KR101720539B1 - Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same - Google Patents

Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 낙지 유래 항균 펩타이드 유사체 Ov1-1, Ov1-2 및 이를 함유하는 항균제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균 펩타이드 유사체는 낙지로부터 유래하며, 항균 활성이 우수한 펩타이드를 가지고 상용화가 가능하도록 새롭게 디자인된 것이다. 즉, 아미노산의 수를 상용화가 가능하도록 적절히 디자인되었으며, 생체내 또는 생체외 모두에서 항균 활성이 우수하게 달성되도록 하여 모체 펩타이드가 낙지의 생체외에서 항균 활성이 현저히 감소되는 문제를 해결하였다. 또한 상용화에 따른 합성 과정에 불구하고, 합성에 따른 구조적 변경으로 인한 항균 활성 감소의 문제를 해소하였다.
The present invention relates to an octopus-derived antimicrobial peptide analogue Ov1-1, Ov1-2 and an antimicrobial composition containing the same.
The antimicrobial peptide analogue according to the present invention is newly designed to be commercialized with peptides having excellent antimicrobial activity derived from octopus. Namely, the number of amino acids is designed so as to enable commercialization, and the antimicrobial activity is excellently achieved both in vivo and in vitro, thereby solving the problem that the parent peptide significantly reduces the antimicrobial activity in vitro of the octopus. In addition, despite the commercialization, the problem of reducing the antimicrobial activity due to the structural change caused by the synthesis was solved.

Description

낙지 유래 항균 펩타이드 유사체 Ov1­1,Ov1­2 및 이를 포함하는 항균제 조성물{Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same}[Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same}

본 발명은 낙지 유래 항균 펩타이드 유사체 및 이를 포함하는 항균제 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an antimicrobial peptide analog derived from octopus and an antimicrobial composition comprising the same.

항균 펩타이드가 병원균에 작용하는 기작은 기존 항생제들의 작용기전과 매우 다르다. 이들은 주로 미생물의 세포표면에 결합한 후, 세포막에 pore를 형성함으로써 세포막의 정상적 투과특성을 교란하여 병원체를 빠른 속도로 죽게 한다(Pharmacol. Rev. 55: 27-55, 2003). 또한 이들은 병원체의 내독성 인자로 인해 초래되는 패혈증을 방지할 수 있다고 알려져 있으며(Biochim. Biophys. Acta. 1562: 32-36, 2002), 고등동물체내에서 후천성면역반응을 매개하는 신호분자로서도 작용한다고 보고되었다(J. Leukoc. Biol. 60: 415-422, 1996). 이러한 특성으로 인해 항균 펩타이드는 항생제 내성균을 제어할 수 있는 신규 항생제나 새로운 생체면역활성인자로 이용할 수 있을 것으로 주목 받고 있다. 이에 그 동안 기존 항생제를 대체할 수 있는 항생물질을 찾기 위해 다양한 생물체에서 펩타이드성 항생물질이 분리되어 시험 되었다. 그러나 실제 제품화되어 사용되고 있는 사례는 극히 드문데, 이는 펩타이드 항생제가 생체내에 주입되었을 때의 안정성이나 인체에 대한 안전성의 문제가 제기되었기 때문이다. The mechanism by which antimicrobial peptides act on pathogens is very different from that of existing antibiotics. They mainly bind to the cell surface of microorganisms and form pores in the cell membrane, thereby disturbing the normal permeability of the cell membrane and kill pathogens at a rapid rate (Pharmacol. Rev. 55: 27-55, 2003). In addition, they are known to prevent sepsis caused by pathogen endotoxic factors (Biochim. Biophys. Acta. 1562: 32-36, 2002), and are said to act as signaling molecules mediating acquired immune responses in higher animals. Reported (J. Leukoc. Biol. 60: 415-422, 1996). Due to these characteristics, antibacterial peptides are attracting attention that they can be used as novel antibiotics or new bioimmune activating factors that can control antibiotic-resistant bacteria. Thus, in order to find an antibiotic that can replace existing antibiotics, peptide-type antibiotics have been isolated and tested from various organisms. However, the actual commercialization and use cases are extremely rare, because the stability of the peptide antibiotic when injected into the body or the safety of the human body has been raised.

이러한 난점을 해결하기 위해서는 항균 또는 항진균 활성을 갖는 펩타이드들의 아미노산 서열과 구조를 비교 분석하여 인체에는 위해를 가하지 않으면서 효율적으로 미생물을 사멸시킬 수 있는 구조를 알아내야 한다. 이를 위해서는 지금까지 보고된 것 이상의 다양한 항균 활성 펩타이드의 아미노산 서열과 구조에 대한 정보가 필요한 실정이다. In order to solve these difficulties, it is necessary to compare and analyze the amino acid sequence and structure of peptides having antibacterial or antifungal activity to find a structure capable of efficiently killing microorganisms without harming the human body. To this end, information on the amino acid sequence and structure of various antimicrobial active peptides beyond those reported so far is required.

또한 이러한 문제 이외에도 발견되는 항균 펩타이드를 상용화하기 위해서는 펩타이드의 구조가 복잡하지 않으면서 아미노산 서열도 12-15 개를 넘지 않아 쉽게 합성이 가능하면서 항균 활성도 우수하게 유지되어야만 하지만, 이러한 구조의 항균 펩타이드를 발견하기 위한 노력은 많이 부족한 실정이다. In addition to these problems, in order to commercialize the found antibacterial peptide, the structure of the peptide is not complicated and the amino acid sequence does not exceed 12-15, so that it can be easily synthesized and has excellent antibacterial activity. The effort to do is lacking a lot.

한편, 척추동물 또는 무척추동물 모두에서는 자신을 방어하기 위한 면역 체계를 가지고 있는데, 특히 해양무척추동물의 경우에는 육상 환경과 달리 해양에 존재하는 감염원에 항상 노출되어 있으므로, 스스로의 방어 시스템에 의한 면역체계를 가지고 있다. 그러므로 이러한 해양무척추동물의 방어 시스템을 활용하여 항균 펩타이드를 발견하기 위한 노력이 필요함에도 불구하고, 관련 연구는 많이 부족한 실정이다. 특히 낙지와 같은 해양무척추동물에서는 아가미를 통한 외부의 침입 물질에 대한 방어기작으로 각종 항균 펩타이드가 존재할 수 있음에도 이러한 사실에 주목하여 항균 펩타이드를 발견하려는 노력은 많이 부족하였다. 또한 이들로부터 항균 펩타이드를 발견한다 하더라도, 이들을 상용화하기 위해서는 이러한 펩타이드를 모체로 하여 인위적으로 합성하는 과정이 따로 필요하나, 생체내(in vivo)와 생체외(in vitro)에서의 항균 활성이 현저히 달라질 수 있으며, 합성에 따른 구조적 변경을 수반하여 항균 활성이 떨어질 우려가 있으므로, 이러한 항균 펩타이드를 상용화하는데는 많은 문제가 따른다. On the other hand, both vertebrates and invertebrates have an immune system to defend themselves. In particular, marine invertebrates are always exposed to infectious agents existing in the sea unlike the terrestrial environment, so the immune system by their own defense system Have. Therefore, despite the necessity of efforts to discover antibacterial peptides by utilizing the defense system of these marine invertebrates, related studies are lacking. In particular, in marine invertebrates such as octopus, although various antibacterial peptides may exist as a defense mechanism against external invading substances through gills, efforts to discover antibacterial peptides by paying attention to this fact have been insufficient. In addition, even if antimicrobial peptides are found from them, a separate process of artificially synthesizing these peptides as a parent is required in order to commercialize them, but the antimicrobial activity in vivo and in vitro is significantly different. In addition, there is a concern that the antimicrobial activity may decrease due to structural changes according to the synthesis, and thus there are many problems in commercializing such antimicrobial peptides.

본 발명과 관련된 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1374267호(특허문헌 1)가 개시되어 있으며, 상기 특허문헌 1은 신규한 아미노산 서열을 갖는 항생 펩타이드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전복으로부터 분리된 항생 펩타이드에 관한 것으로서 대장균 또는 황색포도상구균에 대하여 항균 활성이 뛰어난 펩타이드에 관한 것이다. 이러한 특허문헌 1에서는 전복에서 분리한 항균용 펩타이드에 관한 내용만이 개시되어 있을 뿐, 낙지(Octopus variabilis)로부터 유래되는 항균 펩타이드에 관하여는 어떠한 개시 또는 암시조차 되어 있지 않다. As a prior art document related to the present invention, Korean Patent Registration No. 10-1374267 (Patent Document 1) is disclosed, and Patent Document 1 relates to an antibiotic peptide having a novel amino acid sequence, and more specifically, from abalone As for the isolated antibiotic peptide, it relates to a peptide having excellent antibacterial activity against Escherichia coli or Staphylococcus aureus. In Patent Document 1, only the contents of the antimicrobial peptide isolated from abalone are disclosed, and Octopus variabilis ), there is no disclosure or even suggestion of antimicrobial peptides.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-1374267호Patent Document 1. Korean Patent Registration No. 10-1374267

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 해양무척추동물인 낙지(Octopus variabilis)로부터 유래하며 항균 활성이 우수한 펩타이드를 발견하고, 이를 가지고 상용화가 가능할 정도로 아미노산의 개수를 적절하게 디자인하며, 항균 활성도 우수한 항균 펩타이드 유사체(analogue)를 디자인하여 제공하는 것이다. 특히, 합성에 따른 구조적 변경에도 항균 활성이 저하되지 않으면서, 모체 펩타이드와는 달리 생체내 또는 생체외 모두에서 항균 활성이 우수하게 유지되는 항균 펩타이드 유사체를 제공하는 것이 목적이다. The present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is an octopus ( Octopus), which is a marine invertebrate. variabilis ), and has found a peptide having excellent antimicrobial activity, designed appropriately the number of amino acids so that it can be commercialized with it, and designed and provided an antibacterial peptide analogue having excellent antibacterial activity. In particular, it is an object to provide an antimicrobial peptide analogue having excellent antimicrobial activity both in vivo or in vitro unlike the parental peptide, while the antimicrobial activity is not lowered even with structural changes due to synthesis.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 제공한다. The present invention for solving the above problems provides an antibacterial peptide derived from octopus having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.

또한 본 발명은 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 항균제 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides an antimicrobial composition comprising an antibacterial peptide derived from octopus having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.

본 발명에 따른 항균 펩타이드 유사체는 낙지로부터 유래하며, 항균 활성이 약한 펩타이드를 가지고 상용화가 가능하도록 새롭게 디자인된 것이다. 즉, 아미노산의 수를 상용화가 가능하도록 적절히 디자인되었으며, 생체 내 또는 생체 외 모두에서 항균 활성이 우수하게 달성되도록 하여 모체 펩타이드가 낙지의 생체 외에서 항균 활성이 현저히 감소되는 문제를 해결하였다. 또한 상용화에 따른 합성 과정에 불구하고, 합성에 따른 구조적 변경으로 인한 항균 활성 감소의 문제를 해소하였다.The antimicrobial peptide analogue according to the present invention is derived from octopus and is newly designed to be commercially available with a peptide having weak antibacterial activity. That is, the number of amino acids was properly designed to be commercially available, and the antibacterial activity was excellently achieved both in vivo or in vitro, thereby solving the problem that the parental peptide significantly reduced the antimicrobial activity of octopus in vitro. In addition, in spite of the synthesis process according to commercialization, the problem of reduction of antimicrobial activity due to structural changes due to synthesis was solved.

도 1은 낙지 아가미 추출물의 트립신 처리 전후의 항균활성 측정 결과이다.
도 2는 Prep-cell pooled #의 E. coli D31에 대한 항균활성 및 활성 분포도이다.
도 3은 낙지 아가미 추출물들의 활성 prep-cell #들의 AU-PAGE이다.
도 4는 낙지 아가미 추출물의 활성분획 prep-cell #53으로부터 항균 펩타이드를 정제하기 위한 역상 HPLC 결과이다.
도 5는 낙지 아가미 추출물 펩타이드들의 분자량 측정 및 edman degradation 결과이다.
도 6은 낙지 아가미 추출물 유래 Ov 1(A)과 Ov 2(B)의 2차 구조예측이다.
도 7은 낙지 아가미 추출물 유래 Ov 1(A) 및 Ov 2(B)의 sequence alignment이다.
도 8은 Ov 1과 Ov 2의 항균활성 측정 결과이다.
도 9는 Ov 1 유사체들(Ov1-1, Ov1-2)의 항균활성 측정 결과이다.
도 10은 Ov 1과 Ov 2 유사체들과 piscidin 1의 인간 적혈구에 대한 용혈활성 측정 결과이다.
도 11은 Ov 1과 Ov 2 유사체들과 piscidin 1의 E. coli ML35p의 내막 투과성 측정 결과이다.
도 12는 Ov 1과 Ov 2 유사체들의 DNA 결합력 측정 결과이다.
1 is a measurement result of antimicrobial activity of an octopus gill extract before and after trypsin treatment.
2 is a diagram showing the antimicrobial activity and activity distribution of Prep-cell pooled # against E. coli D31.
Figure 3 is an AU-PAGE of active prep-cell # of octopus gill extracts.
4 is a reverse phase HPLC result for purifying an antimicrobial peptide from prep-cell #53, an active fraction of an octopus gill extract.
5 is a molecular weight measurement and edman degradation results of the octopus gill extract peptides.
6 is a secondary structure prediction of Ov 1 (A) and Ov 2 (B) derived from octopus gill extract.
7 is a sequence alignment of Ov 1 (A) and Ov 2 (B) derived from octopus gill extract.
8 is a result of measuring the antimicrobial activity of Ov 1 and Ov 2.
9 is a result of measuring the antimicrobial activity of Ov 1 analogs (Ov1-1, Ov1-2).
10 is a result of measuring the hemolytic activity of Ov 1 and Ov 2 analogs and piscidin 1 on human red blood cells.
11 is a result of measuring the intima permeability of E. coli ML35p of Ov 1 and Ov 2 analogs and piscidin 1. FIG.
12 is a result of measuring the DNA binding ability of Ov 1 and Ov 2 analogs.

이에 본 발명자들은 낙지(Octopus variabilis)에서 유래한 항균 펩타이드로부터 항균 활성이 더욱 우수하면서 상용화가 가능한 펩타이드 유사체를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 항균용 펩타이드 유사체 및 이를 포함하는 항균제 조성물을 발견하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the inventors of the present invention are octopus ( Octopus variabilis ) from the antimicrobial peptide derived from the antibacterial activity, and as a result of intensive research efforts to develop a commercially available peptide analogue, the present invention was completed by discovering the antibacterial peptide analogue according to the present invention and an antimicrobial composition comprising the same. .

구체적으로 본 발명에 따른 항균 펩타이드는 본 발명은 서열번호 1 또는 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드 유사체인 것을 특징으로 한다. Specifically, the antimicrobial peptide according to the present invention is characterized in that the present invention is an antimicrobial peptide analog derived from octopus having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 2.

상기 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드 유사체 을 포함하는 항균 펩타이드는 서열번호 4의 아미노산 서열의 펩타이드의 유사체일 수 있다. The antimicrobial peptide including the antimicrobial peptide analogue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 may be an analogue of the peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

이러한 서열번호 4 또는 서열번호 5로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 낙지의 아가미에서 유래하는 것으로서, 본 발명자들은 이러한 펩타이드의 항균 활성을 확인하였다. 다만, 이러한 항균 펩타이드를 인공적으로 합성한 이후에는 항균 활성이 현저하게 떨어지는 점을 확인하였다. 이는 합성 과정에서 수반되는 구조적 차이점 때문이거나, 생체 외에서는 합성에 따른 환경적 차이로 인해 항균 활성이 현저히 떨어지는 것일 수 있다. 그리하여 상용화가 가능하도록 아미노산 수를 적절히 디자인하면서, 항균 활성도 우수하게 유지하고, 합성에 의해 in vitro 환경으로 변화하여도 in vivo와 마찬가지로 항균 활성이 우수한 항균 펩타이드인 서열번호 1, 서열번호 2 및 서열번호 3으로 표시되어 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열의 항균 펩타이드의 유사체(Analogue)를 디자인하게 되었다. 구체적으로는 상기 서술한 바와 같이 상기 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 서열번호 4의 아미노산 서열의 펩타이드의 유사체일 수 있으며, 상기 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 서열번호 5의 아미노산 서열의 펩타이드의 유사체일 수 있다. These antimicrobial peptides having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5 are derived from the gills of octopus, and the present inventors confirmed the antibacterial activity of these peptides. However, after artificially synthesizing these antimicrobial peptides, it was confirmed that the antimicrobial activity was significantly lowered. This may be due to a structural difference accompanying the synthesis process, or may be due to a significant decrease in antimicrobial activity in vitro due to an environmental difference due to synthesis. Thus, while properly designing the number of amino acids to enable commercialization, it maintains excellent antibacterial activity, and is an antimicrobial peptide having excellent antibacterial activity as in vivo even when it is changed to an in vitro environment by synthesis: SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, and SEQ ID NO. An analogue of an antimicrobial peptide having an amino acid sequence selected from the group represented by 3 was designed. Specifically, as described above, the antibacterial peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 may be an analog of the peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and the antibacterial of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 The peptide may be an analog of the peptide of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5.

또한 상기 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열의 펩타이드는 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드의 모체 펩타이드일 수 있으며, 이의 실험치 분자량은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 1211.59 Da일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 서열번호 5로 표시되는 아미노산 서열의 펩타이드는 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드의 모체 펩타이드일 수 있으며, 이의 실험치 분자량은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 2502.24 Da일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 may be the parent peptide of the antimicrobial peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2, and its experimental molecular weight is not particularly limited, but may be 1211.59 Da. , But is not limited thereto. In addition, the peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 may be the parent peptide of the antibacterial peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, and the experimental molecular weight thereof is not particularly limited, but may be 2502.24 Da, and is limited thereto. It is not.

또한 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열의 펩타이드는 β-쉬트(β-sheet) 구조와 turn 구조가 섞여있는 혼합구조를 이룰 수 있으며, 서열번호 5로 표시되는 아미노산 서열의 펩타이드는 α-헬릭스(α-helix)를 주요 구조로 β-쉬트(β-sheet) 구조와 turn 구조가 약간 섞여 있는 2차 구조일 수 있다. In addition, the peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 can form a mixed structure in which the β-sheet structure and the turn structure are mixed, and the peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 is α-helix (α -helix) as the main structure may be a secondary structure in which a β-sheet structure and a turn structure are slightly mixed.

또한 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 서열번호 4에서 Gly 잔기 또는 Gln 잔기를 다른 아미노산으로 치환하고, C-말단을 아미드화 시키는 방법으로 유사체를 디자인할 수 있다. 또한 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 서열번호 5의 2차 구조 예측 결과 α-헬릭스 구조를 취하는 부분을 우선적으로 선택하여 아미노산 치환법과 C-말단의 아미드화를 통해서 유사체를 디자인할 수 있다. In addition, the antimicrobial peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 can be designed by replacing the Gly residue or Gln residue in SEQ ID NO: 4 with another amino acid, and amidating the C-terminus. In addition, as a result of predicting the secondary structure of SEQ ID NO: 5, the antimicrobial peptide of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 can design analogues through the amino acid substitution method and amidation of the C-terminus by preferentially selecting the part that takes the α-helix structure. have.

이렇게 디자인된 본 발명에 따른 항균 펩타이드는 생체내(in vivo) 또는 생체외(in vitro) 모두에서 항균 활성이 우수하면서, 상용화가 가능한 것이다. 또한 본 발명에 따른 항균 펩타이드는 용혈활성을 보이지 않아 세포 독성의 문제도 없는 항균용 펩타이드일 수 있다. 한편 본 발명에 따른 항균 펩타이드 중 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 내막 투과성이 약하지만, 서열번호 3의 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 내막 투과성이 강하다. 또한 서열번호 1, 서열번호 2 및 서열번호 3 모두 DNA에 대한 결합력은 강하다. 그러므로 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 막을 직접 공격 대상으로 하기 보다는 DNA의 intracellular target site를 공격 대상으로 하여 간접접으로 항균 활성을 달성하는 것일 수 있다. 즉, 서열번호 1 또는 서열번호 2의 아미노산을 포함하는 항균 펩타이드는 목적(target)이 되는 DNA에 결합하여 전사와 번역을 방해함으로써 항균 활성을 나타내는 것일 수 있다. 또한 서열번호 3의 아미노산 서열의 항균 펩타이드는 세포막을 직접 공격하여 항균 활성을 달성하는 작용 기작을 보일 수 있다. The antimicrobial peptide according to the present invention designed in this way has excellent antibacterial activity in both in vivo or in vitro, and can be commercialized. In addition, the antibacterial peptide according to the present invention may be an antibacterial peptide without a problem of cytotoxicity because it does not show hemolytic activity. Meanwhile, among the antibacterial peptides according to the present invention, the antimicrobial peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 has weak inner membrane permeability, but the antibacterial peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 has strong inner membrane permeability. In addition, all of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, and SEQ ID NO: 3 have strong binding power to DNA. Therefore, the antimicrobial peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 may achieve antimicrobial activity indirectly by targeting the intracellular target site of DNA rather than targeting the membrane directly. That is, the antimicrobial peptide comprising the amino acid of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 may exhibit antimicrobial activity by binding to a target DNA and interfering with transcription and translation. In addition, the antimicrobial peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 may directly attack cell membranes to achieve antibacterial activity.

또한 상기 항균 펩타이드는 C-말단에 아미노기(-NH2)가 결합할 수 있다. 이렇게 상기 항균 펩타이드의 C-말단에는 아미노기(-NH2)가 결합하는 경우에는 프로테아제(protease)에 대한 저항성 향상과 net-charge를 향상시키는 효과가 보다 향상될 수 있다. In addition, the antimicrobial peptide may have an amino group (-NH 2 ) bonded to the C-terminus. In this way, when an amino group (-NH 2 ) is bound to the C-terminus of the antimicrobial peptide, the effect of improving resistance to protease and improving net-charge may be further improved.

또한 상기 항균 펩타이드는 B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans , A. hydrophila. E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosaC. albicans로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상에 항균 활성을 가지는 것일 수 있다. In addition, the antimicrobial peptide is B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans , A. hydrophila. E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosa, and C. albicans may have antibacterial activity against any one or more selected from the group consisting of.

또한 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 C-말단에 아미노기(-NH2)가 결합한 경우의 효과를 보다 구체적으로 살펴보면 항균 활성이 우수하면서, 용혈활성이 나타내지 않고, 막 투과성도 높지 않았으며, DNA와의 결합력도 높기 때문에, 이러한 경우에는 세균의 막을 직접적으로 공격하기 보다는 세포 내로 침투한 후에 세포 내 물질(예: DNA)에 결합을 하거나 또 다른 간접적인 방법(예: DNA에 결합하여 전사와 번역을 방해함)으로 항균 작용을 달성하게 됨을 의미할 수 있다.In addition, although there is no particular limitation, as a preferred embodiment of the present invention, if an amino group (-NH 2 ) is bonded to the C-terminus of the amino acid represented by SEQ ID NO: 1 or 2, the antimicrobial activity It is excellent, does not exhibit hemolytic activity, does not have high membrane permeability, and has high binding ability with DNA.In this case, it is bound to intracellular substances (e.g., DNA) after penetration into the cell rather than directly attacking the bacterial membrane. It could mean that antimicrobial action is achieved by doing so or by another indirect method (e.g. by binding to DNA and interfering with transcription and translation).

또한 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일실시예에 해당하는 것으로서, 상기 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열의 C-말단에 아미노기(-NH2)가 결합한 경우의 효과를 보다 구체적으로 살펴보면 용혈활성이 나타나지 않고, DNA 결합력도 높았으나 나머지 유사체의 경우와는 달리 막 투과성이 높아 막을 직접 공격하는 방식으로 항균 활성을 달성할 수 있다. In addition, although there is no particular limitation, as corresponding to a preferred embodiment of the present invention, looking at the effect of the case where the amino group (-NH 2) is bonded to the C-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 Hemolytic activity did not appear and the DNA binding power was also high, but unlike the other analogues, the membrane permeability was high, and the antibacterial activity could be achieved by directly attacking the membrane.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 항균제 조성물은 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 낙지 유래 항균 펩타이드 유사체를 포함한다.The antimicrobial composition according to another aspect of the present invention includes an antimicrobial peptide analog derived from octopus represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.

이러한 본 발명에 따른 상기 항균용 약학 조성물은 본 발명의 또 다른 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유함으로써, 항균 활성의 약리효과를 달성하게 된다. The antimicrobial pharmaceutical composition according to the present invention contains another antimicrobial peptide of the present invention as an active ingredient, thereby achieving a pharmacological effect of antibacterial activity.

상기 항균 펩타이드는 낙지의 아기미에서 발견된 펩타이드로부터 유래한 것으로서, 상기 항균 펩타이드는 C-말단에는 아미노기(-NH2)가 결합하는 것일 수 있다.The antibacterial peptide is derived from a peptide found in the baby rice of octopus, and the antibacterial peptide may have an amino group (-NH 2 ) bound to the C-terminus.

또한 상기 항균 펩타이드는 B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans , A. hydrophila. E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosaC. albicans로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상에 항균 활성을 가지는 것일 수 있다. In addition, the antimicrobial peptide is B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans , A. hydrophila. E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosa, and C. albicans may have antibacterial activity against any one or more selected from the group consisting of.

한편, 상기 항균제 조성물의 투여 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 동맥 또는 정맥 내로 투입하거나, 피하로, 직장으로, 비강으로, 임의의 다른 비경구로도 투입될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 동맥 또는 정맥 내로 투입하거나 경구 투여하거나 또는 근육 세포에 직접 투입하는 것이 바람직하다. On the other hand, the method of administering the antimicrobial composition is not particularly limited, but is preferably injected into an artery or vein, or subcutaneously, rectal, nasal, or any other parenteral administration, and more preferably It is preferred to be injected into an artery or vein, orally or directly into muscle cells.

또한 상기 조성물로부터 선택되는 투여 수준은 화합물의 활성, 투여 경로, 치료되는 병태의 중증도 및 치료되는 환자의 병태 및 이전 병력에 따를 것이다. 그러나 원하는 치료 효과의 달성을 위해 요구되는 것보다 낮은 수준의 화합물의 용량에서 시작하여, 원하는 효과가 달성될 때까지 투여량을 서서히 증가시키는 것은 당업계의 지식 내에 있으며, 바람직한 투여량은 나이, 성별, 체형, 체중에 따라 결정될 수 있다. 상기 조성물은 약제학상 허용 가능한 제약 제제로 제제화 되기 전에 추가로 가공될 수 있으며, 바람직하게는 더 작은 입자들로 분쇄 또는 연마될 수 있다. 또한 상기 조성물은 병태 및 치료되는 환자에 따라 달라질 것이지만, 이는 비-독창적으로 결정할 수 있다.In addition, the dosage level selected from the composition will depend on the activity of the compound, the route of administration, the severity of the condition being treated and the condition and previous medical history of the patient being treated. However, it is within the knowledge of the art to start with a dose of the compound at a lower level than required to achieve the desired therapeutic effect, and gradually increase the dosage until the desired effect is achieved, and the preferred dosage is age, sex. , It can be determined according to body type and weight. The composition may be further processed prior to being formulated into a pharmaceutically acceptable pharmaceutical formulation, preferably pulverized or ground into smaller particles. Also, the composition will depend on the condition and the patient being treated, but this can be determined non-ingeniously.

또한 상기 항균 펩타이드는 항균 활성을 B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans, A. hydrophila . E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosa 또는 C. albicans로부터 대표적으로 유발되는 질병인 식중독, 칸디다즘, 장티푸스, 콜레라 등의 질병을 예방 또는 치료하는 것이 가능하기 때문에 이러한 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유하여 상기 질병들의 예방 또는 치료용 약학 조성물로 활용될 수 있다. In addition, the antimicrobial peptide has antimicrobial activity in B. subtilis , S. epidermidis , S. mutans, A. hydrophila . E. coli , S. enterica , S. flexni , S. sonnei , P. aeruginosa, or C. albicans , as it is possible to prevent or treat diseases such as food poisoning, candism, typhoid fever, cholera, etc. By containing such an antimicrobial peptide as an active ingredient, it can be used as a pharmaceutical composition for preventing or treating the above diseases.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예Example

<재료 및 방법><Materials and methods>

실험동물Experimental animals

실험에 사용된 낙지(삼천포 산)는 전북 군산시 해망동 수산물종합센터에서 살아있는 상태로 구입한 후, 실험실로 옮겨서 즉시 조직 채취 및 추출과정을 수행 하였으며, 얻어진 각각의 추출물들은 사용 전까지 -70 ℃에 보관하였다.The octopus used in the experiment (Mt. Samcheonpo) was purchased alive at Haemang-dong, Gunsan-si, Jeollabuk-do, and was immediately transferred to the laboratory for tissue collection and extraction, and each of the obtained extracts was stored at -70°C until use. .

시약 및 재료Reagents and materials

항균활성 측정을 위한 트립틱 소이 브로스(tryptic soy broth, TSB)와 아가로스 타입 I(Low EEO Agar)은 Merck사(Merck, Darmstadt, Germany)와 Sigma사(St. Louis, MO, USA)에서 각각 구입하여 사용하였다. 천연물 및 합성물의 정제과정에서 사용된 HPLC용 물과 아세토니트릴(CH3CN)은 Tedia사(Ohio, USA)로부터 구입하였고, 그 이외의 모든 시약은 특급을 사용하였다.Tryptic soy broth (TSB) and agarose type I (Low EEO Agar) for measuring antibacterial activity were obtained from Merck (Merck, Darmstadt, Germany) and Sigma (St. Louis, MO, USA), respectively. It was purchased and used. HPLC water and acetonitrile (CH 3 CN) used in the purification process of natural products and synthetics were purchased from Tedia (Ohio, USA), and all other reagents were used with special grade.

해양무척추동물Marine invertebrates 조직 추출 Tissue extraction

각각의 조직을 채취한 후 즉시 약산을 이용한 추출과정을 수행하였다. 채취된 조직을 4 배의 조직 부피에 해당하는 1 % 초산(v/v)을 첨가하고 열을 가해서 5 분 동안 끓인 후에 얼음에 보관하면서 완전히 냉각을 시켰다. 냉각된 조직을 균질기(homogenizer)를 이용해서 완전히 파쇄를 시킨 후에 원심 분리를 하였다. 상층액을 취해서 항균활성 탐색 및 펩타이드 정제에 사용 전까지 -70 ℃에 보관하였다.After each tissue was collected, the extraction process using weak acid was immediately performed. The collected tissue was boiled for 5 minutes by adding 1% acetic acid (v/v) corresponding to 4 times the tissue volume, heated, and then completely cooled while being stored on ice. The cooled tissue was completely crushed using a homogenizer and then centrifuged. The supernatant was taken and stored at -70°C until use for antibacterial activity detection and peptide purification.

항균활성측정방법 및 Antibacterial activity measurement method and 사용균주Strain used

항균 펩타이드의 정제를 위한 실험에서는 E. coli D31을 사용하였으며, 유사체들의 항균활성 측정 실험에는 그람 양성균 3종(B. subtilis, S. epidermidis, S. mutans), 그람 음성균 4종(E. coli D31, S. enterica, Shigella sonnei, P aeruginosa) 및 yeast 1종(Candida albicans)을 사용하였다. 항균활성 측정 방법으로는 서로 다른 농도를 포함한 두 층의 배지를 사용하는 ultrasensitive radial diffusion assay(URDA)법을 이용하였다. URDA에 사용된 균주는 우선 각각의 배지 및 배양 온도에서 18 시간 동안 pre-culture 후 colorimeter(ProductNo.52- 1210, BioMerieux, Inc., USA)를 사용하여 균 농도를 84%T(≒ 1 x 108 CFU/mL)가 되게 맞추었다. 그 후, 9.5 mL의 0.03 % TSB, 1 % 타입 Ⅰ 아가로스 및 10 mM 포스페이트 버퍼(PB)(pH 6.5)를 포함하는 언더레이 젤에 각각의 농도로 희석된 균액 0.5 mL을 넣고 잘 섞은 후에 플레이트에 편평하게 부어 굳혔다. 굳은 플레이트에 펀치를 사용하여 직경 2.5 mm의 웰을 뚫은 후에 5 μL의 정제과정의 용액 또는 5 μL의 펩타이드 용액(1000 ug/mL in 0.01 % HAc)을 도입시켰다. 모든 샘플은 0.01 % 아세틱 산 5 μl를 사용하여 용매에 의한 영향이 없음을 확인하였다. 펩타이드가 배지에 스며들면 3 시간 동안 1 차 배양한 후, 그 위에 10 mL의 6 % TSB, 1 % 타입 Ⅰ 아가로스 및 10 mM 포스페이트 버퍼(pH 6.5)를 포함하는 오버레이 젤을 붓고 굳힌 후에 동일한 온도에서 18 시간 동안 2 차 배양하였다. 다음날 웰 주위에 생긴 클리어링 존(clearing zone)의 크기를 측정하여 항균활성을 확인하였다. 대조군으로는 미국산 잡종 농어의 비만세포에서 유래한 항균 펩타이드로서 항균력은 우수하나 용혈활성이 강력한 piscidin 1을 사용하였다.E. coli D31 was used in the experiment for purification of the antibacterial peptide, and 3 gram-positive bacteria (B. subtilis, S. epidermidis, S. mutans) and 4 gram-negative bacteria (E. coli D31) were used to measure the antimicrobial activity of analogs. , S. enterica, Shigella sonnei, P aeruginosa) and one yeast (Candida albicans) were used. As a method of measuring antimicrobial activity, an ultrasensitive radial diffusion assay (URDA) method using two layers of medium containing different concentrations was used. The strain used for URDA was first pre-cultured for 18 hours at each medium and culture temperature, and then the bacterial concentration was 84%T (≒ 1 x 10) using a colorimeter (ProductNo.52-1210, BioMerieux, Inc., USA). 8 CFU/mL). Then, 0.5 mL of the bacterial solution diluted at each concentration was added to an underlay gel containing 9.5 mL of 0.03% TSB, 1% Type I agarose, and 10 mM phosphate buffer (PB) (pH 6.5), and mixed well, and then plated. Pour flat on and harden. After piercing a well with a diameter of 2.5 mm using a punch in the hardened plate, 5 μL of the purification solution or 5 μL of the peptide solution (1000 ug/mL in 0.01% HAc) was introduced. All samples were confirmed to have no influence by the solvent using 5 μl of 0.01% acetic acid. After the peptide has soaked into the medium, incubate the first for 3 hours, then pour the overlay gel containing 10 mL of 6% TSB, 1% Type I agarose, and 10 mM phosphate buffer (pH 6.5) on top of it, and the same temperature after hardening. Incubated for 18 hours in the secondary. The next day, the size of the clearing zone generated around the well was measured to confirm the antibacterial activity. As a control, piscidin 1 was used as an antibacterial peptide derived from mast cells of a hybrid perch from the United States, which has excellent antibacterial activity but strong hemolytic activity.

용혈활성Hemolytic activity (( HemolysisHemolysis ) 측정) Measure

인간 적혈구에 대한 용혈활성을 측정하기 위해서 사람 혈액(혈액형 B형)에 동량의 포스페이트 버퍼 살린(phosphate buffered saline, PBS, 50 mM 소듐 포스페이트, 150 mM NaCl, pH 7.4)을 넣고 혼합한 후 8000 x g, 4 ℃, 1 분간 원심분리해 상층액을 제거하였다. 이러한 세척과정을 3 회 반복한 후 얻어진 적혈구를 3 % 헤마토크리트(hematocrit)이 되도록 PBS를 첨가하였다. 용혈활성을 측정하기 위해서 3 % 헤마토크리트(hematocrit) 90 μL를 e-튜브(tube)에 도입시키고 10 μL의 각 농도의 펩타이드 용액을 첨가하였다. 각각의 e-튜브(tube)를 37 ℃에서 1 시간 반응시킨 후, 4 ℃에서 10 분간 13,000 x g로 원심분리를 하였다. 얻어진 각각의 상층액에서 70 μL를 취해서 96-웰 마이크로티터 플레이트(well microtiter plate)로 옮긴 후 542 nm에서 헤모글로빈 유출 정도를 측정하였다. 적혈구의 100 % 용혈을 위한 실험 대조구로는 트리톤(triton) X-100 (0.1 %)을 사용하였으며, 다음 식을 사용하여 용혈활성 정도를 계산하였다. In order to measure the hemolytic activity of human red blood cells, the same amount of phosphate buffered saline (PBS, 50 mM sodium phosphate, 150 mM NaCl, pH 7.4) was added to human blood (blood type B), mixed, and then 8000 xg, The supernatant was removed by centrifugation at 4° C. for 1 minute. After repeating this washing process 3 times, PBS was added to the obtained red blood cells to become 3% hematocrit. In order to measure the hemolytic activity, 90 μL of 3% hematocrit was introduced into an e-tube, and 10 μL of a peptide solution of each concentration was added. Each e-tube was reacted at 37° C. for 1 hour, followed by centrifugation at 13,000 x g at 4° C. for 10 minutes. 70 μL of each of the obtained supernatant was taken, transferred to a 96-well microtiter plate, and the degree of hemoglobin outflow was measured at 542 nm. Triton X-100 (0.1%) was used as an experimental control for hemolysis of 100% red blood cells, and the degree of hemolytic activity was calculated using the following equation.

% Hemolysis = [(Abs 542nm in the peptide solution - Abs 542nm in buffer) / (Abs 542nm in 0.1% Triton X-100 - Abs 542nm in buffer)] x 100% Hemolysis = [(Abs 542nm in the peptide solution-Abs 542nm in buffer) / (Abs 542nm in 0.1% Triton X-100-Abs 542nm in buffer)] x 100

AcidAcid -- ureaurea PAGEPAGE ( ( AUAU -- PAGEPAGE )와 버그-블롯() And bug-blot ( bugbug -- blotblot ))

펩타이드성 물질의 분포도와 활성 정도를 확인하기 위해서 acid-urea PAGE를 수행하였다. 아세트산(Acetic acid)과 요소(urea)를 포함하는 젤에 각 추출물 20 uL를 2x 샘플 버퍼 20 uL와 혼합한 후에 젤에 도입시키고 150 V로 50 분 동안 전기영동을 수행하였다. 전기영동 후에 젤은 coomassie brilliant blue(CBB) R-250 dye로 염색을 한 후에 결과를 확인 하였다. 또한 버그-블롯(bug-blot)을 수행하기 위해서는 전기영동 후에 염색과정을 수행하지 않고 젤을 린스(rinse)한 후에 E. coli D31를 포함하고 있는 LB 플레이트 위에 블롯시키고 3 시간 동안 37 ℃에서 1 차 배양한 후 젤을 제거하고 16-18 시간 동안 37 ℃에서 2 차 배양한 후에 생성된 클리어링 존(clearing zone)과 염색된 젤의 결과를 비교하였다.Acid-urea PAGE was performed to confirm the distribution and activity of the peptidic material. 20 uL of each extract was mixed with 20 uL of 2x sample buffer in a gel containing acetic acid and urea, and then introduced into the gel, followed by electrophoresis at 150 V for 50 minutes. After electrophoresis, the gel was stained with coomassie brilliant blue (CBB) R-250 dye, and the results were confirmed. In addition, in order to perform bug-blot, after electrophoresis, rinse the gel without performing the staining process, and blot it on an LB plate containing E. coli D31 and blot at 37°C for 3 hours. After the primary culture, the gel was removed, and the resulting clearing zone after secondary culture at 37° C. for 16-18 hours was compared with the results of the stained gel.

PrepPrep -- cellcell RunRun

Bio-rad Prep cell 491(Bio-rad)을 사용해서 preparative continuous acid-urea PAGE (CAU-PAGE)로 낙지 아가미 추출물의 조 정제과정을 수행하였다. Prep-cell run을 위해서는 6.8 cm의 높이를 가진 젤과 5 % HAc를 버퍼로 사용해서 우선 40 mA로 90 분 동안 pre-run을 실시하였다. Pre-run 과정 후에 아가미 추출물 10 mL을 2x 샘플 버퍼와 혼합한 후에 젤에 도입을 시키고 30 mA로 7 시간 동안 분리과정을 수행하면서 분획을 확보하였다.Using Bio-rad Prep cell 491 (Bio-rad), a crude purification process of the octopus gill extract was performed by preparative continuous acid-urea PAGE (CAU-PAGE). For the prep-cell run, a gel with a height of 6.8 cm and 5% HAc were used as a buffer, and pre-run was first performed at 40 mA for 90 minutes. After the pre-run process, 10 mL of gill extract was mixed with 2x sample buffer, introduced into the gel, and separated by 30 mA for 7 hours to obtain fractions.

항균활성물질의 분리 및 정제Isolation and purification of antibacterial active substances

낙지 아가미 추출물은 HPLC(YL9100 HPLC system, 영린기기, Korea)를 이용하여 활성물질을 분리 정제하였다. 즉, 95 % A 용매(0.1 % TFA in HPLC grade water)와 5 % B 용매(0.1% TFA in HPLC CH3CN)로 평형화시킨 Capcell-Pak C18 column(4.6 mm×250 mm, Shiseido, Japan)에 시료를 주입한 후, 60 분간 용매B (5-65 %)의 농도구배로 용출시켰다. 이때, 유속은 1.0 mL/min로 유지하였으며, 각각의 분리된 획분은 URDA방법으로 E. coil D31에 대한 항균 활성을 측정하였다. 활성 피크(peak)들은 동일한 조건으로 최종 단계를 진행한 후에 단일 피크(peak)로 정제하였다.The octopus gill extract was separated and purified from the active material using HPLC (YL9100 HPLC system, Youngrin, Korea). That is, the sample was placed on a Capcell-Pak C18 column (4.6 mm×250 mm, Shiseido, Japan) equilibrated with 95% A solvent (0.1% TFA in HPLC grade water) and 5% B solvent (0.1% TFA in HPLC CH3CN). After injection, it was eluted with a concentration gradient of solvent B (5-65%) for 60 minutes. At this time, the flow rate was maintained at 1.0 mL/min, and each separated fraction was measured for antimicrobial activity against E. coil D31 by the URDA method. The active peaks were purified as a single peak after performing the final step under the same conditions.

트립신(Trypsin ( TrypsinTrypsin ) 처리에 의한 단백질성 활성물질 확인) Confirmation of proteinaceous active substances by treatment

낙지 아가미 추출물에 존재하는 활성물질이 단백질성 물질인지를 확인하기 위해서 트립신(trypsin) 처리 전, 후의 항균활성 변화를 URDA 법을 이용해서 확인하였다. 낙지 추출물에 트립신(1 mg/mL) 1 μL를 첨가하여 37 ℃에서 1 시간 반응시킨 뒤, URDA 방법으로 활성 변화를 측정하였으며, 대조군으로 4 μL에 0.01 % HAc 1 μL를 첨가한 것을 사용하였다. 트립신을 처리하여 충분히 반응 시킨 후 활성 물질이 분해되어 활성이 소실 또는 감소된다면 활성에 관여하는 물질은 단백질일 것으로 판단하였다.In order to confirm whether the active substance present in the octopus gill extract is a proteinaceous substance, the change in antimicrobial activity before and after trypsin treatment was confirmed using the URDA method. 1 μL of trypsin (1 mg/mL) was added to the octopus extract and reacted at 37° C. for 1 hour, and then the activity change was measured by the URDA method, and 1 μL of 0.01% HAc was added to 4 μL as a control. If the activity is lost or decreased due to the decomposition of the active substance after sufficiently reacting by treatment with trypsin, it was determined that the substance involved in the activity would be a protein.

분자량 측정Molecular weight measurement

펩타이드의 분자량은 MALDI-TOF/TOF 5800 시스템(AB SCIEX)을 이용하여 측정하였다. 사용된 매트릭스는 5 mg/mL(0.1 % TFA/50 % 아세토니트릴)의 농도로 녹여진 α-Cyano-4-하이드록시신나믹산(hydroxycinnamic acid, CHCA)을 사용하였다. 각각의 펩타이드를 10 uL의 0.1 % TFA 용매로 녹인 후, 매트릭스와 1:1(v/v)로 섞어 기기에 도입시키고, MS Reflector(Positive) operation mode로 분자량을 측정하였으며 standard는 Calmix 2를 사용하였다. The molecular weight of the peptide was measured using the MALDI-TOF/TOF 5800 system (AB SCIEX). The matrix used was α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) dissolved in a concentration of 5 mg/mL (0.1% TFA/50% acetonitrile). Each peptide was dissolved in 10 uL of 0.1% TFA solvent, mixed with the matrix in 1:1 (v/v) and introduced into the device, and the molecular weight was measured in MS Reflector (Positive) operation mode, and Calmix 2 was used as the standard. I did.

아미노산 서열결정Amino acid sequencing

정제한 펩타이드들의 아미노산 서열을 결정하기 위해서 한국기초과학지원 연구원에 있는 Procise 491 HT protein sequencer(Applied Biosystems, USA)를 사용한 Edman 분해법으로 분석하였다.In order to determine the amino acid sequence of the purified peptides, it was analyzed by Edman digestion method using Procise 491 HT protein sequencer (Applied Biosystems, USA) of Korea Basic Science Institute.

분자량, Molecular Weight, pIpI , , homologyhomology searchsearch And sequencesequence alignmentalignment

분석된 일차 구조의 분자량 및 pI의 계산은 Expasy tool(http://expasy.org/tools/)을 사용하여 분석을 하였다. 그리고 homology search는 NCBI BlastP(http://www.ncbi..nlm.gov/BLAST)를 이용하여 확인하였다. 유사성이 있는 물질들과의 primary sequence들의 alignment는 ClustalX program을 이용해서 수행하였다.The molecular weight and pI of the analyzed primary structure were calculated using the Expasy tool (http://expasy.org/tools/). And homology search was confirmed using NCBI BlastP (http://www.ncbi..nlm.gov/BLAST). Alignment of primary sequences with similar substances was performed using the ClustalX program.

유사체 디자인Analog design

유사체 디자인을 위해서 2차 구조예측 프로그램을 사용해 정제 펩타이드의 2 차 구조를 예측하였으며, 예측된 2 차 구조를 바탕으로 유사체 디자인을 위한 가장 이상적인 부위를 선택하였다. 모체 펩타이드(Parent peptide)로 선택된 부분의 구조적 특성을 확인하고 C-말단의 아미드화(amidation) 및 아미노산 치환(amino acid substitution) 방법으로 유사체를 디자인하였다.For analog design, the secondary structure of the purified peptide was predicted using a secondary structure prediction program, and the most ideal site for analog design was selected based on the predicted secondary structure. The structural properties of the portion selected as the parent peptide were confirmed, and analogs were designed by C-terminal amidation and amino acid substitution.

항균 Antibacterial 펩타이드의Peptide 합성 및 정제 Synthesis and purification

디자인된 펩타이드는 펩트론 (주)(대전)으로부터 순도 95 %이상으로 합성 및 정제되어 공급되었다. 유사체들은 펩타이드 합성기 ASP48S(펩트론, 대전 한국)를 사용한 F-moc 고상합상법에 의해서 합성되었고, Shiseido Capcell-Pak C18 column(250 mm × 4.6 mm, 10 μm)을 이용한 RP-HPLC로 정제되었다. 정제 조건은 0.1%(v/v) trifluoroacetic acid를 포함하는 H2O-CH3CN의 용매시스템으로 3-40 %의 농도구배조건에서 220 nm에서 유속 1 mL/min으로 수행되었다. 정제된 펩타이드의 분자량 측정은 liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS; HP1100 series; Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 수행되었다. 정제된 펩타이드들은 0.01 % 초산에 1000 ug/mL의 농도로 녹여져서 이후의 실험에 사용되었다.The designed peptide was synthesized and purified with a purity of 95% or higher from Peptron Co., Ltd. (Daejeon) and supplied. The analogs were synthesized by the F-moc solid phase conjugation method using the peptide synthesizer ASP48S (Peptron, Daejeon Korea), and purified by RP-HPLC using a Shiseido Capcell-Pak C18 column (250 mm × 4.6 mm, 10 μm). Purification conditions were carried out with a solvent system of H 2 O-CH 3 CN containing 0.1% (v/v) trifluoroacetic acid at a flow rate of 1 mL/min at 220 nm under a concentration gradient of 3-40%. Molecular weight measurement of the purified peptide was performed using liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS; HP1100 series; Agilent, Santa Clara, CA, USA). The purified peptides were dissolved in 0.01% acetic acid at a concentration of 1000 ug/mL and used in subsequent experiments.

세균의 내막 투과성(Bacterial permeability to the inner membrane ( CytoplasmicCytoplasmic membranemembrane permeabilizationpermeabilization ) 측정) Measure

세균의 내막 투과성 측정은 nonmembrane permeative chromogenic substrate인 O-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside(ONPG)를 사용해서 E. coli ML35p의 세포질에 존재하는 β-갈락토시데이즈(β-galactosidase)의 활성을 측정함으로써 수행되었다. 배양된 Mid-logarithmic phase의 E. coli ML35p를 10 mM 소듐 포스페이트 버퍼(sodium phosphate buffer)(pH7.4)로 세척한 후에 1.5 mM의 ONPG를 포함하는 동일 버퍼에 용해시켰다. 그 후, 측정할 펩타이드를 첨가한 뒤 유출된 E. coli ML35p의 β-갈락토시데이즈(β-galactosidase)에 의한 ONPG의 O-nitrophenol로의 가수분해 정도를 405 nm에서 측정함으로써 수행되었다. Piscidin1과 0.01 % 초산은 각각 대조군으로서 사용되었다.Bacterial permeability measurement was performed by measuring the activity of β-galactosidase in the cytoplasm of E. coli ML35p using O-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside (ONPG), a nonmembrane permeative chromogenic substrate. It was done by doing. The cultured Mid-logarithmic phase of E. coli ML35p was washed with 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4), and then dissolved in the same buffer containing 1.5 mM ONPG. Thereafter, after adding the peptide to be measured, the degree of hydrolysis of ONPG to O-nitrophenol by β-galactosidase of E. coli ML35p was measured at 405 nm. Piscidin1 and 0.01% acetic acid were used as controls, respectively.

DNADNA -- BindingBinding assayassay

펩타이드의 DNA-binding assay는 DNA와 펩타이드의 배양 후 아가로스 젤 전기영동(agarose-gel electrophoresis)에서 DNA 이동을 저해하는 정도로서 확인하였다. 이를 위해서 1 Kb DNA 마커, λ-Hind III-digested DNA(50 ng)(Roche, Basel, Switzerland)와 각 펩타이드(1 ug)를 혼합해서 37 ℃에서 30 분 반응시킨 후 0.5 μg/mL ethidium bromide(EtBr)를 포함하는 1.0 % 아가로스 젤에서 전기영동을 수행하여 확인하였다.The DNA-binding assay of the peptide was confirmed as the degree of inhibition of DNA migration by agarose-gel electrophoresis after culturing the DNA and the peptide. To this end, 1 Kb DNA marker, λ-Hind III-digested DNA (50 ng) (Roche, Basel, Switzerland) and each peptide (1 ug) were mixed and reacted at 37° C. for 30 minutes, followed by 0.5 μg/mL ethidium bromide ( EtBr) was confirmed by performing electrophoresis on a 1.0% agarose gel.

실험예Experimental example

<< 실험예Experimental example 1: 항균 1: antibacterial 펩타이드의Peptide 정제 및 특성화> Purification and Characterization>

1) 아가미 추출물의 항균활성1) Antibacterial activity of gill extract

낙지 아가미 추출물의 항균활성과 단백질성 항균물질의 존재를 확인하기 위해서 아가미 추출물들의 트립신(trypsin) 처리 전후의 항균활성을 E. coil D31와 B. subtilis KCTC1021에 대해서 URDA 법을 사용하여 측정하였다(도 1). 도 1에서 Before는 트립신(trypsin) 처리 전의 추출물의 항균활성이고, after는 트립신(trypsin) 처리 후의 추출물들의 항균활성이다. 그 결과 아가미 추출물은 두 균주에 대해서 강한 항균활성을 나타내었고, 트립신(trypsin) 처리 후에는 이러한 항균활성이 거의 소실되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 낙지 아가미 추출물은 단백질성 항균물질을 함유하고 있다는 것을 의미하는 것이다. 따라서 아가미 추출물에 존재하는 항균 펩타이드의 정제를 위한 실험을 수행하였다.To confirm the antimicrobial activity of the octopus gill extract and the presence of proteinaceous antibacterial substances, the antibacterial activity of the gill extracts before and after trypsin treatment was measured for E. coil D31 and B. subtilis KCTC1021 using the URDA method (Fig. One). In FIG. 1, Before is the antibacterial activity of the extract before trypsin treatment, and after is the antibacterial activity of the extracts after trypsin treatment. As a result, the gill extract showed strong antimicrobial activity against the two strains, and it was found that this antimicrobial activity was almost lost after treatment with trypsin. These results indicate that the octopus gill extract contains proteinaceous antibacterial substances. Therefore, an experiment for purification of the antibacterial peptide present in the gill extract was performed.

2) Continuous AU-PAGE2) Continuous AU-PAGE

아가미 추출물을 Bio-rad Prep-cell 491에 도입을 시켜서 조정제 과정을 수행하였다. 그 결과, 분취된 분획 #37부터 항균활성을 나타내기 시작해서 분획 #103까지의 넓은 범위에 걸쳐서 활성을 나타내었으며, 특히 분획 #43~#63에서 강한 활성을 나타내었다(도 2A). 이러한 결과는 낙지 아가미 추출물에는 다양한 분자량과 net-charge를 가진 항균물질이 존재하고 있음을 의미하는 것이다 (도 2B). 도 2는 이러한 Prep-cell pooled #의 E. coli D31에 대한 항균활성 및 활성 분포도이다. 이러한 도 2A는 각 prep-cell#들을 농축시킨 후에 0.01 % HAc에 녹여서URDA법을 사용해서 E. coli D31에 대해 항균활성을 측정하였다. 또한 도 2B는 각 분획들의 URDA 결과로 얻어진 clearing zone diameter를 나타낸 그래프이다. 항균물질 정제를 위해서 역상 HPLC에 도입한 분획은 빨간색 막대로 나타내었다.The gill extract was introduced into Bio-rad Prep-cell 491 to carry out the conditioning agent process. As a result, the fractionated fraction #37 started to exhibit antimicrobial activity and exhibited activity over a wide range from fraction #103, and particularly, fractions #43 to #63 showed strong activity (Fig. 2A). These results mean that antimicrobial substances having various molecular weights and net-charges exist in the octopus gill extract (FIG. 2B). Fig. 2 is a diagram showing the antimicrobial activity and activity distribution of this Prep-cell pooled # against E. coli D31. 2A shows that each prep-cell# was concentrated and then dissolved in 0.01% HAc, and the antimicrobial activity was measured against E. coli D31 using the URDA method. In addition, Figure 2B is a graph showing the clearing zone diameter obtained as a result of the URDA of each fraction. Fractions introduced into reverse phase HPLC for purification of antimicrobial substances are indicated by red bars.

또한 항균활성 펩타이드의 분리를 위해서 저분자 물질을 포함하는 분획선택과 원활한 정제과정 수행을 위해서 활성 분획들을 acid-urea PAGE에 도입시켜 각 분획들의 분자량을 확인하였다(도 3). 그 결과 prep-cell 분획 #43~53까지는 약 6.5 kDa이하의 분자량에 해당하는 band를 포함하고 있었으며 #57~63까지는 ~11 kDa 이상의 분자량을 가지는 것으로 나타났다. 도 3은 낙지 아가미 추출물들의 활성 prep-cell #들의 AU-PAGE이며, 20 uL의 prep-cell #33~65(A)과 prep-cell #69~97(B)를 2x sample buffer 혼합한 후에 전기영동을 수행하였다. Marker로는 human histone H1(~21 kDa) 1 ug, lysozyme(~11 kDa, 2 ug), aprotinin(~6.5 kDa, 3 ug) 및 synthetic peptide Cg3(~1.4 kDa, 1 ug)을 사용하였다.In addition, for the separation of the antimicrobial active peptide, the active fractions were introduced into acid-urea PAGE to select a fraction containing a low molecular weight substance and to perform a smooth purification process, thereby confirming the molecular weight of each fraction (FIG. 3). As a result, prep-cell fractions #43 to 53 contained a band corresponding to a molecular weight of less than about 6.5 kDa, and those from #57 to 63 were found to have a molecular weight of ~11 kDa or more. 3 is an AU-PAGE of active prep-cell #s of octopus gill extracts, and electrophoresis after mixing 20 uL of prep-cell #33-65(A) and prep-cell #69-97(B) with 2x sample buffer Yeongdong was performed. Human histone H1 (~21 kDa) 1 ug, lysozyme (~11 kDa, 2 ug), aprotinin (~6.5 kDa, 3 ug) and synthetic peptide Cg3 (~1.4 kDa, 1 ug) were used as markers.

3) HPLC purification3) HPLC purification

낙지 아가미 추출물의 prep-cell 활성 분획인 #53을 역상 HPLC에 도입시켜 항균활성 펩타이드의 정제과정을 수행하였다(도 4). 그 결과 아가미 추출물의 역상 HPLC에서 활성이 확인된 2 개의 피크와 유사한 retention time(32 %와 34 %의 아세토니트릴의 농도)을 가지는 2 개의 활성 피크가 prep-cell #53에 포함되어 있는 것이 확인되었고, 각각의 활성 피크의 최종 정제과정을 동일한 정제조건을 사용해서 수행하였다(도 4B와 도 4C). 그 결과 2 개의 항균활성 물질(Ov1 1, 2로 명명)을 최종 정제하였다. 2 개의 정제된 항균 물질은 분자량 측정과 edman degradation법을 통해서 일차구조 분석을 진행하였다.#53, the prep-cell active fraction of the octopus gill extract, was introduced into reverse-phase HPLC to perform the purification process of the antimicrobial active peptide (FIG. 4). As a result, it was confirmed that prep-cell #53 contained two active peaks with retention times similar to those of the two peaks whose activity was confirmed in reverse phase HPLC of the gill extract (32% and 34% acetonitrile concentration). , The final purification process of each of the active peaks was performed using the same purification conditions (FIGS. 4B and 4C). As a result, two antimicrobial active substances (designated as Ov1 1 and 2) were finally purified. The two purified antimicrobial substances were subjected to primary structure analysis through molecular weight measurement and edman degradation method.

4) Peptide identification4) Peptide identification

낙지 아가미 추출물의 prep-cell 활성 분획인 #53의 역상 HPLC에서 최종 정제된 두 개의 항균 펩타이드의 분자량은 MALDI-TOF/TOF™™ 5800 system(AB SCIEX)을 이용하여 측정하였다. 분자량 측정 결과, 정제된 펩타이드 1과 2의 분자량은 각각 1211.29 Da과 2502.24 Da인 것으로 확인되었다(도 5A, B).The molecular weight of the two antimicrobial peptides finally purified by reverse-phase HPLC of #53, the prep-cell active fraction of the octopus gill extract, was measured using the MALDI-TOF/TOF™™ 5800 system (AB SCIEX). As a result of molecular weight measurement, it was confirmed that the molecular weights of the purified peptides 1 and 2 were 1211.29 Da and 2502.24 Da, respectively (FIGS. 5A and B).

낙지 아가미 추출물에서 최종 정제된 두 항균 펩타이드의 펩타이드 시퀀싱은 PROCISE 491 HT protein sequencer(Applied Biosystems, USA)를 이용하여 수행되었다. 그 결과 펩타이드 1과 2는 각각 11개와 24개의 아미노산으로 구성된 펩타이드로 밝혀졌다(도 5C, D). 일차구조 분석 자료의 정확성을 확인하기 위해서 실제의 분자량 측정으로 얻어진 각 펩타이드의 실험치 분자량(1211.59 Da과 2502.24 Da)들과 edman degradation으로 확인된 각 펩타이드의 구성 아미노산을 토대로 계산된 이론치 분자량(1211 Da과 2502 Da)들을 비교한 결과 두 가지의 분자량들이 정확히 일치하는 것으로 확인되었다.Peptide sequencing of the two antimicrobial peptides finally purified from the octopus gill extract was performed using a PROCISE 491 HT protein sequencer (Applied Biosystems, USA). As a result, peptides 1 and 2 were found to be peptides composed of 11 and 24 amino acids, respectively (Fig. 5C, D). In order to confirm the accuracy of the primary structure analysis data, the theoretical molecular weights (1211 Da and 1211 Da) calculated based on the experimental molecular weights (1211.59 Da and 2502.24 Da) of each peptide obtained by measuring the actual molecular weight and the amino acid constituents of each peptide identified by edman degradation. As a result of comparing 2502 Da), it was confirmed that the two molecular weights were exactly the same.

5) 정제된 펩타이드들의 이차구조 예측5) Prediction of secondary structure of purified peptides

정제된 펩타이드의 2차 구조예측은 EMBOSS GUI의 garnier method를 사용하여 수행되었다. 그 결과 Ov 1은 β-쉬트(β-sheet) 구조와 turn구조가 섞여 있는 혼합구조를 이루고 있는 것으로 예측되었다(도 6A). 반면 Ov 2는 α-헬릭스(α-helix)를 주요 구조로 β-쉬트(β-sheet) 구조와 turn 구조가 약간 섞여 있는 2차 구조를 가지는 것으로 나타났다(도 6B).The secondary structure prediction of the purified peptide was performed using the garnier method of EMBOSS GUI. As a result, Ov 1 was predicted to have a mixed structure in which a β-sheet structure and a turn structure are mixed (FIG. 6A). On the other hand, Ov 2 was found to have a secondary structure in which a β-sheet structure and a turn structure are slightly mixed with α-helix as the main structure (FIG. 6B).

6) 정제한 펩타이드들의 sequence alignment6) Sequence alignment of purified peptides

정제된 펩타이드들의 상동성 확인은 Genome Net의 BLASTP 2.2.10와 TBLASTN 2.2.10을 이용해서 수행되었다. 그 결과 Ov 1(서열번호 4)은 다양한 생물에 공통적으로 존재하는 histone H4의 C-말단 부분과 완전하게 상동성을 나타내었고, Ov 2(서열번호 5)도 역시 다양한 생물의 histone H2B의 N-말단 부분과 완벽하게 상동성을 나타내었다(도 7A, B). 이러한 결과는 정제된 펩타이드들은 낙지에 존재하는 히스톤(histone) 단백질에서 유래된 단편(fragment)들로 예측되며, 히스톤(histone) 단백질이 선천면역에도 관계되어 있음을 의미하는 것이다.The homology confirmation of the purified peptides was performed using Genome Net's BLASTP 2.2.10 and TBLASTN 2.2.10. As a result, Ov 1 (SEQ ID NO: 4) showed complete homology with the C-terminal portion of histone H4 common to various organisms, and Ov 2 (SEQ ID NO: 5) was also N- It showed complete homology with the terminal portion (Fig. 7A, B). These results indicate that purified peptides are predicted as fragments derived from histone proteins present in octopus, and that histone proteins are also involved in innate immunity.

<< 실험예Experimental example 2: 2: 해양무척추동물인Marine invertebrates 낙지 유래 항균 Octopus-derived antibacterial 펩타이드의Peptide 유사체 개발> Analogue development>

1) 정제 펩타이드 (Ov 1 & Ov 2)의 항균활성1) Antibacterial activity of purified peptides (Ov 1 & Ov 2)

정제된 펩타이드들의 항균활성을 측정하기 위해서 확인된 아미노산 서열에 따라서 펩타이드를 고상합성법으로 합성을 하였으며 합성된 펩타이드를 이용해 항균활성을 측정하였다(도 8). 그 결과 합성된 펩타이드들은 약한 항균활성을 나타내었다. 이러한 결과는 아마도 펩타이드들의 천연의 form과 합성된 form에서의 구조적 차이나 이들이 존재하는 생체내(in vivo)의 환경과 생체외(in vitro) 환경의 차이에서 기인된 결과인 것으로 판단된다. 따라서 Ov 1(서열번호 4)과 Ov 2(서열번호 5)의 활성 개선과 안정도 증대를 위해서 이들 펩타이드의 일차구조를 주형으로 사용해서 단편화된 길이를 가진 활성이 증가된 선도 펩타이드를 선별하기 위해서 유사체를 디자인하였다.In order to measure the antibacterial activity of the purified peptides, peptides were synthesized by solid-phase synthesis according to the identified amino acid sequence, and the antimicrobial activity was measured using the synthesized peptide (FIG. 8). As a result, the synthesized peptides showed weak antibacterial activity. This result is probably due to the structural difference between the natural and synthesized forms of the peptides, or the difference between the in vivo and in vitro environments in which they exist. Therefore, in order to improve the activity and increase stability of Ov 1 (SEQ ID NO: 4) and Ov 2 (SEQ ID NO: 5), the primary structure of these peptides is used as a template to select the leading peptide with increased activity with fragmented length. Was designed.

2) Ov 1, 2 유래의 유사체 디자인2) Design of analogs derived from Ov 1, 2

Ov 1과 Ov 2의 일차구조를 바탕으로 디자인된 유사체들에 대한 서열정보는 표 1에 나타내었다. Ov 1의 유사체들은 11개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 분자 내에 Gly 잔기 또는 Gln 잔기를 다른 아미노산으로 치환하고, C-말단을 아미드(amide)화 시키는 방법으로 유사체를 디자인하였다. Ov 2의 유사체도 모체인 Ov 2의 2차 구조 예측 결과에서 α-헬릭스(α-helix) 구조를 취하는 부분을 우선적으로 선택하여 아미노산 치환법과 C-말단의 아미드(amide)화를 통해서 유사체를 디자인 하였다. 또한 N-말단 부분의 선택을 통해서 Ov 2의 길이의 단편화를 목적으로 디자인 되었다.Sequence information for analogs designed based on the primary structures of Ov 1 and Ov 2 are shown in Table 1. Analogs of Ov 1 consist of 11 amino acids, and the analogs were designed by substituting other amino acids for Gly or Gln residues in the molecule and amide at the C-terminus. The analogue of Ov 2 is also designed through the amino acid substitution method and C-terminal amideization by preferentially selecting the part that takes the α-helix structure from the secondary structure prediction result of Ov 2, which is the parent. I did. It was also designed for the purpose of fragmenting the length of Ov 2 through the selection of the N-terminal part.

Figure 112016102380982-pat00001
Figure 112016102380982-pat00001

<< 실험예Experimental example 3: 3: OvOv 1과 Lesson 1 OvOv 2의 유사체들의 항균활성> Antimicrobial activity of analogs of 2>

Ov 1(서열번호 4)과 Ov 2(서열번호 5)의 유사체들과 대조군으로 piscidin 1(미국산 잡종 농어에서 유래된 항균 펩타이드)을 7종의 세균과 1종의 yeast(C. albicans)에 대해서 항균활성을 URDA법을 사용해서 측정하였다 (도 9, 표 2). 항균활성 측정 결과, 3 가지의 유사체들은 강한 항균활성을 나타내었다. 특히, Ov1-1(서열번호 1)과 Ov1-2(서열번호 2)는 측정에 사용된 모든 균주에 대해서 piscidin 1의 활성과 유사하거나 강한 항균활성을 나타내었다. 흥미로운 결과는 대조군으로 사용된 piscidin 1은 C. albicans에 대해서 약한 활성을 나타내었으나 Ov1-1과 Ov1-2는 C. albicans에 대해서도 강한 활성을 나타내었다. 이러한 결과는 Ov 1과 Ov 2의 약한 활성이 유사체 디자인을 통해 길이의 단편화와 활성의 증대라는 개선된 결과를 나타내는 선도물질 개발의 모체(parent)로서 활용 될 수 있으며 새로운 항균 펩타이드의 개발도 가능하다는 것을 의미하는 것이다.Analogs of Ov 1 (SEQ ID NO: 4) and Ov 2 (SEQ ID NO: 5) and piscidin 1 (antibacterial peptide derived from hybrid perch from the United States) as a control were used for 7 bacteria and 1 yeast (C. albicans). Antimicrobial activity was measured using the URDA method (Fig. 9, Table 2). As a result of measuring antimicrobial activity, three analogs showed strong antimicrobial activity. In particular, Ov1-1 (SEQ ID NO: 1) and Ov1-2 (SEQ ID NO: 2) showed similar or strong antimicrobial activity to the activity of piscidin 1 for all strains used for the measurement. Interesting results are that piscidin 1 used as a control showed weak activity against C. albicans, but Ov1-1 and Ov1-2 showed strong activity against C. albicans. These results indicate that the weak activity of Ov 1 and Ov 2 can be used as a parent for the development of leading materials showing improved results of fragmentation of length and increase of activity through analog design, and development of new antimicrobial peptides is also possible. It means that.

Figure 112016102380982-pat00002
Figure 112016102380982-pat00002

<< 실험예Experimental example 4: 4: OvOv 1과 Lesson 1 OvOv 2의 유사체들의 Of analogues of 2 용혈활성Hemolytic activity 측정> Measurement>

유사체들의 독성을 확인하기 위해서 유사체들과 대조군으로 사용된 항균 펩타이드인 piscidin 1의 사람의 적혈구(혈액형 B형)에 대한 용혈활성을 측정하였다(도 10). 그 결과, Ov 1-2가 약간 용혈활성을 보였지만 나머지 유사체들은 사람의 적혈구에 대해서 용혈활성을 거의 나타내지 않았으나, 대조군으로 사용된 piscidin 1은 12.5 μg/mL의 농도부터 강한 용혈활성을 나타내기 시작하였다. 이러한 결과는 강력한 용혈활성을 가진 piscidin 1과는 대조적으로 Ov 1-1(서열번호 1), Ov 1-2(서열번호 2) 및 Ov 2-2(서열번호 3) 유사체들은 유의한 항균활성을 나타내는 농도보다도 훨씬 높은 농도에서 사람의 적혈구에 대해서 독성이 없음을 나타내는 것이다. 따라서 강한 항균활성을 나타내는 위의 3 가지의 유사체들은 새로운 항균 펩타이드의 개발에 활용될 수 있음을 의미하는 것이다.In order to confirm the toxicity of the analogs, the hemolytic activity of piscidin 1, an antimicrobial peptide used as analogs and a control, against human red blood cells (blood type B) was measured (FIG. 10). As a result, Ov 1-2 showed a little hemolytic activity, but the rest of the analogs hardly showed hemolytic activity against human red blood cells, but piscidin 1 used as a control began to show strong hemolytic activity at a concentration of 12.5 μg/mL. . These results show that, in contrast to piscidin 1, which has strong hemolytic activity, Ov 1-1 (SEQ ID NO: 1), Ov 1-2 (SEQ ID NO: 2) and Ov 2-2 (SEQ ID NO: 3) analogs exhibit significant antimicrobial activity. It indicates that there is no toxicity to human red blood cells at a concentration much higher than the indicated concentration. Therefore, it means that the above three analogs exhibiting strong antimicrobial activity can be used in the development of new antimicrobial peptides.

<< 실험예Experimental example 5: 5: CytoplasmicCytoplasmic membranemembrane permeabilizationpermeabilization 측정> Measurement>

Ov 1과 Ov 2 유사체들과 대조군으로 사용된 항균 펩타이드인 piscidin 1의 bacteria membrane에 대한 투과성을 확인하기 위해서 E. coli ML35p에 대한 내막투과성을 405 nm에서 흡광도를 측정함으로써 확인하였다. 막 투과성 측정결과, 대조군으로 사용된 항균 펩타이드인 piscidn 1은 강한 세균의 내막 투과성을 나타내었고, Ov 1과 Ov 2 유사체들 중에서는 Ov 2-2만이 강한 막 투과성을 나타내었고 다른 유사체들은 막 투과성을 거의 나타내지 않았다(도 11). 이러한 결과는 Ov 2-2는 세균의 막을 직접 공격하는 방법으로 항균활성을 나타낼 가능성을 의미하는 것이며, Ov 1-1과 Ov 1-2는 막을 직접적으로 공격하기보다는 간접적인 작용에 의해서 항균작용을 나타낼 가능성이 있음을 의미하는 것이다.In order to confirm the permeability of the Ov 1 and Ov 2 analogs and the antimicrobial peptide piscidin 1 used as a control to the bacteria membrane, the inner membrane permeability to E. coli ML35p was confirmed by measuring the absorbance at 405 nm. As a result of measuring membrane permeability, piscidn 1, an antimicrobial peptide used as a control, showed strong bacterial permeability. Among Ov 1 and Ov 2 analogs, only Ov 2-2 showed strong membrane permeability, and other analogs showed strong membrane permeability. Almost not shown (Fig. 11). These results indicate that Ov 2-2 is a method of directly attacking the bacterial membrane, indicating the possibility of exhibiting antimicrobial activity, and Ov 1-1 and Ov 1-2 exhibit antimicrobial activity through indirect action rather than directly attacking the membrane. It means that there is a possibility to show.

<< 실험예Experimental example 6: 6: DNADNA -- bindingbinding assayassay >>

Ov 1과 Ov 2 유사체들의 DNA와의 결합력은 electrophoretic mobility shift assay(EMSA)법을 이용하여 측정하였다(도 12). 그 결과, 대조군으로 사용된 piscidin 1은 DNA의 전기적 이동을 완전히 저해하였으며, 유사체 중에서는 Ov 1-1 및 Ov 1-2와 Ov 2-2가 DNA의 전기적 이동을 완전히 저해하였다. 반면 다른 유사체들은 DNA의 전기적 이동에는 영향을 주지 않았다. 이러한 DNA-binding assay 결과와 막 투과성을 비교해 보면 항균활성을 나타내는 유사체들 중에서 Ov 1-1과 Ov 1-2는 세균의 intracellular target site를 공격대상으로 해서 항균활성을 나타내는 것으로 판단되며, Ov 2-2는 세포막을 직접 공격하는 작용기작을 가진 것으로 판단된다. 이러한 유사체들의 예상 작용기작에 대한 자료들은 새로운 펩타이드 선도물질을 개발하는 데 중요한 기초자료로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.The binding force of Ov 1 and Ov 2 analogs to DNA was measured using an electrophoretic mobility shift assay (EMSA) (FIG. 12). As a result, piscidin 1 used as a control completely inhibited the electrical migration of DNA, and among analogs, Ov 1-1, Ov 1-2, and Ov 2-2 completely inhibited the electrical migration of DNA. On the other hand, other analogs did not affect the electrical movement of DNA. When comparing the results of this DNA-binding assay with the membrane permeability, it is judged that Ov 1-1 and Ov 1-2 among analogs exhibiting antimicrobial activity show antimicrobial activity by targeting the intracellular target site of bacteria. It is judged that 2 has a mechanism of action that directly attacks the cell membrane. The data on the expected mechanisms of action of these analogs are thought to be useful as important basic data for the development of new peptide lead substances.

<결과><Result>

본 발명자들은 낙지의 아가미로부터 2 개의 항균 펩타이드(Ov1, Ov2)를 정제하였고, 일차구조를 규명한 결과, 2 개의 펩타이드들은 히스톤(histone) H4의 C-말단 부분 및 히스톤(histone) H2B의 N-말단 부분과 완전하게 상동성을 나타내었다. 두 펩타이드는 용혈활성은 전혀 없으면서 Gram-(+)와 (-) 박테리아에 대해 항균활성을 나타내었다. 또한 두 펩타이드를 모체로하여 짧은 길이의 활성이 개선된 항균 펩타이드를 선별하기 위해서 6개의 유사체를 디자인하고 고상합성법으로 합성하였다. 유사체들은 Ov1과 Ov2의 일차구조를 토대로 아미노산 치환 및 C-말단을 amide화하는 방법으로 디자인되었다. 유효 유사체를 선별하기 위해서 다양한 활성측정을 수행하였으며, 그 결과 3개의 유효 유사체 (Ov1-1, Ov1-2, Ov2-2)를 선발하였다. Ov 2-2는 세균의 막을 직접 공격하는 기작으로 항균활성을 나타내는 것으로 예측되며, Ov 1-1과 Ov 1-2는 막을 직접적으로 공격하기보다는 intracellular target site를 공격대상으로 하는 간접적인 기작에 의해서 항균작용을 나타내는 것으로 예측되었다. The present inventors purified two antimicrobial peptides (Ov1, Ov2) from the gills of octopus, and as a result of clarifying the primary structure, the two peptides were the C-terminal portion of histone H4 and the N-terminal portion of histone H2B. It showed complete homology with the distal portion. Both peptides had no hemolytic activity and showed antimicrobial activity against Gram-(+) and (-) bacteria. In addition, six analogues were designed and synthesized by solid-phase synthesis in order to select antimicrobial peptides with improved short-length activity using the two peptides as parent. Analogs were designed by amino acid substitution and amideization of the C-terminus based on the primary structures of Ov1 and Ov2. Various activity measurements were performed to select effective analogues, and as a result, three effective analogues (Ov1-1, Ov1-2, Ov2-2) were selected. Ov 2-2 is predicted to exhibit antimicrobial activity by directly attacking the bacterial membrane, and Ov 1-1 and Ov 1-2 are indirect mechanisms that target the intracellular target site rather than directly attack the membrane. It was predicted to exhibit antibacterial activity.

결국, 본 발명을 통해서 낙지 아가미에서 2개의 항균 펩타이드 (Ov1과 Ov2)를 정제하였고, 이들을 parent peptide로 해서 활성이 개선된 단편의 유사체를 디자인 및 선별하였다. Finally, through the present invention, two antimicrobial peptides (Ov1 and Ov2) were purified from octopus gills, and analogs of fragments with improved activity were designed and selected using these as parent peptides.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and it is possible to implement various modifications within the scope of the technical spirit of the present invention, and this also belongs to the appended claims. It is natural.

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Kunsan National University <120> Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same <130> HPC6216-Ov1-1 <160> 5 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov1-1 <400> 1 Arg Gln Leu Arg Thr Leu Tyr Arg Phe Leu Arg 1 5 10 <210> 2 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov1-2 <400> 2 Arg Leu Leu Arg Thr Leu Tyr Arg Phe Leu Arg 1 5 10 <210> 3 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov2-2 <400> 3 Leu Ala Lys His Ala Val Lys Lys Ala Leu Lys Ala Val 1 5 10 <210> 4 <211> 11 <212> PRT <213> Octopus variabilis <400> 4 Arg Gln Gly Arg Thr Leu Tyr Gly Phe Gly Gly 1 5 10 <210> 5 <211> 24 <212> PRT <213> Octopus variabilis <400> 5 Leu Pro Gly Glu Leu Ala Lys His Ala Val Ser Glu Gly Thr Lys Ala 1 5 10 15 Val Thr Lys Tyr Thr Ser Ser Lys 20 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Kunsan National University <120> Antimicrobial peptide analogues Ov1-1, Ov1-2 derived from Octopus variabilis and antimicrobial composition containing the same <130> HPC6216-Ov1-1 <160> 5 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov1-1 <400> 1 Arg Gln Leu Arg Thr Leu Tyr Arg Phe Leu Arg 1 5 10 <210> 2 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov1-2 <400> 2 Arg Leu Leu Arg Thr Leu Tyr Arg Phe Leu Arg 1 5 10 <210> 3 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Antimicrobial peptide analogue Ov2-2 <400> 3 Leu Ala Lys His Ala Val Lys Lys Ala Leu Lys Ala Val 1 5 10 <210> 4 <211> 11 <212> PRT <213> Octopus variabilis <400> 4 Arg Gln Gly Arg Thr Leu Tyr Gly Phe Gly Gly 1 5 10 <210> 5 <211> 24 <212> PRT <213> Octopus variabilis <400> 5 Leu Pro Gly Glu Leu Ala Lys His Ala Val Ser Glu Gly Thr Lys Ala 1 5 10 15 Val Thr Lys Tyr Thr Ser Ser Lys 20

Claims (10)

서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드.
An antimicrobial peptide derived from octopus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 항균 펩타이드는 C-말단에 아미노기(-NH2)가 결합하는 것을 특징으로 하는 낙지 유래 항균 펩타이드.
The method according to claim 1,
Wherein the antimicrobial peptide has an amino group (-NH 2 ) bonded to the C-terminal thereof.
제1항에 있어서,
상기 항균 펩타이드는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 스타필로코커스 에피더미니스(Staphylococcus epidermidis), 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans), 에어로모나스 히드로필라(Aeromonas hydrophila), 이 콜라이(E. coli), 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica), 시겔라 손네이(Shigella sonnei), 슈도모나스 에루기노사(Pseudomonas aeruginosa) 및 칸디다 알비칸스(Candida albicans)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상에 항균 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 낙지 유래 항균 펩타이드.
The method according to claim 1,
The antimicrobial peptide may be selected from the group consisting of Bacillus subtilis , Staphylococcus epidermidis , Streptococcus mutans , Aeromonas hydrophila , E. coli , Is characterized by having an antimicrobial activity against any one or more selected from the group consisting of Salmonella enterica , Shigella sonnei , Pseudomonas aeruginosa , and Candida albicans Octopus-derived antimicrobial peptides.
서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 항균제 조성물.
An antimicrobial peptide derived from an octopus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.
제4항에 있어서,
상기 항균 펩타이드는 C-말단에 아미노기(-NH2)가 결합하는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물.
5. The method of claim 4,
Wherein the antimicrobial peptide has an amino group (-NH 2 ) bonded at its C-terminal.
제4항에 있어서,
상기 항균 펩타이드는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 스타필로코커스 에피더미니스(Staphylococcus epidermidis), 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans), 에어로모나스 히드로필라(Aeromonas hydrophila), 이 콜라이(E. coli), 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica), 시겔라 손네이(Shigella sonnei), 슈도모나스 에루기노사(Pseudomonas aeruginosa) 및 칸디다 알비칸스(Candida albicans)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상에 항균 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물.
5. The method of claim 4,
The antimicrobial peptide may be selected from the group consisting of Bacillus subtilis , Staphylococcus epidermidis , Streptococcus mutans , Aeromonas hydrophila , E. coli , Is characterized by having an antimicrobial activity against any one or more selected from the group consisting of Salmonella enterica , Shigella sonnei , Pseudomonas aeruginosa , and Candida albicans Lt; / RTI &gt;
서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 식중독 예방 또는 치료용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating food poisoning, comprising an octopus-derived antimicrobial peptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.
서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 칸디다증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating candidiasis comprising an octopus-derived antimicrobial peptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.
서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 장티푸스 예방 또는 치료용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating typhoid fever comprising an octopus-derived antimicrobial peptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.
서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열의 낙지 유래 항균 펩타이드를 유효성분으로 하는 콜레라 예방 또는 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for preventing or treating cholera comprising an octopus-derived antimicrobial peptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.
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