KR102296949B1 - Antimicrobial polypeptide from Monodelphis domestica with potent antibacterial activity against gram-positive bacteria and antiviral activity, and antimicrobial composition comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타내는 특정 서열의 폴리펩타이드 및 이의 항미생물성 용도를 제공한다.
본 발명의 신규 발굴된 항미생물 펩타이드는 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타내는 항미생물성 물질로서 의약학 분야에 적용이 가능할 차세대 천연 항생 물질 또는 항바이러스 물질로 유용하게 사용될 수 있다..
The present invention provides a polypeptide of a specific sequence that exhibits strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and gram-positive bacteria, and antimicrobial uses thereof.
The newly discovered antimicrobial peptide of the present invention is an antimicrobial material that exhibits strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria, and can be usefully used as a next-generation natural antibiotic or antiviral material that can be applied to the pharmaceutical field. ..

Description

회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유래의 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 갖는 항미생물 폴리펩타이드 및 이를 포함하는 항미생물 조성물{Antimicrobial polypeptide from Monodelphis domestica with potent antibacterial activity against gram-positive bacteria and antiviral activity, and antimicrobial composition comprising the same}An antimicrobial polypeptide having strong antibacterial and antiviral activity against gram-positive bacteria derived from gray short-tailed opossum, and an antimicrobial composition comprising the same antimicrobial composition comprising the same}

본 발명은 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유래의 폴리펩타이드 및 이를 포함하는 항미생물 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유래의 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 갖는 항미생물 폴리펩타이드 및 이를 포함하는 항미생물 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a gray short-tailed opossum-derived polypeptide and an antimicrobial composition comprising the same, and more particularly, to a gray short-tailed opossum-derived antimicrobial polypeptide having strong antibacterial and antiviral activity against Gram-positive bacteria and It relates to an antimicrobial composition comprising the same.

숙주 방어 펩타이드(host defense peptide)로 알려진 항미생물성 펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)는 박테리아 약물 내성을 유발할 가능성이 낮다는 점과 함께 항미생물제 활성 및 면역조절 반응과 같은 기능으로 인해 항생제에 대한 대안으로 받아들여지고 있다. 카텔리시딘(cathelicidin)은 4개의 특징적인 시스테인이 있는 잘 보존된 카텔린 유사 도메인(cathelin-like domain, CLD)과 C-말단 영역에 생물학적 활성이 있는 성숙 펩타이드를 포함하는 특징적인 구조의 AMP 계열에 속하고, 대부분의 척추 동물에서 선천성 면역 방어로 확인되었다. 카텔리시딘 프리프로펩타이드(prepropeptide)는 특정 효소에 의한 단백질 분해 절단을 통해 번역 후 변형을 거치며, 활성 항미생물 도메인을 방출한다. 카텔리시딘 유전자의 수는 종마다 다르며 인간의 1개부터 주머니쥐에서는 적어도 12개가 존재하는 것으로 밝혀졌다.Antimicrobial peptides (AMPs), also known as host defense peptides, are considered as an alternative to antibiotics due to their functions such as antimicrobial activity and immunomodulatory responses, along with their low potential to induce bacterial drug resistance. is being accepted Cathelicidin is an AMP family with a characteristic structure comprising a well-conserved cathelin-like domain (CLD) with four characteristic cysteines and a mature peptide with biological activity in the C-terminal region. and has been identified as an innate immune defense in most vertebrates. Cathelicidin prepropeptide undergoes post-translational modification through proteolytic cleavage by specific enzymes, releasing an active antimicrobial domain. The number of cathelicidin genes varies from species to species, from 1 in humans to at least 12 in opossums.

내인성 AMP는 소수의 종에서 제한적으로 동정되고 확인되었다. 그러나, AMP 데이터베이스 및 생물정보학적 도구와 결합된 다양한 종의 유전체 서열이 이용 가능하게 되어 신규한 AMP를 동정할 수 있는 좋은 기회가 제공된다.Endogenous AMPs have been limitedly identified and identified in a small number of species. However, the availability of genomic sequences of various species combined with AMP databases and bioinformatics tools provides a great opportunity to identify novel AMPs.

유대류(marsupial)는 진수류(eutherian) 포유류와는 다르며, 특히 생식 및 발달 생물학에서 다르다. 갓 태어난 유대류는 미생물이 만연한 새끼 주머니 또는 굴 내에서 병원성 박테리아에 의한 가혹한 환경에 노출된다. 이러한 환경에서 우유와 새끼 주머니 내피에 발현된 카텔리시딘은 해로운 박테리아로부터 면역학적으로 미발달된 새끼를 보호하는 데 필수적인 역할을 한다. 따라서, 유대류의 진화 과정에서 AMP는 확장되고 다양화되었다. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(Monodelphis domestica)의 카텔리시딘은 이전에 연구된 바 있으나, 그 유전자는 완전하게 규명되고 특성화되지는 않았다.Marsupials differ from eutherian mammals, particularly in their reproductive and developmental biology. Newborn marsupials are exposed to harsh environments caused by pathogenic bacteria in burrows or sacs infested with microbes. In this environment, cathelicidins expressed in milk and pup sac endothelium play an essential role in protecting the immunologically immature pups from harmful bacteria. Thus, during the evolution of marsupials, AMP was expanded and diversified. Cathelicidins from the gray short-tailed opossum ( Monodelphis domestica ) have been studied previously, but their genes have not been fully characterized and characterized.

LL-37이 인간 면역 결핍 바이러스(human immunodeficiency virus, HIV), 단순 포진 바이러스 1형(herpes simplex virus type 1, HSV-1), 인플루엔자 A 바이러스(influenza A virus) 및 지카 바이러스(Zika virus, ZIKV)에 대하여 항바이러스 활성을 갖는다는 여러 연구 결과가 있지만, 항바이러스 활성을 나타내는 AMP 목록 및 특성화는 여전히 제한적이다.LL-37 is human immunodeficiency virus (HIV), herpes simplex virus type 1 (HSV-1), influenza A virus and Zika virus (ZIKV). Although there are several studies showing that it has antiviral activity against

웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV)는 뎅기열(Dengue), 지카 또는 황열병 바이러스와 마찬가지로 플라비바이러스 속에 속하는 절지 동물 매개 바이러스이다. WNV는 최근 세계 여러 지역에서 출현하여 공중 보건에 점점 더 위협이 되고 있다. 이 모기 매개 바이러스는 인간 감염과 관련이 있으며 전 세계 바이러스성 뇌염의 첫번째 원인으로 간주된다.West Nile virus (WNV) is an arthropod-borne virus belonging to the genus Flavivirus, like Dengue, Zika or Yellow Fever viruses. WNV has recently emerged in many parts of the world and has become an increasing threat to public health. This mosquito-borne virus is associated with human infection and is considered the number one cause of viral encephalitis worldwide.

바이러스 접종의 초기 위치로서, 피부는 플라비바이러스에 대한 숙주 방어의 첫번째 방어선을 제공하고 초기 선천성 면역 반응의 개시로 이어진다. 가장 풍부한 표피세포인 각질세포(keratinocyte)는 WNV를 방어할 수 없으며 감염 후 염증성 및 항바이러스성 단백질을 발현한다. 따라서, 아직까지 WNV 감염에 대항할 수 있는 항바이러스제나 이 병원체를 예방할 수 있는 백신은 없다. 그러므로, 항미생물 펩타이드는 새로운 항바이러스 및 항균 요법에 대한 유망한 연구 분야가 될 수 있다.As the initial site of viral inoculation, the skin provides the first line of defense of the host against flaviviruses and leads to the initiation of the initial innate immune response. The most abundant epidermal cells, keratinocytes, are unable to defend against WNV and express inflammatory and antiviral proteins after infection. Therefore, there is still no antiviral agent that can fight WNV infection or a vaccine that can prevent this pathogen. Therefore, antimicrobial peptides may be a promising research area for novel antiviral and antibacterial therapies.

Peel et al., Microbiology, 2017, 163:1457-1465 (2017년09월01일)Peel et al., Microbiology, 2017, 163:1457-1465 (September 1, 2017) Belov et al., Genome Research, 2007, 17:982-991 (2007년02월05일)Belov et al., Genome Research, 2007, 17:982-991 (February 05, 2007)

본 발명의 발명자들은 항생제 내성균을 촉발하지 않고 광범위하고 강한 항균 활성을 가지면서도 세포 독성, 용혈성이 적으며, 혈장 내에서 높은 안정성을 갖는 신규 항균 펩타이드의 발굴, 항바이러스 활성을 나타내는 펩타이드 발굴 및 그 기전에 대하여 연구하는 과정에서, 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(grey short-tailed opossum)의 유전체 전체에 대한 인실리코 분석을 통하여 신규한 카텔리시딘 유사 서열을 선별하였고, 이 서열로부터 예측된 항미생물 활성 도메인 및 2차 구조에 기초하여 특정 서열의 항미생물 폴리펩타이드를 발굴하였으며, 신규 발굴된 항미생물 폴리펩타이드가 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타낸다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have discovered a novel antibacterial peptide that does not trigger antibiotic-resistant bacteria and has broad and strong antibacterial activity, low cytotoxicity and hemolysis, and high stability in plasma, discovery of a peptide exhibiting antiviral activity, and its mechanism In the course of the study, a novel cathelicidin-like sequence was selected through in silico analysis of the entire genome of gray short-tailed opossum, and the predicted antimicrobial activity domain and 2 Antimicrobial polypeptides of a specific sequence were discovered based on the primary structure, and it was found that the newly discovered antimicrobial polypeptides exhibit strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria.

따라서, 본 발명은 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타내는 특정 서열의 폴리펩타이드 및 이의 항미생물 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polypeptide having a specific sequence exhibiting strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria, and antimicrobial use thereof.

본 발명의 일 측면에 따라, 서열번호 5의 아미노산 서열을 갖는 항미생물 폴리펩타이드가 제공된다.According to one aspect of the present invention, an antimicrobial polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 is provided.

일 구현예에서, 상기 아미노산 서열은 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 유래한 것일 수 있다.In one embodiment, the amino acid sequence may be derived from the genome of a gray short-tailed opossum.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 소수성 잔기가 35%인 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있으며, 순 전하의 비가 +5인 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have an amino acid sequence in which hydrophobic residues are 35%, and may have an amino acid sequence in which a net charge ratio is +5.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 항미생물 약학 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an antimicrobial pharmaceutical composition comprising the antimicrobial polypeptide.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 대장균 및 그람 양성균에 대하여 항균 활성 또는 항바이러스 활성을 갖는 것일 수 있으며, 대장균(Escherichia coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 바실루스 세레우스(Bacillus cereus) 및 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 균에 대하여 항균 활성을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have antibacterial or antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria, Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Bacillus cereus ) And Enterococcus faecalis ( Enterococcus faecalis ) It may have antibacterial activity against one or more bacteria selected from the group consisting of.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 대장균 및 그람 양성균에 대하여 MIC 6 μg/ml 이하일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have a MIC of 6 μg/ml or less for E. coli and Gram-positive bacteria.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV)에 대하여 항바이러스 활성을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have antiviral activity against West Nile virus (WNV).

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 천연 방부제가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a natural preservative comprising the antimicrobial polypeptide.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 사료 첨가제가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a feed additive comprising the antimicrobial polypeptide.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 화장료 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cosmetic composition comprising the antimicrobial polypeptide.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 위생용 항균제품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an antibacterial product for hygiene comprising the antimicrobial polypeptide.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 의료용 항균제품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a medical antibacterial product comprising the antimicrobial polypeptide.

본 발명에 의해, 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 유래된 특정 서열의 폴리펩타이드가 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타내면서도 세포 독성, 용혈성이 적으며, 혈장 내에서 높은 안정성을 갖는다는 것이 밝혀졌다.According to the present invention, a polypeptide of a specific sequence derived from the genome of a gray short-tailed opossum exhibits strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria, while exhibiting low cytotoxicity and hemolysis, and high stability in plasma. It turned out to have

따라서, 본 발명의 신규 발굴된 항미생물 펩타이드는 대장균 및 그람 양성균에 대한 강한 항균 활성 및 항바이러스 활성을 나타내는 항미생물성 물질로서 의약학 분야에 적용이 가능할 차세대 천연 항생 물질 또는 항바이러스 물질로 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the newly discovered antimicrobial peptide of the present invention is an antimicrobial substance that exhibits strong antibacterial and antiviral activity against E. coli and Gram-positive bacteria. can

도 1은 ΔModoCath 펩타이드에 의한 박테리아 막 투과 파괴에 관한 것이다. B. cereus (ATCC 10876), E. coli (ATCC 25922) 및 S. aureus (ATCC 6538)에 ΔModoCath1, 5, 6을 0.1x, 0.2x 및 1x MIC의 농도로 처리하여 TO-PRO-3 요오드화물 및 DiOC2(3)의 형광을 측정하였다. 니신(Nisin) 및 반코마이신을 대조군으로 사용하였다. (A) 막 투과성에 대하여 λex 640 nm 및 λem 700 nm에서 TO-PRO-3 요오드화물의 형광을 측정하였다. (B) 세포 극성에 대하여 λex 480 nm 및 λem 530 nm에서 DiOC2(3)의 형광을 측정하였다. 처리된 웰과 비처리 웰 사이의 검출된 신호의 log2 비율을 Y축에 표시하였다. 오차 막대는 3회 반복 실험한 표준 편차를 나타낸다. Modo 1, 5 및 6은 각각 ΔModoCath1, 5 및 6을 나타낸다.
도 2는 ΔModoCath1, 5 및 6으로 처리된 인간 1차 각질세포에서의 WNV 복제 결과이다. 1차 각질세포는 WNV로 0.1의 감염다중도(MOI)로 24 시간 동안 감염시키기 전에 펩타이드의 최종 농도 16 μg/ml로 처리하였다. 바이러스 부하는 감염된 각질세포로부터의 세포 상층액(A, log10 바이러스 RNA 카피/ml) 및 세포 용혈물(B, log10 바이러스 RNA 카피/ng 총 RNA)에서 측정하였다. 데이터는 3회의 독립적 실험의 평균+SEM으로 표시하였다. * p <0.05는 펩타이드가 없는 감염된 대조군과 비교한 결과이다. Modo 1, 5 및 6은 각각 ΔModoCath1, 5 및 6을 나타낸다.
도 3은 TO-PRO-3 요오드화물 및 DiOC2(3)의 흡광 스펙트럼을 확인한 결과이다. 2개 형광 염료에 대한 최적의 UV 여기 파장을 결정하기 위하여, 400-700 nm에서 10 nm 간격으로 흡광도 스펙트럼을 측정하였다. (A) TO-PRO-3 요오드화물 및 (B) DiOC2(3)에 대한 최대 흡광도는 각각 640 nm 및 480 nm에서 검출되었다.
도 4는 AMP를 동정하고 특성화하기 위한 인실리코 유전체 분석 전략이다. UniProtKB/Swiss-Prot 데이터베이스에서 AMP 관련 서열을 다운로드하여, 항미생물 활성을 갖는 8개 패밀리로 구성된 420개의 대표적인 서열을 이용하여 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에 대하여 BLAST를 수행하였다. NCBI 및 IDMM 데이터베이스에 대한 검색과 함께 BLAST를 수행함으로써 총 21개의 카텔리시딘 유사 단백질을 포함한 56개의 AMP 유사 서열을 얻었다. 추정 카텔리시딘 유사 서열을 SignalP, HMMER, AMPA, DBAASP 및 PSIPRED를 이용하여 추가로 분석하였다. 최종적으로, 항미생물 도메인 및 기능적 구조가 예측된 8개의 카텔리시딘 펩타이드가 항미생물 활성을 갖는 유망한 후보로 선택되었다.
도 5는 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 카텔리시딘 유사 서열을 비교한 것이다. BLAST, NCBI 및 IDMM 분석으로부터 얻은 20개의 카텔리시딘 유사 서열을 MUSCLE을 이용한 다중 서열 정렬에 의해 비교하였다. 카텔린 유사 도메인(CLD)에서 공백(gap) 및 보존된 4개의 시스테인은 각각 대시(-) 및 별표(*)로 표시되어 있다. 신호 펩타이드 절단 부위에 밑줄이 표시되어 있고, 신호 펩타이드 영역은 정렬된 서열 위에 점선으로 표시되어 있다. 성숙 카텔리시딘을 형성하기 위한 호중구 엘라스타제(neutrophil elastase)에 의한 단백질 분해 절단 예측 부위는 회색 하이라이트로 표시되어 있다. 상위 4개의 카텔리시딘 서열의 CLD 서열은 나머지 서열과 다르다.
도 6은 항미생물 활성 핵심 영역 및 2 차 구조의 예측을 위한 AMPA 및 PSIPRED 분석의 결과이다. AMPA 분석으로부터 얻어진 항미생물성 도메인 예측 서열은 적색으로 표시하였다. 상이한 색상의 원통, 화살표 및 선은 각각 알파-나선(alpha-helix), 베타-시트(beta-sheet) 및 코일(coil)을 나타낸다.
도 7은 8개 카텔리시딘 중 항미생물 활성을 갖는 예측된 핵심 서열의 아미노산 특성의 비교한 것이다. ΔModoCath1과 2 사이 및 ΔModoCath6과 7 사이에 아미노산 특성의 높은 유사도가 관찰되었다.
도 8은 혈청과 인큐베이션한 후 ΔModoCath1 및 5의 항미생물 활성을 평가한 것이다. ΔModoCath1 및 5를 50 %(v/v) 소태아 혈청(fetal bovine serum, FBS)과 0, 60 및 120 분 동안 인큐베이션하고, 대장균(E. coli)에 대한 이들의 항미생물 활성을 비색법(colorimetry)을 이용, 450 nm에서 흡광도(OD)를 측정하여 결정하였다. X 및 Y 축은 각각 펩타이드 농도 및 450 nm에서의 흡광도를 나타낸다. 펩타이드가 없는 상태에서 FBS 함유하는 샘플을 온전한 박테리아 생장을 한 음성 대조군으로 사용하였다. (A) ΔModoCath1은 120 분 동안 인큐베이션한 후에도 혈청에서 강한 안정성을 나타내었다. (B) ΔModoCath5의 5 μg/ml에서의 항미생물 활성은 혈청과의 인큐베이션에 의해 영향을 받았지만, 이보다 높은 농도에서는 상당히 안정한 것으로 나타났다.
도 9는 ΔModoCath5에 의한 인간 1차 각질세포의 WNV-유도 항바이러스 반응의 조절 결과이다. 최종 농도 16 μg/ml의 ΔModoCath 5 존재 또는 부재 하에서 0.1의 MOI로 24 시간 동안 WNV로 감염시킨 인간 1차 각질세포에서 CXCL10, IFIT2, IL28A, ISG20 및 바이페린(viperin) mRNA 발현을 정량하였다. mRNA 발현 수준은 비감염 배양체 보다 증가된 배수로 표현하였다. 데이터는 최소 3회의 독립적 실험의 평균+SEM으로 표시하였다. Modo 5는 ΔModoCath5를 나타낸다.
도 10은 WNV에 대한 ΔModoCath1, 5 및 6의 바이러스 살멸 특성의 평가 결과이다. WNV 현탁액을 ΔModoCath 1, 5 및 6의 존재 또는 부재 하에 16 μg/ml의 최종 농도에서 1 시간 동안 37 ℃에서 사전 인큐베이션하여 베로 세포(Vero cell)에 대한 종말점 희석 분석에 의해 적정하였다. 바이러스 역가는 TCID50/ml로 표시하였다. 데이터는 3회의 독립적 실험의 평균+SEM으로 표시하였다. Modo 1, 5 및 6은 각각 ΔModoCath1, 5 및 6을 나타낸다.
도 11은 데이터베이스를 이용한 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유전체의 카텔리시딘 유사 서열에 대한 인실리코 구조 분석 결과이다.
1 relates to bacterial membrane permeation disruption by ΔModoCath peptide. B. cereus (ATCC 10876), E. coli (ATCC 25922) and S. aureus (ATCC 6538) were treated with ΔModoCath1, 5, 6 at concentrations of 0.1x, 0.2x, and 1x MIC to TO-PRO-3 iodide and DiOC 2 (3) fluorescence measured. Nisin and vancomycin were used as controls. (A) The fluorescence of TO-PRO-3 iodide was measured at λ ex 640 nm and λ em 700 nm for membrane permeability. (B) Fluorescence of DiOC 2 (3) was measured at λ ex 480 nm and λ em 530 nm for cell polarity. The log2 ratio of the detected signal between treated and untreated wells is plotted on the Y-axis. Error bars represent the standard deviation of three replicates. Modo 1, 5 and 6 represent ΔModoCath1, 5 and 6, respectively.
2 is a result of WNV replication in human primary keratinocytes treated with ΔModoCath1, 5 and 6. Primary keratinocytes were treated with a final concentration of 16 μg/ml of peptide before infection with WNV at a multiplicity of infection (MOI) of 0.1 for 24 h. Viral load was measured in cell supernatants (A, log10 viral RNA copies/ml) and cell lysates (B, log10 viral RNA copies/ng total RNA) from infected keratinocytes. Data are expressed as mean+SEM of 3 independent experiments. * p <0.05 compared to the infected control group without peptide. Modo 1, 5 and 6 represent ΔModoCath1, 5 and 6, respectively.
3 is a result of confirming the absorption spectrum of TO-PRO-3 iodide and DiOC 2 (3). In order to determine the optimal UV excitation wavelength for the two fluorescent dyes, absorbance spectra were measured from 400-700 nm to 10 nm intervals. Absorbance maxima for (A) TO-PRO-3 iodide and (B) DiOC 2 (3) were detected at 640 nm and 480 nm, respectively.
4 is an in silico genome analysis strategy for identifying and characterizing AMPs. AMP-related sequences were downloaded from the UniProtKB/Swiss-Prot database, and BLAST was performed on the genome of gray short-tailed opossum using 420 representative sequences of 8 families with antimicrobial activity. A total of 56 AMP-like sequences, including 21 cathelicidin-like proteins, were obtained by performing BLAST with searches against NCBI and IDMM databases. Putative cathelicidin-like sequences were further analyzed using SignalP, HMMER, AMPA, DBAASP and PSIPRED. Finally, eight cathelicidin peptides with predicted antimicrobial domains and functional structures were selected as promising candidates with antimicrobial activity.
5 is a comparison of cathelicidin-like sequences in the genome of gray short-tailed opossum. Twenty cathelicidin-like sequences obtained from BLAST, NCBI and IDMM analyzes were compared by multiplex sequence alignment using MUSCLE. A gap and four conserved cysteines in the cathelin-like domain (CLD) are marked with dashes (-) and asterisks (*), respectively. The signal peptide cleavage site is underlined and the signal peptide region is indicated by a dotted line above the aligned sequence. Predicted sites for proteolytic cleavage by neutrophil elastase to form mature cathelicidins are highlighted in gray. The CLD sequences of the top four cathelicidin sequences are different from the rest of the sequences.
6 is a result of AMPA and PSIPRED analysis for prediction of antimicrobial activity key regions and secondary structures. Antimicrobial domain prediction sequences obtained from AMPA analysis are indicated in red. Cylinders, arrows and lines of different colors represent alpha-helix, beta-sheet and coil, respectively.
7 is a comparison of amino acid properties of predicted key sequences with antimicrobial activity among eight cathelicidins. A high degree of similarity in amino acid properties was observed between ΔModoCath1 and 2 and between ΔModoCath6 and 7.
8 is an evaluation of the antimicrobial activity of ΔModoCath1 and 5 after incubation with serum. ΔModoCath1 and 5 were incubated with 50% (v/v) fetal bovine serum (FBS) for 0, 60 and 120 minutes, and their antimicrobial activity against E. coli was evaluated by colorimetry. was determined by measuring the absorbance (OD) at 450 nm. The X and Y axes represent the peptide concentration and absorbance at 450 nm, respectively. Samples containing FBS in the absence of peptides were used as negative controls for intact bacterial growth. (A) ΔModoCath1 showed strong stability in serum even after incubation for 120 min. (B) The antimicrobial activity of ΔModoCath5 at 5 μg/ml was affected by incubation with serum, but was found to be quite stable at concentrations higher than this.
9 is a result of modulation of the WNV-induced antiviral response of human primary keratinocytes by ΔModoCath5. CXCL10, IFIT2, IL28A, ISG20 and viperin mRNA expression was quantified in human primary keratinocytes infected with WNV for 24 h at an MOI of 0.1 in the presence or absence of ΔModoCath 5 at a final concentration of 16 μg/ml. mRNA expression levels were expressed in folds increased over uninfected cultures. Data are expressed as mean+SEM of at least 3 independent experiments. Modo 5 stands for ΔModoCath5.
10 is an evaluation result of the virus killing properties of ΔModoCath1, 5 and 6 for WNV. WNV suspensions were titrated by endpoint dilution assay on Vero cells by pre-incubation at 37° C. for 1 h at a final concentration of 16 μg/ml in the presence or absence of ΔModoCath 1, 5 and 6. Virus titers were expressed as TCID50/ml. Data are expressed as mean+SEM of 3 independent experiments. Modo 1, 5 and 6 represent ΔModoCath1, 5 and 6, respectively.
11 is an in silico structural analysis result of a cathelicidin-like sequence of a gray short-tailed opossum genome using a database.

본 발명은 서열번호 5의 아미노산 서열을 갖는 항미생물 폴리펩타이드를 제공한다.The present invention provides an antimicrobial polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5.

일 구현예에서, 상기 항미생물성 폴리펩티드는 생물종에서 분리하거나, 유전자 클로닝에 의해 발현되거나, 화학 합성에 의해 제조된 폴리펩티드일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 상기 아미노산 서열은 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 유래한 것일 수 있다. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(Monodelphis domestica)는 유대류(marsupial)에 속하며, 갓 태어난 유대류는 병원성 박테리아에 노출되는 환경에서 생장하게 되므로 카텔리시딘 탐색에 적합할 것으로 기대되었다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may be a polypeptide isolated from a biological species, expressed by gene cloning, or prepared by chemical synthesis, but is not limited thereto. Preferably, the amino acid sequence may be derived from the genome of a gray short-tailed opossum. Gray short-tailed opossum ( Monodelphis domestica ) belongs to marsupial, and newborn marsupials are expected to be suitable for cathelicidin screening because they grow in an environment exposed to pathogenic bacteria.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 28개 ~ 200개 아미노산, 바람직하게는 28개 ~ 100개 아미노산, 더욱 바람직하게는 28개 ~ 50개 아미노산일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may be from 28 to 200 amino acids, preferably from 28 to 100 amino acids, more preferably from 28 to 50 amino acids.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 소수성 잔기가 33 ~ 41%, 바람직하게는 35%인 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있으며, 순 전하의 비가 +3 ~ +12, 바람직하게는 +5인 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have an amino acid sequence in which hydrophobic residues are 33 to 41%, preferably 35%, and an amino acid having a net charge ratio of +3 to +12, preferably +5. It may have a sequence.

본 발명에서는 인실리코 분석을 통하여 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 총 56개의 추정 AMP 유사 서열을 동정한 후, 이 중 21개 카텔리시딘 유사 서열에서 기능성 카텔리시딘의 특성을 만족시키는 19 서열에 대하여 인실리코 분석으로 단백질 이차 구조 및 항미생물 활성 핵심 영역을 예측하여 9개의 항미생물 활성-함유 영역을 발굴하였다. 항미생물 활성이 예측된 8개 ModoCath 펩타이드 중, 핵심 서열의 아미노산 특성 및 나머지 주머니쥐 카텔리시딘에 대한 서열 상동성에 근거하여 3종의 펩타이드가 선별되었다. 이 중 서열번호 5의 아미노산 서열을 갖는 항미생물 폴리펩타이드는 ModoCath5로 명명하였으며, 이 후 항미생물 시험에서 이 명칭을 사용하였다.In the present invention, a total of 56 putative AMP-like sequences were identified in the genome of gray short-tailed opossum through in silico analysis, and among these, 19 cathelicidin-like sequences satisfying the characteristics of functional cathelicidin were identified. Nine antimicrobial activity-containing regions were discovered by predicting protein secondary structure and key regions for antimicrobial activity by in silico analysis. Among the 8 ModoCath peptides predicted to have antimicrobial activity, three peptides were selected based on the amino acid characteristics of the core sequence and the sequence homology to the rest of the opossum cathelicidins. Among them, the antimicrobial polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 was named ModoCath5, and then this name was used in the antimicrobial test.

이에 따라 본 발명은 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 항미생물 약학 조성물을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an antimicrobial pharmaceutical composition comprising the antimicrobial polypeptide.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 3개 그람 음성균[대장균(Escherichia coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 및 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium)] 및 3개 그람 양성균[황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 바실루스 세레우스(Bacillus cereus), 및 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis)]을 포함하는 박테리아 패널에 대하여 항균 활성을 평가한 결과, 시험한 대장균 및 그람 양성 균주에서 MIC 6 μg/ml 이하의 항균 활성을 나타내었으며, 특히, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis)에 대하여 MIC 2 μg/ml 이하의 우수한 항균 활성을 나타내었다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide comprises three Gram-negative bacteria [ Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa and Salmonella typhimurium ] and three Gram-positive bacteria [ Staphylococcus aureus ) , Bacillus cereus ( Bacillus cereus ), and Enterococcus faecalis [ , and, in particular, showed excellent antibacterial activity with a MIC of 2 μg/ml or less against Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis.

그람 음성균이란 그람염색법으로 염색했을 때 적색으로 염색되는 세균으로, 세포벽은 얇고(약 10 nm) 세포막은 외측에 다량의 리포폴리사카라이드(LPS)를 함유하고 있는 것이 대부분이며, LPS는 체내에서 염증을 유발하여 패혈증을 비롯한 다른 질병을 유발한다.Gram-negative bacteria are bacteria that are stained red when stained by Gram staining. Most of them have a thin cell wall (about 10 nm) and a large amount of lipopolysaccharide (LPS) on the outside of the cell membrane, and LPS causes inflammation in the body. It causes sepsis and other diseases.

그람 음성균의 종류로는, 대장균, 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae), 아시네토박터균(Acinetobacter spp.), 스타필로코커스 아우레우스(황색포도상구균, Staphylococcus aureus), 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae), 세균성이질균(Shigella spp.), 임질균(Neisseria gonorrhoeae), 녹농균, 살모넬라 티피무리움, 클로스트리듐 디피실리(Clostridium difficile), 쉬겔라(Shigella), 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis), 슈도모나스 에루지노사(Psedomonas aeruginosa), 장내세균속균(Enterobacteriaceae), 헤모필루스(Haemophilus), 브루셀라(Brucella), 레지오넬라(Legionella), 버크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia), 비브리오균(Vibrio), 스테노프로포모나스 말토필리아(Stenotrophomonas maltophilia), 나이세리아(Neisseria)를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.Examples of Gram-negative bacteria include Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter spp., Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Bacterial yeast (Shigella spp.), Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium, Clostridium difficile, Shigella, Yersinia pestis, Pseudomonas aeruginosa ( Psedomonas aeruginosa), Enterobacteriaceae, Haemophilus, Brucella, Legionella, Burkholderia cepacia, Vibrio, Stenopropomonas maltophilia Stenotrophomonas maltophilia), Neisseria.

그람 양성균은 그람염색법으로 염색했을 때 자주색으로 염색되며, 펩티도글리칸(peptidoglycan)층으로 된 두꺼운 세포벽을 갖는다. 그람 양성균의 종류로는 스타필로코사이(Staphylococci), 스트렙토코사이(Streptococci), 엔테로코사이(Enterococci), 바실루스(Bacillus), 코리나박테리움(Corynabacterium), 리스테리아(Listeria), 락토바실루스(Lactobacillus), 악티노마이세스(Actinomyces) 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.Gram-positive bacteria are stained purple when stained by Gram staining and have a thick cell wall with a peptidoglycan layer. Gram-positive bacteria include Staphylococci, Streptococci, Enterococci, Bacillus, Corynabacterium, Listeria, Lactobacillus , Actinomyces, and the like, but is not limited thereto.

일반적으로 그람 음성균은 그람 양성균보다 감염률은 낮지만 감염 환자의 사망률이 더 높아 문제가 되고 있다. 특히, 병원내 감염의 경우, 황색포도상구균이나 연쇄구균 등의 그람 양성균이 감염률은 더 높지만, 그람 음성균은 대장균, 폐렴간균, 녹농균, 아시네토박터 바우마니이균 등 종류도 많고 감염률이 점차 높아지고 있으며, 주로 면역체계가 약해진 말기암 환자, 혈액암 환자, 노인 등에 감염되므로 감염후 사망률이 더 높다.In general, gram-negative bacteria have a lower infection rate than gram-positive bacteria, but the mortality rate of infected patients is higher, which is a problem. In particular, in the case of nosocomial infections, Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus and Streptococcus have a higher infection rate, but Gram-negative bacteria include Escherichia coli, Pneumococci, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumanii, etc. It is mainly infected with terminal cancer patients with weakened immune systems, blood cancer patients, and the elderly, so the mortality rate after infection is higher.

일 구현예에서, 상기 항미생물 폴리펩타이드는 항바이러스 활성을 갖는 것일 수 있으며, 바람직하게는 웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV)에 대하여 항바이러스 활성을 갖는 것일 수 있다. 본 발명의 항바이러스 활성을 갖는 폴리펩타이드를 포함하는 조성물은 항바이러스 활성을 갖는 약학 조성물로서 사용될 수 있으며, 여기에는 웨스트 나일 바이러스에 대한 백신 조성물 또는 웨스트 나일 바이러스 감염 치료용 조성물이 포함된다.In one embodiment, the antimicrobial polypeptide may have antiviral activity, and preferably may have antiviral activity against West Nile virus (WNV). The composition comprising the polypeptide having antiviral activity of the present invention can be used as a pharmaceutical composition having antiviral activity, including a vaccine composition against West Nile virus or a composition for treating West Nile virus infection.

일 실시예에서, 상기 약학 조성물은 1~1,000 ㎍/㎖ 농도, 바람직하게는 1~700 ㎍/㎖ 농도의 상기 항미생물성 폴리펩티드를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 개체의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 본 발명의 항미생물 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구 투여할 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may include the antimicrobial polypeptide at a concentration of 1 to 1,000 μg/ml, preferably from 1 to 700 μg/ml, but is not limited thereto, but the subject's body weight, age, sex , health status, diet, administration time, administration method, excretion rate and severity of disease, etc. may vary. In addition, the antimicrobial pharmaceutical composition of the present invention may be administered orally or parenterally according to a desired method.

일 실시예에서, 상기 약학 조성물은 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제, 희석제 및 부형제로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 약제학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로오스 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 이상의 성분을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may further include one or more pharmaceutically acceptable carriers selected from the group consisting of fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, surfactants, diluents and excipients. The pharmaceutically acceptable carrier may be used in a mixture of saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, and one or more of these components, and if necessary, antioxidants, buffers , and other conventional additives such as a bacteriostatic agent may be added.

또한, 본 발명의 약학 조성물은 수용액, 현탁액, 유탁액 등의 형태로, 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립, 연고, 경구투여제 또는 정제 등의 다양한 제형으로 제조될 수 있다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may be prepared in the form of an aqueous solution, suspension, emulsion, etc., in various dosage forms such as injection formulations, pills, capsules, granules, ointments, oral administration agents or tablets.

본 발명은 또한, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 천연 방부제를 제공한다. 본 발명에서 사용되는 용어, "천연 방부제"는 진균/세균 등 미생물의 증식을 억제하여 물질의 부패 방지 및/또는 식음료의 신선도 유지를 위한 천연물질 유래의 성분을 의미하며, 일반적으로 식품, 화장품 또는 의약품 등의 변질을 막고 그것을 사용하거나 보존하는 동안에 그 순도를 유지시키기 위해서 첨가될 수 있다. 본 발명의 천연 방부제 조성물은 의약품 방부제(예를 들어, 여드름 치료 연고제 등), 화장품 방부제, 식품 방부제 등으로 사용될 수 있다.The present invention also provides a natural preservative comprising the antimicrobial polypeptide. As used in the present invention, the term "natural preservative" refers to a component derived from a natural substance for preventing the decay of substances and/or maintaining the freshness of food and beverages by inhibiting the growth of microorganisms such as fungi/bacteria, and generally food, cosmetic or It may be added to prevent deterioration of pharmaceuticals and the like and to maintain its purity during use or storage. The natural preservative composition of the present invention can be used as a pharmaceutical preservative (eg, acne treatment ointment, etc.), cosmetic preservative, food preservative, and the like.

상기 식품 방부제는 식품 살균제 또는 식품 보존제일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 식품 방부제에는 디히드로초산, 소르브산칼륨, 소르브산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, 벤조산칼슘, 파라옥시벤조산메틸, 파라옥시벤조산프로필, 프로피온산 나트륨, 프로피온산칼슘 등, 식품 첨가제에 통상 허용가능한 성분들이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The food preservative may be a food disinfectant or a food preservative, but is not limited thereto. The food preservatives include dihydroacetic acid, potassium sorbate, calcium sorbate, sodium benzoate, potassium benzoate, calcium benzoate, methyl paraoxybenzoate, propyl paraoxybenzoate, sodium propionate, calcium propionate, and the like, ingredients commonly acceptable in food additives. may be included, but is not limited thereto.

본 발명은 또한, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 사료 첨가제를 제공한다. 상기 사료 첨가제에는 글루코스, 펩톤, 효모추출물, 제2인산, 황산마그네슘, 시스테인 등, 사료 제조에 통상 사용되는 성분들이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The present invention also provides a feed additive comprising the antimicrobial polypeptide. The feed additive may include ingredients commonly used in feed production, such as glucose, peptone, yeast extract, diphosphate, magnesium sulfate, cysteine, but is not limited thereto.

본 발명은 또한, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 화장료 조성물을 제공한다. 상기 화장료 조성물은 화장수, 젤, 로션, 연고, 크림, 팩, 에멀젼, 에센스, 패치 또는 분무제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 제형일 수 있다.The present invention also provides a cosmetic composition comprising the antimicrobial polypeptide. The cosmetic composition may be in any one formulation selected from the group consisting of lotions, gels, lotions, ointments, creams, packs, emulsions, essences, patches, or sprays.

본 발명은 또한, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 위생용 항균제품을 제공한다. 상기 위생용 항균제품은 구강위생용품, 여성위생용품, 유아/아동위생용품, 애견위생용품, 생활위생용품 등 일반적으로 시중에서 판매되는 위생용품일 수 있다. 구강위생용품으로는 예를 들어, 구강 세정제, 칫솔, 치실, 치약 등을 포함하고, 여성위생용품으로는 예를 들어, 생리대, 화장솜, 여성청결제, 입욕제 등을 포함하며, 유아/아동위생용품으로는 예를 들어, 기저귀, 유아전용세제, 턱받이, 수건, 목욕용품 등을 포함하고, 애견위생용품으로는 기저귀, 배변패드, 구강청결제, 귀 세정제, 눈물 얼룩지우개, 안구 세정제, 샴푸, 린스, 치약 등을 포함하며, 생활위생용품으로는 마스크, 면봉, 물티슈, 비누, 샴푸, 린스, 세정제, 입욕제, 좌욕제, 탈취제, 향수, 휴지, 주방세제, 세탁세제 등을 포함한다.The present invention also provides an antibacterial product for hygiene comprising the antimicrobial polypeptide. The antibacterial product for hygiene may be a hygiene product generally sold in the market, such as oral hygiene products, feminine hygiene products, infant/child hygiene products, dog hygiene products, household hygiene products, and the like. Oral hygiene products include, for example, mouthwashes, toothbrushes, dental floss, toothpaste, etc., and feminine hygiene products include, for example, sanitary napkins, cotton pads, feminine hygiene products, bath products, etc., and infant/child hygiene products Examples include diapers, baby detergents, bibs, towels, bath products, etc., and dog hygiene products include diapers, toilet pads, mouthwashes, ear cleaners, tear stain erasers, eye cleaners, shampoos, conditioners, Includes toothpaste, etc., and household hygiene products include masks, cotton swabs, wet tissues, soap, shampoo, conditioner, detergent, bathing agent, sitz bath, deodorant, perfume, toilet paper, dishwashing detergent, laundry detergent, and the like.

본 발명은 또한, 상기 항미생물 폴리펩타이드를 포함하는 의료용 항균제품을 제공한다. 상기 의료용 항균제품으로는 예를 들어, 소독제, 소독솜, 붕대, 면 거즈, 면봉솜 또는 봉합사 등을 포함한다.The present invention also provides a medical antibacterial product comprising the antimicrobial polypeptide. The medical antibacterial product includes, for example, a disinfectant, a disinfectant swab, a bandage, a cotton gauze, a cotton swab, or a suture.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예><Example>

1. 기재 및 방법1. Description and method

1.1. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 유전체에서 AMP 유사 서열의 인실리코 동정1.1. In silico identification of AMP-like sequences in the genome of gray short-tailed opossum

포유동물, 조류 및 어류 기원의 1,173개의 비중복 AMP 서열을 데이터베이스 사이트[UniProtKB/Swiss-Prot (http://www.uniprot.org/uniprot/)]에서 "antimicrobial peptide AND reviewed: yes"라는 질의를 사용하여 다운로드하였다. 결과적으로, 알파-디펜신(alpha-defensin), 아포지질단백질 A2(apolipoprotein A2), 베타-디펜신(beta-defensin), BPI/LBP 수퍼패밀리(superfamily), 칼리신(calycin), 카텔리시딘, 헵시딘(hepcidin) 및 LEAP-2를 포함하여 8개의 주요 AMP 패밀리에 해당하는 420개의 서열이 확인되었다. 그 다음, 블라스트 분석[BLASTp 및 tBLASTn 분석(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov)]을 주머니쥐의 기준 유전체(GCF_000002295.2 MonDom5)에 대하여 수행하였다. 또한, 검색 사이트[NCBI 및 Immunome Database for Marsupials and Monotremes (IDMM)]에서 "cathelicidin AND monodelphis domestica" 질의로 키워드 검색을 수행하였다.1,173 non-overlapping AMP sequences of mammalian, avian and fish origins were retrieved from the database site [UniProtKB/Swiss-Prot ( http://www.uniprot.org/uniprot/ )] with the query "antimicrobial peptide AND reviewed: yes" downloaded using Consequently, alpha-defensin, apolipoprotein A2, beta-defensin, BPI/LBP superfamily, callycin, cathelicidin , 420 sequences corresponding to eight major AMP families were identified, including hepcidin and LEAP-2. Then, blast analysis [BLASTp and tBLASTn analysis (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov)] was performed on the reference genome of opossum (GCF_000002295.2 MonDom5). In addition, a keyword search was performed with the query "cathelicidin AND monodelphis domestica " on the search site [NCBI and Immunome Database for Marsupials and Monotremes (IDMM)].

1.2. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유전체에서 카텔리시딘-유사 서열의 인실리코 기능적 특성화 및 명명1.2. In silico functional characterization and naming of cathelicidin-like sequences in the gray short-tailed opossum genome

Splign Transcript to Genomic Alignment Tool (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sutils/splign)을 사용하여 엑손/인트론을 예측하였다. SignalP 4.1 server (http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/) 및 HMMER (https://www.ebi.ac.uk/Tools/hmmer/)를 사용하여 각각 신호 펩타이드와 CLD를 결정하였다. DBAASP (https://dbaasp.org/prediction) 및 Antimicrobial Sequence Scanning System (AMPA, http://tcoffee.crg.cat/apps/ampa/do)을 사용하여 가능한 항미생물 활성을 예측하였다. 단백질 이차 구조는 PSIPRED protein sequence analysis workbench (http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/)를 사용하여 분석하였다. ExPasy PeptideCutter (http://web.expasy.org/peptide_cutter/) 및 PROtease Specificity Prediction servER (PROSPER; https://prosper.erc.monash.edu.au)를 사용하여 성숙 펩타이드 영역을 결정하기 위한 단백질 분해 절단 부위를 예측하였다. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 예측된 카텔리시딘 서열에서 성숙 펩타이드 영역은 IDMM의 이전 주석과 일관되게 ModoCath 1 내지 19로 명명하였으며, 여기서 "Modo" 및 "Cath"는 각각 M. domestica 및 카텔리시딘을 의미한다. ModoCath의 소수성, 순 전하, 분자량 및 서열 유사도는 APD3 (http://aps.unmc.edu/AP/prediction/prediction_main.php) 및 Protparam tool (https://web.expasy.org/protparam/)을 이용하여 분석하였다.Exons/introns were predicted using the Splign Transcript to Genomic Alignment Tool ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sutils/splign ). Signal peptides and CLDs were obtained using SignalP 4.1 server ( http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/ ) and HMMER ( https://www.ebi.ac.uk/Tools/hmmer/), respectively. decided. DBAASP ( https://dbaasp.org/prediction ) and Antimicrobial Sequence Scanning System (AMPA, http://tcoffee.crg.cat/apps/ampa/do ) were used to predict possible antimicrobial activity. Protein secondary structure was analyzed using PSIPRED protein sequence analysis workbench ( http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/). Proteolysis to determine mature peptide regions using ExPasy PeptideCutter ( http://web.expasy.org/peptide_cutter/ ) and PROtease Specificity Prediction servER (PROSPER; https://prosper.erc.monash.edu.au) The cleavage site was predicted. The mature peptide regions in the predicted cathelicidin sequence of the gray short-tailed opossum were named ModoCath 1 to 19, consistent with previous annotations in IDMM, where “Modo” and “Cath” refer to M. domestica and cathelicidin, respectively. do. ModoCath's hydrophobicity, net charge, molecular weight and sequence similarity can be measured using APD3 ( http://aps.unmc.edu/AP/prediction/prediction_main.php ) and Protparam tool ( https://web.expasy.org/protparam/ ). was used for analysis.

1.3. RNA-seq 데이터를 이용한 ModoCath 발현의 생물정보 분석1.3. Bioinformation analysis of ModoCath expression using RNA-seq data

NCBI SRA 데이터베이스(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra)에서 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 RNA-seq 검색 결과 74개를 다운로드하였다. 카텔리시딘의 발현 수준을 EMC7(accession, XM_001380762.4)을 기준으로 결정하였다. BWA aligner (버전 0.7.17)를 이용하여 다운로드된 fastq 서열을 19 ModoCath 및 EMC7의 전체-길이 코딩 서열에 맵핑하였다. 고유하게 맵핑된 부분이 있는 정렬된 밤(bam) 파일은 samtools(버전 1.9)를 이용하여 얻었다. 발현된 전사체의 평균 깊이 및 범위는 bedtools(버전 2.25.0) 및 R 소프트웨어(버전 3.6.0)를 이용하여 계산하였다.74 RNA-seq results of gray short-tailed opossum were downloaded from the NCBI SRA database ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra). The expression level of cathelicidin was determined based on EMC7 (accession, XM_001380762.4). The downloaded fastq sequences were mapped to the full-length coding sequences of 19 ModoCath and EMC7 using a BWA aligner (version 0.7.17). A sorted bam file with uniquely mapped parts was obtained using samtools (version 1.9). Mean depth and extent of expressed transcripts were calculated using bedtools (version 2.25.0) and R software (version 3.6.0).

1.4. 펩타이드 합성 및 항균 활성 평가1.4. Peptide synthesis and antibacterial activity evaluation

ModoCath1 (N-VKRTKRGARRGLTKVLKKIFGSIVKKAVSKGV-C), ModoCath5 (N-WYQLIRTFGNLIHQKYRKLLEAYRKLRD-C), 및 ModoCath6 (N-VRRSKRGIKVPSFVKKVLKDVVSESIS-C)의 예측된 항미생물 영역에 해당하는 펩타이드를 고체상 펩티드 합성(solid phase peptide synthesis)을 통해 합성하고 상용 서비스(GenScript, Piscataway Township, NJ, USA)를 이용하여 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 정제하였다. 합성된 펩타이드의 MIC는 3개 그람 양성 균주[Staphylococcus aureus ATCC 6538 (ATCC, Manassas, VA, USA), Bacillus cereus ATCC 10876 및 Enterococcus faecalis ATCC 29212] 및 3개 그람 음성 균주[Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 및 Salmonella typhimurium ATCC 14028]를 포함하는 박테리아의 패널에 대하여 측정하였다. 암피실린(Ampicillin, Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) 및 겐타마이신 설페이트(gentamicin sulfate, Sigma Aldrich)를 항미생물 활성에 대한 대조군으로 사용하였다. MIC는 CLSI(Clinical and Laboratory Standards Institute) 가이드 라인(2018) 및 제조사의 프로토콜에 따른 분석 키트(Microbial Viability Assay Kit-WST, Dojindo, Japan)로 명시된 비색법을 이용하여 측정하였다. 요약하면, 각 박테리아의 4개의 콜로니를 37 ℃에서 4 내지 6 시간 동안 5 ml 배지(루리아-베르타니(LB) 브로쓰 배지, Luria-Bertani (LB) broth medium)에 접종하였다. 세포를 멸균 식염수(0.9 % NaCl)로 2회 세척하고 96-웰 플레이트의 단일 웰에 105 CFU/웰의 세포 밀도로 접종하였다. 이어서, 플레이트에 상이한 농도의 각각의 펩타이드 및 기준 항생제를 포함한 180 μl/웰의 새로운 뮬러-힌턴 브로쓰(Mueller-Hinton broth, MHB)를 첨가하였다. 상이한 농도의 각각의 펩타이드 및 기준 항생제를 10 μl의 MHB에 단계적 희석하고, 각 웰에 첨가하였다. 플레이트를 37 ℃에서 6 시간 동안 인큐베이션하였다. 양이온 조절된 MH 브로쓰(MH broth, CAMHB)를 엔테로코커스 패칼리스(E. faecalis)를 배양하기 위하여 사용하였다. 이어서, 10 μl의 비색 시약을 첨가하고 세포를 37 ℃에서 2 시간 동안 인큐베이션하였다. UV 흡광도는 마이크로플레이트 분광광도계(xMark spectrophotometer; Bio-Rad, Hercules, CA, USA)를 사용하여 450 nm에서 각 웰에 대하여 측정하였다. 처리군 및 공값(blank, 배지 및 비색 시약만 존재함) 간의 광학 밀도(OD) 차이가 0.05 미만으로 감소되면 MIC 값을 결정하였다. 실험은 3회 수행하였다.Predicted antimicrobial synthesis (solid phase peptide synthesis) of the biological domain via ModoCath1 (N-VKRTKRGARRGLTKVLKKIFGSIVKKAVSKGV-C), ModoCath5 (N-WYQLIRTFGNLIHQKYRKLLEAYRKLRD-C), and ModoCath6 (N-VRRSKRGIKVPSFVKKVLKDVVSESIS-C) biological domains via solid phase peptide synthesis and purified by high performance liquid chromatography (HPLC) using a commercial service (GenScript, Piscataway Township, NJ, USA). The MICs of the synthesized peptides were three gram-positive strains [ Staphylococcus aureus ATCC 6538 (ATCC, Manassas, VA, USA), Bacillus cereus ATCC 10876 and Enterococcus faecalis ATCC 29212] and three gram-negative strains [ Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa]. ATCC 27853 and Salmonella typhimurium ATCC 14028]. Ampicillin (Ampicillin, Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) and gentamicin sulfate (Sigma Aldrich) were used as controls for antimicrobial activity. MIC was measured using a colorimetric method specified by the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) guidelines (2018) and an assay kit (Microbial Viability Assay Kit-WST, Dojindo, Japan) according to the manufacturer's protocol. Briefly, 4 colonies of each bacteria were inoculated in 5 ml medium (Luria-Bertani (LB) broth medium) at 37°C for 4 to 6 hours. Cells were washed twice with sterile saline (0.9% NaCl) and seeded at a cell density of 10 5 CFU/well into a single well of a 96-well plate. Then 180 μl/well of fresh Mueller-Hinton broth (MHB) containing different concentrations of each peptide and reference antibiotic was added to the plate. Different concentrations of each peptide and reference antibiotic were serially diluted in 10 μl of MHB and added to each well. Plates were incubated at 37° C. for 6 hours. Cation-controlled MH broth (MH broth, CAMHB) was used for culturing Enterococcus faecalis ( E. faecalis ). Then, 10 μl of colorimetric reagent was added and cells were incubated at 37° C. for 2 hours. UV absorbance was measured for each well at 450 nm using a microplate spectrophotometer (xMark spectrophotometer; Bio-Rad, Hercules, CA, USA). MIC values were determined when the difference in optical density (OD) between treatment and blank (blank, medium and colorimetric reagents only) decreased to less than 0.05. The experiment was performed three times.

1.5. AMP의 혈청 안정성에 대한 시험관내(1.5. Serum stability of AMP in vitro ( in vitroin vitro ) 분석) analysis

AMP를 50 %(v/v) 비-불활성화 FBS(HycloneTM)에 용해시키고 37 ℃에서 인큐베이션하였다. 인큐베이션 0, 60 및 120 분에 일정량을 3회 분취하여, 상기 기재한 바와 같이 인큐베이션된 샘플을 사용하여 대장균(ATCC 25922)에 대한 항미생물 활성을 평가하였다.AMP was dissolved in 50% (v/v) non-inactivated FBS (Hyclone ) and incubated at 37°C. Samples incubated as described above were used to evaluate antimicrobial activity against E. coli (ATCC 25922) by aliquoting three aliquots at 0, 60 and 120 minutes of incubation.

1.6. 포유동물 세포에 대한 시험관내 세포 독성의 측정1.6. Determination of In Vitro Cytotoxicity to Mammalian Cells

HEK293T 및 인간 유방암 세포(MCF7)를 포함한 2개 포유동물 세포주를 10 % FBS(Hyclone™) 및 1 % 페니실린/스트렙토마이신(Hyclone™) 보충된 DMEM 배지(Dulbecco's modified Eagle's medium, Hyclone™)에서 세포가 80 % 융합(confluence)시까지 37 ℃, 5 % CO2에서 배양하였다. 효소(Accutase, Innovative Cell Technologies, San Diego, CA, USA)를 사용하여 기질에 부착된 세포를 분리시켰다. 전체적으로, 8, 16, 32 및 64 μg/ml의 ModoCath 펩타이드를 포함하는 96-웰 플레이트의 각 웰에서 1 × 104 내지 4 × 104 세포를 37 ℃, 5 % CO2에서 24 시간 동안 인큐베이션하였다. Triton X 100(Sigma Aldrich)을 완전한 세포 독성에 대한 양성 대조군으로, 비처리 세포를 음성 대조군으로 사용하였다. 인큐베이션 후, 배지를 웰에서 제거하고 10 μl의 비색 용액(Cell Proliferation Reagent WST-1™; Sigma Aldrich) 및 100 μl의 DMEM(HycloneTM)을 제조사의 프로토콜에 따라 웰에 첨가하였다. 흡광도를 마이크로플레이트 판독기(xMarkTM spectrophotometer; Bio-Rad)를 사용하여 각 웰에 대하여 440 nm(peptide-treated 및 negative control) 및 650 nm(background)에서 측정하고, OD로 기록하였다. 세포 생존율(Cell viability)은 하기 식 1을 사용하여 계산하였다.Two mammalian cell lines, including HEK293T and human breast cancer cells (MCF7), were cultured in DMEM medium (Dulbecco's modified Eagle's medium, Hyclone™) supplemented with 10% FBS (Hyclone™) and 1% penicillin/streptomycin (Hyclone™). Incubated at 37 °C, 5% CO 2 until 80% confluence. Cells attached to the substrate were isolated using an enzyme (Accutase, Innovative Cell Technologies, San Diego, CA, USA). In total, 1 × 10 4 to 4 × 10 4 cells in each well of a 96-well plate containing 8, 16, 32 and 64 μg/ml of ModoCath peptide were incubated at 37° C., 5% CO 2 for 24 hours. . Triton X 100 (Sigma Aldrich) was used as a positive control for complete cytotoxicity and untreated cells as a negative control. After incubation, the medium was removed from the wells and 10 μl of a colorimetric solution (Cell Proliferation Reagent WST-1™; Sigma Aldrich) and 100 μl of DMEM (Hyclone ) were added to the wells according to the manufacturer's protocol. Absorbance was measured at 440 nm (peptide-treated and negative control) and 650 nm (background) for each well using a microplate reader (xMark™ spectrophotometer; Bio-Rad) and recorded as OD. Cell viability was calculated using Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019099737818-pat00001
Figure 112019099737818-pat00001

모든 실험은 3회 수행하였다.All experiments were performed in triplicate.

1.7. 이중 염료 막 파괴 분석1.7. Double Dye Membrane Breakdown Assay

B. cereus(ATCC 10876), E. coli (ATCC 25922) 및 S. aureus(ATCC 6538)의 4개 콜로니를 각각 5 ml LB 브로쓰 배지에 접종하고 37 ℃에서 5 시간 동안 인큐베이션하였다. 세포 현탁액을 25 ℃, 3000 ×g에서 원심분리하고, 세척하여, PBS+(10 mM 글루코스 및 0.5 mM MgCl2 보충된 0.14 M NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 1.8 mM KH2PO4; pH 7.4)에 0.1 OD600으로 재현탁시켰다. 동시에, 세포가 없는 공(blank) PBS+ 샘플, 및 니신(Sigma Aldrich) 및 반코마이신(Sigma Aldrich) 처리된 세포를 대조군으로 사용하였다. 그 다음, 샘플과 대조군에 TO-PRO-3 요오드화물(Sigma Aldrich) 및 DiOC2(3) (Sigma Aldrich) 염료를 각각 625 nM 및 10 μM의 최종 농도가 되도록 첨가하였다. 플레이트를 25 ℃ 어두운 곳에서 5 분 동안 인큐베이션한 다음, 세포를 ModoCath 펩타이드로 각각 0.1x, 0.2x 및 1x MIC의 최종 농도로 처리하였다. 그 후, TO-PRO-3 요오드화물 및 DiOC2에 대한 흡광도 스펙트럼을 측정하였다(도 3). Four colonies of B. cereus (ATCC 10876), E. coli (ATCC 25922) and S. aureus (ATCC 6538) were each inoculated into 5 ml LB broth medium and incubated at 37° C. for 5 hours. The cell suspension was centrifuged at 25° C., 3000×g, washed, PBS+ (0.14 M NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 1.8 mM KH 2 PO 4 supplemented with 10 mM glucose and 0.5 mM MgCl 2 ) ; pH 7.4) was resuspended at 0.1 OD 600. Simultaneously, blank PBS+ samples without cells and nisin (Sigma Aldrich) and vancomycin (Sigma Aldrich) treated cells were used as controls. Then, TO-PRO-3 iodide (Sigma Aldrich) and DiOC 2 (3) (Sigma Aldrich) dyes were added to the samples and controls to a final concentration of 625 nM and 10 μM, respectively. Plates were incubated at 25 °C in the dark for 5 min, then cells were treated with ModoCath peptides at final concentrations of 0.1x, 0.2x and 1x MIC, respectively. Then, absorbance spectra for TO-PRO-3 iodide and DiOC 2 were measured ( FIG. 3 ).

각 플레이트의 흡광도를 형광 마이크로플레이트 판독기(Gemini EM, Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 TO-PRO-3 요오드화물에 대하여 λex 640 nm 및 λem 700 nm, DiOC2(3)에 대하여 λex 480 nm 및 λem 530 nm에서 판독하였고, 이 때 λex 및 λem은 각각 여기(λex) 및 방출(λem)에 대한 파장을 의미한다. The absorbance of each plate was measured at λ ex 640 nm and λ em 700 nm, DiOC 2 (3) for TO-PRO-3 iodide using a fluorescence microplate reader (Gemini EM, Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA). For λ ex 480 nm and λ em 530 nm, λ ex and λ em mean wavelengths for excitation (λ ex ) and emission (λ em ), respectively.

1.8. 피부 샘플로부터 정상 인간 표피 각질세포의 분리 및 배양1.8. Isolation and Culture of Normal Human Epidermal Keratinocytes from Skin Samples

푸아티에 병원(Poitiers Hospital)의 윤리위원회(Ethics Committee)가 연구용 인간 피부 샘플의 사용을 승인하였다. 모든 주체가 헬싱키 선언 주의에 따라 서면 동의서를 제공하였다. 정상 복부 또는 유방 피부 샘플을 성형수술 받은 환자로부터 얻었고, 지방을 제거한 후 칼슘 및 마그네슘이 없는 PBS 인산염 완충 식염수 용액(PBS; Gibco, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)으로 세척하였다. 피부 샘플을 메스 칼날을 사용하여 약 125 mm2의 단편으로 조각내었다. 피부 샘플을 디스파제(dispase) 용액(25 U/ml; Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) 중에서 4 ℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 표피 시트를 진피로부터 제거하고, 각질세포를 트립신 분해(trypsin-EDTA; Gibco)에 의해 37 ℃에서 15분 동안 해리시켰다. 그 다음, 세포 현탁액을 280 μm 멸균 필터로 여과하였다. 10 %(vol/vol)의 FBS(Gibco) 보충된 DMEM 배지(Gibco)를 첨가하고 현탁액을 25 ℃, 300 ×g에서 10 분 동안 원심분리하였다. 소 뇌하수체 추출물(25 μg/ml) 및 재조합 표피 성장 인자(recombinant epidermal growth factor, EGF) (0.25 ng/ml; 모두 Invitrogen, Carlsbad, CA, USA에서 구입함) 보충된 각질세포-혈청 비포함 배지(Keratinocyte-Serum Free Medium, K-SFM)에 75-cm2 조직 배양 플라스크에 107 세포 밀도로 각질세포를 접종하였다. 배양물을 5 % CO2의 습기 대기, 37 ℃에서 80% 융합(confluence)시까지 배양한 다음, 사용할 때까지 액체 질소에서 냉동 보관하였다. 마지막으로, 각질세포를 멸균 24-웰 인큐베이션 플레이트에 소 뇌하수체 추출물 및 EGF가 보충된 K-SFM 중 105 세포/웰의 밀도로 접종하고 80 % 융합(confluence)시까지 배양하였다. 그 다음, 실험 전에 세포를 하룻밤 동안 K-SFM에만 놓아두었다.The Ethics Committee of the Poitiers Hospital has approved the use of human skin samples for research. All entities provided written informed consent in accordance with the Helsinki Declaration Precautions. Normal abdominal or breast skin samples were obtained from plastic surgery patients and washed with calcium and magnesium-free PBS phosphate buffered saline solution (PBS; Gibco, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) after fat removal. The skin sample was cut into pieces of about 125 mm 2 using a scalpel blade. Skin samples were incubated overnight at 4° C. in dispase solution (25 U/ml; Life Technologies, Carlsbad, CA, USA). The epidermal sheet was removed from the dermis, and the keratinocytes were dissociated by trypsin-EDTA (Gibco) at 37° C. for 15 minutes. The cell suspension was then filtered through a 280 μm sterile filter. DMEM medium (Gibco) supplemented with 10% (vol/vol) FBS (Gibco) was added and the suspension was centrifuged at 25° C., 300×g for 10 min. Keratinocyte-serum-free medium supplemented with bovine pituitary extract (25 μg/ml) and recombinant epidermal growth factor (EGF) (0.25 ng/ml; all purchased from Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) ( Keratinocyte-Serum Free Medium, K-SFM) was inoculated with keratinocytes at a density of 10 7 cells in a 75-cm 2 tissue culture flask. Cultures were incubated at 37° C. in a humidified atmosphere of 5% CO 2 until 80% confluence, and then stored frozen in liquid nitrogen until use. Finally, keratinocytes were inoculated in a sterile 24-well incubation plate at a density of 10 5 cells/well in K-SFM supplemented with bovine pituitary extract and EGF and cultured until 80% confluence. The cells were then left in K-SFM alone overnight before the experiment.

1.9. 각질세포의 생존율 평가1.9. Evaluation of viability of keratinocytes

1차 각질세포를 0.1 ml K-SFM에서 웰당 4 x 104 세포로 96-웰 플레이트에서 약 80 % 융합시까지 배양하고, 다양한 농도의 ModoCath 펩타이드로 24 시간 동안 처리하였다. 세포 생존율은 제조사의 프로토콜에 따라 세포 증식 키트 II(XTT; Roche, Basel, Switzerland)를 사용하여 평가하였다. 지정된 농도의 펩타이드의 존재 또는 부재 하에 24 시간 동안 인큐베이션한 후에 XTT 표지 혼합물을 첨가하였다. Primary keratinocytes were cultured in a 96-well plate at 4 x 10 4 cells per well in 0.1 ml K-SFM until about 80% confluence, and treated with various concentrations of ModoCath peptide for 24 hours. Cell viability was assessed using Cell Proliferation Kit II (XTT; Roche, Basel, Switzerland) according to the manufacturer's protocol. The XTT label mixture was added after incubation for 24 hours in the presence or absence of the indicated concentrations of peptide.

1.10. WNV 종(strain) 생산1.10. WNV strain production

1997년 튀니지에서 발생한 전염병 기간 동안 인간의 뇌에서 분리된 WNV의 계통 1 임상 종(strain)을 레파크 고파르트 박사[Dr. I. Leparc Goffart(French National Reference Center on Arboviruses, Marseille, France)]로부터 제공받았다. 상기 바이러스 스톡을 클론 세포(Aedes. albopictus clone C6/36 cell, ATCC® CRL-1660TM)에서 생산하였다. 세포를 75-cm2 조직 배양 플라스크에서 2 % 트립토스-포스페이트(Gibco) 및 5 % FBS(Gibco) 보충된 레보비츠 L-15 배지(Leibovitz's L-15 medium, Gibco)에서 28 ℃에서 50 % 융합(confluence)시까지 배양한 다음 0.01의 감염다중도(Multiplicity Of Infection, MOI)로 72 시간 동안 감염시켰다. 감염된 세포 및 대조군으로 사용된 감염되지 않은 C6/36 세포의 세포 상층액을 1500 ×g에서 15 분 동안 50 ml 튜브에서 원심분리하여 분리하였다. 그 후, 감염되지 않은 C6/36 현탁액으로부터의 상층액 및 바이러스 현탁액을 3000 ×g에서 5 분 동안 아미콘 울트라-4 원심분리 필터 유닛 100 kDa(Dutscher)을 사용하여 한외여과하였다. 감염되지 않은 C6/36 현탁액으로부터의 상층액 및 바이러스 현탁액은 0.5 M 수크로오즈 및 50 mM HEPES 보충된 레보비츠 L-15 배지 500 μl를 포함하는 동결시험관(cryotube)에서 -80 ℃로 동결시켰다. 최종 바이러스 역가는 베로(Vero) 세포 단층(하기에서 설명함)에서 바이러스 샘플의 10 배 연속 희석을 이용하여 측정된 바와 같이 밀리리터(ml) 당 107.97 TCID50(50% 조직 배양 감염 용량, 50 % tissue culture infective dose)이었다.A strain 1 clinical strain of WNV isolated from the human brain during an epidemic in Tunisia in 1997 was isolated by Dr. Repak Gopart [Dr. I. Leparc Goffart (French National Reference Center on Arboviruses, Marseille, France)]. The virus stock was produced in clone cells ( Aedes . albopictus clone C6/36 cell, ATCC® CRL-1660 TM ). Cells were cultured in 75-cm 2 tissue culture flasks to 50% confluence at 28 °C in Leibovitz's L-15 medium (Gibco) supplemented with 2% tryptose-phosphate (Gibco) and 5% FBS (Gibco). It was cultured until confluence and then infected for 72 hours at a multiplicity of infection (MOI) of 0.01. Cell supernatants of infected cells and uninfected C6/36 cells used as controls were isolated by centrifugation in 50 ml tubes at 1500×g for 15 minutes. The supernatant and virus suspension from the uninfected C6/36 suspension were then ultrafiltered using an Amicon Ultra-4 centrifugal filter unit 100 kDa (Dutscher) at 3000×g for 5 min. Supernatants and virus suspensions from uninfected C6/36 suspensions were frozen at -80°C in cryotubes containing 500 μl of Leibovitz L-15 medium supplemented with 0.5 M sucrose and 50 mM HEPES. Final viral titers were 10 7.97 TCID50 per milliliter (ml) (50% tissue culture infective dose, 50% tissue) as measured using 10-fold serial dilutions of virus samples in Vero cell monolayers (described below) culture infective dose).

1.11. 종말점 희석 분석을 통한 바이러스 정량1.11. Virus quantification by endpoint dilution analysis

적정 전날에 2 % SVF 보충된 DMEM(Gibco)에 2 x 103 세포/웰의 비율로 96-웰 플레이트에 베로 세포를 접종하였다. 2 % SVF 보충된 DMEM 배지에 현탁액을 10-1에서 10-9로 연속 희석하였다. 그 후, 각 희석액 100 μl를 일렬의 6 웰에 넣었다. 5 % CO2, 37 ℃에서 120 시간 동안 인큐베이션한 후 최초 데이터를 얻었다. 세포변성 효과(cytopathic effect)를 나타내는 세포가 포함된 웰은 바이러스 감염에 대하여 양성으로 간주하였다. 그 다음, TCID50을 평가하기 위한 Karber 방법을 이용하여 바이러스 현탁액의 역가를 측정하였다.The day before titration, Vero cells were seeded in 96-well plates at a ratio of 2 x 10 3 cells/well in DMEM (Gibco) supplemented with 2% SVF. The suspension was serially diluted from 10 −1 to 10 −9 in DMEM medium supplemented with 2% SVF. Then, 100 μl of each dilution was placed in a row of 6 wells. Initial data were obtained after incubation at 5% CO 2 , 37 °C for 120 hours. Wells containing cells exhibiting a cytopathic effect were considered positive for viral infection. The virus suspensions were then titered using Karber's method to assess TCID50.

1.12. 바이러스 감염1.12. virus infection

3명의 상이한 환자들로부터 얻은 인간 1차 각질세포 배양물(60-80 %의 융합도)을 0.1의 MOI로 감염시키고 K-SFM(Invitrogen) 배지에서 5 % CO2, 37 ℃에서 24 시간 동안 인큐베이션하였다. 하기 설명된 바와 같이, RT-qPCR에 의한 바이러스 정량 및 염증성 마커의 전사체 분석을 위하여 세포 배양 상층액 및 세포 단층을 수집하였다.Human primary keratinocyte cultures (60-80% confluent) obtained from 3 different patients were infected at an MOI of 0.1 and incubated in K-SFM (Invitrogen) medium at 5% CO 2 , 37 °C for 24 h. did. As described below, cell culture supernatants and cell monolayers were collected for virus quantification by RT-qPCR and transcript analysis of inflammatory markers.

1.13. 항바이러스성 평가1.13. Antiviral Assessment

ModoCath 펩타이드의 항바이러스 특성은 먼저 1차 인간 각질세포에 접종된 바이러스의 성장 동역학에 미치는 영향을 평가함으로써 평가하였다. 3명의 상이한 환자로부터의 각질세포 배양물을 세포 당 0.1 TCID50의 MOI로 WNV를 첨가하기 전에 1 시간 동안 16 μg/ml의 최종 농도로 3종의 펩타이드 중 하나와 인큐베이션하였다. 펩타이드의 존재 및 비존재의 감염되지 않은 배양물을 대조군으로 사용하였다. K-SFM(Invitrogen) 배지에서 5 % CO2 중 37 ℃에서 24 시간 동안 인큐베이션한 후, RT-qPCR에 의한 바이러스 정량 및 염증성 마커의 전사체 분석을 위하여 세포 배양 상층액 및 세포 단층을 수집하였다. 바이러스에 대한 직접적인 ModoCath 펩타이드의 바이러스 살멸 특성은 상기 기재된 바와 같이, 적정 전에 37 ℃에서 1 시간 동안 펩타이드와 함께 0.1 ml의 바이러스 스톡(상기 기재됨)을 펩타이드와 사전-인큐베이션함으로써 베로 세포를 사용한 종말점 희석 분석을 통하여 평가하였다. 이에 따라 결정된 바이러스 역가를 동일한 방식으로 평가된 미처리 바이러스 현탁액의 값과 비교하였다.The antiviral properties of ModoCath peptides were first evaluated by evaluating their effect on the growth kinetics of viruses inoculated into primary human keratinocytes. Keratinocyte cultures from three different patients were incubated with one of the three peptides at a final concentration of 16 μg/ml for 1 hour prior to addition of WNV at an MOI of 0.1 TCID50 per cell. Uninfected cultures with and without peptide were used as controls. After incubation for 24 hours at 37 °C in 5% CO 2 in K-SFM (Invitrogen) medium, cell culture supernatants and cell monolayers were collected for virus quantification and transcript analysis of inflammatory markers by RT-qPCR. The virus killing properties of ModoCath peptides directed against viruses were characterized by endpoint dilution using Vero cells by pre-incubating 0.1 ml of a virus stock (described above) with the peptides with the peptides for 1 h at 37 °C prior to titration, as described above. It was evaluated through analysis. The virus titers thus determined were compared with the values of untreated virus suspensions evaluated in the same way.

1.14. RNA 추출1.14. RNA extraction

세포 상층액에서 바이러스 RNA를 정량하기 위하여, 각질세포 상층액 200 μl의 총 DNA/RNA를 제조사의 지시에 따라 NucliSENS easyMAG® 자동화 시스템(bioMerieux, Marcy-l'Etoile, France)을 사용하여 추출하였다. 세포 내 바이러스 RNA를 정량하고 숙주 염증 반응을 평가하기 위하여, 제조사(Macherey-Nagel, Duren, Germany)의 지시에 따라 Nucleo-Spin RNA 추출 키트를 사용하여 각질세포 단층으로부터의 총 RNA를 추출하였다. RNA 농도 및 순도는 Nanodrop 2000 분광광도계(Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 측정하였다.To quantify viral RNA in cell supernatant, 200 μl of total DNA/RNA of keratinocyte supernatant was extracted using a NucliSENS easyMAG® automated system (bioMerieux, Marcy-l'Etoile, France) according to the manufacturer's instructions. To quantify intracellular viral RNA and evaluate the host inflammatory response, total RNA was extracted from the keratinocyte monolayer using a Nucleo-Spin RNA extraction kit according to the manufacturer's instructions (Macherey-Nagel, Duren, Germany). RNA concentration and purity were measured using a Nanodrop 2000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific).

1.15. RT-qPCR에 의한 바이러스 정량1.15. Virus quantification by RT-qPCR

세포 상층액 및 각질세포에서의 바이러스 정량은 1-단계 실시간 RT-PCR 분석을 사용하여 선행문헌[Garcia M, et al., 2018. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8]에 기재된 바에 따라 수행하였다. 12.5 μl의 마스터 믹스(Master Mix, Invitrogen), 0.5 μl(0.2 μM)의 정방향(5'-GTGCGGTCTACGATCAGTTT-3') 및 역방향 프라이머(5'-CACTAAGGTCCACACCATTCTC-3'), 0.25 μl(0.1 μM)의 5'FAM 및 3'Dark 소광(Quencher) 프로브(5'-AATGTGGGAAGCAGTGAAGGACGA-3'), 0.5 μl의 SuperScript III 역전사 효소(Invitrogen) 및 DNA 폴리머라제 백금 Taq(Invitrogen), 0.5 μl의 RNase out(Invitrogen), 및 5.25 μl 물을 포함하는 반응 혼합물에 총 RNA 5 μl를 첨가하였다. 구조 단백질 코딩 유전자가 없는 WNV 유전체 함유 플라스미드를 사용하여 생산된 전사체를 사용하여 검량선 범위를 결정하였다. 전사체를 희석하여 102 내지 107 RNA 카피/ml의 바이러스 부하를 정량하기 위한 검량선 범위를 얻었다.Virus quantification in cell supernatant and keratinocytes was performed as described in Garcia M, et al., 2018. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8 using a one-step real-time RT-PCR analysis. 12.5 µl of Master Mix (Invitrogen), 0.5 µl (0.2 µM) of forward (5'-GTGCGGTCTACGATCAGTTT-3') and reverse primer (5'-CACTAAGGTCCACACCATTCTC-3'), 0.25 µl (0.1 µM) of 5 'FAM and 3' Dark Quencher probe (5'-AATGTGGGAAGCAGTGAAGGACGA-3'), 0.5 μl SuperScript III reverse transcriptase (Invitrogen) and DNA polymerase Platinum Taq (Invitrogen), 0.5 μl RNase out (Invitrogen), and 5 μl of total RNA to the reaction mixture containing 5.25 μl water. Transcripts produced using a plasmid containing the WNV genome lacking the structural protein coding gene were used to determine the range of the calibration curve. Transcripts were diluted to obtain a calibration curve range for quantifying the viral load of 10 2 to 10 7 RNA copies/ml.

1.16. 각질세포에서 선천적 항바이러스 면역 반응의 전사체 분석1.16. Transcript analysis of the innate antiviral immune response in keratinocytes

SuperScript II 키트(Invitrogen)를 사용하여 총 RNA(1 μg)를 역전사시켰다. 정량적 실시간 PCR을 LightCycler 480 시스템(Roche)을 사용하여 96-웰 플레이트에서 수행하였다. 반응 혼합물에는 5 μl의 AceQ SYBR Green qPCR Master Mix(Vazyme Biotech, Nanjing, China), 프라이머 3 소프트웨어(Primer 3 software)를 사용하여 설계된 1 μM의 정방향 및 역방향 프라이머, 및 12.5 ng의 cDNA 주형이 총 부피 10 μl에 포함되어 있다. PCR 조건은 하기와 같다: 95 ℃에서 5 분과, 95 ℃에서 20 초, 64 ℃에서 15 초, 및 72 ℃에서 20 초를 포함하는 40회 증폭 사이클. 표적 유전자의 상대적 mRNA 발현은 2개의 독립적인 대조 하우스키핑 유전자(GAPDH 및 28S rRNA 유전자)로 표준화하였고 ΔΔCT 방법을 사용하여 RNA: 2ΔΔ CT = 2ΔCTsample-ΔCTreference에서 배수의 변화로 기록하였다.Total RNA (1 μg) was reverse transcribed using the SuperScript II kit (Invitrogen). Quantitative real-time PCR was performed in 96-well plates using a LightCycler 480 system (Roche). The reaction mixture contained 5 μl of AceQ SYBR Green qPCR Master Mix (Vazyme Biotech, Nanjing, China), 1 μM of forward and reverse primers designed using Primer 3 software, and 12.5 ng of cDNA template in a total volume. contained in 10 μl. The PCR conditions were as follows: 40 amplification cycles including 5 min at 95°C, 20 sec at 95°C, 15 sec at 64°C, and 20 sec at 72°C. Relative mRNA expression of target genes was normalized to two independent control housekeeping genes (GAPDH and 28S rRNA genes) and recorded as fold change in RNA: 2ΔΔCT = 2 ΔCTsample-ΔCTreference using the ΔΔCT method.

2. 결과2. Results

2.1. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(2.1. gray short-tailed opossum ( Monodelphis domesticaMonodelphis domestica ) 유전체의 인실리코 분석에서 56개 AMP 유전자의 동정) Identification of 56 AMP genes in genome in silico analysis

도 4에 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 유전체로부터 AMP의 인실리코 동정 전략이 기재되어 있다. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐로부터 1개의 알파-디펜신(alpha-defensin), 1개의 아포지질단백질 A2(apolipoprotein A2), 3개의 베타-디펜신(beta-defensin), 21개의 BPI/LBP 수퍼패밀리(superfamily), 7개의 칼리신(calycin), 21개의 카텔리시딘 유사체, 1개의 헵시딘(hepcidin) 및 1개의 LEAP-2를 포함하여 총 56개의 추정 AMP 유전자를 확인하였다(e-값 <0.001). 21개 카텔리시딘 중 7개는 이전에 기술되지 않았으며, 기능성 카텔리시딘의 특성을 충족시키지 못한 카텔리시딘 관련 펩타이드 Oh-Cath-like isoform X2 및 분비된 포스포프로테인 24(phosphoprotein 24)가 배제된 후 추정 명칭 ModoCath 13 ~ 19로 지정되었다(도 11). 20개의 주머니쥐 카텔리시딘 중 CLD 도메인 및 시스테인 모티프의 보존은 도 5에 도시되어 있다. 염기성 프롤린-풍부 단백질-유사 이소형 X1(isoform X1)은 다른 것보다 긴 서열을 갖고 있어 제외되었다.Figure 4 describes the strategy for in silico identification of AMP from the gray short-tailed opossum genome. 1 alpha-defensin, 1 apolipoprotein A2, 3 beta-defensin, 21 BPI/LBP superfamily from gray short-tailed opossum A total of 56 putative AMP genes were identified, including 7 callycin, 21 cathelicidin analogs, 1 hepcidin and 1 LEAP-2 (e-value <0.001). Seven of the 21 cathelicidins were not previously described, and the cathelicidin-related peptide Oh-Cath-like isoform X2 and secreted phosphoprotein 24, which did not meet the properties of functional cathelicidins, were After exclusion, they were assigned the putative names ModoCath 13 to 19 (FIG. 11). Conservation of the CLD domain and cysteine motif among 20 opossum cathelicidins is shown in FIG. 5 . The basic proline-rich protein-like isoform X1 was excluded because it had a longer sequence than the others.

2.2. 항미생물 활성을 갖는 8개의 회색 짧은 꼬리 주머니쥐 카텔리시딘의 인실리코 예측2.2. In silico prediction of eight gray short-tailed opossum cathelicidins with antimicrobial activity

단백질 이차 구조 및 항미생물 활성 핵심 영역을 예측하기 위하여 주머니쥐의 21개 카텔리시딘 유사 서열에 대하여 AMPA(Antimicrobial Sequence Scanning System, http://tcoffee.crg.cat/apps/ampa/do), DBAASP(Database of Antimicrobial Activity and Structure of Peptides, https://dbaasp.org/prediction) 및 PSIPRED(protein sequence analysis workbench, http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/) 데이터베이스를 사용하여 인실리코 분석하였다. 상기 분석에서, ΔModoCath1, 2, 4 내지 7, 12 및 19를 포함하는 8개 서열이 항미생물 활성 관련 구조를 가질 것으로 강하게 예측되었다(도 6 및 도 11). APD3 및 프로트파람(Protparam)을 사용하여 추론된 8개 카텔리시딘으로부터의 핵심 서열의 생화학적 특징을 확인한 결과, 항미생물 활성-함유 영역의 길이가 분자량이 3.04 내지 4.85 kDa인 27 내지 41개 아미노산인 것으로 나타났다(표 1). 핵심 영역에 대한 소수성 잔기 및 순 전하의 비는 각각 25 내지 41 % 및 +4 내지 +12였다. 알려진 AMP와 이들의 서열 유사도는 50 % 미만으로, 이는 신규한 것을 나타낸다. ΔModoCath12와 ΔModoCath19는 동일한 핵심 서열을 공유하였다(도 6 및 표 1). Antimicrobial Sequence Scanning System (AMPA, http://tcoffee.crg.cat/apps/ampa/do ), DBAASP (Antimicrobial Sequence Scanning System, http://tcoffee.crg.cat/apps/ampa/do) for 21 cathelicidin-like sequences of opossum to predict protein secondary structure and key regions of antimicrobial activity using the database of Antimicrobial Activity and Structure of Peptides , https://dbaasp.org/prediction) and PSIPRED (protein sequence analysis workbench, http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/ ) database double Rico analyzed. In the above analysis, 8 sequences including ΔModoCath1, 2, 4 to 7, 12 and 19 were strongly predicted to have antimicrobial activity-related structures ( FIGS. 6 and 11 ). As a result of confirming the biochemical characteristics of the key sequence from 8 cathelicidins deduced using APD3 and Protparam, the length of the antimicrobial activity-containing region is 27 to 41 amino acids with a molecular weight of 3.04 to 4.85 kDa. was found to be (Table 1). The ratios of hydrophobic residues and net charge to the core region were 25 to 41% and +4 to +12, respectively. Their sequence similarity to known AMPs is less than 50%, indicating novelty. ΔModoCath12 and ΔModoCath19 shared the same core sequence (FIG. 6 and Table 1).

하기 표 1에 항미생물 활성에 따라 선택된 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 8개 카텔리시딘에 대한 항미생물 활성 도메인의 특성을 나타냈다.Table 1 below shows the properties of the antimicrobial active domains for the eight cathelicidins of gray short-tailed opossums selected according to their antimicrobial activity.

Figure 112019099737818-pat00002
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2.3. ΔModoCath1, 5 및 6의 항균 특이성의 차이점2.3. The difference in antimicrobial specificity of ΔModoCath1, 5 and 6

항미생물 활성이 예측된 8개 ModoCath 펩타이드 중, 본 발명에서는 핵심 서열의 아미노산 특성 및 나머지 주머니쥐 카텔리시딘에 대한 서열 상동성에 근거하여 3종의 펩타이드, ΔModoCath 1, 5 및 6을 화학적으로 합성하였다(도 6 및 도 7). 펩타이드의 항미생물 활성은 3개의 그람 음성 균주 [대장균(Escherichia coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 및 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium)] 및 3개의 그람 양성 균주 [황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 바실루스 세레우스(Bacillus cereus), 및 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis)]를 포함하는 박테리아 패널에 대하여 평가하였다. 상기 3종 펩타이드는 모두 강력한 항균 활성을 나타냈고, 박테리아 균주 특이성에 차이를 보였다(표 2). ΔModoCath1은 B. cereus(30 μg/ml)를 제외하고 0.75 ~ 3 μg/ml의 MIC로 그람 양성균과 그람 음성균에 대하여 가장 강한 활성을 나타냈다. ΔModoCath5는 1.5 내지 6 μg/ml의 MIC로 그람-양성 균주에 대한 항균 활성을 나타냈다. ΔModoCath6는 시험한 박테리아 패널 중 대장균에 대하여만 살균 활성을 나타냈다.Of the 8 ModoCath peptides predicted to have antimicrobial activity, in the present invention, three types of peptides, ΔModoCath 1, 5 and 6, were chemically synthesized based on the amino acid characteristics of the core sequence and the sequence homology to the rest of the opossum cathelicidin ( 6 and 7). The antimicrobial activity of the peptide was determined by three Gram-negative strains [ Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa and Salmonella typhimurium ] and three Gram-positive strains [ Staphylococcus aureus , Bacillus cere Bacillus cereus , and Enterococcus faecalis ] were evaluated against a panel of bacteria. All three peptides exhibited strong antibacterial activity and showed a difference in bacterial strain specificity (Table 2). ΔModoCath1 showed the strongest activity against gram-positive and gram-negative bacteria with a MIC of 0.75 ~ 3 μg/ml except for B. cereus (30 μg/ml). ΔModoCath5 exhibited antibacterial activity against Gram-positive strains with a MIC of 1.5 to 6 μg/ml. ΔModoCath6 showed bactericidal activity only against E. coli among the tested bacterial panel.

하기 표 2에 표준 박테리아 균주에 대하여 기존 항생제와 비교한 3종 주머니쥐 카텔리시딘의 항미생물 활성을 나타냈다.Table 2 below shows the antimicrobial activity of three types of opossum cathelicidin compared to conventional antibiotics against standard bacterial strains.

Figure 112019099737818-pat00003
Figure 112019099737818-pat00003

2.4. 혈청 내에서 ΔModoCath1 및 5의 살균 활성의 안정성 평가2.4. Stability evaluation of bactericidal activity of ΔModoCath1 and 5 in serum

AMP를 제약 분야에 적용하기 위하여서는 혈청 내 안정성이 중요하다. 본 발명에서는 상이한 농도에서 ΔModoCath1 및 5의 항미생물 활성에 대한 혈청의 효과를 평가하였다. 펩타이드를 50 % 소태아 혈청(FBS; HycloneTM, Logan, UT, USA)에서 0 내지 120 분 동안 인큐베이션하였고, 대장균에 대한 펩타이드의 항미생물 활성을 시간에 따라 평가하였다(도 8). ΔModoCath1의 항미생물 활성은 120 분의 혈청 인큐베이션 후에도 영향을 받지 않았다. ΔModoCath5의 활성은 저농도(5-7.5 μg/ml)에서만 영향을 받았다. 따라서, 상기 결과로부터 광범위한 항미생물 활성을 갖는 2개의 카텔리시딘인 ΔModoCath1 및 5는 혈청 내 억제 물질에 크게 민감하지 않음을 보여 주었다.In order to apply AMP to the pharmaceutical field, stability in serum is important. In the present invention, the effect of serum on the antimicrobial activity of ΔModoCath1 and 5 at different concentrations was evaluated. Peptides were incubated in 50% fetal bovine serum (FBS; Hyclone , Logan, UT, USA) for 0 to 120 minutes, and the antimicrobial activity of the peptides against E. coli was evaluated over time ( FIG. 8 ). The antimicrobial activity of ΔModoCath1 was not affected even after 120 min of serum incubation. The activity of ΔModoCath5 was only affected at low concentrations (5-7.5 μg/ml). Therefore, from the above results, it was shown that two cathelicidins, ΔModoCath1 and 5, with broad antimicrobial activity, were not significantly sensitive to inhibitory substances in serum.

2.5. 포유류 세포에 대한 ΔModoCath1, 5 및 6의 낮은 정도 내지 중간 정도의 세포 독성2.5. Low to moderate cytotoxicity of ΔModoCath1, 5 and 6 to mammalian cells

강력한 항미생물 활성을 갖는 카텔리시딘은 포유류 세포에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 다양한 농도(8 내지 64 μg/ml)의 ΔModoCath1, 5 및 6에 노출된 세포의 생존력을 평가함으로써 ModoCath에 의하여 인간 배아 신장 세포(HEK293T), MCF7 세포 및 인간 1차 각질세포에 유발되는 세포 손상 정도를 평가하였다(표 3). ΔModoCath1 및 6에 대하여 시험된 모든 세포에 있어서 16 μg/ml 이하의 농도에서 세포 생존율이 90 %와 유사하거나 이상이었으며, 이는 상기 농도에서 세포가 최소한의 영향을 받았다는 것을 나타낸다. 그러나, ΔModoCath5는 상기 농도에서 67 %에서 96 %의 세포 생존율의 변화를 보여, 다른 ModoCath보다 약간 더 높은 세포 독성을 나타냈다. 또한, 인간 유방암 세포주인 MCF7의 생존력은 3종 ModoCath에 의해 크게 영향을 받지 않았으며, 이는 직접적인 항 종양 활성은 없는 것임을 나타낸다(표 3).Cathelicidins with potent antimicrobial activity can negatively affect mammalian cells. Therefore, cells induced in human embryonic kidney cells (HEK293T), MCF7 cells and human primary keratinocytes by ModoCath by evaluating the viability of cells exposed to various concentrations (8 to 64 μg/ml) of ΔModoCath1, 5 and 6 The degree of damage was assessed (Table 3). For all cells tested for ΔModoCath1 and 6, cell viability was similar to or greater than 90% at concentrations up to 16 μg/ml, indicating that cells were minimally affected at these concentrations. However, ΔModoCath5 showed a change in cell viability from 67% to 96% at the above concentrations, indicating slightly higher cytotoxicity than other ModoCaths. In addition, the viability of the human breast cancer cell line, MCF7, was not significantly affected by the three types of ModoCath, indicating that there was no direct antitumor activity (Table 3).

하기 표 3에 포유동물 세포에 대한 3종 주머니쥐 카텔리시딘의 세포 독성을 나타냈다.Table 3 below shows the cytotoxicity of the three opossum cathelicidins to mammalian cells.

Figure 112019099737818-pat00004
Figure 112019099737818-pat00004

2.6. ModoCath에 의한 박테리아 막 투과성 파괴2.6. Disruption of bacterial membrane permeability by ModoCath

형광 염료는 막의 완전성을 결정하는데 사용되었다. 세포에서 TO-PRO-3 요오드화물 및 DiOC2(3)의 형광 강도가 증가된 것은 손상된 막 및 막 전위의 파괴로 인해 세포질에 염료가 침투되었음을 나타낸다. B. cereus, E. coliS. aureus를 ΔModoCath1, 5, 및 6으로 처리한 결과 세포 유형에 관계없이 염료와 함께 인큐베이션한 세포에서 형광 증가를 일으켰다(도 1). 이러한 결과는 막 투과성을 파괴하는 기공을 생성하는 것으로 알려진 란티바이오틱(lantibiotic)인 니신(Nisin)의 작용에서 관찰된 것과 동일하다. S. aureusB. cereus보다 니신 처리에 의한 대장균의 막 투과성에 대한 낮은 수준의 영향은 그람 음성균보다는 그람 양성균에 대한 니신의 활성 선호도와 일치한다.A fluorescent dye was used to determine the integrity of the membrane. The increased fluorescence intensity of TO-PRO-3 iodide and DiOC 2 (3) in cells indicates that the dye penetrated into the cytoplasm due to damaged membrane and disruption of membrane potential. Treatment of B. cereus , E. coli and S. aureus with ΔModoCath1, 5, and 6 resulted in increased fluorescence in cells incubated with the dye regardless of cell type ( FIG. 1 ). These results are identical to those observed with the action of Nisin, a lantibiotic known to create pores that disrupt membrane permeability. The lower level of effect on membrane permeability of E. coli by nisin treatment than that of S. aureus and B. cereus is consistent with the activity preference of nisin for gram-positive bacteria rather than gram-negative bacteria.

펩타이드 처리 후 DiOC2(3) 형광에 의해 표시되는 막 전위의 파괴는 박테리아 균주마다 상이하였다. 그러나, 그 변화 정도는 ModoCath의 살균 활성 강도와 일치하였다(표 2). 이와는 대조적으로, 세포막을 파괴하지 않는 반코마이신은 어떠한 염료의 형광 결과에서도 변화를 나타내지 않았다. 따라서, 본 발명에서 확인된 3종 ModoCath의 항균 활성은 막 파괴에 따른 막 투과성 증가에 의해 매개된다는 결론을 내렸다.The disruption of membrane potential indicated by DiOC 2 (3) fluorescence after peptide treatment was different for each bacterial strain. However, the degree of change was consistent with the intensity of the bactericidal activity of ModoCath (Table 2). In contrast, vancomycin, which does not destroy the cell membrane, showed no change in the fluorescence results of any of the dyes. Therefore, it was concluded that the antimicrobial activity of the three types of ModoCath identified in the present invention is mediated by the increase in membrane permeability following membrane disruption.

2.7. ΔModoCath5에 의한 웨스트 나일 바이러스 복제의 강력한 억제2.7. Strong inhibition of West Nile virus replication by ΔModoCath5

웨스트 나일 바이러스 복제를 억제하는지에 대한 ModoCath의 활성을 조사하기 전에, 인간 1차 각질세포에 대한 세포 독성 영향을 먼저 평가하였다(표 3). 3종의 펩타이드에 대하여 세포 생존율이 90 %를 초과하는 농도인 16 μg/ml에서, ΔModoCath1, 5 및 6의 항바이러스 활성을 시험하였다. 시험 결과, ΔModoCath5는 1차 각질세포에서 WNV 복제에 대한 강력한 억제 효과를 갖는 것으로 나타났고, ModoCath1 및 6은 항바이러스 특성을 나타내지 않았다(도 2). ΔModoCath5로 처리된 세포의 상층액에서 바이러스 RNA의 농도가 현저히 감소하여 약 500 배의 바이러스 생성을 감소시켰다. 또한, 세포 단층(monolayer)에서, ΔModoCath5 처리는 WNV 바이러스 부하에서 약 1-log(93 %) 감소를 나타냈다.Before examining the activity of ModoCath on whether it inhibits West Nile virus replication, the cytotoxic effect on human primary keratinocytes was first evaluated (Table 3). The antiviral activity of ΔModoCath1, 5 and 6 was tested at a concentration of 16 μg/ml with a cell viability exceeding 90% for the three peptides. As a result of the test, ΔModoCath5 was found to have a strong inhibitory effect on WNV replication in primary keratinocytes, and ModoCath1 and 6 did not exhibit antiviral properties ( FIG. 2 ). The concentration of viral RNA in the supernatant of cells treated with ΔModoCath5 was significantly reduced, reducing virus production by about 500-fold. In addition, in the cell monolayer, ΔModoCath5 treatment showed about 1-log (93%) reduction in WNV viral load.

두 번째 단계에서, ModoCath5의 항바이러스 활성에 대한 잠재적 면역 조절 특성을 평가하기 위하여 펩타이드의 존재 및 부재 하에서 WNV 감염에 대한 세포 선천성 면역 반응을 확인하였다. 세포의 항바이러스 반응에 관여하는 참여인자들의 발현 프로파일을 전사체 분석으로 연구하였다. 항바이러스 활성을 갖는 것으로 알려져 있는, III 형 인터페론 인터루킨 28A(IL28A), 케모카인 CXCL10 및 3개의 인터페론-자극 유전자(ISG: IFIT2, ISG20 및 비페린)와 같은 분자들의 mRNA 발현 수준을 모니터링하였다(도 9). WNV 감염 동안 각질세포에서의 ΔModoCath5 처리는 비처리 감염 세포에서와 비교하여 세포 항바이러스 반응을 유의하게 조절하지 않았다. ΔModoCath5의 존재는 CXCL10, IFIT2 및 IL28A mRNA 수준을 감소시켰으며, 이는 상기 펩타이드로 처리된 각질세포에서의 바이러스 복제 감소와 관련되었을 것이다. 비페린 발현은 변화되지 않았지만, ΔModoCath5는 WNV-감염 각질세포에서 ISG20 발현을 증가시키는 경향이 있었다.In the second step, in order to evaluate the potential immunomodulatory properties for the antiviral activity of ModoCath5, the cell innate immune response to WNV infection in the presence and absence of the peptide was identified. The expression profiles of the factors involved in the antiviral response of cells were studied by transcriptomic analysis. The mRNA expression levels of molecules known to have antiviral activity, such as type III interferon interleukin 28A (IL28A), the chemokine CXCL10 and three interferon-stimulating genes (ISG: IFIT2, ISG20 and viperin) were monitored (Fig. 9) ). ΔModoCath5 treatment in keratinocytes during WNV infection did not significantly modulate cellular antiviral responses compared to untreated infected cells. The presence of ΔModoCath5 decreased CXCL10, IFIT2 and IL28A mRNA levels, which may be related to decreased viral replication in keratinocytes treated with the peptide. Although viperin expression was not altered, ΔModoCath5 tended to increase ISG20 expression in WNV-infected keratinocytes.

또한, 최종 농도 16 μg/ml에서 1 시간 동안 이들 펩타이드의 존재 하에서 전-인큐베이션한 후 WNV 감염성 역가를 측정함으로써 ΔModoCath1, 5 및 6의 바이러스 살멸 특성을 평가하였다. 펩타이드의 존재 하에 측정된 감염성 역가를 비처리 바이러스 현탁액의 감염성 역가와 비교하였다. ModoCath 펩타이드의 직접적인 바이러스 살멸 효과는 관찰되지 않았다(도 10). 이상의 결과를 고려하면, ΔModoCath5는 1차 인간 각질세포에서 WNV 복제를 강력하게 억제할 수 있음을 알 수 있으며, 관련 활성 기전은 추가 연구가 필요하다.In addition, the virus killing properties of ΔModoCath1, 5 and 6 were evaluated by measuring WNV infectivity titers after pre-incubation in the presence of these peptides for 1 hour at a final concentration of 16 μg/ml. The infectivity titers measured in the presence of the peptide were compared with those of the untreated virus suspension. A direct virus killing effect of the ModoCath peptide was not observed ( FIG. 10 ). Considering the above results, it can be seen that ΔModoCath5 can strongly inhibit WNV replication in primary human keratinocytes, and the related activation mechanism requires further study.

3. 토론3. Discussion

내인성 AMP는 숙주의 미생물을 제어하거나 병원체를 제거하기 위하여 척추 동물에서 다양한 유전자 그룹에 의해 암호화된 천연 물질이다. 다양한 종에서 다수의 AMP가 발견되고 있지만, 임상 가능한 적용으로의 개발에 결정적인 생물학적 활성에 대한 세부적인 분석은 여전히 부족하다. 본 발명에서는, 진수류(eutherian) 종에 비하여 특히 종 내에서 광범위하게 분포되어 있는 카텔리시딘에 대하여 인실리코 분석을 사용하여 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 AMP 목록을 특성화함으로써, 이러한 부족한 부분을 해결하고자 하였다. 본 발명의 발명자들은 강력한 항미생물 활성을 갖는 것으로 예측된 주머니쥐 카텔리시딘의 핵심 서열 8개를 결정하였다. 선택된 3종 펩타이드인 ΔModoCath1, 5 및 6은 WNV에 대한 강력한 항바이러스 활성을 포함하여, 상이한 항미생물 스펙트럼으로 강력한 항미생물 활성을 갖는 것으로 나타났다.Endogenous AMPs are natural substances encoded by various groups of genes in vertebrates to control host microbes or eliminate pathogens. Although a large number of AMPs have been discovered in various species, detailed analyzes of their biological activities critical for their development into clinically viable applications are still lacking. In the present invention, by characterizing the AMP list of gray short-tailed opossums using in silico analysis for cathelicidin, which is widely distributed within the species compared to that of eutherian species, this deficiencies were addressed. . The inventors of the present invention determined eight key sequences of opossum cathelicidin predicted to have potent antimicrobial activity. The selected three peptides, ΔModoCath1, 5 and 6, were shown to have potent antimicrobial activity with different antimicrobial spectra, including potent antiviral activity against WNV.

주머니쥐 카텔리시딘 1종인 ModoCath4의 항미생물 활성은 이전 연구[Peel E, et al., 2017. Microbiology 163:1457-1465.]에서 확인되었다. 카텔리시딘 프로펩타이드(propeptide)에 대한 활성 핵심 서열의 결정은 예측된 효소 절단 부위, 2차 구조, 양이온 전하 및 소수성에 의존한다. 본 발명에서는 호중구 엘라스타제 절단 부위를 조정하여, 이전에 항균 활성이 없는 것으로 생각되었던 3종의 주머니쥐 카텔리시딘의 핵심 서열을 약간 수정하였다. 흥미롭게도, 본 발명에서 시험한 3종 펩타이드 모두에 대하여 병원성 세균에 대한 항미생물 활성을 검출할 수 있었으며, 이는 활성 도메인 서열의 정확한 결정이 카텔리시딘의 활성을 평가하는데 있어서 결정적임을 시사한다. 이러한 결과는 표 1에서 시험되지 않은 5종의 서열도 항미생물 활성을 나타낼 수 있음을 시사한다. 따라서, 이전 연구의 ModoCath4와 함께, 4종의 주머니쥐 카텔리시딘에 대하여 항미생물 활성이 확인된 것이다.The antimicrobial activity of ModoCath4, a type of opossum cathelicidin, was confirmed in a previous study [Peel E, et al., 2017. Microbiology 163:1457-1465.]. The determination of the active key sequence for cathelicidin propeptide depends on the predicted enzymatic cleavage site, secondary structure, cationic charge and hydrophobicity. In the present invention, by adjusting the neutrophil elastase cleavage site, the core sequence of three opossum cathelicidins previously thought to have no antibacterial activity was slightly modified. Interestingly, antimicrobial activity against pathogenic bacteria could be detected for all three peptides tested in the present invention, suggesting that accurate determination of the active domain sequence is crucial in evaluating the activity of cathelicidin. These results suggest that 5 sequences not tested in Table 1 may also exhibit antimicrobial activity. Therefore, together with ModoCath4 in the previous study, antimicrobial activity was confirmed against four types of opossum cathelicidin.

진수류(eutherian)와 유대류 종들 사이의 AMP 유전자 수의 비교에 의해, 진화 과정 중 유대류에서 카텔리시딘이 광범위하게 확장된 것으로 나타났다. 이러한 분석에 의해 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(Monodelphis domestica), 타마왈라비(tammar wallaby, Macropus eugenii), 태즈메이니아데빌(Tasmanian devil, Sarcophilus harrisii) 및 코알라(koala, Phascolarctos cinereus)에서 각각 19, 7, 11 및 11종의 카텔리시딘 유전자를 동정하였다. 이는 인간과 마우스에서의 유전자 1종과 비교하여, 유대류에 있어서 카텔리시딘의 중요성을 시사하며, 갓 태어난 유대류에서 적응 면역 체계의 부족을 보완하기 위한 것과 같은 것이다.Comparison of AMP gene numbers between eutherian and marsupial species revealed a widespread expansion of cathelicidins in marsupials during evolution. 19, 7, 11 and koala (Phascolarctos cinereus ) in gray short-tailed opossum ( Monodelphis domestica ), tammar wallaby ( Macropus eugenii ), Tasmanian devil ( Sarcophilus harrisii ) and koala ( Phascolarctos cinereus ), respectively. Eleven cathelicidin genes were identified. This suggests the importance of cathelicidins in marsupials compared to one gene in humans and mice, and is intended to compensate for the lack of an adaptive immune system in newborn marsupials.

공개적으로 이용 가능한 RNAseq 데이터를 이용하여, 태반, 폐, 비장, 신장 및 메켈 연골 및 전골(Meckel's cartilage and anterior malleus)의 5개 조직으로부터 ModoCath1, 2, 4, 5, 7, 8, 16 및 18의 8개 카텔리시딘의 발현을 검출하였다. 특히, ModoCath4 및 8은 다른 것보다 높은 수준으로 발현되었다. 카텔리시딘 발현의 다양성은 비장에서 가장 높았다.Using publicly available RNAseq data, the analysis of ModoCath1, 2, 4, 5, 7, 8, 16 and 18 from 5 tissues: placenta, lung, spleen, kidney and Meckel's cartilage and anterior malleus. Expression of eight cathelicidins was detected. In particular, ModoCath4 and 8 were expressed at higher levels than others. The diversity of cathelicidin expression was highest in the spleen.

카텔리시딘의 항바이러스 특성은 살균 효과보다 덜 집중되어 연구되었지만, LL-37, 프로테그린-1(protegrin-1), SMAP-29, BMAP-27 및 개구리 템포린(frog temporin)을 포함한 여러 카텔리시딘은 인간에 대한 몇몇 병원성 바이러스에 대하여 항바이러스 활성을 나타냈다. 본 발명에서는 ΔModoCath5가 WNV에 대한 강력한 항바이러스 활성을 가지고 있음이 최초로 확인되었다. 본 발명에서는 WNV에 대한 항바이러스 활성만 시험하였지만, ΔModoCath5는 다른 플라비바이러스 및 외피보유 바이러스에 대하여서도 광범위한 항바이러스 활성을 나타낼 수 있다. ModoCath5의 항미생물 스펙트럼은 항균 및 항바이러스 활성을 모두 나타내는 LL-37의 활성과 유사한 것으로 보인다. LL-37은 바이러스 입자의 직접적인 불활성화 또는 세포의 항바이러스 반응의 상향 조절을 통해 작용한다. 그러나, LL-37과는 대조적으로 ΔModoCath5는 시험 농도에서 직접적인 바이러스 살멸 효과를 나타내지는 않았다(도 10). 또한, ΔModoCath5는 WNV 감염된 인간 1차 각질세포에서 염즘 매개체 생성을 조절하지 않았다(도 9). 따라서, 각질세포 감염 동안 평가된 ΔModoCath5의 항바이러스 활성 메커니즘을 결정하기 위하여는 추가의 실험이 필요하다.Although the antiviral properties of cathelicidin have been studied less intensively than their bactericidal effects, several compounds including LL-37, protegrin-1, SMAP-29, BMAP-27 and frog temporin Cathelicidin showed antiviral activity against several pathogenic viruses in humans. In the present invention, it was first confirmed that ΔModoCath5 has strong antiviral activity against WNV. In the present invention, only the antiviral activity against WNV was tested, but ΔModoCath5 can exhibit a wide range of antiviral activity against other flaviviruses and enveloped viruses. The antimicrobial spectrum of ModoCath5 appears to be similar to that of LL-37, which exhibits both antibacterial and antiviral activity. LL-37 acts through direct inactivation of viral particles or upregulation of the antiviral response of cells. However, in contrast to LL-37, ΔModoCath5 did not show a direct virus killing effect at the tested concentration ( FIG. 10 ). In addition, ΔModoCath5 did not regulate the production of inflammation mediators in WNV-infected human primary keratinocytes ( FIG. 9 ). Therefore, further experiments are needed to determine the mechanism of antiviral activity of ΔModoCath5 evaluated during keratinocyte infection.

병원체에 대한 효능 및 특이성, 작용 기전 및 포유동물 세포 독성에 대한 연구를 포함하여, 내인성 AMP의 치료적 사용 및 새로운 AMP의 특성화에 대한 현재까지의 진척에서의 큰 관심에도 불구하고, 이에 대한 연구는 여전히 제한적이다. 거대 크기의 카텔리시딘 목록을 보유한 주머니쥐와 같은 동물은 카텔리시딘의 체계적인 효과를 연구하는 흥미로운 모델이 될 수 있다. 광범위한 살균 및 항바이러스 활성을 고려하면, ΔModoCath5는 치료적 활용의 흥미로운 후보가 될 수 있다.Despite the great interest in the therapeutic use of endogenous AMPs and the great progress to date in the characterization of novel AMPs, including studies on the efficacy and specificity, mechanism of action and mammalian cytotoxicity against pathogens, research on this It is still limited. Animals such as opossums, which possess a large catalog of cathelicidins, could be an interesting model to study the systematic effects of cathelicidins. Given its broad spectrum of bactericidal and antiviral activity, ΔModoCath5 could be an interesting candidate for therapeutic applications.

3. 결론3. Conclusion

본 발명에서는 주머니쥐 유전체의 인실리코 분석으로 7개의 신규 카텔리시딘 유전자를 포함하여 19개의 카텔리시딘 유전자(ModoCath)를 보고하였고 이들의 항미생물 활성을 예측하였다. ModoCath1, 5 및 6의 성숙 영역에 상응하는 3종의 합성된 펩타이드는 그람 양성 및 음성 박테리아 및 웨스트 나일 바이러스(WNV)에 대하여 상이한 스펙트럼의 항미생물 활성을 나타냈다.In the present invention, 19 cathelicidin genes (ModoCath) including 7 novel cathelicidin genes were reported by in silico analysis of the opossum genome, and their antimicrobial activity was predicted. The three synthesized peptides corresponding to the mature regions of ModoCath1, 5 and 6 showed different spectra of antimicrobial activity against Gram-positive and negative bacteria and West Nile virus (WNV).

포유동물 세포에 대한 세포 독성은 낮거나 중간 정도이며 혈청에서 안정성을 나타냈다. 본 발명의 분석에 의하면 ModoCath의 살균 및 항바이러스 활성은 각각 막 파괴 및 바이러스 복제의 억제에 의해 나타나는 것으로 확인되었다. ModoCath 및 그 유도체는 항균 및 항바이러스 요법의 유망한 후보가 될 것이다.Cytotoxicity to mammalian cells was low to moderate and showed stability in serum. According to the analysis of the present invention, it was confirmed that the bactericidal and antiviral activity of ModoCath was exhibited by membrane disruption and inhibition of viral replication, respectively. ModoCath and its derivatives will be promising candidates for antibacterial and antiviral therapy.

4. 요약4. Summary

본 발명의 목적은 회색 짧은 꼬리 주머니쥐(grey short-tailed opossum)의 카텔리시딘을 인실리코 분석에 의해 특성화하고, 다양한 병원성 박테리아와 웨스트 나일 바이러스(WNV)에 대한 이들의 항미생물 효과를 실험적으로 검증하는 것이다. 회색 짧은 꼬리 주머니쥐의 최근 유전체(genome) 어셈블리에 대한 유전체 전체의 인실리코 분석에 의해 8개 상이한 계열(family)로 구성된 56개의 항미생물성 펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)가 확인되었다. 상기 AMP 중에서, 19개 카텔리시딘, 즉 ModoCath1 내지 19에 대하여 항미생물 도메인의 존재를 예측하기 위하여 인실리코 분석을 수행하였다. 이들 중 3종(ModoCath1, 5 및 6)을 선택하여 실험적으로 항미생물 활성을 평가하였다. 3종 펩타이드 모두는 그람 양성 및 음성 박테리아 균주 패널에 대하여 다양한 항미생물 활성 스펙트럼을 나타냈다. 포유동물 세포에 대한 세포 독성은 낮거나 중간 정도였으며 혈청에서 안정성을 나타냈다. 이중-염료 막 파괴 분석(Dual-dye membrane disruption assay)에 의해 ModoCath의 살균 활성이 막 파괴에 의해 유발되었음이 확인되었다. 또한, ModoCath5는 바이러스 복제 억제에 의해 웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV)에 대한 강력한 항바이러스 활성을 보였으며, 이는 포유류가 다수임을 고려할 때 주머니쥐 카텔리시딘이 항미생물성 내인성 물질을 개발할 수 있는 유용한 제공원이 될 수 있음을 시사한다. 공개적으로 이용 가능한 RNA-seq 데이터의 분석에 의해 5개 조직으로부터 8개 ModoCath의 발현을 확인하였다. ModoCath 또는 그 유도체는 다중 약물 내성 병원체를 제어하고 WNV를 포함한 바이러스 복제를 억제하는 유망한 후보 물질이 될 수 있다.It is an object of the present invention to characterize cathelicidins from gray short-tailed opossum by in silico analysis, and to experimentally verify their antimicrobial effects against various pathogenic bacteria and West Nile virus (WNV). will do A recent genome-wide in silico analysis of the genome assembly of gray short-tailed opossums identified 56 antimicrobial peptides (AMPs) comprising 8 different families. Among the AMPs, in silico analysis was performed to predict the presence of antimicrobial domains for 19 cathelicidins, ie, ModoCath1 to 19. Three of them (ModoCath1, 5 and 6) were selected and experimentally evaluated for their antimicrobial activity. All three peptides exhibited a diverse spectrum of antimicrobial activity against a panel of gram-positive and negative bacterial strains. Cytotoxicity to mammalian cells was low to moderate and showed stability in serum. It was confirmed that the bactericidal activity of ModoCath was induced by membrane disruption by dual-dye membrane disruption assay. In addition, ModoCath5 exhibited strong antiviral activity against West Nile virus (WNV) by inhibiting viral replication, which suggests that possum cathelicidin can develop antimicrobial endogenous substances considering the large number of mammals. This suggests that it can be a useful source. Expression of 8 ModoCaths from 5 tissues was confirmed by analysis of publicly available RNA-seq data. ModoCath or its derivatives could be promising candidates for controlling multidrug-resistant pathogens and inhibiting viral replication, including WNV.

<110> KONKUK UNIVERSITY INDUSTRIAL COOPERATION CORP <120> Antimicrobial polypeptide from Monodelphis domestica with potent antibacterial activity against gram-positive bacteria and antiviral activity, and antimicrobial composition comprising the same <130> P190753 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 32 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 1 Val Lys Arg Thr Lys Arg Gly Ala Arg Arg Gly Leu Thr Lys Val Leu 1 5 10 15 Lys Lys Ile Phe Gly Ser Ile Val Lys Lys Ala Val Ser Lys Gly Val 20 25 30 <210> 2 <211> 30 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 2 Val Lys Arg Thr Lys Arg Gly Ile Lys Lys Gly Ile Ser Lys Val Leu 1 5 10 15 Lys Lys Phe Phe Ser Ser Met Ile Lys Lys Ala Val Ser Lys 20 25 30 <210> 3 <211> 16 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 3 Ser Lys Lys Lys Gly Lys Lys Lys Leu Pro Tyr Thr Val Ile Phe Gly 1 5 10 15 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 4 Gly Ile Arg Gly Phe Trp Asn Gly Phe Arg Gly Arg 1 5 10 <210> 5 <211> 28 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 5 Trp Tyr Gln Leu Ile Arg Thr Phe Gly Asn Leu Ile His Gln Lys Tyr 1 5 10 15 Arg Lys Leu Leu Glu Ala Tyr Arg Lys Leu Arg Asp 20 25 <210> 6 <211> 27 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 6 Val Arg Arg Ser Lys Arg Gly Ile Lys Val Pro Ser Phe Val Lys Lys 1 5 10 15 Val Leu Lys Asp Val Val Ser Glu Ser Ile Ser 20 25 <210> 7 <211> 27 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 7 Ile Val Arg Arg Ser Lys Arg Gly Ile Lys Val Pro Gly Phe Val Lys 1 5 10 15 Lys Phe Leu Lys Asp Val Val Ser Glu Thr Ile 20 25 <110> KONKUK UNIVERSITY INDUSTRIAL COOPERATION CORP <120> Antimicrobial polypeptide from Monodelphis domestica with potent antibacterial activity against gram-positive bacteria and antiviral activity, and antimicrobial composition comprising the same <130> P190753 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 32 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 1 Val Lys Arg Thr Lys Arg Gly Ala Arg Arg Gly Leu Thr Lys Val Leu 1 5 10 15 Lys Lys Ile Phe Gly Ser Ile Val Lys Lys Ala Val Ser Lys Gly Val 20 25 30 <210> 2 <211> 30 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 2 Val Lys Arg Thr Lys Arg Gly Ile Lys Lys Gly Ile Ser Lys Val Leu 1 5 10 15 Lys Lys Phe Phe Ser Ser Ser Met Ile Lys Lys Ala Val Ser Lys 20 25 30 <210> 3 <211> 16 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 3 Ser Lys Lys Lys Gly Lys Lys Lys Leu Pro Tyr Thr Val Ile Phe Gly 1 5 10 15 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 4 Gly Ile Arg Gly Phe Trp Asn Gly Phe Arg Gly Arg 1 5 10 <210> 5 <211> 28 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 5 Trp Tyr Gln Leu Ile Arg Thr Phe Gly Asn Leu Ile His Gln Lys Tyr 1 5 10 15 Arg Lys Leu Leu Glu Ala Tyr Arg Lys Leu Arg Asp 20 25 <210> 6 <211> 27 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 6 Val Arg Arg Ser Lys Arg Gly Ile Lys Val Pro Ser Phe Val Lys Lys 1 5 10 15 Val Leu Lys Asp Val Val Ser Glu Ser Ile Ser 20 25 <210> 7 <211> 27 <212> PRT <213> Monodelphis domestica <400> 7 Ile Val Arg Arg Ser Lys Arg Gly Ile Lys Val Pro Gly Phe Val Lys 1 5 10 15 Lys Phe Leu Lys Asp Val Val Ser Glu Thr Ile 20 25

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 5로 표시되는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV) 감염 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for treating West Nile virus (WNV) infection comprising a polypeptide represented by SEQ ID NO: 5 as an active ingredient. 제15항에 있어서, 상기 조성물은 웨스트 나일 바이러스의 복제를 억제하는 것인, 약학 조성물.16. The pharmaceutical composition of claim 15, wherein the composition inhibits the replication of West Nile virus. 제15항에 있어서, 상기 조성물에서 서열번호 5로 표시되는 폴리펩타이드의 농도는 16 μg/ml인 것인, 약학 조성물.The pharmaceutical composition of claim 15, wherein the concentration of the polypeptide represented by SEQ ID NO: 5 in the composition is 16 μg/ml. 서열번호 5로 표시되는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항 웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV)용 조성물.A composition for anti-West Nile virus (WNV) comprising a polypeptide represented by SEQ ID NO: 5 as an active ingredient.
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