages of antimicrobial peptides as new antibiotics are summarized as follows.

1. 병원체 막을 물리적으로 파괴하는 작용기전으로 내성균의 출현을 막을 수 있다.1. A mechanism of physical destruction of pathogen membranes that can prevent the emergence of resistant bacteria.

2. 신속한 작용기전으로 박테리아의 생존 사이클(life cycle)보다 빠르게 작용한다.2. It works faster than bacteria's life cycle.

3. 기존 항생제 내성균에 대해 효과적으로 작용한다.3. It works effectively against existing antibiotic-resistant bacteria.

4. 광범위한 항균 스펙트럼(antimicrobial spectrum)을 가진다.4. It has a broad antimicrobial spectrum.

5. LPS 등과의 결합력으로 항 내독성(anti-endotoxicity) 효과가 있다.5. It has anti-endotoxicity effect by binding force with LPS.

6. 유전공학의 공정을 이용한 대량생산이 가능하여 신약제재로 개발시 낮은 생산원가를 가지게 한다.6. It is possible to mass-produce using the process of genetic engineering so that it can have low production cost when developing as a new drug product.

한편, 동물계통분류학적 측면에서 후구동물에 속하는 멍게(tunicate)는 유생(tadpole larva)시기에 척색(notochord)과 등쪽의 관상 신경간(dorsal tubular nerve cord)을 지니는 특징을 보임으로써 원시척색동물(protochordata)로 분류되는 무척추동물이다. 따라서, 계통 진화적 측면에서 보면 멍게는 척추동물의 바로 전 진화단계의 동물군으로써 분류될 수 있는데, 멍게가 차지하는 이러한 분류학적 위치로 인해 멍게는 동물 면역체제의 진화적 기원을 규명하기 위한 매우 좋은 동물인 것으로 간주되어 왔다. 특히, 멍게의 체강(body cavity; hemocoel)엔 척추동물들의 순환계에서 발견되는 호중구(granulocytes)와 대식세포(macrophage)와 유사한 형태와 기능을 지닌 많은 식세포들이 존재하고 있는 것으로 관찰되었다(Bone, Q., The Origin of Chordates, 1979, 2nd edn). 현재까지 멍게의 체액세포에서 항균 펩타이드를 확인하려는 연구들이 다각도로 진행되어 왔으며, 스티엘라 클라바(Styela clava)의 체액세포에서 분리된 클라바닌(clavanin)(Lee, I.H. et al., FEBS Lett., 1997, 400, 158-162 ;Lee, I.H. et al., Infection and Immunity, 1997, 65, 2898-2903 ; Zhao, C. et al., FEBS Lett., 1997, 410, 490-492) 및 스티엘린(styelin)(Lee, I.H. et al., Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol., 1997, 118, 515-521; Zhao, C. et al., FEBS Lett., 1997, 412, 144-148)이 멍게에서 발견된 대표적인 항균 펩타이드다.On the other hand, in animal phylogenetic aspects, tunicate belonging to a posterior animal is characterized by having notochord and dorsal tubular nerve cord during the tadpole larva period. protochordata). Thus, from a systematic evolutionary perspective, the sea squirrel can be classified as a pre-evolutionary group of vertebrates, and because of its taxonomic position, it is a very good way to identify the evolutionary origin of the animal's immune system. It has been considered to be an animal. In particular, the body cavity (hemocoel) of the sea squirrel has been found to contain many phagocytes with similar morphology and function to the neutrophils and macrophage found in the circulatory system of vertebrates (Bone, Q.). , The Origin of Chordates, 1979, 2nd edn). To date, studies to identify antimicrobial peptides in humoral humoral cells have been conducted in various ways, and clavanin (Lee, IH et al., FEBS Lett.) Isolated from humoral cells of Styela clava. , 1997, 400, 158-162; Lee, IH et al., Infection and Immunity, 1997, 65, 2898-2903; Zhao, C. et al., FEBS Lett., 1997, 410, 490-492) and Styelin (Lee, IH et al., Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol., 1997, 118, 515-521; Zhao, C. et al., FEBS Lett., 1997, 412, 144-148) is a representative antimicrobial peptide found in sea urchin.

국내에는 두 종류의 멍게가 주로 서식하는 것으로 알려져 있다. 남서해안에 서 주로 서식하거나 양식되는 할로신티아 로렛지(Halocynthia roretzi)와 동해안의 속초지역에서만 자연 서식하고 있으며 비단멍게라고 불리는 할로신티아 오란티움(Halocynthia aurantium)이 그것인데, 전자의 멍게는 이미 수년 전부터 일본에서 많은 연구가 진행되어 할로시아민(halocyamine)과 같은 테트라펩타이드(tetrapeptide) 형태의 변형된 펩타이드 형태의 항균물질이 존재하는 것으로 알려진 바 있으나(Azumi, K. et al., Experientia, 1990, 46, 1066-1068 ; K. Azumi et al., Biochemistry, 1990, 29, 159-165), 할로신티아 오란티움에서 분리된 항균 펩타이드는 거의 알려져 있지 않았다.It is known that two types of sea urchins live in Korea. Halocynthia roretzi, which lives or grows mainly on the southwest coast, and inhabited only in the Sokcho area of the east coast, and Halocynthia aurantium, called silk sea urchin, which is already Although many studies have been conducted in Japan for several years, it has been known that antibacterial substances in the form of modified peptides in the form of tetrapeptide such as halocyamine exist (Azumi, K. et al., Experientia, 1990). , 46, 1066-1068; K. Azumi et al., Biochemistry, 1990, 29, 159-165), little is known about the antimicrobial peptides isolated from halosinthia oranthium.

이에, 본 발명자들은 할로신티아 오란티움을 대상으로 체액세포에 존재하는 항균 펩타이드에 대해 연구한 결과, 디신타우린(dicinthaurin)으로 명명된 항균 펩타이드(Lee, I.H. et al., Biochem. Biophys. Acta, 2001, 1527, 141-148)와, 할로시딘(halocidin)이라는 새로운 항균단백질(Jang, W.S. et al., FEBS Letters, 2002, 521, 81-86; Jang, W.S. et al., Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2003, 47, 2481-2486) 및 그 유도체인 Di-K19Hc 펩타이드(Jang, W.S. et al., FEBS Letters, 2006, 580, 1490-1496)를 분리 및 합성하고 이를 보고한 바 있다. 그러나, 상기 펩타이드들은 뛰어난 항균활성을 가짐에도 불구하고 인간 세포에 대한 용혈활성이 너무 높아 실제 임상에 적용하기 어렵다는 문제점을 여전히 갖고 있었다.Accordingly, the present inventors have studied the antimicrobial peptides present in the humoral cells of halosinthia oranthium, and antimicrobial peptides named dicinthaurin (Lee, IH et al., Biochem. Biophys. Acta, 2001, 1527, 141-148) and a new antimicrobial protein called halosidin (Jang, WS et al., FEBS Letters, 2002, 521, 81-86; Jang, WS et al., Antimicrobial Agents and Chemotherapy , 2003, 47, 2481-2486) and its derivative Di-K19Hc peptide (Jang, WS et al., FEBS Letters, 2006, 580, 1490-1496) have been isolated and reported. However, although the peptides have excellent antimicrobial activity, hemolytic activity on human cells is still too high, making it difficult to apply in actual clinical practice.

본 발명은 상기와 같은 종래 비단멍게 유래 항균 펩타이드의 문제점을 개선 하기 위해 안출된 것으로서, 항균 펩타이드인 할로시딘을 구성하는 일부 아미노산 잔기를 다른 아미노산을 치환시킴으로써 종래 할로시딘 펩타이드가 갖고 있던 세포 용혈활성을 대폭적으로 감소시킨 변이체 항균 펩타이드 및 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항균제를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to improve the problems of the conventional silkworm-derived antimicrobial peptide as described above, by replacing some other amino acid residues constituting the antimicrobial peptide halosidine with another amino acid cell hemolysis that the conventional halosidine peptide had It is an object of the present invention to provide a variant antimicrobial peptide that significantly reduces its activity and an antimicrobial agent containing the antimicrobial peptide as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 멍게의 체액세포에서 분리한 항균 펩타이드인 할로시딘의 아미노산 잔기 중 일부를 양이온성의 다른 아미노산 잔기로 치환시키고, N-말단에 1개의 양이온성 아미노산을 추가로 포함하는, 하기 1문자로 표현되는 19개 아미노산 서열을 갖는 화학식 1로 표시되는 항균 펩타이드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to replace some of the amino acid residues of the halosidin, an antimicrobial peptide isolated from the humoral cells of the sea urchin with another cationic amino acid residues, and to add one cationic amino acid at the N-terminus It provides an antimicrobial peptide represented by Formula 1 having a 19 amino acid sequence represented by the following one letter.

Figure 112006090222241-pat00001
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상기 식에서, Z는 리신, 아르기닌, 히스티딘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기 또는 그의 유도체; W는 트립토판 또는 그의 유도체; X는 티로신, 발린, 이소루이신, 루이신, 메티오닌, 페닐알라닌 및 트립토판으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기 또는 그의 유도체; B는 아르기닌, 리신 및 히스티딘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기 또는 그의 유도체; B'는 아르기닌, 리신 및 히스티딘으로 이루어진 군 또는 아스파 란긴 및 글루타민으로 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기 또는 그의 유도체; U는 글리신, 세린, 알라닌 및 트레오닌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기 또는 그의 유도체; 및 C는 시스테인을 나타낸다.Wherein Z is at least one amino acid residue or derivative thereof selected from the group consisting of lysine, arginine, histidine; W is tryptophan or a derivative thereof; X is at least one amino acid residue or derivative thereof selected from the group consisting of tyrosine, valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine and tryptophan; B is one or more amino acid residues or derivatives thereof selected from the group consisting of arginine, lysine and histidine; B 'is one or more amino acid residues or derivatives thereof selected from the group consisting of arginine, lysine and histidine or asparagine and glutamine; U is at least one amino acid residue selected from the group consisting of glycine, serine, alanine and threonine or derivatives thereof; And C represents cysteine.

바람직하게는, 화학식 1로 표시되는 본 발명의 항균 펩타이드를 구성하는 아미노산은 Z가 리신, 아르기닌 또는 히스티딘; W가 트립토판; X가 루이신, 이소루이신 또는 발린; B가 아스파라긴, 글루타민, 히스티딘, 리신 또는 아르기닌; U가 알라닌, 세린 또는 글리신; 및 C가 시스테인인 것을 특징으로 한다. 가장 바람직하게는 화학식 1로 표시되는 본 발명의 항균 펩타이드를 구성하는 아미노산은 Z1이 리신, W2가 트립토판, Z3이 리신, Z4가 리신, U5가 알라닌, X6이 루이신, X7이 루이신, B8이 히스티딘, B9가 히스티딘, U10이 글리신, X11이 루이신, B'12이 아스파라긴, C13이 시스테인, U14가 알라닌, B15가 리신, U16이 글리신, X17이 발린, X18이 루이신 및 U19가 알라닌인 것을 특징으로 하며, 따라서 본 발명의 항균 펩타이드는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 서열번호 1로 기재되는 펩타이드를 합성하고 이 펩타이드가 항균 활성이 있음을 확인하였으며, 이를 'KWKK-15'라 명명하였다.Preferably, the amino acid constituting the antimicrobial peptide of the present invention represented by Formula 1 is Z is lysine, arginine or histidine; W is tryptophan; X is leucine, isoleucine or valine; B is asparagine, glutamine, histidine, lysine or arginine; U is alanine, serine or glycine; And C is cysteine. Most preferably, the amino acids constituting the antimicrobial peptide of the present invention represented by Formula 1 are Z 1 is lysine, W 2 is tryptophan, Z 3 is lysine, Z 4 is lysine, U 5 is alanine, X 6 is leucine, X 7 is leucine, B 8 is histidine, B 9 is histidine, U 10 is glycine, X 11 is leucine, B '12 is asparagine, C 13 is cysteine, U 14 is alanine, B 15 is lysine, U 16 This glycine, X 17 valine, X 18 leucine and U 19 are alanine, and therefore, the antimicrobial peptide of the present invention most preferably has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. In a preferred embodiment of the present invention synthesized the peptide described in SEQ ID NO: 1 and confirmed that the peptide has an antimicrobial activity, it was named 'KWKK-15'.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 항균 펩타이드 2개의 시스테인 잔기가 이황화 결합으로 연결된 다이머(dimer) 형태를 갖는 화학식 2로 표시되는 항균 펩타이드를 제공한다.The present invention also provides an antimicrobial peptide represented by Formula 2 having a dimer form in which two cysteine residues represented by Formula 1 are linked by disulfide bonds.

Figure 112006090222241-pat00002
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상기 식에서, 1문자로 표현되는 아미노산은 상기 화학식 1에서 기재된 바와 동일하며, 상기 항균 펩타이드는 서열번호 1로 기재되는 펩타이드 2개 각각의 13번째 아미노산인 시스테인 잔기에서 이황화 결합으로 연결된 것이 가장 바람직하다. 아울러, 본 발명의 항균 펩타이드는 C-말단을 아미드화(amidation)시켜 NH2기로 변형시키는 것이 체내에 존재하는 카르복실 펩티다아제에 의한 가수분해를 방지한다는 측면에서 보다 바람직하다.In the above formula, the amino acid represented by one letter is the same as described in Formula 1, wherein the antimicrobial peptide is most preferably linked by disulfide bonds at the cysteine residue, which is the 13th amino acid of each of the two peptides of SEQ ID NO: 1. In addition, the antimicrobial peptide of the present invention is more preferable in terms of amidating the C-terminus to modify the NH 2 group to prevent hydrolysis by carboxyl peptidase present in the body.

본 발명자들은 서열번호 1로 기재되는 펩타이드 2개가 이황화 결합으로 연결된 화학식 2a로 표시되는 항균 펩타이드를 "KWKK-호모(homo)"라 명명하였다.The present inventors named the antibacterial peptide represented by the formula (2a) in which two peptides of SEQ ID NO: 1 are linked by disulfide bonds as "KWKK-homo".

Figure 112006090222241-pat00003
Figure 112006090222241-pat00003

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 펩타이드와 상기 화학식 1로 표시되는 펩타이드의 N-말단 4개 아미노산이 결실된 펩타이드의 시스테인 잔기가 이황화 결합으로 연결된 다이머 형태를 갖는 화학식 3으로 표시되는 항균 펩타이드를 제공한다.In addition, the present invention is an antimicrobial peptide represented by Formula 3 having a dimer form in which the cysteine residues of the peptide represented by Formula 1 and the N-terminal 4 amino acids of the peptide represented by Formula 1 are deleted by disulfide bonds. To provide.

Figure 112006090222241-pat00004
Figure 112006090222241-pat00004

상기 식에서, 1문자로 표현되는 아미노산은 상기 화학식 1에서 기재된 바와 동일하며, 상기 펩타이드는 서열번호 1로 기재되는 펩타이드 서열의 13번째 아미노산과 서열번호 3으로 기재되는 펩타이드 서열의 9번째 아미노산 잔기인 시스테인이 이황화 결합으로 연결된 것이 가장 바람직하다. 본 발명자들은 서열번호 1로 기재되는 펩타이드와 서열번호 3으로 기재되는 펩타이드가 이황화 결합으로 연결된 화학식 3a로 표시되는 항균 펩타이드를 "KWKK-헤테로(hetero)"라 명명하였고, 상기 KWKK-헤테로의 리신 잔기가 아르기닌 잔기로 치환된 화학식 3b로 표시되는 항균 펩타이드를 "RWRR-헤테로"라 명명하였다.Wherein the amino acid represented by one letter is the same as that described in Formula 1, wherein the peptide is cysteine which is the 13th amino acid of the peptide sequence described in SEQ ID NO: 1 and the ninth amino acid residue of the peptide sequence described in SEQ ID NO: 3 Most preferably linked by this disulfide bond. The present inventors named the antimicrobial peptide represented by Formula 3a in which the peptide described in SEQ ID NO: 1 and the peptide described in SEQ ID NO: 3 are linked by disulfide bonds as "KWKK-hetero", and the lysine residue of the KWKK-hetero. The antimicrobial peptide represented by the formula (3b) in which is substituted with an arginine residue was named "RWRR-hetero".

Figure 112006090222241-pat00005
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Figure 112006090222241-pat00006
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한편, 본 발명자들은 상기 KWKK-호모 또는 KWKK-헤테로 항균 펩타이드의 항 균 활성, 적혈구 용혈 활성 등을 비교하기 위하여, 종래 분리한 바 있는 화학식 4로 표시되는 할로시딘의 N-말단에 리신 잔기가 추가로 결합되어 있는 화학식 5로 표시되는 변이체 펩타이드를 제조하고, 이를 "Di-K19Hc"라 명명하였다(Jang, W.S. et al., FEBS Letters, 2006, 580, 1490-1496). 또한, 상기 Di-K19Hc을 구성하는 아미노산 서열중 하나의 N-말단 4개 아미노산이 결실된 화학식 6으로 표시되는 변이체 펩타이드를 제조하고 이를 "Khal"이라 명명하였다.On the other hand, the present inventors, in order to compare the antibacterial activity, erythrocyte hemolytic activity, etc. of the KWKK-homo or KWKK-hetero antimicrobial peptide, the lysine residue at the N-terminal of the halosidine represented by the formula (4) Variant peptides represented by Formula 5 which were further bound were prepared and named "Di-K19Hc" (Jang, WS et al., FEBS Letters, 2006, 580, 1490-1496). In addition, a variant peptide represented by Chemical Formula 6, in which the N-terminal four amino acids of one of the amino acid sequences constituting Di-K19Hc was deleted, was prepared and named "Khal".

Figure 112006090222241-pat00007
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Figure 112006090222241-pat00008
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Figure 112006090222241-pat00009
Figure 112006090222241-pat00009

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에서 합성한 화학식 2a 및 화학식 3a로 표시되는 항균 펩타이드는 각각 4171.50 Da 및 3602.38 Da의 분자량을 갖는다(표 1 참조).According to a preferred embodiment of the present invention, the antimicrobial peptides represented by Formulas 2a and 3a synthesized in the present invention have a molecular weight of 4171.50 Da and 3602.38 Da, respectively (see Table 1).

본 발명의 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 항균 펩타이드는 염이 존재 하지 않는 환경에서는 비교군인 Di-K19Hc 및 Khal 펩타이드와 별 차이 없이 그람 양성 및 그람 음성의 다양한 세균에 대해 농도 의존적으로 항균 활성이 증가하는 경향이 있지만, 실제 혈액내 염 환경과 동일한 150 mM 농도의 NaCl이 존재하는 경우에는 상기 비교군 펩타이드에 비해 유의한 정도로 뛰어난 항균활성을 나타내고 있다(도 3 내지 도 5 참조).The antimicrobial peptides represented by Chemical Formulas 1 to 3 of the present invention have increased concentration-dependent antimicrobial activity against various gram-positive and gram-negative bacteria in a salt-free environment without any difference from the comparative groups Di-K19Hc and Khal peptides. However, when NaCl is present at the same concentration of 150 mM as the salt environment in the blood, the antimicrobial activity is significantly superior to the comparative peptide (see FIGS. 3 to 5).

또한, 적혈구 세포를 이용하여 세포 용혈활성 여부를 분석한 결과, 본 발명의 항균 펩타이드는 상기 비교군 펩타이드에 비해 매우 낮은 용혈활성을 보였으며(도 6 참조), 따라서 본 발명의 항균 펩타이드는 종래 할로시딘 유래 펩타이드가 갖고 있던 문제점인 세포용혈 활성 문제뿐만 아니라 염 농도 존재 하에서 그람 음성균에 대한 활성이 줄어드는 문제를 해소하여 임상에 용이하게 적용할 수 있는 장점을 갖는다.In addition, as a result of analyzing the cell hemolytic activity using red blood cells, the antimicrobial peptide of the present invention showed a very low hemolytic activity compared to the comparative group peptide (see FIG. 6), thus the antimicrobial peptide of the present invention is a conventional halo In addition to the problem of cell hemolytic activity, which is a problem with the peptide derived from cydin, the problem of decreasing activity against Gram-negative bacteria in the presence of salt concentration has the advantage that it can be easily applied to clinical practice.

아울러, 상기 비교군 펩타이드들은 혈청내에서 항균활성을 잃어버리는 반면 본 발명의 항균 펩타이드는 혈청내에서도 뛰어난 항균활성을 유지하고 있다(도 7 참조). 따라서, 비록 비교군 펩타이드 중 하나인 Di-K19Hc의 항균활성이 상대적으로 우수한 편이기는 하지만, 상기 펩타이드는 인간의 혈청 단백질과 결합함으로써 혈액내에서 응집 반응이 일어나 실제 임상에 적용하기가 곤란한 반면, 본 발명의 항균 펩타이드는 그러한 응집 반응이 일어나지 않으므로 임상에 보다 용이하게 적용할 수 있다.In addition, the comparative peptides lose antimicrobial activity in serum, while the antimicrobial peptide of the present invention maintains excellent antimicrobial activity in serum (see FIG. 7). Therefore, although the antimicrobial activity of Di-K19Hc, one of the comparative peptides, is relatively excellent, the peptide binds to human serum proteins, causing aggregation in the blood, which makes it difficult to apply to actual clinical practice. The antimicrobial peptide of the present invention can be more easily applied to the clinic because such an aggregation reaction does not occur.

한편, 다양한 그람 양성, 그람 음성 세균 및 진균에 대한 최소발육농도(minimum inhibition concentration, MIC)를 측정한 결과, 염 존재하에서 본 발 명의 항균 펩타이드는 비교군 펩타이드에 비해 월등히 뛰어난 항균 활성을 가지며(표 2 내지 표 5 참조), 특히 그람 음성 세균에 대해 뛰어난 항균 활성을 나타내고 있음을 확인하였다(표 3 및 도 8 참조).On the other hand, as a result of measuring the minimum inhibition concentration (MIC) for various Gram-positive, Gram-negative bacteria and fungi, the antimicrobial peptides of the present invention in the presence of salts have significantly superior antimicrobial activity compared to the comparative peptides (Table 2 to Table 5), in particular, showed excellent antimicrobial activity against gram negative bacteria (see Table 3 and Figure 8).

상기 결과로부터, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 본 발명의 항균 펩타이드는 그람 양성 및 그람 음성에 속하는 다양한 내성균주에 대한 항균 활성과 혈청내에서의 안정성이 뛰어나며, 특히 진핵세포에 대한 용혈활성이 종래 할로시딘 유래 항균 펩타이드에 비해 현저하게 감소되어 있으므로, 종래의 항생제에 비해 뛰어난 특성을 갖는 항균 펩타이드임을 알 수 있다. From the above results, the antimicrobial peptides of the present invention represented by the formulas (1) to (3) have excellent antibacterial activity against various resistant strains belonging to gram-positive and gram-negative and stability in serum, and especially hemolytic activity against eukaryotic cells. Since it is significantly reduced compared to the halosidine-derived antimicrobial peptide, it can be seen that it is an antimicrobial peptide having excellent properties compared to conventional antibiotics.

또한, 본 발명은 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항균제 및 항진균제를 제공한다.The present invention also provides an antibacterial and antifungal agent containing the antimicrobial peptide as an active ingredient.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 항균 펩타이드는 미생물에 대한 항균 활성 및 항진균활성이 뛰어나며, 세포에 대한 용혈활성이 낮을 뿐만 아니라, 혈청내 환경에서도 항균 활성이 뛰어나 우수한 항균제 및 항진균제로서 사용될 수 있다.As described above, the antimicrobial peptide of the present invention has excellent antibacterial and antifungal activity against microorganisms, low hemolytic activity against cells, and can be used as an excellent antibacterial and antifungal agent because of its excellent antibacterial activity in serum.

본 발명의 항균제 및 항진균제는 임상투여 시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품제제의 형태로 사용될 수 있다. 즉, 실제 임상투여 시에 경구 및 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 하나 이상의 본 발명의 항균 펩타이드에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.The antimicrobial and antifungal agents of the present invention can be administered orally or parenterally during clinical administration and can be used in the form of general pharmaceutical preparations. That is, it can be administered in various oral and parenteral dosage forms during actual clinical administration, and when formulated, it is prepared using diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, and surfactants that are commonly used. . Solid form preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules and the like, which form at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose or It is prepared by mixing lactose and gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate talc are also used. Oral liquid preparations include suspending agents, liquid solutions, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. . Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and the suspension solvent, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like can be used. As the base of the suppository, utopsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.

본 발명의 항균제의 유효용량은 2∼10 ㎎/㎏ 이고, 바람직하기로는 4∼8 ㎎/㎏ 이며, 하루 1 ~ 2 회 투여될 수 있다. 본 발명의 항진균제의 유효용량은 2 ~ 8 ㎎/㎏ 이고, 바람직하기로는 4 ~ 16 ㎎/㎏ 이며, 하루 1 ~ 2 회 투여될 수 있다.The effective dose of the antimicrobial agent of the present invention is 2 to 10 mg / kg, preferably 4 to 8 mg / kg, and may be administered once or twice a day. The effective dose of the antifungal agent of the present invention is 2 to 8 mg / kg, preferably 4 to 16 mg / kg, and may be administered once or twice a day.

본 발명의 항균펩타이드는 항미생물 제제, 항바이러스 제제 및 항진균제로서 광범위하게 사용될 수 있으며, 적용될 수 있는 범위로는 식물, 동물 및 인간에게 널리 해롭게 작용하고 있는 바이러스, 그람 양성 박테리아, 그람 음성 박테리아, 곰팡이, 효모 및 원생동물 등에 적용될 수 있다. 본 발명의 항균펩타이드는 단독으로 사용될 수도 있고, 용도에 따라 다른 항생제, 예를 들어 에리스로마이신(erythromycin), 테트라사이클린(tetracycline), 아지트로마이신(azithromycin), 반코마이신 및 세팔로스포린(cephalosporins) 등과 함께 사용될 수도 있다. 또한, 식품 첨가물, 화장품, 연고 또는 주사제 등의 용도로도 유용하게 사용될 수 있다.The antimicrobial peptide of the present invention can be widely used as an antimicrobial agent, an antiviral agent and an antifungal agent, and the applicable range includes viruses, gram-positive bacteria, gram-negative bacteria, and fungi that are widely harmful to plants, animals and humans. It can be applied to yeast, protozoa and the like. The antimicrobial peptides of the present invention may be used alone or in combination with other antibiotics, such as erythromycin, tetratracycline, azithromycin, vancomycin and cephalosporins, depending on the application. May be used. In addition, it can also be usefully used for food additives, cosmetics, ointments or injections.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 항균 펩타이드의 합성Example 1 Synthesis of Antimicrobial Peptides

본 발명자들은 자동 고체상 펩타이드 합성기(Pioneer, Applied Biosystems, USA)를 사용하여 인공적으로 서열번호 1로 기재되는 KWKK-15와 상기 KWKK-15의 N-말단 리신 잔기가 아르기닌 잔기로 치환된 서열번호 2로 기재되는 RWRR-15 및 상기 KWKK-15의 N-말단 4개 아미노산 잔기가 결실된 서열번호 3으로 기재되는 펩타이드를 합성하고 RP-HPLC로 재분리하였다. 상기 펩타이드 모노머로 구성된 호모다이머(KWKK-호모: 두개의 KWKK-15가 연결된 펩타이드) 또는 헤테로다이머(KWKK-헤테로: KWKK-15와 서열번호 3으로 기재된 펩타이드가 연결된 구조, RWRR-헤테로: RWRR-15와 서열번호 3으로 기재된 펩타이드가 연결된 구조) 형태의 펩타이드는 1 ㎎/㎖의 합성 펩타이드 각각을 0.1 M 암모늄 바이카보네이트에 혼합하고, 그 혼합액을 72시간 이상 공기중에 방치하여 합성하였다. 마지막으로 합성된 KWKK-호모 및 KWKK-헤테로는 MALDI 질량분석기로 분자량을 측정하여 본 발명의 항균 펩타이드가 제대로 합성이 되었는지 여부를 확인하였다.The inventors have used an automated solid phase peptide synthesizer (Pioneer, Applied Biosystems, USA) to KWKK-15 artificially described as SEQ ID NO: 1 and to SEQ ID NO: 2 where the N-terminal lysine residue of KWKK-15 is substituted with an arginine residue. The peptide described by SEQ ID NO: 3, which lacks the described RWRR-15 and the N-terminal four amino acid residues of KWKK-15, was synthesized and reisolated by RP-HPLC. Homodimer consisting of the peptide monomer (KWKK-homo: peptide linked to two KWKK-15) or heterodimer (KWKK-hetero: KWKK-15 and a structure linked to the peptide described in SEQ ID NO: 3, RWRR-hetero: RWRR-15 And peptides of the structure described in SEQ ID NO: 3) were synthesized by mixing 1 mg / ml of each synthetic peptide in 0.1 M ammonium bicarbonate and leaving the mixture in air for 72 hours or longer. Finally, the synthesized KWKK-homo and KWKK-hetero were measured by MALDI mass spectrometry to confirm whether the antimicrobial peptide of the present invention was properly synthesized.

그 결과, 본 발명의 항균 펩타이드들의 예상 질량과 MALDI를 통해 측정된 질량이 일치함을 확인하였다(도 1 및 표 1).As a result, it was confirmed that the expected mass of the antimicrobial peptides of the present invention and the mass measured through MALDI match (FIG. 1 and Table 1).

펩타이드Peptide 예상 질량Expected mass MALDI 측정 질량MALDI measured mass KWKK-15KWKK-15 2086.632086.63 2086.752086.75 KWKK-호모KWKK-Homo 4171.124171.12 4171.504171.50 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 3602.463602.46 3602.383602.38 RWRR-헤테로RWRR-Hetero 4255.294255.29 4256.834256.83

<실시예 2> 항균 펩타이드의 정제Example 2 Purification of Antimicrobial Peptides

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 합성된 항균 펩타이드를 역상 HPLC로 정제하였다. 이를 위하여, 합성된 항균 펩타이드를 C18 역상 고압 액체 크로마토그래피 컬럼(Vydac 218TP54: The Separation Group, Hesperia, CA)에 로딩하였다. 샘플을 로딩한 후 처음 10분 동안 0.1% 트리플로오로아세트산(trifluoroacetic acid, TFA)을 포함한 5% 아세토니트릴(acetonitrile)을 0.5 ㎖/분의 속도로 흘려 컬럼을 세척한 후, 5 ㎖/분의 속도로 0.1% TFA를 포함한 100% 아세토니트릴 용액인 5% SolB에서 10분, 5~20% SolB에서 15분 및 20~30% Sol B에서 30분간 흘려주었다.The present inventors purified the antimicrobial peptide synthesized in Example 1 by reverse phase HPLC. To this end, the synthesized antimicrobial peptide was loaded on a C 18 reversed phase high pressure liquid chromatography column (Vydac 218TP54: The Separation Group, Hesperia, CA). After loading the sample, the column was washed with 5% acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) at a rate of 0.5 ml / min for the first 10 minutes, and then 5 ml / min. At a rate of 10 minutes in 5% SolB, 100% acetonitrile solution containing 0.1% TFA, 15 minutes in 5-20% SolB and 30 minutes in 20-30% Sol B.

그 결과, 본 발명의 항균 펩타이드는 38분 근처에서 분리됨을 확인하였다(도 2).As a result, it was confirmed that the antimicrobial peptide of the present invention was separated in about 38 minutes (Fig. 2).

<비교예 1> Di-K19Hc 항균 펩타이드의 합성Comparative Example 1 Synthesis of Di-K19Hc Antimicrobial Peptide

상기 실시예 1과 동일한 방식으로 화학식 5로 표시되는 Di-K19Hc 항균 펩타이드를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, Di-K19Hc antimicrobial peptide represented by Formula 5 was prepared.

<비교예 2> Khal 항균 펩타이드의 합성Comparative Example 2 Synthesis of Khal Antibacterial Peptide

상기 실시예 1과 동일한 방식으로 화학식 6으로 표시되는 Khal 항균 펩타이드를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, Khal antimicrobial peptide represented by Formula 6 was prepared.

<실험예 1> 본 발명의 항균 펩타이드의 항균 활성 분석Experimental Example 1 Analysis of Antimicrobial Activity of Antimicrobial Peptides of the Present Invention

<1-1> 메티실린 저항성 스타필로코쿠스 아우레우스 균주에 대한 항균활성 측정<1-1> Determination of antimicrobial activity against methicillin resistant Staphylococcus aureus strain

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 합성한 항균 펩타이드의 항균 활성을 분석하기 위하여, 메티실린 저항성 스타필로코쿠스 아우레우스 균주에 대한 항균 활성을 측정하였다. 이때, 항균 활성은 150 mM의 NaCl이 존재하는 환경과 존재하지 않는 환경하에서 각각 측정하였다.The present inventors measured the antimicrobial activity against methicillin resistant Staphylococcus aureus strain in order to analyze the antimicrobial activity of the antimicrobial peptide synthesized in Example 1. At this time, the antimicrobial activity was measured in the presence and absence of 150 mM NaCl, respectively.

구체적으로, 중간-대수(mid-logarithmic) 성장기에 있는 MRSA 3695 균주(항생제내성 균주은행에서 분양받음)를 9 mM 소듐 포스페이트, 1 mM 소듐 시트레이트 버퍼, 1% (w/v) 아가로즈(Sigma-Aldrich: A6013), 0.3 ㎎ 트립신 소이 브로스(TSB, Difco, MD, USA)를 포함하는 얇은 하부(underlay) 젤 내에 트랩(trap)하였다. 상기 아가로즈 젤 용액은 멸균하기 전에 pH를 7.4로 조정하였다. 3.12 내지 200 ㎍/㎖ 농도 범위의 스톡(stock) 펩타이드 용액 및 이의 순차적인 희석액을 0.01% 아세트산 용액 내에 준비한 후, 5 ㎕의 펩타이드 시료를 3 ㎜ 직경의 디스크에 로딩하였다. 37℃에서 3시간동안 배양한 후, 1% 아가로즈와 6% TSB를 포함하는 상부(overlay) 젤을 상기 하부 젤 위에 부었다. 상기 플레이트를 37℃에서 밤새 배양한 후 투명한 영역의 직경을 측정하였고, 펩타이드 농도의 로그값에 대해 그래프로 나타내었다. 투명한 영역의 직경은 0.1 ㎜를 1 유닛(unit)으로 하였다.Specifically, MRSA 3695 strain in mid-logarithmic growth phase (received from antibiotic resistant strain bank) was treated with 9 mM sodium phosphate, 1 mM sodium citrate buffer, 1% (w / v) agarose (Sigma). -Aldrich: A6013), trapped in a thin underlay gel containing 0.3 mg trypsin soy broth (TSB, Difco, MD, USA). The agarose gel solution was adjusted to pH 7.4 before sterilization. Stock peptide solutions ranging from 3.12 to 200 μg / ml concentrations and their sequential dilutions were prepared in 0.01% acetic acid solution, and then 5 μl of peptide samples were loaded onto 3 mm diameter discs. After 3 hours of incubation at 37 ° C, an overlay gel containing 1% agarose and 6% TSB was poured onto the lower gel. After incubating the plate overnight at 37 ° C., the diameter of the clear area was measured and graphically plotted against the logarithm of the peptide concentration. The diameter of the transparent region was 0.1 mm in one unit.

그 결과, NaCl이 존재하지 않는 환경에서는 본 발명의 KWKK-호모 및 KWKK-헤테로 펩타이드와 비교군인 Di-K19Hc 및 Khal 펩타이드 모두 별 차이 없이 농도 의존적으로 투명한 영역이 증가하였으나(도 3의 A), 150 mM의 NaCl이 존재하는 경우에는 본 발명의 KWKK-호모 및 KWKK-헤테로 펩타이드가 비교군 펩타이드에 비해 유의한 정도로 항균활성이 뛰어남을 확인하였다(도 3의 B).As a result, in the absence of NaCl, all of the KWKK-homo and KWKK-hetero peptides of the present invention and the Di-K19Hc and Khal peptides of the comparison group increased in a concentration-dependent transparent region without any difference (A in FIG. 3). When mM NaCl is present, it was confirmed that the KWKK-homo and KWKK-hetero peptides of the present invention were superior in antimicrobial activity to a significant degree compared to the comparative group peptide (FIG. 3B).

<1-2> 다약제 저항성 슈도모나스 애루기노사 균주에 대한 항균활성 측정<1-2> Antimicrobial Activity of Multidrug-Resistant Pseudomonas aeruginosa Strains

본 발명자들은 상기 실험예 1과 동일한 방식으로 다약제 저항성 슈도모나스 애루기노사 2171 균주(항생제내성 균주은행에서 분양받음)에 대한 항균활성을 측정하였다.The present inventors measured the antimicrobial activity against the multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa 2171 strain (prepared by the antibiotic resistant strain bank) in the same manner as in Experimental Example 1.

그 결과, 상기 스타필로코쿠스 아우레우스의 경우와 유사하게, 본 발명의 펩타이드들은 NaCl이 존재하지 않는 환경에서는 비교군 펩타이드와 별 차이 없이 농도 의존적으로 투명한 영역이 증가하였으나(도 4의 A), 150 mM NaCl 농도에서는 비교군인 Khal 펩타이드보다 항균활성이 뛰어남을 확인하였다(도 4의 B).As a result, similar to the case of Staphylococcus aureus, the peptides of the present invention increased the concentration-dependent transparent region in the environment without NaCl without any difference compared to the comparative peptide (A of FIG. 4). , 150 mM NaCl concentration it was confirmed that the antimicrobial activity was superior to the comparative group Khal peptide (Fig. 4 B).

<1-3> 반코마이신 저항성 엔테로코쿠스 패시움 균주에 대한 항균활성 측정<1-3> Antibacterial activity of vancomycin resistant enterococcus fasium strain

본 발명자들은 상기 실험예 1과 동일한 방식으로 반코마이신 저항성 엔테로코쿠스 패시움 5029 균주(항생제내성 균주은행에서 분양받음)에 대한 항균활성을 측정하였다.The present inventors measured the antimicrobial activity against vancomycin resistant enterococcus passium 5029 strain (prepared by antibiotic resistant strain bank) in the same manner as in Experimental Example 1.

그 결과, 상기 스타필로코쿠스 아우레우스의 경우와 유사하게, 본 발명의 펩타이드 중에서 특히 KWKK-호모 펩타이드는 NaCl이 존재하지 않는 환경에서 뿐만 아니라(도 5의 A), 150 mM NaCl 농도에서도 대조군 펩타이드보다 항균활성이 뛰어남을 확인하였다(도 5의 B).As a result, similar to the case of Staphylococcus aureus, especially the KWKK-homo peptide among the peptides of the present invention is not only control in the absence of NaCl (A in Fig. 5), but also at 150 mM NaCl concentration. It was confirmed that the antimicrobial activity is superior to the peptide (Fig. 5 B).

<실험예 2> 적혈구에 대한 용혈활성 분석Experimental Example 2 Analysis of Hemolytic Activity of Red Blood Cells

본 발명의 항균 펩타이드의 적혈구 용혈활성을 분석하기 위하여, 소정 농도로 희석한 펩타이드 20 ㎕ 및 2.5% (v/v) 인간 적혈구 부유액 180 ㎕를 PBS (phosphate-buffered saline)에 혼합하였다. 상기 혼합액을 37℃에서 30분동안 반응시킨 후 각 튜브에 600 ㎕의 PBS를 첨가하였다. 상기 용액을 10,000g에서 3분동안 원심분리하여 상층액을 분리한 후, 이를 540 nm에서 흡광도를 측정하였고, 하기 수학식 1에 따라 용혈활성(%)을 계산하였다. 이때, 1%의 트리톤-X100을 100% 용혈활성에 대한 대조군으로 사용하였고, 0.01% 아세트산을 펩타이드 제거물에 대한 대조군으로 사용하였다.In order to analyze the erythrocyte hemolytic activity of the antimicrobial peptide of the present invention, 20 μl of peptide diluted to a predetermined concentration and 180 μl of 2.5% (v / v) human erythrocyte suspension were mixed in phosphate-buffered saline (PBS). The mixture was reacted at 37 ° C. for 30 minutes, and then 600 μl of PBS was added to each tube. The solution was centrifuged at 10,000 g for 3 minutes to separate the supernatant, which was then measured for absorbance at 540 nm, and the hemolytic activity (%) was calculated according to Equation 1 below. At this time, 1% of Triton-X100 was used as a control for 100% hemolytic activity, and 0.01% acetic acid was used as a control for peptide removal.

Figure 112006090222241-pat00010
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그 결과, KWKK-헤테로가 가장 낮은 용혈활성을 보였으며, 비교군인 DiK19Hc 는 매우 높은 용혈활성을 보인다는 것을 확인하였다(도 6).As a result, it was confirmed that KWKK-hetero showed the lowest hemolytic activity, and the comparative group DiK19Hc showed very high hemolytic activity (FIG. 6).

<실험예 3> 혈청내에서의 항균활성 측정Experimental Example 3 Measurement of Antimicrobial Activity in Serum

인간 혈청 단백질 결합에 의한 항균 펩타이드의 항균 활성 저하에 대한 실험을 아래와 같이 수행하였다. 항균 펩타이드를 400 ㎍/㎖에서 50 ㎍/㎖까지 두 배씩 희석된 농도가 되도록 100% 인간 혈청에 가한 후, 4℃에서 3시간 동안 295,000ㅧ g로 초원심분리하였다. 얻어진 상등액 가운데 5 ㎕를 반경 확산 분석 방법으로 항균 활성을 측정함으로써, 항균 펩타이드와 인간 혈청 단백질들의 결합 활성을 분석하였다. 100% 대조군은 반경 확산 분석을 하기 직전에 펩타이드를 인간 혈청에 가한 것을 바로 사용하였다. 혈청 단백질들에 대한 펩타이드의 결합 %는 하기 수학식 2와 같이 계산하였다.An experiment on the antimicrobial activity of the antimicrobial peptides by human serum protein binding was performed as follows. The antimicrobial peptide was added to 100% human serum to a concentration diluted twice from 400 μg / ml to 50 μg / ml, followed by ultracentrifugation at 295,000 μg g at 4 ° C. for 3 hours. 5 μl of the obtained supernatant was analyzed for antimicrobial activity by means of a radial diffusion assay to analyze the binding activity of the antimicrobial peptide and human serum proteins. The 100% control immediately used the peptides added to human serum just before the radial diffusion assay. % Binding of peptides to serum proteins was calculated as in Equation 2 below.

Figure 112006090222241-pat00011
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그 결과, 비교군인 Di-K19Hc의 경우에는 혈청내에서 항균활성을 잃으며, 이에 비해 Khal 및 본 발명의 KWKK-헤테로 펩타이드는 혈청내에서도 뛰어난 항균활성을 유지하고 있었다(도 7). 따라서, 비록 Di-K19Hc의 항균활성이 상대적으로 우수한 편이기는 하지만, 상기 Di-K19Hc 펩타이드는 인간의 혈청 단백질과 결합함으로써 혈액내에서 침전 반응이 일어나서 실제 임상에 사용하기가 곤란한 반면, 본 발명의 KWKK-헤테로 펩타이드는 그러한 침전 반응이 일어나지 않으므로 임상에 보다 용이하게 적용할 수 있음을 확인하였다.As a result, in the case of the comparative group Di-K19Hc lost antimicrobial activity in the serum, compared to Khal and KWKK-heteropeptide of the present invention maintained excellent antimicrobial activity in the serum (Fig. 7). Therefore, although the antimicrobial activity of Di-K19Hc is relatively excellent, the Di-K19Hc peptide binds to human serum proteins, causing precipitation reactions in the blood, making it difficult to be used in actual clinical practice. Heteropeptides were found to be more readily applicable to the clinic because such precipitation reactions do not occur.

<실험예 4> 펩타이드의 최소발육농도 측정Experimental Example 4 Measurement of Minimum Growth Concentration of Peptides

<4-1> 다양한 그람 양성 및 그람 음성 세균에 대한 MIC 측정<4-1> MIC measurement for various Gram-positive and Gram-negative bacteria

미국 NCCLS (national Committee for Clinical Laboratory Standards)에 의해 제안된 방법을 조금 변형시킨 마이크로브로스(microbroth) 희석 분석 방법을 통해 다양한 병원성 세균에 대한 본 발명의 항균 펩타이드의 MIC를 측정하였다. 이를 위하여, 먼저 세균을 MHB (Mueller-Hilton broth)를 이용하여 37℃, 200 rpm에서 밤새 배양하여 정지기(stationary phase)로 만들었다. 상기 배양물을 새로운 MHB로 희석하여 최종 농도가 2×104 내지 105 콜로니 형성 단위(CFU)/㎖가 되도록 하였다. 각 펩타이드의 스톡 용액을 0.01% 아세트산에서 640 ㎍/㎖의 농도로 준비하였다. 이후, 상기 펩타이드 용액을 10 ㎍/㎖의 농도가 될 때까지 0.01% 아세트산으로 2배씩 순차적으로 희석하였다. 100 ㎕ 당량의 세균 부유물을 96-웰 플레이트(Costar 3790, Corning, USA)의 각 웰에 분주한 후, 11 ㎕의 펩타이드 용액을 첨가하였다. 37℃에서 18시간동안 배양한 후, 각 웰의 탁도를 확인함으로써 펩타이드의 항균 활성을 평가하였다. 최소발육농도는 (a-b) 범위로 나타내었는데, 이때 상기 a는 세균이 여전히 자라고 있는 가장 높은 농도를 가리키고, b는 성장을 완전하게 억제시키는 최소 농도를 가리킨다. 본 실험예에서는 항균 활성에 염 농도가 미치는 영향을 확인하기 위하여, 150 mM 농도의 NaCl을 포함하는 MHB를 사용하였으 며, 세균으로는 그람 양성 세균인 엔테로코커스 패칼리스 KCTC 40882, 바실러스 서브틸리스(Bacilus subtilis, KCTC 2213), 리스테리아 모노시토겐스(Listeria monocytogens, ATCC 19111), MRSA 3696, MRSA 3697, VRE 5028, VRE 5029, 엔테로코커스 패칼리스 40450과 그람 음성 세균인 클레브시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca, KCTC 1686), 시트로박터 프레운디(Citrobacter freundii, KCTC 2359), 슈도모나스 애루지노사 KCTC 1636, 대장균 ML35 및 대장균 1039, 살모넬라 콜레라에수이스 ATCC 2930, 슈도모나스 애루지노사 2161 및 슈도모나스 애루지노사 2171을 사용하였다.The MIC of the antimicrobial peptides of the present invention against a variety of pathogenic bacteria was determined via a microbroth dilution assay method slightly modified from the method proposed by the US National Committee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS). To this end, first, bacteria were incubated at 37 ° C. and 200 rpm overnight using Meller-Hilton broth (MHB) to make a stationary phase. The culture was diluted with fresh MHB to a final concentration of 2 × 10 4 to 10 5 colony forming units (CFU) / ml. Stock solutions of each peptide were prepared at a concentration of 640 μg / ml in 0.01% acetic acid. Thereafter, the peptide solution was serially diluted twice with 0.01% acetic acid until the concentration was 10 μg / ml. 100 μl of bacterial suspension was dispensed into each well of a 96-well plate (Costar 3790, Corning, USA), followed by addition of 11 μl of peptide solution. After 18 hours of incubation at 37 ° C., the antimicrobial activity of the peptide was evaluated by checking the turbidity of each well. The minimum developmental concentration is shown in the range (ab), where a indicates the highest concentration at which the bacteria are still growing and b indicates the minimum concentration that completely inhibits growth. In this experimental example, in order to confirm the effect of salt concentration on the antimicrobial activity, MHB containing 150 mM NaCl was used, and bacterium Gram-positive bacteria Enterococcus faecalis KCTC 40882, Bacillus subtilis ( Bacilus subtilis, KCTC 2213), Listeria monocytogens (ATCC 19111), MRSA 3696, MRSA 3697, VRE 5028, VRE 5029, Enterococcus faecalis 40450 and Klebsiella oxytoca (Glebsiella oxytoca) , KCTC 1686), Citrobacter freundii (KCTC 2359), Pseudomonas aeruginosa KCTC 1636, E. coli ML35 and E. coli 1039, Salmonella choleraaceus ATCC 2930, Pseudomonas aeruginosa 2161, and Pseudomonas aeruginosa 171 Was used.

그 결과, 150 mM NaCl 존재하에서 본 발명의 항균 펩타이드는 비교군인 Khal, Di-K19Hc 및 할로시딘 펩타이드에 비해 월등히 뛰어난 항균 활성을 가진다는 것을 확인하였다(표 2 내지 표 4, 도 8a 내지 도 8e, 도 9a 내지 도 9e).As a result, it was confirmed that the antimicrobial peptide of the present invention had superior antimicrobial activity in comparison to Khal, Di-K19Hc and halosidine peptides in the presence of 150 mM NaCl (Tables 2 to 4, 8A to 8E). 9a-9e).

최소발육농도(㎍/㎖)Minimum growth concentration (㎍ / ㎖) NaCl (mM)NaCl (mM) 그람 양성Gram positive 그람 음성Gram voice E.fE.f B.sB.s L.mL.m K.oK.o C.fC.f P.aP.a Di-K19HcDi-K19Hc 00 2-42-4 1-21-2 2-42-4 2-42-4 2-42-4 2-42-4 150150 2-42-4 2-42-4 4-84-8 4-84-8 4-84-8 2-42-4 KhalKhal 00 32-6432-64 2-42-4 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 150150 32-6432-64 2-42-4 16-3216-32 16-3216-32 16-3216-32 16-3216-32 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 00 32-6432-64 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 150150 32-6432-64 1-21-2 4-84-8 2-42-4 4-84-8 4-84-8

상기에서, E.f는 엔테로코커스 패칼리스, B.s는 바실러스 서브틸리스, L.m은 리스테리아 모노시토겐스, K.o는 클레브시엘라 옥시토카, C.f는 시트로박터 프레운디, P.a는 슈도모나스 애루지노사를 각각 나타낸다.In the above, Ef represents enterococcus faecalis, Bs represents Bacillus subtilis, Lm represents Listeria monocytogens, Ko represents Klebsiella oxytoca, Cf represents Citrobacter preundi, and Pa represents Pseudomonas aeruginosa. .

최소발육농도(㎍/㎖)Minimum growth concentration (㎍ / ㎖) NaCl (mM)NaCl (mM) ML35ML35 10391039 29302930 21612161 21712171 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 00 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 150150 2-42-4 2-42-4 8-168-16 4-84-8 4-84-8 KWKK-호모KWKK-Homo 00 1-21-2 <1<1 1-21-2 1-21-2 1-21-2 150150 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 Di-K19HcDi-K19Hc 00 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 2-42-4 150150 2-42-4 2-42-4 2-42-4 4-84-8 2-42-4 KhalKhal 00 4-84-8 2-42-4 4-84-8 4-84-8 8-168-16 150150 16-3216-32 8-168-16 16-3216-32 16-3216-32 16-3216-32 할로시딘Halocidin 00 16-3216-32 16-3216-32 32-6432-64 32-6432-64 32-6432-64 150150 >64> 64 >64> 64 >64> 64 >64> 64 >64> 64

최소발육농도(㎍/㎖)Minimum growth concentration (㎍ / ㎖) NaCl (mM)NaCl (mM) 36963696 36973697 50285028 50295029 4045040450 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 00 2-42-4 2-42-4 2-42-4 4-84-8 16-3216-32 150150 8-168-16 16-3216-32 8-168-16 8-168-16 32-6432-64 KWKK-호모KWKK-Homo 00 2-42-4 1-21-2 1-21-2 1-21-2 1-21-2 150150 2-42-4 2-42-4 1-21-2 2-42-4 4-84-8 Di-K19HcDi-K19Hc 00 2-42-4 2-42-4 1-21-2 1-21-2 2-42-4 150150 2-42-4 2-42-4 1-21-2 1-21-2 4-84-8 KhalKhal 00 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 16-3216-32 150150 8-168-16 8-168-16 8-168-16 8-168-16 >64> 64 RWRR-호모RWRR-Homo 00 2-42-4 1-21-2 1-21-2 2-42-4 4-84-8 150150 2-42-4 1-21-2 1-21-2 2-42-4 4-84-8 할로시딘Halocidin 00 8-168-16 4-84-8 8-168-16 8-168-16 32-6432-64 150150 32-6432-64 16-3216-32 16-3216-32 16-3216-32 >64> 64

<4-2> 진균인 칸디다 알비칸스에 대한 MIC 측정<4-2> MIC Measurement of the Fungus Candida albicans

진균인 칸디다 알비칸스 7122, 7278을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 <4-1>과 동일한 실험을 수행하였다.The same experiment as in Experimental Example <4-1> was performed except that fungi Candida albicans 7122 and 7278 were used.

그 결과, 150 mM NaCl 존재하에서 본 발명의 KWKK-호모 펩타이드는 비교군인 Khal, Di-K19Hc 펩타이드에 비해 월등히 뛰어난 항균 활성을 가진다는 것을 확인하였다(표 5, 도 10a 및 도 10b).As a result, it was confirmed that the KWKK-homo peptide of the present invention in the presence of 150 mM NaCl has a superior antimicrobial activity compared to the comparative group Khal, Di-K19Hc peptide (Table 5, Figure 10a and Figure 10b).

칸디다 알비칸스 7278의 최소발육농도(㎍/㎖)Minimum growth concentration (㎍ / ㎖) of Candida albicans 7278 NaCl(mM)NaCl (mM) Di-K19HcDi-K19Hc KhalKhal KWKK-호모KWKK-Homo 00 2-42-4 8-168-16 2-42-4 150150 >64> 64 >64> 64 16-3216-32

<4-3> 주요 내성 균주들에 대한 MIC 측정<4-3> MIC measurement of major resistant strains

상기 실험예 1에서 사용한 세 가지 종류의 내성 균주를 이용하여 상기 실험예 <4-1>과 동일한 방식으로 MIC를 측정하였다.MIC was measured in the same manner as in Experimental Example <4-1> using three kinds of resistant strains used in Experimental Example 1.

그 결과, 본 발명의 KWKK-헤테로 펩타이드 및 KWKK-호모 펩타이드는 그람 음성 세균인 MDRPA에 대해 비교군인 Khal 펩타이드보다 우수한 항균 활성을 보인다는 것을 확인하였다(표 6).As a result, it was confirmed that the KWKK-hetero peptide and KWKK-homo peptide of the present invention showed superior antimicrobial activity to the Gram-negative bacterium MDRPA than the comparative Khal peptide (Table 6).

MRSA 3695MRSA 3695 NaCl 농도NaCl concentration Di-K19HcDi-K19Hc KhalKhal KWKK-호모KWKK-Homo KWKK-헤테로KWKK-Hetero 불포함Not included 2-42-4 4-84-8 4-84-8 4-84-8 150 mM150 mM 4-84-8 16-3216-32 4-84-8 16-3216-32 MDRPA 2171MDRPA 2171 NaCl 농도NaCl concentration Di-K19HcDi-K19Hc KhalKhal KWKK-호모KWKK-Homo KWKK-헤테로KWKK-Hetero 불포함Not included 2-42-4 4-84-8 4-84-8 2-42-4 150 mM150 mM 4-84-8 32-6432-64 4-84-8 8-168-16 VRE 5029VRE 5029 NaCl 농도NaCl concentration Di-K19HcDi-K19Hc KhalKhal KWKK-호모KWKK-Homo KWKK-헤테로KWKK-Hetero 불포함Not included 1-21-2 4-84-8 1-21-2 4-84-8 150 mM150 mM 1-21-2 8-168-16 2-42-4 8-168-16

<4-3> 염이 없는 환경에서 다양한 MRSA 및 MDRPA 균주에 대한 MIC 측정<4-3> MIC measurement of various MRSA and MDRPA strains in salt-free environment

염이 포함되지 않은 MHB를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 <4-1>과 동일한 방식으로 MIC를 측정하였다. 이때, 사용한 균주로는 MRSA 및 MDRPA에 속하는 다양한 균주들을 사용하였다.MIC was measured in the same manner as in Experimental Example <4-1>, except that MHB containing no salt was used. In this case, various strains belonging to MRSA and MDRPA were used as strains.

그 결과, 본 발명의 KWKK-헤테로 펩타이드는 그람 음성 세균인 MDRPA에 대해 비교군인 Di-K19Hc 및 Khal 펩타이드보다 우수한 항균 활성을 보인다는 것을 확인하였다(표 7 및 표 8).As a result, it was confirmed that the KWKK-heteropeptide of the present invention showed superior antimicrobial activity to the Gram-negative bacteria MDRPA than the comparative groups Di-K19Hc and Khal peptides (Table 7 and Table 8).

MRSA MIC (㎍/㎖)MRSA MIC (µg / mL) 36953695 36963696 36973697 36983698 36993699 Di-K19HcDi-K19Hc 4-84-8 2-42-4 2-42-4 2-42-4 2-42-4 KhalKhal 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 2-42-4 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 4-84-8 2-42-4 2-42-4 4-84-8 4-84-8

MDRPA MIC (㎍/㎖)MDRPA MIC (µg / mL) 21712171 21652165 21372137 21612161 21262126 Di-K19HcDi-K19Hc 4-84-8 2-42-4 4-84-8 4-84-8 4-84-8 KhalKhal 8-168-16 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 2-42-4 2-42-4 2-42-4 2-42-4 2-42-4

<4-4> 염이 포함된 환경에서 다양한 MRSA 및 MDRPA 균주에 대한 MIC 측정<4-4> MIC measurement of various MRSA and MDRPA strains in salt-containing environments

150 mM의 NaCl이 포함된 MHB를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 <4-3>과 동일한 방식으로 MIC를 측정하였다.MIC was measured in the same manner as in Experimental Example <4-3>, except that MHB containing 150 mM NaCl was used.

그 결과, 본 발명의 KWKK-헤테로 펩타이드는 그람 음성 세균인 MDRPA에 대해 비교군인 Khal 펩타이드보다 우수한 항균 활성을 보인다는 것을 확인하였다(표 9 및 표 10).As a result, it was confirmed that the KWKK-heteropeptide of the present invention showed superior antimicrobial activity to the Gram-negative bacterium MDRPA than the comparative Khal peptide (Table 9 and Table 10).

MRSA MIC (㎍/㎖)MRSA MIC (µg / mL) 36953695 36963696 36973697 36983698 36993699 Di-K19HcDi-K19Hc 4-84-8 2-42-4 2-42-4 4-84-8 4-84-8 KhalKhal 16-3216-32 8-168-16 8-168-16 8-168-16 8-168-16 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 16-3216-32 8-168-16 16-3216-32 16-3216-32 16-3216-32

MDRPA MIC (㎍/㎖)MDRPA MIC (µg / mL) 21712171 21652165 21372137 21612161 21262126 Di-K19HcDi-K19Hc 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 4-84-8 KhalKhal 32-6432-64 32-6432-64 32-6432-64 32-6432-64 32-6432-64 KWKK-헤테로KWKK-Hetero 8-168-16 8-168-16 8-168-16 8-168-16 8-168-16

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 항균 펩타이드는 다양한 그람 양성 및 음성 세균에 대한 항균활성을 나타낼 뿐만 아니라, 특히 내성균에 대한 항균활성도 뛰어나며, 아울러 혈청내에서의 안정성과 세포용혈 활성이 매우 뛰어나므로, 다양한 세균에 대한 항생제 또는 항진균제로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the antimicrobial peptides of the present invention not only exhibit antimicrobial activity against various Gram-positive and negative bacteria, but also have excellent antimicrobial activity against resistant bacteria, and also have excellent stability and serum hemolytic activity in serum. It can be usefully used as an antibiotic or antifungal agent against various bacteria.

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Claims (9)

서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 항균 펩타이드.An antimicrobial peptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. 삭제delete 삭제delete 제1항의 서열번호 1로 기재되는 항균 펩타이드의 시스테인 잔기가 이황화 결합으로 연결된 다이머 형태를 갖는, 화학식 2a로 표시되는 항균 펩타이드:An antimicrobial peptide represented by Formula 2a, wherein the cysteine residue of the antimicrobial peptide set forth in SEQ ID NO: 1 of claim 1 has a dimer form linked by disulfide bonds: [화학식 2a][Formula 2a]
Figure 112008013331722-pat00014
Figure 112008013331722-pat00014
삭제delete 제1항의 서열번호 1로 기재되는 항균 펩타이드와 서열번호 1로 기재되는 펩타이드의 N-말단 4개 아미노산이 결실된 펩타이드의 시스테인 잔기가 이황화 결합으로 연결된 다이머 형태를 갖는, 화학식 3a 또는 화학식 3b로 표시되는 항균 펩타이드:The antimicrobial peptide set forth in SEQ ID NO: 1 of claim 1 and the N-terminal four amino acids of the peptide set forth in SEQ ID NO: 1 cysteine residue of the peptide is represented by the formula 3a or 3b having a dimer form linked by disulfide bonds Antibacterial Peptides: [화학식 3a][Formula 3a]
Figure 112008013331722-pat00016
Figure 112008013331722-pat00016
[화학식 3b][Formula 3b]
Figure 112008013331722-pat00017
Figure 112008013331722-pat00017
삭제delete 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항균제.An antimicrobial agent comprising the peptide of any one of claims 1, 4 and 6 as an active ingredient. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항진균제.An antifungal agent containing the peptide of any one of claims 1, 4 and 6 as an active ingredient.
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