KR101746160B1 - Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof - Google Patents

Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101746160B1
KR101746160B1 KR1020150076355A KR20150076355A KR101746160B1 KR 101746160 B1 KR101746160 B1 KR 101746160B1 KR 1020150076355 A KR1020150076355 A KR 1020150076355A KR 20150076355 A KR20150076355 A KR 20150076355A KR 101746160 B1 KR101746160 B1 KR 101746160B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
peptide
toxin
antibiotic
mycobacterium tuberculosis
antitoxin
Prior art date
Application number
KR1020150076355A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160140137A (en
Inventor
이봉진
이인균
이상재
이기영
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020150076355A priority Critical patent/KR101746160B1/en
Priority to PCT/KR2016/005657 priority patent/WO2016195336A1/en
Publication of KR20160140137A publication Critical patent/KR20160140137A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101746160B1 publication Critical patent/KR101746160B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/08Peptides having 5 to 11 amino acids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/10Peptides having 12 to 20 amino acids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/164Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/35Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Mycobacteriaceae (F)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K7/00Peptides having 5 to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K7/04Linear peptides containing only normal peptide links
    • C07K7/06Linear peptides containing only normal peptide links having 5 to 11 amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K7/00Peptides having 5 to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K7/04Linear peptides containing only normal peptide links
    • C07K7/08Linear peptides containing only normal peptide links having 12 to 20 amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/48Medical, disinfecting agents, disinfecting, antibacterial, germicidal or antimicrobial compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D9/00Compositions of detergents based essentially on soap
    • C11D9/04Compositions of detergents based essentially on soap containing compounding ingredients other than soaps
    • C11D9/22Organic compounds, e.g. vitamins
    • C11D9/40Proteins

Abstract

본 발명은 결핵균 독소-항독소 체계를 표적으로 하는 항생 펩타이드 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 결핵균의 독소-항독소 결합을 억제하는 서열번호 4 내지 6으로 기재되는 아미노산 서열을 가지는 펩타이드가 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균의 독소-항독소 복합체의 결합을 방해하고, 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로, 결핵균의 독소-항독소 결합을 억제하는 상기 펩타이드는 항생용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to an antimicrobial peptide targeting the Mycobacterium tuberculosis toxin-antitoxin system and its use. More particularly, the present invention relates to an antimicrobial peptide that inhibits toxin-antitoxin binding of Mycobacterium tuberculosis and has an amino acid sequence as shown in SEQ ID NOS: Antitoxin complex of the Mycobacterium tuberculosis without affecting it, and as a result, the initiation tRNA is degraded by the separated toxin to induce the death of the Mycobacterium tuberculosis. Therefore, the peptide that inhibits the toxin-antitoxin binding of the Mycobacterium tuberculosis It can be usefully used as an antibiotic composition.

Description

결핵균 독소-항독소 체계를 표적으로 하는 항생 펩타이드 및 이의 용도{Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof}Antibiotic peptides targeted against Mycobacterium tuberculosis toxin-antitoxin system and its use {Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof}

본 발명은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)의 독소-항독소 체계(toxin-antitoxin system)를 표적으로 하는 항생 펩타이드 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to antibiotic peptides that target the toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and uses thereof.

결핵(tuberculosis)은 인체의 어느 곳에나 발생할 수 있는 전염성인 동시에 감염성인 급성 및 만성질환이며 심지어는 사망에 이르게 할 수도 있는 무서운 질환으로, 폐에 잘 걸리는데 약 85% 정도가 폐에 발생하며, 혈류나 임파선을 따라 몸의 어느 기관에나 전파되어 영향을 줄 수 있다. 결핵은 환자의 기침, 콧물 및 가래로부터 공기를 통해 전염되며, 대략 900만명의 사람들이 2013년 결핵에 감염되어 150만명의 사람이 목숨을 잃었다. 또한 다제 내성 결핵, 더 나아가 완전내성 결핵균이 출현하고 있기 때문에 결핵균을 치료하기 위한 새로운 항균제가 필요해지고 있다.
Tuberculosis is a contagious and infectious acute and chronic disease that can occur anywhere in the body. It is a terrible disease that may even lead to death. It affects about 85% of the lungs. About 85% It can be propagated to any organ of the body along the lymph nodes to influence. Tuberculosis spreads from the cough, runny nose and sputum of the patient through the air. Approximately 9 million people are infected with tuberculosis in 2013 and 1.5 million people have died. In addition, multidrug - resistant tuberculosis, and furthermore, complete - resistant tubercle bacilli have emerged, and new antibacterial agents are needed to treat tuberculosis.

독소-항독소 유전자는 맨 처음 대장균의 플라스미드를 유지하는 것에 관여하는 역할로써 알려졌으며, 독소-항독소 유전자를 가지고 있는 플라스미드가 소실되면 안정한 구조를 가지고 있는 독소는 그대로 유지되지만 불안정한 구조를 가지고 있는 항독소 단백질은 분해되어 결국 대장균이 죽게 되는 것이다. 처음 독소-항독소 유전자의 발견 이후로, 플라스미드뿐만 아니라 대장균의 염색체에도 독소-항독소 유전자가 있음이 밝혀졌고, 다제내성, 생물막 형성(biofilm formation) 및 스트레스 상황에서의 생장 억제 등에 관여한다고 알려져 있다. The toxin-antitoxin gene was first known to play a role in maintaining the plasmid of Escherichia coli. When the plasmid having the toxin-antitoxin gene is lost, the toxin having the stable structure is maintained, but the antitoxin protein having the unstable structure is maintained And E. coli is finally killed. Since the discovery of the toxin-antitoxin gene for the first time, it has been found that there is a toxin-antitoxin gene in the chromosome of E. coli as well as in the plasmid, and it is known to be involved in multidrug resistance, biofilm formation and inhibition of growth under stress conditions.

독소-항독소 체계는 크게 세 가지 종류(Type I, II, III)로 나눌 수 있다. 타입 I 체계에서는 RNA 형태의 항독소가 RNA 형태의 독소에 붙어 그 독성을 제거하며, 타입 II 체계에서는 단백질 형태의 항독소가 역시 단백질 형태의 독소에 붙어 그 독성을 제거한다. 타입 III 체계에서는 RNA 형태의 항독소가 단백질 형태의 독소에 붙어 그 독성을 제거한다. The toxin-antitoxin system can be roughly classified into three types (Type I, II, III). In the type I system, the RNA-type antitoxin is attached to the RNA-type toxin to eliminate its toxicity. In the type II system, the protein-type antitoxin is also attached to the protein-type toxin to eliminate its toxicity. In the Type III system, the RNA-type antitoxin is attached to a toxin in the form of a protein to eliminate its toxicity.

이 세 가지 타입 중에서 가장 연구가 많이 이루어진 것이 타입 II 체계이며, 타입 II 체계에서는 독소와 항독소의 유전자가 오페론(operon)을 이루며 암호화(coding)되어 있다. 온도 상승 또는 영양분의 고갈과 같이 박테리아에게 힘든 외부 상황이 닥치게 되면, 스트레스 유도성 단백질 분해 효소에 의해서 불안정한 항독소는 분해되고, 독소의 독성을 중화하지 못하게 되어 세포가 사멸하게 된다. 타입 II 중에서도 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것이 VapBC family이며, 현재까지 VapBC family의 독소(VapC)는 RNA 분해능을 바탕으로 세포의 생장을 억제 한다는 것이 알려져 있다.Among the three types, the most studied type is the type II system. In the type II system, the toxin and antitoxin genes are encoded as operons. When a hard external condition such as a temperature rise or depletion of nutrients is encountered, the unstable antitoxin is degraded by the stress-inducing protease, and the cell is destroyed by failing to neutralize the toxin toxicity. It is known that the VapBC family of toxins (VapC), which occupies the most part of type II, is the cell line that inhibits cell growth based on RNA degradation.

독소-항독소 복합체를 인위적으로 분리할 수 있으면 독성을 가지고 있는 독소가 중화되지 못하여 결국 세포가 사멸할 것이기 때문에 독소-항독소 체계는 새로운 항생제 개발에 매력적인 표적이 될 수 있다. 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)에서는 현재 독소-항독소 체계 중 반 이상이 VapBC family에 속하는 것으로 밝혀져 있으며, 이러한 VapBC family는 결핵균의 극단적인 잠복기와 약제 내성에 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 현재까지 독소-항독소 복합체를 표적으로 하는 결핵 치료제를 개발하기 위한 많은 노력들이 이행되어 왔지만 현재까지는 성공적인 예가 없었다.
The toxin-antitoxin system can be a fascinating target for the development of new antibiotics because the toxin-antitoxin complex can be artificially detoxified and the toxin-containing toxin can not neutralize and eventually kill the cell. In Mycobacterium tuberculosis, more than half of the toxin-antitoxin systems are now found to belong to the VapBC family, and this VapBC family is known to be associated with extreme latency and drug resistance of Mycobacterium tuberculosis. To date, much effort has been made to develop a therapeutic agent for tuberculosis targeting the toxin-antitoxin complex, but so far there has been no successful example.

이에, 본 발명자들은 결핵균 유전자에 암호화되어있는 독소-항독소 체계에 관한 연구를 시작하였고, 이번 연구를 통하여 결핵균의 VapC30 즉 독소가 세포의 생장을 망간 이온 의존적인 RNA 분해능을 바탕으로 조절한다는 것을 밝혀내었다. 또한 VapBC30 복합체의 구조를 규명하였으며, 이 구조를 바탕으로 독소-항독소 복합체의 결합을 방해할 수 있는 펩타이드를 디자인하고 상기 펩타이드가 시험관(in vitro) 내에서 독소-항독소 복합체의 결합을 성공적으로 저해하는 것을 확인하여, 상기 펩타이드를 결핵 치료를 위한 항생용 약학적 조성물의 유효성분으로 사용할 수 있음을 밝힘으로써, 본 발명을 완성하였다.
Therefore, We have begun to study the toxin-antitoxin system that is encoded in the gene. Through this study, we found that VAPC30, a toxin of Mycobacterium tuberculosis, regulates cell growth based on manganese ion-dependent RNA resolution. In addition, the structure of VapBC30 complex was elucidated. Based on this structure, a peptide capable of interfering with the binding of the toxin-antitoxin complex was designed, and the peptide successfully inhibited the binding of the toxin-antitoxin complex in vitro And that the peptide can be used as an active ingredient of an antibiotic pharmaceutical composition for the treatment of tuberculosis, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)의 독소-항독소 체계(toxin-antitoxin system)를 표적으로 하는 항생 펩타이드 및 이를 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물을 제공하는 것이다
It is an object of the present invention to provide an antibiotic peptide targeting the toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and a pharmaceutical composition containing it as an active ingredient

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 독소-항독소의 결합을 억제하는 항생 펩타이드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an antibiotic peptide which inhibits binding of toxin-antitoxin.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for antibiotics containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 의약외품을 제공한다.In addition, the present invention provides an antibiotic quasi-drug containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 외용제를 제공한다.
The present invention also provides an external preparation for antibiotics comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 항생 펩타이드는 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)의 독소-항독소(toxin-antitoxin) 복합체의 결합을 방해하며, 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로 결핵균 치료를 위한 항생용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
The antibiotic peptides of the present invention inhibit the binding of the toxin-antitoxin complex of Mycobacterium tuberculosis without affecting the active site of the toxin, and as a result, the initiation tRNA is degraded by the separated toxin, And thus can be effectively used as an antibiotic composition for the treatment of Mycobacterium tuberculosis.

도 1은 VapBC30 복합체의 전체 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 VapBC30 복합체에서 VapB30 및 VapC30의 결합구조를 나타낸 도이다.
도 3은 VapC30 독소 단백질의 전체 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 VapC30 독소 단백질의 활성부위의 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 각 종들의 VapB 단백질 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 VapC30 단백질 또는 VapBC30 복합체를 발현시킨 대장균의 생장곡선을 OD600 측정을 통해 나타낸 도이다.
도 7은 결핵균(Strain H37Rv)의 tRNAfMet에 VapC30 또는 VapBC30 단백질을 처리한 실험에 대하여 아크릴아마이드(acrylamide) 변성 젤 전기영동 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 VapC30 단백질의 망간 이온 의존성에 대하여 형광 소멸 분석(fluorescence quenching assay) 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 VapBC30 복합체에 펩타이드(서열번호 4 내지 6)를 처리한 실험에 대하여 형광 소멸 분석 결과를 나타낸 도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows the overall structure of a Vap BC30 complex.
2 is a view showing the binding structure of VapB30 and VapC30 in the Vap BC30 complex.
Fig. 3 shows the overall structure of the VapC30 toxin protein. Fig.
Figure 4 shows the structure of the active site of the VapC30 toxin protein.
5 is a diagram showing the VapB protein structure of each species.
FIG. 6 is a diagram showing the growth curve of E. coli expressing VapC30 protein or VapBC30 complex through OD 600 measurement.
FIG. 7 is a graph showing the results of acrylamide-modified gel electrophoresis on an experiment in which tRNA fMet of Mycobacterium tuberculosis (Strain H37Rv) was treated with VapC30 or VapBC30 protein.
FIG. 8 is a graph showing a fluorescence quenching assay result of manganese ion dependence of VapC30 protein. FIG.
9 is a graph showing the results of fluorescence extinction analysis for an experiment in which a peptide (SEQ ID NOS: 4 to 6) was treated with a Vap BC30 complex.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 독소-항독소 결합을 억제하는 항생 펩타이드를 제공한다.The present invention provides antibiotic peptides that inhibit toxin-antitoxin binding.

상기 펩타이드는 서열번호 4 내지 6으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The peptide is preferably composed of any amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 4 to 6, but is not limited thereto.

상기 펩타이드는 결핵균에 대해 항균활성을 갖는 것을 특징으로 한다.The peptide is characterized by having an antibacterial activity against Mycobacterium tuberculosis.

상기 펩타이드는 독소의 독소의 α2, α4 및 항독소의 α1의 결합을 억제하는 것을 특징으로 하는 하며, 독소의 활성에는 영향을 미치지 않는다.The peptide is characterized by inhibiting the binding of alpha 2, alpha 4, and alpha 1 of the toxin toxin, and does not affect the activity of the toxin.

상기 펩타이드는 하나 또는 몇 개의 아미노산이 첨가, 치환 또는 결실된 아미노산도 사용 가능하다.Amino acids in which one or several amino acids are added, substituted or deleted can also be used as the peptide.

상기 펩타이드 합성을 위한 방법으로 당업계의 통상적인 화학적 합성 방법(W. H. Freeman and Co., Proteins; structures and molecular principles, 1983)으로 합성하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 액상 펩타이드 합성법(Solution Phase Peptide synthesis), 고상 펩타이드 합성법(solid-phase peptide syntheses), 단편 응축법 및 F-moc 또는 T-BOC 화학법으로 합성하는 것이 보다 바람직하고, 더욱 구체적으로는 고상 펩타이드 합성법으로 합성하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.As a method for synthesizing the peptide, it is preferable to synthesize it by a conventional chemical synthesis method (WH Freeman and Co., Proteins; structures and molecular principles, 1983) in the art. Specifically, Solution Phase Peptide synthesis Solid phase peptide syntheses, fractional condensation, and F-moc or T-BOC chemical methods. More preferably, the solid phase peptide syntheses are most preferably synthesized by a solid phase peptide synthesis method. It does not.

또한, 본 발명의 펩타이드는 하기와 같은 유전공학적 방법에 의해 제조될 수 있다. 우선, 통상적인 방법에 따라 상기 펩타이드를 코딩하는 DNA 서열을 작제한다. DNA 서열은 적절한 프라이머를 사용하여 PCR 증폭함으로써 제작할 수 있다. 다른 방법으로 당업계에 공지된 표준 방법에 의해, 예컨대, 자동 DNA 합성기(예를 들면, Biosearch 또는 Applied Biosystems사의 제품)를 사용하여 DNA 서열을 합성할 수도 있다. 상기 DNA 서열은 이에 작동가능하게 연결되어 DNA 서열의 발현을 조절하는 하나 또는 그 이상의 발현 조절 서열(예: 프로모터, 인핸서 등)을 포함하는 벡터에 삽입하고, 이로부터 형성된 재조합 발현 벡터로 숙주세포를 형질전환한 다음, 생성된 형질전환체를 상기 DNA 서열이 발현되도록 하기에 적절한 배지 및 조건 하에서 배양하여, 배양물로부터 상기 DNA 서열에 의해 코딩된 실질적으로 순수한 펩타이드를 당업계에 공지된 방법(예컨대, 크로마토그래피)을 이용하여 회수한다. 상기 '실질적으로 순수한 펩타이드'라 함은 본 발명에 따른 펩타이드가 숙주로부터 유래된 어떠한 다른 단백질도 실질적으로 포함하지 않는 것을 의미한다. 본 발명의 펩타이드 합성을 위한 유전공학적 방법은 다음의 문헌을 참고할 수 있다: Maniatis et al., MolecularCloning; A laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory, 1982; Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual 등.
In addition, the peptides of the present invention can be produced by a genetic engineering method as described below. First, a DNA sequence encoding the peptide is constructed according to a conventional method. DNA sequences can be prepared by PCR amplification using appropriate primers. Alternatively, DNA sequences can be synthesized by standard methods known in the art, for example, using an automated DNA synthesizer (e. G., Biosearch or Applied Biosystems). The DNA sequence is operatively linked to insert into a vector comprising one or more expression control sequences (e.g., promoters, enhancers, etc.) that regulate the expression of the DNA sequence, and the host cell is transformed with the recombinant expression vector formed therefrom Subsequently, the resulting transformant is cultured under conditions and under conditions suitable for expression of the DNA sequence, and the substantially pure peptide encoded by the DNA sequence is isolated from the culture by a method known in the art , Chromatography). By "substantially pure peptide" is meant that the peptide according to the invention is substantially free of any other proteins derived from the host. Genetic engineering methods for peptide synthesis of the present invention can be found in the following references: Maniatis et al., Molecular Cloning; A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1982; Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual et al.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 독소-항독소 결합을 방해할 수 있는 항생 펩타이드를 합성하기 위한 VapBC30 구조분석을 위해 결핵균(Strain H37Rv)의 VapBC30 복합체 단백질을 분리 및 정제한 후, 엑스-레이 회절 분석 실험을 통해 구조를 결정하였다(도 2 참조). 그 결과, 독소의 활성 자리는 건드리지 않으면서 결합부위에만 영향을 미치는 3가지 펩타이드를 디자인하였다(서열번호 4 내지 6).In a specific example of the present invention, the present inventors isolated and purified a Vap BC30 complex protein of Mycobacterium tuberculosis (strain H37Rv) for analysis of VapBC30 structure for synthesizing an antibiotic peptide capable of interfering with toxin-antitoxin binding, The structure was determined through a diffraction analysis experiment (see FIG. 2). As a result, three peptides were designed (SEQ ID NOS: 4 to 6) that affect only the binding site without touching the active site of the toxin.

또한, 합성 펩타이드를 VapBC30 복합체에 처리한 경우 펩타이드의 농도에 비례하여 형광이 증가하는 것을 확인하였으며, 이는 펩타이드에 의해 VapBC간의 복합체 형성이 저해되어 VapC30에 의해 RNA가 분해된다는 것을 의미한다. 특히, 독소의 α-4 나선을 모방한 펩타이드 III를 첨가하였을 때 RNA의 분해가 가장 많은 것을 확인하였다(도 9 참조).In addition, when the synthetic peptide was treated with VapBC30 complex, it was confirmed that the fluorescence increases in proportion to the concentration of the peptide, which means that the complex formation between VapBC is inhibited by the peptide and RNA is degraded by VapC30. Particularly, when peptide III mimicking the α-4 helices of the toxin was added, it was confirmed that RNA was most decomposed (see FIG. 9).

또한, VapC30 단백질의 활성을 확인하기 위해 VapC30 단독으로 대장균에 발현시킨 경우 VapBC30 복합체를 발현시킨 경우와 비교하여 대장균의 생장 억제되는 것을 확인하였고(도 6 참조), 결핵균의 개시 tRNA(initiator tRNA)와 반응시킨 경우 RNA를 분해하는 것을 확인하였고(도 7 참조), 특히 망간 이온(Mn2+)이 존재하는 경우 VapC30의 RNA 분해효소 활성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다(도 8 참조).In addition, in order to confirm the activity of VapC30 protein, it was confirmed that the expression of VapC30 alone in Escherichia coli inhibited the growth of E. coli compared with the expression of VapBC30 complex (see FIG. 6) (See FIG. 7), and in the presence of manganese ion (Mn 2+ ), the activity of VAPC30 RNAase was increased (see FIG. 8).

따라서, 본 발명의 항생 펩타이드는 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균의 독소-항독소 복합체의 결합을 방해하며, 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로 결핵균 치료를 위한 항생용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
Accordingly, the antibiotic peptide of the present invention inhibits the binding of the toxin-antitoxin complex of Mycobacterium tuberculosis without affecting the active site of the toxin, and as a result, the initiation tRNA is degraded by the separated toxin to induce the death of Mycobacterium tuberculosis, Can be usefully used as an antibiotic composition for treatment.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 조성물을 제공한다.The present invention also provides an antibiotic composition comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

상기 펩타이드는 서열번호 4 내지 6으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The peptide is preferably composed of any amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 4 to 6, but is not limited thereto.

상기 조성물은 결핵균에 대해 항균활성을 갖는 것을 특징으로 한다.The composition is characterized by having antibacterial activity against Mycobacterium tuberculosis.

상기 펩타이드는 하나 또는 몇 개의 아미노산이 첨가, 치환 또는 결실된 아미노산도 사용 가능하다.
Amino acids in which one or several amino acids are added, substituted or deleted can also be used as the peptide.

본 발명의 항생 펩타이드는 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균의 독소-항독소 복합체의 결합을 방해하며(도 9 참조), 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로 결핵균 치료를 위한 항생용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
The antibiotic peptides of the present invention inhibit the binding of the toxin-antitoxin complex of Mycobacterium tuberculosis without affecting the active site of the toxin (see FIG. 9), and as a result, the initiation tRNA is degraded by the isolated toxin, Therefore, it can be effectively used as an antibiotic composition for the treatment of Mycobacterium tuberculosis.

본 발명의 항생 펩타이드를 포함하는 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 상기 항생 펩타이드를 0.1 내지 50 중량%로 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The composition comprising the antibiotic peptide of the present invention preferably comprises 0.1 to 50% by weight of the antibiotic peptide based on the total weight of the composition, but is not limited thereto.

본 발명의 조성물은 약제의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.The compositions of the present invention may further comprise suitable carriers, excipients and diluents conventionally used in the manufacture of medicaments.

본 발명에 따른 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 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 본 발명의 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 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. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.The composition according to the present invention may be formulated in the form of powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, etc., oral preparations, suppositories and sterilized injection solutions according to a conventional method have. Examples of carriers, excipients and diluents that can be included in the composition of the present invention include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, Cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. In the case of formulation, a diluent or excipient such as a filler, an extender, a binder, a wetting agent, a disintegrant, or a surfactant is usually used. Solid form preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules and the like, which may contain at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose, (sucrose), lactose, gelatin and the like. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc are also used. Examples of the liquid preparation for oral use include suspensions, solutions, emulsions, and syrups. In addition to water and liquid paraffin, simple diluents commonly used, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives and the like may be included . Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. Examples of the suspending agent include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like. Examples of the suppository base include witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin, glycerogelatin and the like.

본 발명의 조성물은 경구 또는 비경구로 투여될 수 있으며, 비경구 투여법이라면 어느 것이나 사용 가능하고, 전신 투여 또는 국소 투여가 가능하나, 전신 투여가 더 바람직하며, 정맥 내 투여가 가장 바람직하다. The composition of the present invention may be administered orally or parenterally, and any parenteral administration method may be used, and systemic administration or topical administration is possible, but systemic administration is more preferable, and intravenous administration is most preferable.

본 발명의 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 항균 펩타이드의 유효용량은 1∼2 ㎎/㎏이고, 바람직하게는 0.5∼1 ㎎/㎏ 이며, 하루 1 내지 3회 투여될 수 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다The preferred dosage of the composition of the present invention varies depending on the condition and the weight of the patient, the degree of disease, the type of drug, the route of administration and the period of time, but can be appropriately selected by those skilled in the art. However, for the desired effect, the effective dose of the antimicrobial peptide of the present invention is 1 to 2 mg / kg, preferably 0.5 to 1 mg / kg, and can be administered 1 to 3 times a day. The dosage amounts do not in any way limit the scope of the invention

본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 하는 약학적 조성물은 볼루스(bolus) 형태 혹은 상대적으로 짧은 기간동안 주입(infusion) 등에 의해 단일 투여량(single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량(multiple dose)이 장기간 투여되는 분할 치료 방법(fractionated treatment protocol)에 의해 투여될 수 있다. 상기 농도는 약의 투여 경로 및 치료 횟수뿐만 아니라 환자의 나이 및 건강상태 등 다양한 요인들을 고려하여 환자의 유효 투여량이 결정되는 것이므로 이러한 점을 고려할 때, 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 신규한 펩타이드의 약학적 조성물로서의 특정한 용도에 따른 적절한 유효 투여량을 결정할 수 있을 것이다.
A pharmaceutical composition comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient can be administered to a patient in a single dose by bolus injection or by infusion for a relatively short period of time, or by a fractionated treatment protocol in which multiple doses are administered over a prolonged period of time. Since the concentration of the effective dose of the patient is determined in consideration of various factors such as the route of administration and the number of treatments as well as the age and health condition of the patient, in view of this point, Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI > novel peptide as a pharmaceutical composition.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 의약외품을 제공한다.In addition, the present invention provides an antibiotic quasi-drug containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 항생 펩타이드는 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균의 독소-항독소 복합체의 결합을 방해하며(도 9 참조), 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로 결핵균 치료를 위한 항생용 약학적 조성물, 항생용 의약외품 및 항생용 외용제로 유용하게 사용될 수 있다.
The antibiotic peptides of the present invention inhibit the binding of the toxin-antitoxin complex of Mycobacterium tuberculosis without affecting the active site of the toxin (see FIG. 9), and as a result, the initiation tRNA is degraded by the isolated toxin, Therefore, it can be usefully used as an antibiotic pharmaceutical composition for treatment of Mycobacterium tuberculosis, an antibiotic quasi drug, and an external medicine for antibiotics.

본 발명의 조성물을 의약외품 첨가물로 사용할 경우, 상기 펩타이드를 그대로 첨가하거나 다른 의약외품 또는 의약외품 성분과 함께 사용할 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 유효성분의 혼합량은 사용 목적에 따라 적합하게 결정될 수 있다.When the composition of the present invention is used as a quasi-drug additive, the peptide may be added as it is or may be used together with other quasi-drugs or quasi-drugs, and may be suitably used according to a conventional method. The amount of the active ingredient to be mixed can be appropriately determined depending on the purpose of use.

본 발명의 의약외품 조성물은 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 소독청결제, 샤워폼, 가그린, 물티슈, 세제비누, 핸드워시, 가습기 충진제, 마스크, 연고제, 패치, 또는 필터 충진제일 수 있다.
The quasi-drug composition of the present invention may be a disinfectant cleaner, a shower foam, a gagrin, a wet tissue, a detergent soap, a hand wash, a humidifier filler, a mask, an ointment agent, a patch or a filter filler.

또한, 본 발명은 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생용 외용제를 제공한다.The present invention also provides an external preparation for antibiotics comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.

상기 외용제는, 총 중량에 대하여 본 발명의 항생 펩타이드를 0.1 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The external preparation preferably contains the antibiotic peptide of the present invention in an amount of 0.1 to 50 parts by weight based on the total weight, but is not limited thereto.

상기 외용제는, 추가로 지방 물질, 유기 용매, 용해제, 농축제 및 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온봉쇄제 및 킬레이트화제, 보존제, 비타민, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 지질 소낭, 외용제에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분 또는 통상적으로 사용되는 보조제를 함유할 수 있다. The external preparation may further contain at least one selected from the group consisting of fatty substances, organic solvents, solubilizers, thickening and gelling agents, softening agents, antioxidants, suspending agents, stabilizing agents, foaming agents, fragrances, surfactants, water, And may contain other optional components commonly used in emulsifying agents, fillers, sequestering and chelating agents, preservatives, vitamins, blocking agents, wetting agents, essential oils, dyes, pigments, hydrophilic or lipophilic active agents, lipid vesicles, And may contain auxiliary agents used.

본 발명의 항생 펩타이드는 독소의 활성부위에는 영향을 미치지 않으면서 결핵균의 독소-항독소 복합체의 결합을 방해하며(도 9 참조), 그 결과 분리된 독소에 의해 개시 tRNA가 분해되어 결핵균의 사멸을 유도할 것이므로 결핵균 치료를 위한 항생용 약학적 조성물, 항생용 의약외품 및 항생용 외용제로 유용하게 사용될 수 있다.
The antibiotic peptides of the present invention inhibit the binding of the toxin-antitoxin complex of Mycobacterium tuberculosis without affecting the active site of the toxin (see FIG. 9), and as a result, the initiation tRNA is degraded by the isolated toxin, Therefore, it can be usefully used as an antibiotic pharmaceutical composition for treatment of Mycobacterium tuberculosis, an antibiotic quasi drug, and an external medicine for antibiotics.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

<실시예 1> 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)의 VapBC30 복합체의 구조 결정Example 1: Determination of the structure of the Vap BC30 complex of Mycobacterium tuberculosis

<1-1> 독소(VapC30) 및 항독소(VapB30) 유전자 재조합 벡터 제작 및 발현 유도<1-1> Production of recombinant vector of toxin (VapC30) and antitoxin (VapB30) and induction of expression

결핵균의 독소 및 항독소 복합체의 구조를 결정하기 위하여 먼저 독소 및 항독소 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제작하여 이를 대장균에서 발현시켰다.To determine the structure of toxin and antitoxin complexes of Mycobacterium tuberculosis, recombinant vectors containing toxin and antitoxin genes were prepared and expressed in Escherichia coli.

구체적으로, 결핵균(Strain H37Rv)의 VapB30 유전자(서열번호 7)는 pET28a(Novagen) 발현벡터에, VapC30 유전자(서열번호 8)는 pET21a(Novagen) 발현벡터에 각각 재조합하였고, VapB30 단백질은 N-말단에 히스티딘(histidine)을 포함하도록 제작되었다. 상기 제작된 재조합 벡터를 대장균인 Rosetta2(DE3) 세포에 같이 형질전환하였고, 이를 암피실린 및 카나마이신이 포함된 LB(Luria Bertani) 배지에서 UV 600 nm에서 광학 밀도가 0.5 가 될 때까지 37℃에서 배양하였다. 그 후 0.5 mM 이소프로필 1-티오-베타-디-갈락토피라노시데(isopropyl 1-thio-β-D-galactopyr ano side)를 첨가하여 과량발현을 유도하고, 4 시간 후에 배양된 세포를 5,600 g에서 원심분리하였다. Specifically, the VapB30 gene (SEQ ID NO: 7) of the Mycobacterium tuberculosis strain (SEQ ID NO: 7) was recombined with the pET28a (Novagen) expression vector and the VapC30 gene (SEQ ID NO: 8) was replaced with pET21a Was prepared to contain histidine. The prepared recombinant vector was transformed into Escherichia coli Rosetta2 (DE3) cells and cultured in LB (Luria Bertani) medium containing ampicillin and kanamycin at 370C until the optical density reached 0.5 at UV 600 nm . Thereafter, 0.5 mM isopropyl 1-thio-beta -D-galactopyranoside was added to induce excessive expression, and after 4 hours, the cultured cells were incubated for 5,600 g.

VapC30 단독의 단백질을 얻기 위하여 pCOLD1(Takara) 발현벡터에 재조합하여 대장균 BL21 세포에 삽입했으며, GroES와 GroEL chaperon 단백질과 함께 발현시킨 뒤, 상기와 동일한 방법으로 발현 및 분리하였다.Recombinant pCOLD1 (Takara) expression vector was inserted into E. coli BL21 cells to obtain VapC30 alone protein, which was then expressed together with GroES and GroEL chaperon proteins and expressed and separated in the same manner as above.

위상차 해결을 위해 메티오닌(methionine)을 셀레노메티오닌(Se-Met)으로 치환한 단백질은 셀레노메티오닌이 포함된 M9 배지에서 상기와 동일한 방법으로 발현 및 분리하였다.Proteins in which methionine was replaced with selenomethionine (Se-Met) for phase difference resolution were expressed and separated in the same manner as described above in M9 medium containing selenomethionine.

분리한 모든 단백질은 결정 형성을 위해 원심분리필터(Amicon)를 이용하여 농축하였다.
All the separated proteins were concentrated using a centrifugal filter (Amicon) for crystal formation.

<1-2> 발현된 독소 및 항독소 단백질의 분리 및 정제<1-2> Isolation and purification of expressed toxin and antitoxin protein

실시예 <1-1>에서 수득한 세포를 buffer A(50 mM Tris-HCl, pH 8.0 및 500 mM NaCl)에 재부유한 후 초음파를 이용하여 파쇄하고, 파쇄된 세포는 다시 17,900 g에서 원심분리하여, 상등액을 고정금속흡착크로마토그래피 컬럼(nickel-nitrilotriacetic acid-agarose, Novagen)에 충진하였다. 단백질을 500 mM 이미다졸(imidazole)을 포함한 A buffer로 용출시킨 후 크기 배제 크로마토그래피(HiLoad 16/60 Superdex 200 prep-grade column, GE Healthcare)를 통하여 다시 한번 정제하였다. 이후, 히스티딘 표지를 제거하기 위해 인간 트롬빈(thrombin, 시그마-알드리치, 미국) 10 ㎎을 정제된 단백질에 첨가하여 20℃에서 밤새 방치하고, 크기 배제 크로마토그래피를 통해 분리하였다.
The cells obtained in Example <1-1> were resuspended in buffer A (50 mM Tris-HCl, pH 8.0 and 500 mM NaCl) and then disrupted by ultrasonication. The disrupted cells were centrifuged again at 17,900 g , And the supernatant was loaded onto a fixed metal adsorption chromatography column (nickel-nitrilotriacetic acid-agarose, Novagen). Protein was eluted with A buffer containing 500 mM imidazole and purified once again by size exclusion chromatography (HiLoad 16/60 Superdex 200 prep-grade column, GE Healthcare). Then, 10 mg of human thrombin (Sigma-Aldrich, USA) was added to the purified protein to remove the histidine label, left overnight at 20 ° C, and separated by size exclusion chromatography.

<1-3> 독소-항독소 단백질의 구조 분석 <1-3> Structure analysis of toxin-antitoxin protein

상기 <1-2>에서 정제한 단백질의 구조를 확인하기 위하여 싯팅 드롭 증발법(sitting drop vapor diffusion method)으로 단백질 결정을 형성하여 구조를 분석하였다.In order to confirm the structure of the protein purified in <1-2>, protein crystals were formed by a sitting drop vapor diffusion method to analyze the structure.

구체적으로, 정제된 단백질액과 결정형성 유도를 위한 결정 유도액을 각각 0.5 ㎕씩 섞어 싯팅 드롭(sitting drop)을 만든 후 20℃에서 방치하였다. 셀레노-메티오닌(Seleno-Methionine)으로 치환된 VapBC30의 단백질 결정은 0.2 M 소듐 아세테이트(sodiuim acetate), 0.1 M 소듐 시트레이트(sodium citrate pH 5.5), 5% (w/v) PEG 4,000으로 구성된 결정 유도액을 사용하여 얻었으며, 원형 상태의 VapBC30의 단백질 결정은 0.1 M 소듐 시트레이트 트리베이직 디하이드레이트(sodium citrate tribasic dihydrate, pH 5.6), 1.0 M 암모늄 포스페이트 모노베이직(ammonium phosphate monobasic)으로 구성된 결정 유도액을 사용하여 얻었다.Concretely, 0.5 μl of the purified protein solution and the crystal inducing solution for inducing crystal formation were mixed with each other to make a sitting drop, and then left at 20 ° C. Protein crystals of VapBC30 substituted with Seleno-Methionine were prepared from crystals consisting of 0.2 M sodium acetate (sodiuim acetate), 0.1 M sodium citrate pH 5.5, 5% (w / v) PEG 4,000 The protein crystals of VapBC30 in the circular state were prepared using 0.1 M sodium citrate tribasic dihydrate (pH 5.6), 1.0 M ammonium phosphate monobasic crystal induction Solution.

수득한 단백질 결정을 20% 글리세롤(glycerol, v/v)이 포함된 극저온 보호액에 옮긴 후, 포항 가속기 센터의 BL-5C 빔라인에서 ADSC Quantum 315r CCD detector system(Area Detector Systems Corporation, Poway, California)을 이용하여 회절분석 결과를 얻었다. 각각의 회절 이미지는 결정을 1도씩 회전해 가면서 얻었으며, HKL2000 프로그램을 이용하였다. Se-Met 치환 단백질과 원형 상태의 단백질 결정 모두 P3121 공간 군에 속하였으며, 단위 격자의 크기는 다음과 같다:The obtained protein crystals were transferred to a cryoprotectant containing 20% glycerol (v / v), and then the ADSC Quantum 315r CCD detector system (Area Detector Systems Corporation, Poway, Calif.) Was used in a BL- And the diffraction analysis results were obtained. Each diffraction image was obtained by rotating the crystal by 1 degree, and the HKL2000 program was used. Both the Se-Met substituted protein and the circular protein crystals belong to the P3 1 21 space group, the size of the unit lattice is as follows:

Se-Met 치환 단백질 : a = 96.31 A, b = 96.31 A, and c = 233.03 A; 및Se-Met substituted protein: a = 96.31 A, b = 96.31 A, and c = 233.03 A; And

원형 상태의 단백질 : a = 96.38 A, b = 96.38 A, and c = 232.79 A.Circular protein: a = 96.38 A, b = 96.38 A, and c = 232.79 A.

그 결과, Se-Met 치환 단백질과 원형 상태의 단백질 결정 모두 비대칭 유닛(asymmetric unit) 안에 네 개의 VapBC30 복합 이합체(heterodimer)가 존재하는 것을 확인하였다(표 1 및 2).
As a result, it was confirmed that four VapBC30 complex heterodimers were present in the asymmetric unit in both the Se-Met substituted protein and the circular protein crystal (Tables 1 and 2).

데이터 모음Data collection SAD(Se peak)SAD (Se peak) 단백질 결정 I (Se-Met)Protein crystal I (Se-Met) 단백질 결정 II (원형)Protein crystals II (circular) X-ray wavelength(Å)X-ray wavelength (Å) 0.97910.9791 0.97910.9791 1.00001.0000 Space groupSpace group P3121P3 1 21 P3121P3 1 21 P3121P3 1 21 Unit cell length(Å)Unit cell length (Å) a=b=96.44a = b = 96.44 a=b=96.31a = b = 96.31 a=b=96.38a = b = 96.38 c=233.24c = 233.24 c=233.03c = 233.03 c=232.79c = 232.79 Unit cell angle(˚)Unit cell angle (°) α=β=90, γ=120alpha = beta = 90, gamma = 120 α=β=90, γ=120alpha = beta = 90, gamma = 120 α=β=90, γ=120alpha = beta = 90, gamma = 120 Resolution range(Å)Resolution range (Å) 50.0-2.80 (2.75-2.70)a 50.0-2.80 (2.75-2.70) a 50.0-2.70 (2.75-2.70)a 50.0-2.70 (2.75-2.70) a 50.0-2.70 (2.75-2.70)a 50.0-2.70 (2.75-2.70) a Total /unique reflectionsTotal / unique reflections 1,093,614/31,5021,093,614 / 31,502 233,858/34,963233,858 / 34,963 272,621/35,181272, 621 / 35,181 Completeness(%)Completeness (%) 99.9(100)a 99.9 (100) a 98.9(99.9)a 98.9 (99.9) a 99.3(99.0)a 99.3 (99.0) a <I /σ(I)>&Lt; I /? (I) 83.4(12.4)a 83.4 (12.4) a 37.0(4.68)a 37.0 (4.68) a 41.0(5.39) a 41.0 (5.39) a Rmerge b R merge b 0.173(0.531)a 0.173 (0.531) a 0.087(0.613)a 0.087 (0.613) a 0.088(0.693)a 0.088 (0.693) a

a 삽입구 안의 값은 가장 높은 해상도 쉘(highest resolution shell)의 값이다. a The value in the insertion hole is the value of the highest resolution shell.

b RmergehΣi|I(h) i - >I(h)|/ΣhΣi I(h) i, I(h)는 reflection h의 강도를 나타낸 값이고, Σh는 reflection h의 합계, Σi는 reflection h의 i 측정값의 합계를 나타낸다.
b R merge = Σ h Σ i | I (h) i -> I (h) | / Σ h Σ i I (h) i, I (h) is a value showing the intensity of reflection h, Σ h is the sum of the reflection h, Σ i is a reflection h I &lt; / RTI &gt;

<1-4> 단백질 구조결정 및 구조개선<1-4> Determination of protein structure and improvement of structure

위상차 문제는 피닉스(PHENIX) 프로그램의 오토졸(Autosol)을 이용하고, 단백질 모델형성은 쿠트(Coot, Paul Emsley) 프로그램을 이용하였으며, 레프맥5(Refmac5, CCP4 Software Suite)와 피닉스(PHENIX)를 이용하여 구조 개선을 하였다. 5퍼센트의 데이터를 이용하여 Rfree 를 계산하였으며, 물 분자는 쿠트(Coot) 프로그램을 이용해 모델링하였다. 모든 구조는 몰프로비티(Molprobity)를 이용하여 그 정확성을 확인하였다(표 2).The phase difference problem uses Autosol of the PHENIX program and protein model formation using the Coot and Paul Emsley program and the Refmac5 and CCP4 Software Suite and PHENIX To improve the structure. Five percent of the data were used to calculate R free , and water molecules were modeled using the Coot program. All structures were confirmed using Molprobity (Table 2).

Se-Met 치환 단백질과 원형 단백질의 경우 각각 94.79% 와 93.67% 의 단백질 잔기들이 라마찬드란 플롯(Ramachandran plot)의 알맞은(favored) 지역에 분포하였고 아웃라이어(outlier)는 없었다. 몰프로비티(Molprobity)에서 확인한 결과 두 단백질은 1.64와 1.79의 점수로 100th와 99th 퍼센트 안에 속해 있었으며, 100th 퍼센트는 비슷한 해상도의 구조에서 가장 구조정확성이 높음을 의미한다(표 2).Protein residues of 94.79% and 93.67% for the Se-Met replacement protein and the circular protein were distributed in the favored region of the Ramachandran plot and there was no outlier. Molprobity found that the two proteins belonged to 100 th and 99 th percentiles with a score of 1.64 and 1.79, and 100 th percentages had the highest structural accuracy at similar resolution structures (Table 2).

구조 비교와 겹침은 이차구조비교 함수(SSM)를 사용하였고, 용제 접근부위 분석은 피사(PISA)를 이용하였다. 개선된 구조는 파이몰(PyMOL)을 이용하여 시각화하였으며 잔기 겹침은 클러스탈엑스 2.0(ClustalX 2.0) 프로그램을 이용하였고, 에스프리트 3.0(ESPript 3.0)으로 시각화하였다.
The structure comparison and overlap were performed using the secondary structure comparison function (SSM) and the solvent access site analysis was performed using PISA. The improved structure was visualized using PyMOL. Residual overlaps were visualized using the ClustalX 2.0 program and Esprit 3.0 (ESPript 3.0).

모델 구조 개선 데이터Model structure improvement data 단백질 결정 I(Se-Met)Protein crystal I (Se-Met) 단백질 결정 II(원형)Protein crystals II (circular) Rwork/Rfree c R work / R free c 0.242/0.2730.242 / 0.273 0.205/0.2380.205 / 0.238 No. of nonhydrogen atoms / average B-factor(Å2)No. of nonhydrogen atoms / average B-factor (Å 2 ) Protein atomsProtein atoms 4,713/59.84,713 / 59.8 4,944/61.14,944 / 61.1 Water oxygen atomsWater oxygen atoms 57/48.7357 / 48.73 106/48.29106 / 48.29 Wilson B-factor(Å2)Wilson B-factor (Å 2 ) 59.9259.92 54.254.2 R.m.s. deviations from ideal geometry R.m.s. deviations from ideal geometry Bond lengths(Å)/bond angles(˚)Bond lengths (Å) / bond angles (˚) 0.0113/1.2870.0113 / 1.287 0.0112/1.20530.0112 / 1.2053 R.m.s. Z-scoresd Rms Z-scores d Bond lengths/bond anglesBond lengths / bond angles 0.565/0.5850.565 / 0.585 0.563/0.5670.563 / 0.567 Ramachandran plot(%) Ramachandran plot (%) FavoredFavored 94.79e 94.79 e 93.67e 93.67 e OutliersOutliers 0.0e 0.0 e 0.0e 0.0 e Rotamer outliers(%)Rotamer outliers (%) 2.77e 2.77 e 2.03e 2.03 e

c R=Σ||F obs| -|F calc||/ Σ|F obs|, Rfree 값은 reflection에서 구조 개선에 사용되지 않은 5%를 무작위로 선택해서 계산하였으며, Rwork 값은 남은 reflection에서 계산하였다. c R = Σ || F obs | - | F calc || / Σ | F obs |, R free values were calculated by randomly choosing 5% unused for reflection in reflection, and R work values were calculated from the remaining reflections.

d 레프맥(REFMAC)을 사용하여 얻었다. d REFMAC. &lt; / RTI &gt;

e 몰프로비티(MolProbity)를 사용하여 얻었다.
e mol Pro obtained using Bt (MolProbity).

<1-5> VapBC30 복합체의 구조적 특징<1-5> Structural features of VapBC30 complex

상기 <1-3> 및 <1-4>의 결과를 통하여 2.7 Å의 해상도로 VapBC30 복합체의 구조를 구하였다.The structures of VapBC30 complexes were determined at the resolution of 2.7 Å using the results of <1-3> and <1-4>.

도 1에 나타난 바와 같이, 결정형 I 및 II의 각 비대칭 유닛에 두 개의 VapBC30 복합체 헤테로테트라머(heterotetramer)가 존재하고(도 1a), 각 헤테로테트라머는 VapC30-VapC30 인터페이스를 통해 연결된 두 개의 헤테로다이머(heterodimer) 복합체가 연결되어 이루어지는 것을 확인하였으며, 각 헤테로다이머는 VapC30 사슬 A 및 VacB30 사슬 B, 또는 VapC30 사슬 C 및 VapB30 사슬 D로 이루어진다(도 1b). 또한, 크기 배제 크로마토그래피(size exclusion chromatography)를 통해 VapBC30 복합체의 구조가 92.3 kDa임을 확인하였고(도 1c), 이는 수용액 상에서 VapBC30이 헤테로옥타머(heterooctamer)의 형태로 존재한다는 것을 나타낸다.As shown in Figure 1, there are two VapBC30 complex heterotetramers in each asymmetric unit of crystal form I and II (Figure 1a), and each heterotetramer has two heterodimers connected via the VapC30-VapC30 interface heterodimer complexes were connected. Each heterodimer was composed of VapC30 chain A and VacB30 chain B, or VapC30 chain C and VapB30 chain D (FIG. 1B). In addition, size exclusion chromatography confirmed the structure of the VapBC30 complex to be 92.3 kDa (Fig. 1c), indicating that VapBC30 is present in the form of a heterooctamer in aqueous solution.

또한 도 2에 나타난 바와 같이, VapBC30 복합체는 VapB30의 스왑 블로킹(swapped blocking)을 통하여 VapC30의 활성을 저해한다(도 2a). 구체적으로, VapB30의 C-말단 부위가 먼 쪽의 VapC30의 잔기와 결합하여 스왑 불활성화 과정(swapped inactivation process)을 통하여 VapC30의 효소 활성을 방해하며, VapB30 사슬 D의 C-말단 부위는 VapC30 사슬 A와 결합하고, VapB30 사슬 B의 C-말단 부위는 VapC30 사슬 C와 결합한다. VapC30의 사슬 A에서 Asn96 잔기가 활성부위의 Asp99 및 Asp119 잔기와 함께 분자 내의 수소 결합에 관여하는 반면, VapC30의 사슬 C에서는 Asn96 잔기가 VapB30 사슬 B의 Leu75 및 Gly76 잔기에 수소 결합으로 연결된다(도 2b 및 2c).
Also as shown in Figure 2, the Vap BC30 complex inhibits the activity of VapC30 through swapped blocking of VapB30 (Figure 2a). Specifically, the C-terminal region of VapB30 binds to the residue of VapC30 at the far site and interferes with the enzymatic activity of VapC30 through a swapped inactivation process. The C-terminal region of VapB30 chain D interferes with the VapC30 chain A And the C-terminal region of the VapB30 chain B binds to the VapC30 chain C. Asn96 residues in the chain A of VapC30 are involved in hydrogen bonding in molecules with Asp99 and Asp119 residues of the active site while in the chain C of VapC30 the Asn96 residues are hydrogen bonded to the Leu75 and Gly76 residues of the VapB30 chain B 2b and 2c).

<1-6> VapC30 단백질의 구조적 특징<1-6> Structural features of VapC30 protein

상기 실시예 <1-3> 및 <1-4>의 결과를 통하여 VapC30 단백질의 구조를 구하였다.The structure of VapC30 protein was determined through the results of Examples 1-3 and 1-4.

도 3에 나타난 바와 같이 VapC30 단백질은 핀-도메인 모티프(PIN-domain motif)의 특징을 가지며, β4-β1-β2-β3 순서로 이루어진 4개의 평행한 베타-스트랜드 및 6 개의 알파-헬릭스로 이루어져 있다(도 3a). 또한, VapC30의 C-말단 잔기들(잔기 115-131)은 어떠한 2차 구조도 형성하지 않으며(도 3b), 수용액 및 결정 상태에서 VapBC30 복합체가 헤테로옥타머의 형태로 존재하기 때문에 각 복합체는 2개의 VapC30 호모다이머(homodimer)를 가지고, 호모다이머 형성은 α3, α4, α5 및 α6 헬릭스의 잔기들에 의한 수소결합 및 소수성 결합에 의해 이루어진다(도 3c). As shown in FIG. 3, the VapC30 protein is characterized by a PIN-domain motif and consists of four parallel beta-strands and six alpha-helices in the order of beta 4 - beta 1 - beta 2 - beta 3 (Fig. 3A). In addition, the C-terminal residues (residues 115-131) of VapC30 do not form any secondary structure (FIG. 3b), and because the VapBC30 complex is present in the form of hetero- Homo dimer is formed by hydrogen bonding and hydrophobic bonding by moieties of? 3,? 4,? 5 and? 6 helix (FIG. 3c).

또한, 양성 전하 아미노산(Lys88, Arg90, His91 및 Arg92)이 α5와 α6 헬릭스 사이의 루프에 위치해 있어, RNA 분자와 결합할 것으로 예상되고(도 4a), VapC30 호모다이머 인터페이스의 오목한 표면에 활성 부위가 위치해 있으며, α1, β1, α3 및 α6 사이의 루프와 C-말단 루프에 의해 활성 부위가 형성된다. 활성 부위에는 RNA 분해효소 활성에 필수적인 Asp4, Glu40 및 Asp99 잔기가 보전되어 있으며, 이 세 잔기는 강력한 수소 결합 네트워크(hydrogen bonding network)를 형성하고, 물 분자와 결합한다. 다른 종들의 독소 단백질과 활성 부위의 구조를 비교하였을 때 물 분자가 다른 종들의 금속 이온과 같은 역할을 할 수 있음을 확인하였다(도 4b).
It is also expected that the positive charge amino acids (Lys88, Arg90, His91 and Arg92) are located in the loop between the a5 and the a6 helix and are expected to bind to RNA molecules (Fig. 4a) and that the active site on the concave surface of the VapC30 homodimer interface , And active sites are formed by loops and alpha-end loops between alpha 1 , beta 1, alpha 3 and alpha 6. The active site contains conserved Asp4, Glu40, and Asp99 residues essential for RNAase activity, and these residues form a strong hydrogen bonding network and associate with water molecules. Comparing the structure of the active site with the toxin protein of other species, it was confirmed that the water molecule could act like the metal ion of other species (FIG. 4b).

<1-7> VapB30 단백질의 구조적 특징<1-7> Structural features of VapB30 protein

상기 실시예 <1-3> 및 <1-4>의 결과를 통하여 VapB30 단백질의 구조를 구하였다.The structure of VapB30 protein was determined through the results of Examples 1-3 and 1-4.

도 5에 나타난 바와 같이, 결정형 I 및 II의 비대칭 유닛의 8개의 VapB30 모노머를 비교하였을 때 N-말단 부위는 알파-헬릭스 및 루프로 이루어지는 거의 동일한 구조를 보였지만, C-말단 부위는 다양한 구조를 보이는 것을 확인하였다. 또한, 기존에 알려진 다른 VapB 단백질과 비교하였을 때 VapB30 단백질의 N-말단 알파-헬릭스(잔기 49-62) 구조는 유사하나, 전체적인 구조는 비유사한 것을 확인할 수 있었다(도 5).
As shown in FIG. 5, when comparing the eight VapB30 monomers of the asymmetric unit of crystalline form I and II, the N-terminal region showed almost the same structure consisting of alpha-helix and loop, but the C- Respectively. In addition, when compared to other known VapB proteins, the N-terminal alpha-helix (residues 49-62) of the VapB30 protein is similar but the overall structure is not similar (FIG. 5).

<실시예 2> VapC30 단백질의 대장균 생장억제 효과 확인Example 2 Confirmation of VapC30 Protein Inhibitory Effect on E. coli Growth

VapC30 단백질의 대장균 생장조절 효과를 확인하기 위해 하기와 같은 방법으로 실험하였다. In order to confirm the effect of VapC30 protein on the growth of E. coli, the following experiment was conducted.

VapC30 단독으로 또는 pET28a(+)-His6-VapB30 및 pCOLD1-His6-VapC30 발현벡터를 같이 대장균(E.coli BL21) 세포에 삽입한 뒤, 실시예 <1-1>과 동일한 방법으로 배양 및 발현을 유도하고, OD600은 4시간 반동안 30분 간격으로 측정하였다.VapC30 alone or in pET28a (+) - His 6 -VapB30 and cultured pCOLD1-His 6 -VapC30 then inserted an expression vector, as for E. coli (E.coli BL21) cells, Example <1-1> in the same manner, and Expression was induced and OD 600 was measured at 30 minute intervals for 4 and a half hours.

그 결과, VapC30만을 단독으로 발현시킨 경우 VapBC30 복합체를 발현시킨 경우 및 대조군과 비교하여 대장균의 생장이 억제되었고, VapB30이 VapC30의 생장저해효과를 중화시키는 것을 확인할 수 있었다(도 6).
As a result, when VapC30 alone was expressed alone, the growth of E. coli was inhibited and the growth inhibitory effect of VapB30 was neutralized when the VapBC30 complex was expressed and compared with the control (Fig. 6).

<실시예 3> VapC30 단백질의 개시 tRNA(initiator tRNA) 분해능력 확인Example 3 Confirmation of Initiation tRNA (initiator tRNA) Degradability of VapC30 Protein

VspC30 단백질의 RNA 분해효소 활성을 알아보기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiments were carried out to investigate the activity of VspC30 protein RNAase.

<3-1> 기질로 쓰일 tRNA 합성<3-1> Synthesis of tRNA used as a substrate

결핵균(H37Rv) tRNAfMet부분을 포함한 DNA 조각을 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 통해 증폭하고, T7 RNA 합성효소의 인식부위를 그 상부에 부착하였다. T7 RNA 합성효소를 사용하여, tRNAfMet를 전사하고 메가클리어 키트(MEGAclear kit, Ambion)를 이용하여 정제하였다.
The DNA fragment containing the fMet portion of the Mycobacterium tuberculosis (H37Rv) tRNA was amplified by polymerase chain reaction (PCR) and the recognition site of the T7 RNA synthetase was attached to the upper portion thereof. Using T7 RNA synthetase, tRNA fMet was transcribed and purified using a MegaClear kit (Ambion).

<3-2> VapC30의 개시 tRNA 분해효소 활성 확인<3-2> Identification of initiation tRNAase activity of VapC30

VapC30 단백질을 농도(3, 6, 9 ㎛)를 다르게 하여 실시예 <10-1>의 tRNAfMet(3 ㎛)와 섞은 후[10 ul 반응용액- 0.1 M NaCl, 20 mM Tris-HCL buffer(pH 8.0) 및 40 유닛 RiboLockTM RNase inhibitor(Thermo scientific)] 37℃에서 1 시간동안 방치하여, 잘려진 RNA 조각들을 8M 우레아(Urea)를 포함한 15% 아크릴아마이드(acrylamide) 변성 젤 전기영동법으로 확인하였다.After VapC30 to the different protein concentrations (3, 6, 9 ㎛) mixture as in Example <10-1> of tRNA fMet (3 ㎛) [10 ul reaction solution - 0.1 M NaCl, 20 mM Tris -HCL buffer (pH 8.0) and 40 units of RiboLock RNase inhibitor (Thermo scientific)]. The sections were allowed to stand at 37 ° C for 1 hour, and the cleaved RNA fragments were confirmed by 15% acrylamide denaturing gel electrophoresis containing 8M Urea.

그 결과, VapBC30 복합체(30 ㎛)를 처리한 경우 RNA가 그대로 존재하는 것에 비해, VapC30 단백질을 처리한 경우는 농도 의존적으로 RNA가 완전히 분해되는 것을 확인할 수 있었다(도 7).
As a result, when the VapBC30 complex (30 mu m) was treated, the RNA was present intact, whereas when the VapC30 protein was treated, RNA was completely decomposed in a concentration-dependent manner (FIG.

<3-3> VapC30 단백질의 망간이온(Mn<3-3> The manganese ion of the VapC30 protein (Mn 2+2+ ) 의존적 RNA 분해능력 확인) Identification of dependent RNA degradation ability

또한, VapC30 단백질의 개시 tRNA 분해에 있어서 망간 이온의 영향을 확인하기 위해 형광 소멸 분석(fluorescence quenching assay)을 수행하였다.In addition, a fluorescence quenching assay was performed to confirm the effect of manganese ions on initiation tRNA degradation of VapC30 protein.

구체적으로, VapC30 또는 VapBC30 단백질과 tRNAfMet를 섞은 후, 각각 10 uM MgCl2, 10 uM MnCl2 및 10 uM EDTA를 처리하여 시간별로 형광(SPECTRAmax GEMINI XS spectrofluorometer)을 측정하였다.Specifically, VAPC30 or VapBC30 protein and tRNA fMet were mixed and treated with 10 uM MgCl 2 , 10 uM MnCl 2 and 10 uM EDTA, respectively, and fluorescence (SPECTRAmax GEMINI XS spectrofluorometer) was measured over time.

그 결과, 마그네슘 이온(Mg2+)을 처리한 경우에는 VapC30의 활성이 거의 증가하지 않은 반면, 망간 이온이 존재할 때 VapC30의 활성이 세 배 정도 증가한 것을 확인할 수 있었다(도 8).
As a result, it was confirmed that when magnesium ion (Mg 2+ ) was treated, the activity of VapC30 was hardly increased, but that the activity of VapC30 was increased by three times when manganese ion was present (FIG. 8).

<실시예 4> 독소-항독소 결합을 저해하기 위한 펩타이드 디자인<Example 4> Peptide design for inhibiting toxin-antitoxin binding

VapBC30 복합체의 구조를 보면 독소-항독소의 복합체간의 결합은 항독소의 α1-나선(아미노산 잔기 49-62, 서열번호 1), 독소의 α2-나선(아미노산 잔기 17-27, 서열번호 2) 및 독소의 α4-나선(아미노산 잔기 52-65, 서열번호 3)의 3가지 구조요소로 이루어져 있다. 따라서 독소의 활성 자리는 건드리지 않으면서 결합부위에만 영향을 미치는 3가지 펩타이드를 디자인하였다. 펩타이드 I은 항독소의 α1-나선, 펩타이드 II는 독소의 α2-나선, 펩타이드 III는 독소의 α4-나선을 모방한 것이다:In the structure of VapBC30 complex, the binding between the toxin-antitoxin complexes is determined by binding of α1-helices (amino acid residues 49-62, SEQ ID No. 1), toxin α2-helices (amino acid residues 17-27, (amino acid residues 52-65, SEQ ID NO: 3). Therefore, three peptides were designed that affect only the binding site without touching the active site of the toxin. Peptide I mimics the α1-helices of the antitoxin, peptide II mimics the α2-helices of the toxin, and peptide III mimics the α4-helices of the toxins:

펩타이드 I(서열번호 4) : Glu-Leu-Ala-Ala-Ile-Arg-His-Arg ; Peptide I (SEQ ID NO: 4): Glu-Leu-Ala-Ala-Ile-Arg-His-Arg;

펩타이드 II(서열번호 5) : Asp-Glu-Pro-Asp-Ala-Glu-Arg-Phe-Glu-Ala-Ala-Val-Glu-Ala-Asp-His-Ile ; 및Peptide II (SEQ ID NO: 5): Asp-Glu-Pro-Asp-Ala-Glu-Arg-Phe-Glu-Ala-Ala-Val-Glu-Ala-Asp-His-Ile; And

펩타이드 III(서열번호 6) : Arg-Phe-Gly-Glu-Pro-Gly-Gly-Arg-Glu.
Peptide III (SEQ ID NO: 6): Arg-Phe-Gly-Glu-Pro-Gly-Gly-Arg-Glu.

<실험예 1> 합성 펩타이드의 복합체 형성 저해능 확인EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 Confirmation of Inhibitory Effect on Complex Formation of Synthetic Peptides

상기 <실시예 9>에서 합성된 펩타이드의 VapBC30의 복합체 형성 저해능을 확인하기 위하여 하기와 같은 실험 및 형광 소멸 분석을 수행하였다.The following experiment and fluorescence extinction analysis were performed to confirm the inhibitory effect of the peptide synthesized in Example 9 on the formation of VapBC30 complex.

구체적으로, VapC30(20 ㎛) 또는 VapBC30 복합체(20 ㎛)를 tRNAfMet와 섞은 후[40 ul 반응용액- 0.1 M NaCl, 20 mM Tris-HCL buffer(pH 8.0) 및 40 유닛 RiboLockTM RNase inhibitor(Thermo scientific)] 37℃에서 60 분동안 방치하고, 펩타이드 I(서열번호 4), 펩타이드 II(서열번호 5), 펩타이드 III(서열번호 6)을 각각 20, 50 및 200 uM 농도로 처리하여 37℃에서 2 시간동안 방치하였다.Specifically, VapC30 (20 ㎛) or VapBC30 complex (20 ㎛) and then mixed with tRNA fMet [40 ul reaction solution - 0.1 M NaCl, 20 mM Tris -HCL buffer (pH 8.0) and 40 units RiboLock TM RNase inhibitor (Thermo The peptide I (SEQ ID NO: 4), peptide II (SEQ ID NO: 5) and peptide III (SEQ ID NO: 6) were treated at 20, 50 and 200 uM concentrations, respectively, at 37 DEG C And allowed to stand for 2 hours.

그 결과, 20 uM VapC30 단백질을 넣었을 때 나온 형광값을 100%로 잡고 20 uM VapBC30 단백질을 넣었을 때 나온 형광값을 0%로 잡았을 때, 펩타이드를 처리한 경우 농도 의존적으로 형광이 증가하는 것을 확인하였다. 이는 펩타이드에 의해 VapBC간의 복합체 형성이 저해되어 VapC30에 의해 RNA가 분해된다는 것을 의미한다. 특히, 독소의 α-4 나선을 모방한 펩타이드 III를 첨가하였을 때 RNA의 분해가 가장 많은 것을 확인하였다(도 9).As a result, when the fluorescence value of 20 uM Vap BC30 protein was taken as 100% and the fluorescence value of 20 uM Vap BC30 protein was taken as 0%, it was confirmed that fluorescence increased depending on the concentration when the peptide was treated . This means that complex formation between VapBCs is inhibited by peptides and RNA is degraded by VapC30. Particularly, when peptide III mimicking the α-4 helix of toxin was added, it was confirmed that RNA was most decomposed (FIG. 9).

<110> SNU R&DB Foundation <120> Peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and therof <130> 15P-02-029 <160> 8 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 14 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 1 Leu Arg Asp Glu Leu Ala Ala Ile Arg His Arg Cys Ala Ala 1 5 10 <210> 2 <211> 11 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 2 Asp Ala Glu Arg Phe Glu Ala Ala Val Glu Ala 1 5 10 <210> 3 <211> 14 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 3 Pro Gly Gly Arg Glu Leu Asp Leu Trp Leu His Arg Ala Ala 1 5 10 <210> 4 <211> 8 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 4 Glu Leu Ala Ala Ile Arg His Arg 1 5 <210> 5 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> synthesized peptides <400> 5 Asp Glu Pro Asp Ala Glu Arg Phe Glu Ala Ala Val Glu Ala Asp His 1 5 10 15 Ile <210> 6 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> synthesized peptides <400> 6 Arg Phe Gly Glu Pro Gly Gly Arg Glu 1 5 <210> 7 <211> 255 <212> DNA <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 7 atggcgctga gtatcaagca cccggaagcc gaccggctcg cgcgagcgct tgcggcgcgc 60 accggcgaga cgttgaccga ggcagtggtt accgcgttgc gcgagcggct cgctcgtgag 120 actgggcgtg cccgtgttgt cccgttgcgc gacgagcttg ccgcgattcg gcaccggtgc 180 gcagcgttgc cggtggtcga caaccggtcc gctgaggcga ttctcggcta tgacgagcgc 240 ggattgccgg cctga 255 <210> 8 <211> 396 <212> DNA <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 8 atggtgatcg acacgtccgc gctcgttgcg atgctcagcg acgagccaga cgcagagcgg 60 ttcgaggccg ccgtcgaagc cgaccacatc cggctgatgt cgacggcgtc ttacctggaa 120 acggcactcg tgatagaagc ccgcttcggt gaaccgggcg gacgtgagct ggatctgtgg 180 cttcatcgcg ccgcggtcga ccttgttgcc gtgcatgccg accaagcgga tgccgcgcgc 240 gccgcctacc gcacgtacgg caagggaagg catcgtgcgg ggctcaacta cggcgactgc 300 ttctcatacg gcctcgccaa gatcagcggc cagccactcc tgttcaaggg cgaagatttc 360 caacacaccg acatcgccac ggtcgcgctg ccctaa 396 <110> SNU R & DB Foundation <120> Peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium          tuberculosis and therof <130> 15P-02-029 <160> 8 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 14 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 1 Leu Arg Asp Glu Leu Ala Ala Ile Arg His Arg Cys Ala Ala   1 5 10 <210> 2 <211> 11 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 2 Asp Ala Glu Arg Phe Glu Ala Ala Val Glu Ala   1 5 10 <210> 3 <211> 14 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 3 Pro Gly Gly Arg Glu Leu Asp Leu Trp Leu His Arg Ala Ala   1 5 10 <210> 4 <211> 8 <212> PRT <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 4 Glu Leu Ala Ala Ile Arg His Arg   1 5 <210> 5 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> synthesized peptides <400> 5 Asp Glu Pro Asp Ala Glu Arg Phe Glu Ala Ala Val Glu Ala Asp His   1 5 10 15 Ile     <210> 6 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> synthesized peptides <400> 6 Arg Phe Gly Glu Pro Gly Gly Arg Glu   1 5 <210> 7 <211> 255 <212> DNA <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 7 atggcgctga gtatcaagca cccggaagcc gaccggctcg cgcgagcgct tgcggcgcgc 60 accggcgaga cgttgaccga ggcagtggtt accgcgttgc gcgagcggct cgctcgtgag 120 actgggcgtg cccgtgttgt cccgttgcgc gacgagcttg ccgcgattcg gcaccggtgc 180 gcagcgttgc cggtggtcga caaccggtcc gctgaggcga ttctcggcta tgacgagcgc 240 ggattgccgg cctga 255 <210> 8 <211> 396 <212> DNA <213> Mycobacterium tuberculosis <400> 8 atggtgatcg acacgtccgc gctcgttgcg atgctcagcg acgagccaga cgcagagcgg 60 ttcgaggccg ccgtcgaagc cgaccacatc cggctgatgt cgacggcgtc ttacctggaa 120 acggcactcg tgatagaagc ccgcttcggt gaaccgggcg gacgtgagct ggatctgtgg 180 cttcatcgcg ccgcggtcga ccttgttgcc gtgcatgccg accaagcgga tgccgcgcgc 240 gccgcctacc gcacgtacgg caagggaagg catcgtgcgg ggctcaacta cggcgactgc 300 ttctcatacg gcctcgccaa gatcagcggc cagccactcc tgttcaaggg cgaagatttc 360 caacacaccg acatcgccac ggtcgcgctg ccctaa 396

Claims (10)

서열번호 4 내지 6 중 어느 하나의 아미노산 서열로 구성되는, 결핵균의 독소-항독소 결합체인 VapBC30 복합체의 결합을 억제하는 항생 펩타이드.
An antibiotic peptide which inhibits binding of a Vap BC30 complex, which is a toxin-antitoxin conjugate of Mycobacterium tuberculosis, which is composed of the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOS: 4 to 6.
제 1항에 있어서, 상기 서열번호 4의 아미노산 서열로 구성되는 항생 펩타이드는, 항독소 단백질인 VapB30의 아미노산 잔기 49-62에 해당하는 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 α1의 결합을 억제하는 것을 특징으로 하는 항생 펩타이드.
The antibiotic peptide according to claim 1, wherein the antisense peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is characterized by inhibiting the binding of? 1 composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 corresponding to amino acid residues 49-62 of VapB30, Antimicrobial peptide.
제 1항에 있어서, 상기 서열번호 5의 아미노산 서열로 구성되는 항생 펩타이드는, 독소 단백질인 VapC30의 아미노산 잔기 17-27에 해당하는 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 α2의 결합을 억제하는 것을 특징으로 하는 항생 펩타이드.
2. The antibiotic peptide according to claim 1, wherein the antisense peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 is characterized by inhibiting the binding of? 2 consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 corresponding to amino acid residues 17-27 of VapC30, Antimicrobial peptide.
제 1항에 있어서, 상기 서열번호 6의 아미노산 서열로 구성되는 항생 펩타이드는 독소 단백질인 VapC30의 아미노산 잔기 52-65에 해당하는 서열번호 3의 아미노산 서열로 구성되는 α4의 결합을 억제하는 것을 특징으로 하는 항생 펩타이드.
The antibiotic peptide according to claim 1, wherein the antisense peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 inhibits the binding of? 4 consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 corresponding to amino acid residue 52-65 of VapC30, Antibiotic peptides.
제 1항에 있어서, 상기 펩타이드는 독소의 활성에는 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 항생 펩타이드.
The antibiotic peptide of claim 1, wherein the peptide does not affect the activity of the toxin.
제 1항의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 결핵균 항생용 조성물.
An antibiotic composition for mycobacterium tuberculosis containing the antibiotic peptide of claim 1 as an active ingredient.
삭제delete 삭제delete 제 1항의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 결핵균 항생용 의약외품.
An antibiotic quasi-drug for tubercle bacilli containing the antibiotic peptide of claim 1 as an active ingredient.
제 1항의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 결핵균 항생용 외용제.
A tuberculosis antibiotic external preparation containing the antibiotic peptide of claim 1 as an active ingredient.
KR1020150076355A 2015-05-29 2015-05-29 Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof KR101746160B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150076355A KR101746160B1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof
PCT/KR2016/005657 WO2016195336A1 (en) 2015-05-29 2016-05-27 Antibacterial peptide targeting mycobacterium tuberculosis toxin-antitoxin system, and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150076355A KR101746160B1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160140137A KR20160140137A (en) 2016-12-07
KR101746160B1 true KR101746160B1 (en) 2017-06-12

Family

ID=57441486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150076355A KR101746160B1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101746160B1 (en)
WO (1) WO2016195336A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200009379A (en) * 2018-07-18 2020-01-30 서울대학교산학협력단 Antituberculosis peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis, and use thereof
KR20220061503A (en) * 2020-11-06 2022-05-13 서울대학교산학협력단 Antibacterial Stapled Peptides Targeting Toxin-antitoxin System of Mycobacterium tuberculosis and Use Thereof
KR20220105284A (en) * 2021-01-20 2022-07-27 서울대학교산학협력단 Antibacterial peptides and compounds targeting Toxin-antitoxin system of Klebsiella pneumoniae, and their use

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101919364B1 (en) * 2016-12-07 2018-11-19 한양대학교 산학협력단 Cyclic peptides for activation of Mycobacterium tuberculosis Caseinolytic protease C1
KR101849347B1 (en) 2017-07-31 2018-04-16 서울대학교 산학협력단 Peptides targeting toxin-antitoxin system of mycobacterium tuberculosis and use thereof
KR102097040B1 (en) * 2018-08-10 2020-04-03 서울대학교산학협력단 Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Streptococcus pneumoniae and use thereof
KR102551038B1 (en) * 2020-12-30 2023-07-05 서울대학교산학협력단 Antimicrobial peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting HigBA toxin-antitoxin system of Streptococcus pneumoniae, and use thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7625707B2 (en) * 2003-10-02 2009-12-01 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Antibacterial agents and methods of identifying and utilizing same
JP2007039398A (en) * 2005-08-04 2007-02-15 Institute Of Physical & Chemical Research Method for screening antibiotic material using formation of toxin-antitoxin complex as index
KR20090013762A (en) * 2006-03-22 2009-02-05 유니버시티 오브 메디신 앤드 덴티스트리 오브 뉴 저지 Targeting bacterial suicide pathways for the development of novel antibiotics
JPWO2009119794A1 (en) * 2008-03-27 2011-07-28 タカラバイオ株式会社 Infectious disease prevention and treatment

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200009379A (en) * 2018-07-18 2020-01-30 서울대학교산학협력단 Antituberculosis peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis, and use thereof
KR102083398B1 (en) 2018-07-18 2020-03-02 서울대학교산학협력단 Antituberculosis peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis, and use thereof
KR20220061503A (en) * 2020-11-06 2022-05-13 서울대학교산학협력단 Antibacterial Stapled Peptides Targeting Toxin-antitoxin System of Mycobacterium tuberculosis and Use Thereof
KR102521182B1 (en) * 2020-11-06 2023-04-12 서울대학교산학협력단 Antibacterial Stapled Peptides Targeting Toxin-antitoxin System of Mycobacterium tuberculosis and Use Thereof
KR20220105284A (en) * 2021-01-20 2022-07-27 서울대학교산학협력단 Antibacterial peptides and compounds targeting Toxin-antitoxin system of Klebsiella pneumoniae, and their use
KR102581500B1 (en) 2021-01-20 2023-09-20 서울대학교산학협력단 Antibacterial peptides and compounds targeting Toxin-antitoxin system of Klebsiella pneumoniae, and their use

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016195336A1 (en) 2016-12-08
KR20160140137A (en) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101746160B1 (en) Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis and use thereof
JP5559087B2 (en) Methods and compositions for the treatment of gastrointestinal disorders
Solà et al. Three-dimensional crystal structure of the transcription factor PhoB receiver domain
TW200950800A (en) Use of defensins against tuberculosis
JP2008501310A6 (en) Methods and compositions for the treatment of gastrointestinal disorders
KR20060135741A (en) Peptidyl arginine deiminase type iv inhibitor
Wang et al. Identification and molecular cloning of a novel amphibian Bowman Birk-type trypsin inhibitor from the skin of the Hejiang Odorous Frog; Odorrana hejiangensis
Zhang et al. In vitro and in vivo characterization of a new recombinant antimicrobial peptide, MP1102, against methicillin-resistant Staphylococcus aureus
US11649267B2 (en) Mitrecin A polypeptide with antimicrobial activity
Washington et al. What a difference a Dalton makes: bacterial virulence factors modulate eukaryotic host cell signaling systems via deamidation
Islam et al. A review on structural, non-structural, and accessory proteins of SARS-CoV-2: Highlighting drug target sites
Hurd et al. Therapeutic peptides targeting the Ras superfamily
KR101849347B1 (en) Peptides targeting toxin-antitoxin system of mycobacterium tuberculosis and use thereof
Chan et al. Recent developments in inhibitors of bacterial type IIA topoisomerases
KR102097040B1 (en) Antibiotic peptides targeting toxin-antitoxin system of Streptococcus pneumoniae and use thereof
Zhu et al. Activation of cathepsin L by the cathelin-like domain of protegrin-3
CN112294793B (en) Use of closantel or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the preparation of a medicament for the prevention and/or treatment of a coronavirus infection
US20220008376A1 (en) Inhibitors of type 3 secretion system and antibiotic therapy
Wang et al. Unusual venom phospholipases A2 of two primitive tree vipers Trimeresurus puniceus and Trimeresurus borneensis
KR102083398B1 (en) Antituberculosis peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting toxin-antitoxin system of Mycobacterium tuberculosis, and use thereof
KR102551038B1 (en) Antimicrobial peptides increasing toxicities of endogenous toxin and targeting HigBA toxin-antitoxin system of Streptococcus pneumoniae, and use thereof
Li et al. Functional expression of an earthworm fibrinolytic enzyme in Escherichia coli
KR102581500B1 (en) Antibacterial peptides and compounds targeting Toxin-antitoxin system of Klebsiella pneumoniae, and their use
KR101566156B1 (en) Vectors and processes for expression of neuraminidase N1 of avian influenza virus in E. coli, methods of using the same, and agents for inhibiting activities of the neuraminidase
US8071285B1 (en) Zinc finger protein derivatives and methods of using same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant