KR102394213B1 - Antimicrobial peptide derived from from the marine bivalve, Mytilus coruscus and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 참담치(M. coruscus) 유래의 항균 펩타이드 및 그의 용도에 관한 것으로서, 더 상세하게는 서열번호 5 내지 7로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드를 제공한다.The present invention relates to an antibacterial peptide derived from M. coruscus and its use, and more particularly, it provides an antibacterial peptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5 to 7.

Description

참담치 유래 항균 펩타이드 및 그의 용도{Antimicrobial peptide derived from from the marine bivalve, Mytilus coruscus and uses thereof}Antimicrobial peptide derived from the marine bivalve, Mytilus coruscus and uses thereof

본 발명은 항균 펩타이드 및 그의 용도에 관한 것으로서, 더 상세하게는 참담치 유래의 항균 펩타이드 및 그의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to an antibacterial peptide and its use, and more particularly, to an antibacterial peptide derived from bluefin mussel and its use.

홍합, 조개, 굴 및 가리비와 같은 연체동물(mollusk)은 해양 무척추 동물(marine invertebrate)의 주요 계통(phylum)이며 필터 공급으로 해수에서 영양분을 얻는다. 해양 연체동물인 담치류는(mussels)은 발 중간에 단백질성 족사(proteinous byssus)로 서로 붙어 있거나 바위에 붙어 있어 움직일 수 없기 때문에 두 개의 출수관(exhalant)과 입수관(inhalant)을 사용하여 물, 플랑크톤 및 미생물을 섭취한다. 출수관으로 들어가는 영양 유기물은 아가미에 갇히고 점액에 의해 응집되어 입으로 이동한다. 이러한 이유로 연체동물은 미생물이 많은 환경에 노출되며 미생물 감염을 예방하기 위한 효과적인 면역 시스템이 요구된다(J.A. Tincu, et al., Agents Chemother. 48. 3645-3654. 2004). 종래 보고된 바와 같이 연체동물과 같은 무척추 동물의 후천성 면역계(acquired immune system)는 덜 발달된 반면 선천성 면역계(innate immune system)는 잘 발달되어 있고 병원체 미생물로부터 자신을 방어하기 위해 세포 및 체액 성분에 의한 선천적 면역 시스템에 주로 의존한다(C. Zannella, et al., Mar. Drugs. 15. 182. 2017). 선천성 면역은 특이성을 갖지 않는 숙주 방어 시스템의 최선방의 방어체계이고, 감염 직후의 적응 면역계 또는 식균작용(phagocytosis)전에 다양한 침입 미생물 체액의 성장을 즉시 억제한다(A. Charles, et al., Immunobiology, fifth ed, Garland publishing, New York, 2001). 이러한 방어 시스템 중에서 항균 펩타이드(AMP)는 연체동물의 선천성 면역시스템의 주요한 인자로 알려져있다(D. Destoumieux, et al., J. Biol. Chem. 272, 28398-28406. 1997). Mollusks, such as mussels, clams, oysters and scallops, are the main phylum of marine invertebrates and obtain their nutrients from seawater through filter feeding. The marine molluscs, mussels, use two exhalants and inhalants to water because they are immobile because they are attached to each other or to rocks by proteinous byssus in the middle of their feet. , feed on plankton and microbes. Nutrient organic matter entering the water outlet is trapped in the gills and is aggregated by mucus and carried to the mouth. For this reason, molluscs are exposed to a microbial environment and an effective immune system is required to prevent microbial infection (JA Tincu, et al., Agents Chemother . 48. 3645-3654. 2004). As previously reported, the acquired immune system of invertebrates, such as mollusks, is underdeveloped, whereas the innate immune system is well-developed, and in order to defend itself from pathogenic microorganisms, It is mainly dependent on the innate immune system (C. Zannella, et al., Mar. Drugs. 15. 182. 2017). Innate immunity is the first line of defense of the nonspecific host defense system and immediately inhibits the growth of various invading microbial body fluids before phagocytosis or the adaptive immune system immediately after infection (A. Charles, et al., Immunobiology, fifth ed, Garland publishing, New York, 2001). Among these defense systems, antibacterial peptide (AMP) is known as a major factor in the innate immune system of mollusks (D. Destoumieux, et al., J. Biol. Chem. 272, 28398-28406. 1997).

항균 펩타이드는 알파-나선 또는 베타-시트 폴딩 구조를 갖는 숙주 방어 펩타이드이며, 유전자로 인코딩된 짧은 올리고 펩타이드(약 100개 아미노산 미만)이다. 소수성 및 양이온성 아미노산을 갖는 양친매성 분자(amphipathic molecules)이기 때문에 박테리아, 진균, 기생충 및 심지어 특정 바이러스(enveloped viruses)에 대한 광범위한 항균 활성을 나타낸다(M. Zasloff. et al., Nature. 415. 389-395. 2002). 양이온성 항균 펩타이드의 작용은 자체 2차 구조, 전체 순전하(overall net charge), 양친매성, 소수성(hydrophobicity), 크기 및 소수성 및 극성 영역 사이의 균형에 따라 달라진다(K.R. Reddy, et al., Int. J. Antimicrob. Agents 24. 536-547. 2004). 그리고 항균 펩타이드는 세포벽, 막 또는 세포질과 같은 표적화된 분자의 영역에 따라 비-막 표적화 펩타이드 및 막 표적화 펩타이드로 분류된다(C.B. Park et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 6;244(1). 253-257. 1998). 1,000개 이상의 항균 펩타이드가 여러 병원체에 대해 항균활성을 갖는다는 것이 보고되었지만, 해양 담치류 유래의 항균 펩타이드에 관한 연구는 일부 종에서만 연구되었다. Antibacterial peptides are host defense peptides with an alpha-helical or beta-sheet folding structure, and are short oligopeptides (less than about 100 amino acids) encoded by genes. Being amphipathic molecules with hydrophobic and cationic amino acids, they exhibit broad antibacterial activity against bacteria, fungi, parasites and even certain enveloped viruses (M. Zasloff. et al., Nature. 415. 389). -395. 2002). The action of cationic antimicrobial peptides depends on their secondary structure, overall net charge, amphiphilicity, hydrophobicity, size, and balance between hydrophobic and polar regions (KR Reddy, et al., Int). J. Antimicrob. Agents 24. 536-547. 2004). And antimicrobial peptides are classified into non-membrane-targeting peptides and membrane-targeting peptides according to the region of the targeted molecule such as cell wall, membrane or cytoplasm (CB Park et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 6;244 (1). ) 253-257. 1998). Although more than 1,000 antimicrobial peptides have been reported to have antimicrobial activity against several pathogens, studies on antimicrobial peptides derived from marine mussels have only been studied in some species.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 종래 항균 펩타이드와 달리 용혈활성은 감소되고 항균활성은 증가하여 다양한 지표균주에 대해 우수한 항균활성 및 항-기생충 활성을 나타내는 참담치 유래의 항균 펩타이드 및 그의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. The present invention is to solve various problems including the above problems, and unlike conventional antibacterial peptides, haemolytic activity is reduced and antibacterial activity is increased, showing excellent antibacterial and anti-parasitic activity against various indicator strains. An object of the present invention is to provide an antibacterial peptide derived therefrom and uses thereof. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 따르면, 서열번호 5 내지 7로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드가 제공된다.According to one aspect of the present invention, consisting of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5 to 7, there is provided an antibacterial peptide.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항균 조성물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an antibacterial composition containing the peptide as an active ingredient is provided.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 사료 첨가제가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a feed additive containing a peptide as an active ingredient is provided.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항-스쿠치카 섬모충 방제용 조성물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, containing a peptide as an active ingredient, an anti-Scouchica ciliate controlling composition is provided.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 참담치 유래의 항균 펩타이드는 그람 음성균 및 그람 양성균에 대해서 우수한 항균활성을 나타낼 뿐만 아니라 항-기생충 활성까지 나타내므로 항생제의 대체물질로 효과적으로 활용될 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention made as described above, the antibacterial peptide derived from mussels not only exhibits excellent antibacterial activity against gram-negative and gram-positive bacteria, but also exhibits anti-parasitic activity, so it can be effectively used as a substitute for antibiotics. can Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1a는 참담치(M. coruscus) 외투막 추출물 유래 정제된 펩타이드의 정제 및 항균활성을 분석한 것으로, 고초균(B. subtilis)에 대한 정제된 피크(30-32 분)의 항균 활성을 분석한 그래프이다. 산성화된 추출물을 1.0 mL/분의 유속에서 60분에 걸쳐 0.1% TFA에서 5-65% ACN의 구배로 CapCell-Pak C18 역상 컬럼에 주입하였다.
도 1b는 참담치(M. coruscus) 외투막 추출물 유래 정제된 펩타이드의 정제 및 항균활성을 분석한 것으로, 고초균(B. subtilis)에 대한 정제된 피크(31-33분)의 항균활성을 분석한 그래프이다. 활성 분획을 TSK- 겔 ODS-80TM C18 역상 컬럼에 적용하였고 0.2 mL/분의 유속에서 60% 동안 0.1% TFA에서 5% → 65% ACN(pH 2.2)의 선형 구배로 용리를 수행하였으며 용리는 220 nm에서 모니터링 되었다.
도 1c는 참담치(M. coruscus) 외투막 추출물 유래 정제된 펩타이드의 정제 및 항균활성을 분석한 것으로, Edman 분해에 의해 측정된 11,182.003 Da 및 N- 말단 서열(23 아미노산)을 갖는 단일 질량의 질량 분석 그래프이다.
도 2는 본 발명의 재조합 myticusin-beta의 cDNA 서열 및 유래 아미노산 서열을 나타내는 그림이다. ORF의 감소된 아미노산 서열은 뉴클레오티드 서열 아래에 제시되어 있고 별표는 정지 코돈을 나타내고 외곽선은 myticusin-beta의 신호 펩타이드를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 재조합 myticusin-beta 및 동형 단백질의 다중 서열 정렬을 나타내는 그림이다. myticusin-beta는 MC1 및 2개의 동형 단백질인 MC2, MC3을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 재조합 myticusin-beta의 과발현 및 정제를 나타내는 겔 사진이다. TrxA 융합 재조합 단백질을 Ni-NTA 친화성 크로마토그래피를 사용하여 정제하였다. 레인 M, 분자 마커; 레인 1, 비유도 단백질; 레인 2, 유도 단백질; 레인 3, 가용성 단백질; 레인 4, 봉입체; 레인 5, 정제된 myticusin-beta 단백질 (빨간색 화살표로 표시), 레인 6, 정제된 myticusin-beta 단백질을 사용한 웨스턴 블롯의 결과.
도 5는 넙치의 적혈구에 대한 본 발명의 재조합 myticusin-beta의 피시딘 1의 용혈활성을 분석한 것으로, 각 샘플의 농도를 100 μg/mL로 분석한 그래프이고(A), 농도에 따른 용혈의 영향(100, 50, 25, 12.5, 6.25 μg/mL)을 분석한 그래프이다(B).
도 6은 WST-1 시약을 사용하여 재조합 myticusin-beta의 항-스쿠치카 섬모충 활성을 분석한 것으로, 상이한 농도의 재조합 myticusin-beta(0-200 μg/mL)로 처리된 기생충의 응집을 관찰한 현미경 사진이고(A), 재조합 myticusin-beta(0-200 μg/mL)의 농도에 의한 기생충(스쿠치카 섬모충)의 생존율(%)을 분석한 그래프이다(B). 오차 막대는 3회 반복 실험의 평균 표준편차를 나타내었다.
도 7은 본 발명의 정제된 재조합 myticusin-beta의 항균 활성 및 스펙트럼을 분석한 그림이다. 균주에 대한 항균활성의 값은 투명 구역의 직경으로 나타내었다 (웰의 직경; 2.2 mm).
도 8은 참담치 조직에서 myticusin-beta 발현의 정량 분석 결과를 나타내는 그래프이다. 오차 막대는 3회 반복 실험의 평균 표준편차를 나타낸다. ADD; 폐각근, FOO;발, GIL;아가미, HEM; 혈구, HEP; 간췌장, MAN: 외투막, SIO; 출수관.
도 9는 본 발명의 재조합 myticusin-beta 유사 펩타이드의 나선형 휠 묘사(Helical wheel depiction)를 나타내는 그림이다. 화살표는 펩타이드에서 치환된 아미노산 잔기를 나타낸다. 상기 아미노산 잔기를 순 전하 및 소수성 증가로 치환 하였다. 소수성 잔기는 청색, 산성 잔기는 적색, 염기성 잔기는 주황색, 하전 되지 않은 잔기는 자주색이다.
1a is a graph analyzing the purification and antibacterial activity of a purified peptide derived from M. coruscus mantle extract, and analyzing the antibacterial activity of the purified peak (30-32 minutes) against Bacillus subtilis . am. The acidified extract was injected onto a CapCell-Pak C18 reversed phase column with a gradient of 5-65% ACN in 0.1% TFA over 60 minutes at a flow rate of 1.0 mL/min.
Figure 1b is an analysis of the purification and antibacterial activity of purified peptides derived from M. coruscus mantle extract, and a graph analyzing the antibacterial activity of the purified peak (31-33 minutes) against Bacillus subtilis . am. The active fraction was applied to a TSK-gel ODS-80TM C18 reversed phase column and eluted with a linear gradient of 5% to 65% ACN (pH 2.2) in 0.1% TFA for 60% at a flow rate of 0.2 mL/min, elution was 220 was monitored in nm.
Figure 1c is the analysis of the purification and antibacterial activity of purified peptides derived from M. coruscus mantle extract, and 11,182.003 Da measured by Edman digestion and mass spectrometry of a single mass having an N-terminal sequence (23 amino acids) It is a graph.
2 is a diagram showing the cDNA sequence and the derived amino acid sequence of recombinant myticusin-beta of the present invention. The reduced amino acid sequence of the ORF is shown below the nucleotide sequence, the asterisk indicates the stop codon and the outline indicates the signal peptide of myticusin-beta.
3 is a diagram showing the multiple sequence alignment of recombinant myticusin-beta and isoform protein of the present invention. myticusin-beta represents MC1 and two isoforms, MC2 and MC3.
4 is a gel photograph showing overexpression and purification of recombinant myticusin-beta of the present invention. The TrxA fusion recombinant protein was purified using Ni-NTA affinity chromatography. lane M, molecular markers; lane 1, uninduced protein; lane 2, inducing protein; lane 3, soluble protein; lane 4, inclusion body; Lane 5, purified myticusin-beta protein (indicated by red arrow), lane 6, results of western blot using purified myticusin-beta protein.
5 is a graph showing the analysis of the hemolytic activity of phycidin 1 of recombinant myticusin-beta of the present invention on red blood cells of halibut, and analyzing the concentration of each sample at 100 μg/mL (A). It is a graph analyzing the effect (100, 50, 25, 12.5, 6.25 μg/mL) (B).
6 is an analysis of the anti-Scuchica ciliate activity of recombinant myticusin-beta using WST-1 reagent, and the aggregation of parasites treated with different concentrations of recombinant myticusin-beta (0-200 μg/mL) was observed. It is a photomicrograph (A), and is a graph analyzing the survival rate (%) of the parasite (Ciliary Scotia) by the concentration of recombinant myticusin-beta (0-200 μg/mL) (B). Error bars represent the mean standard deviation of three replicates.
7 is a diagram analyzing the antibacterial activity and spectrum of purified recombinant myticusin-beta of the present invention. The value of the antimicrobial activity against the strain was expressed as the diameter of the clear zone (diameter of the well; 2.2 mm).
8 is a graph showing the results of quantitative analysis of myticusin-beta expression in mussel tissues. Error bars represent the mean standard deviation of three replicates. ADD; adductor muscle, FOO;foot, GIL;gill, HEM; blood cells, HEP; Hepatopancreas, MAN: mantle, SIO; outlet pipe.
9 is a diagram showing a helical wheel depiction of a recombinant myticusin-beta-like peptide of the present invention. Arrows indicate substituted amino acid residues in the peptide. The amino acid residues were substituted with increased net charge and hydrophobicity. Hydrophobic residues are blue, acidic residues are red, basic residues are orange, and uncharged residues are purple.

용어의 정의:Definition of Terms:

본 명세서에서 사용되는 용어 "참담치(Mytilus coruscus)"는 우리나라 전 연안에 분포하며, 대표적인 부유물 여과섭지자이다. 크기는 각장 150mm, 각고 50mm 정도이고, 껍질이 지중해담치 보다 두껍고 보라색을 띠는 검은색이다. 성장면이 거칠며 해조나 따개비가 많이 부착한다. 각정은 왼쪽 끝에서 아래로 휘어져 있으며 배면은 직선에 가깝고 앞면도 직선상이고 패각의 내면은 백색과 짙은 보라색에 약한 푸른빛을 띤다. As used herein, the term "sea mackerel ( Mytilus coruscus )" is distributed all over the coast of Korea, and is a representative floating material filtration plant. The size is 150mm in length and 50mm in height, and the shell is thicker than the Mediterranean mussel and is purple in color. The growth surface is rough, and a lot of seaweed and barnacles attach to it. The apex is curved downward from the left end, and the back side is close to a straight line, and the front side is also straight.

본 명세서에서 사용되는 용어 "스쿠티카 섬모충(Scuticociliate)"은 넙치, 해마, 연어 등의 해양생물에 감염하여 기생하는 단세포 원생생물이다. 숙주의 표피층에 일차적 감염이 발생하고, 표피를 투과하여 조직내에 침투하게 되면 면역세포를 포함하여 뇌, 신장 등 숙주의 다양한 조직을 포식하여 손상을 일으켜 사멸하게 한다. 넙치는 한국, 일본, 중국에서 사육되는 주요 양식원으로 치어가 스쿠티카 섬모충이 감염할 경우 대량 폐사를 유발하여 막대한 산업적 피해를 일으킨다.As used herein, the term "Scuticociliate" is a single-celled protist that infects and parasitizes marine organisms such as halibut, seahorse, and salmon. Primary infection occurs in the epidermal layer of the host, and when it penetrates the epidermis and penetrates into the tissue, it engulfs various tissues of the host, including immune cells, brain and kidney, causing damage and death. Flounder is a major aquaculture source raised in Korea, Japan, and China, and when the fry are infected with ciliate scutica, they cause mass death, causing enormous industrial damage.

발명의 상세한 설명:DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION:

본 발명의 일 관점에 따르면, 서열번호 5 내지 7로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드가 제공된다.According to one aspect of the present invention, consisting of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5 to 7, there is provided an antibacterial peptide.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항균 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, an antibacterial composition containing the peptide as an active ingredient is provided.

상기 항균 조성물에 있어서, 상기 그람 음성균은 Vibrio alginolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae, Edwardsiella tarda, Proteus mirabilis, Providencia stuartii 또는 Pseudomonas aeruginosa일 수 있고 상기 그람 양성균은 Bacillus cereus, B. subtilis, Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, Streptococcus iniae, Staphylococcus aureous, Streptococcus vestibularis, Streptococcus parauberis 또는 Lactococcus garvieae일 수 있으며 상기 진균은 Candida albicans일 수 있다. In the antimicrobial composition, the Gram-negative bacteria may be Vibrio alginolyticus , Vibrio parahaemolyticus , Escherichia coli , Enterobacter cloacae , Klebsiella pneumoniae , Edwardsiella tarda , Proteus mirabilis , Providencia stuartii or Pseudomonas aeruginosa , and the Gram-positive bacteria may be B. Enterococcus faecalis , Streptococcus mutan s , Streptococcus iniae , Staphylococcus aureous , Streptococcus vestibularis , Streptococcus parauberis or Lactococcus garvieae , and the fungus may be Candida albicans .

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 사료 첨가제가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a feed additive containing a peptide as an active ingredient is provided.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항-스쿠치카 섬모충 방제용 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, containing a peptide as an active ingredient, an anti-Scouchica ciliate controlling composition is provided.

항균 펩타이드(AMP)는 알파-나선 또는 베타-시트 폴딩 구조를 갖는 숙주 방어 펩타이드 및 유전자로 인코딩된 짧은 올리고 펩타이드(약 100개 아미노산 미만)이다. 소수성 및 양이온성 아미노산을 갖는 양친매성 분자(amphipathic molecules)인 항균 펩타이드는 박테리아, 진균, 기생충 및 심지어 특정 바이러스(enveloped viruses)에 대한 광범위한 항균 활성을 나타낸다. 1000개 이상의 항균 펩타이드가 여러 병원체에 대해 항균활성을 갖는다는 것이 보고되었지만, 해양 담치류 유래의 항균 펩타이드에 관한 연구는 일부 종에서만 연구되었다. 담치류에서 동정된 항균 펩타이드들은 defensin, mytilin, myticin, mytimycin, mytimacin, big defencin, mytichitin-CBD, 및 myticusin을 포함한 8개 그룹으로 분류된다. 해양 홍합, 특히 Mytilus edulisMytilus galloprovinvialis에 중점을 둔 여러 항균 펩타이드가 정제되었고 동정되었지만 Mytilus coruscus의 항균 펩타이드에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다(J.A. Tincu, et al., Antimicrob. Agents Chemother. 48. 3645-3654. 2004). Antibacterial peptides (AMPs) are host defense peptides with alpha-helical or beta-sheet folding structures and short oligopeptides (less than about 100 amino acids) encoded in genes. Antibacterial peptides, amphipathic molecules with hydrophobic and cationic amino acids, exhibit broad antibacterial activity against bacteria, fungi, parasites and even certain enveloped viruses. Although more than 1000 antimicrobial peptides have been reported to have antimicrobial activity against various pathogens, studies on antimicrobial peptides derived from marine mussels have been studied only in some species. Antibacterial peptides identified in mussels are classified into eight groups, including defensin, mytilin, myticin, mytimycin, mytimacin, big defencin, mytichitin-CBD, and myticusin. Several antimicrobial peptides have been purified and identified, focusing on marine mussels, particularly Mytilus edulis and Mytilus galloprovinvialis , but few studies have been conducted on antimicrobial peptides from Mytilus coruscus (JA Tincu, et al., Antimicrob. Agents Chemother. 48. 3645). -3654. 2004).

한편 M. coruscus("하드쉘 홍합"이라고도 함)는 Mytilidae 과의 쌍각조개 연체동물(bivalve mollusk)에 속하며 동아시아에서 전통적인 건강식품으로 오랫동안 양식이 되었고 한국에서도 경제적으로 중요한 해산물로 취급된다. M. coruscus 유래 항균 펩타이드인 mytichitin-CBD 및 myticusin는 M. coruscus의 혈림프(hemolymph) 및 족부 근육 추출물에서 동정되었다(C.L. Qin, et al., Fish shellfish Immunol. 41. 362-370. 2014). 상기 펩타이드는 그람 양성균에 대한 우수한 항균 활성을 나타내고 선천적 면역 방어의 중요한 성분을 구성한다.On the other hand, M. coruscus (also called "hardshell mussel") belongs to the bivalve mollusk of the Mytilidae family, and has long been cultivated as a traditional health food in East Asia, and is also treated as an economically important seafood in Korea. M. coruscus -derived antibacterial peptides mytichitin-CBD and myticusin were identified in hemolymph and foot muscle extracts of M. coruscus (CL Qin, et al., Fish shellfish Immunol. 41. 362-370. 2014). The peptide exhibits excellent antibacterial activity against gram-positive bacteria and constitutes an important component of innate immune defense.

본 발명자들은 담치류(mussel) 유래 일부종에서만 항균 펩타이드에 관해 일부 연구가 수행되었다는 사실에 주목하고 참담치의 외투막(mantle)에서 항균 펩타이드를 분리하고 정제하였다. 상기 펩타이드를 C18 역상 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 정제하였고 이는 고초균(Bacillus subtilis)대한 항균활성을 나타내었다. 매트릭스-보조 레이저 탈착 이온화 시간비행형 질량분석기(MALDI-TOF/MS)에 의한 총 분자질량은 11,182 Da로 나타났고 정제된 피크의 23개의 N-말단 아미노산 서열은 Edman 분해로부터 수득하였으며, 참담치의 myticusin-1과 82%의 상동성을 나타내었다. 또한, cDNA 클로닝 및 cDNA 말단의 빠른 증폭(RACE)에 의해 표적 펩타이드의 완전한 서열을 결정하였다. 신호 펩타이드의 24개 아미노산 및 성숙한 펩티드의 104개 아미노산을 인코딩하는 387bp의 오픈 리딩 프레임(ORF)을 갖는 574 bp로 구성된 완전한 서열의 펩타이드를 myticusin-beta로 명명하였고 myticusin-beta의 두 가지 추가적인 신규 동형 단백질(isoforms)을 발견하였다. 상기 myticusin-beta 유래의 짧은 항균성 펩타이드 유사체는 myticusin-beta의 서열을 기반으로 설계되어 합성되었으며 이의 유사체(analogs)의 항균활성을 측정한 결과 그람 양성균(Bacillus cereus, B. subtilis, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureous, Streptococcus iniae, Streptococcus mutans) 및 그람 음성균 (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio alginolyticus, Klebsiella pneumoniae)에 대해 항균 활성을 나타내었고 상이한 농도로 항-기생충 활성도 나타내었다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 myticusin-beta의 발현 수준은 외투막에서 가장 높은 수준으로 검출되었고 이어서 혈구(hemocyte)에서 검출되었다. 결론적으로 본 발명자들은 M. coruscus의 외투막에서 myticusin-beta 항균 펩타이드를 분리, 정제 및 특성화하였으며, 상기 결과에 따라 myticusin-beta는 항생제 및 면역계 관련 펩타이드의 대체 물질로서 활용될 수 있음을 시사한다. The present inventors paid attention to the fact that some studies were conducted on antibacterial peptides only in some species derived from mussel, and isolated and purified the antibacterial peptide from the mantle of mussel. The peptide was purified by C18 reverse-phase high-performance liquid chromatography (HPLC), which exhibited antibacterial activity against Bacillus subtilis . The total molecular mass by matrix-assisted laser desorption ionization time-flight mass spectrometry (MALDI-TOF/MS) was 11,182 Da, and the 23 N-terminal amino acid sequences of the purified peak were obtained from Edman digestion, and myticusin from mussels -1 and 82% homology were shown. In addition, the complete sequence of the target peptide was determined by cDNA cloning and rapid amplification of cDNA ends (RACE). A full-sequence peptide consisting of 574 bp with an open reading frame (ORF) of 387 bp encoding 24 amino acids of the signal peptide and 104 amino acids of the mature peptide was named myticusin-beta, and two additional novel isoforms of myticusin-beta Proteins (isoforms) were found. The myticusin-beta-derived short antibacterial peptide analog was designed and synthesized based on the sequence of myticusin-beta, and as a result of measuring the antimicrobial activity of the analogs, Gram-positive bacteria ( Bacillus cereus, B. subtilis, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureous) , Streptococcus iniae, Streptococcus mutan s) and Gram-negative bacteria ( Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio alginolyticus, Klebsiella pneumoniae ) and showed anti-parasitic activity at different concentrations. The expression level of myticusin-beta prepared according to an embodiment of the present invention was detected at the highest level in the mantle membrane and then in hemocytes. In conclusion, the present inventors isolated, purified, and characterized the myticusin-beta antibacterial peptide from the mantle of M. coruscus , and the results suggest that myticusin-beta can be utilized as a substitute for antibiotics and immune system-related peptides.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms. It is provided to fully inform

실시예 1: 조직 추출 Example 1: Tissue Extraction

본 발명에서 사용한 참담치(M. coruscus)은 부산 수산시장(한국)에서 구매하여 담수로 부드럽게 세척하였고 주사기로 폐각근(adductor muscle)에 Vibrio parahaemolyticus를 주사하여 인위감염시켰다. 그 후 외투막(mantle)을 무균 조건하에서 분리하였고, 4 부피의 예열된 1% 아세트산(HAc)으로 5분 동안 가열하였다. 상기 가열한 조직을 원심분리하였고(4000 rpm, 30분, 4℃), 그 상등액을 0.45 μm의 공극 크기의 주사기 필터로 여과한 다음 사용할 때까지 -70℃에 보관하였다. M. coruscus used in the present invention was purchased from the Busan Fish Market (Korea), washed gently with fresh water, and artificially infected by injecting Vibrio parahaemolyticus into the adductor muscle with a syringe. The mantle was then removed under aseptic conditions and heated with 4 volumes of preheated 1% acetic acid (HAc) for 5 minutes. The heated tissue was centrifuged (4000 rpm, 30 min, 4°C), and the supernatant was filtered through a syringe filter with a pore size of 0.45 μm and stored at -70°C until use.

실시예 2: 초고감도 방사상 확산분석(URDA) Example 2: Ultrasensitive Radial Diffusion Analysis (URDA)

본 발명자들은 초고감도 방사상 확산분석(URDA)에 의한 항균 분석을 수행하였다. 구체적으로, 그람 양성, 음성균 및 진균을 참조 독성 미생물로 사용하여 항균 활성을 확인하였다(R.I. Lehrer, et al., J. Immunol. Meth. 137. 167-173. 1991). 먼저, 19개의 박테리아 균주를 각각 적절한 배지 및 온도(25℃, 30℃ 및 37℃)에서 배양하였고 기준 세균 및 진균을 ~ 108 CFU/mL 또는 ~ 106 CFU/mL에 상응하는 McFarland 탁도 표준(turbidity standard) 0.1로 희석하였다. 상기 희석된 미생물 배양 배지 0.5 mL을 1.2% 유형 I 아가로스를 함유하는 9.5 mL의 언더레이 겔에 첨가하였고, 직경이 2.2 mm 웰을 갖는 1 mm 두께의 언더레이 겔에 부었다. 그 후 샘플을 웰에 첨가하였고, 세균 또는 진균 현탁액을 1.2% 유형 Ⅰ 아가로스 및 10 mM 포스페이트 완충액(pH 6.5)을 함유하는 10 mL의 오버레이 겔로 오버레이하였으며 25, 30 및 37℃에서 18시간 동안 인큐베이션한 후 투명구역(clear zone)을 측정하였다. 상기 URDA 분석에 사용한 병원성 균주에 관한 정보를 하기 표 1에 요약하였다. The present inventors performed antibacterial analysis by ultra-sensitive radial diffusion analysis (URDA). Specifically, antibacterial activity was confirmed using gram-positive, negative bacteria and fungi as reference toxic microorganisms (RI Lehrer, et al., J. Immunol. Meth. 137. 167-173. 1991). First, 19 bacterial strains were incubated in appropriate media and temperatures (25°C, 30°C and 37°C), respectively, and reference bacteria and fungi were cultured with McFarland turbidity standards (corresponding to ~10 8 CFU/mL or ~10 6 CFU/mL). turbidity standard) was diluted with 0.1. 0.5 mL of the diluted microbial culture medium was added to 9.5 mL of underlay gel containing 1.2% type I agarose, and poured into 1 mm thick underlay gel with 2.2 mm diameter wells. Samples were then added to wells and bacterial or fungal suspensions were overlaid with 10 mL of overlay gel containing 1.2% type I agarose and 10 mM phosphate buffer, pH 6.5, and incubated at 25, 30 and 37° C. for 18 hours. After that, the clear zone was measured. Information on the pathogenic strains used in the URDA analysis is summarized in Table 1 below.

URDA 분석에 사용한 병원성 균주Pathogenic strains used for URDA analysis 균주strain 참조reference 배지badge 온도(℃)Temperature (℃) 그람 양성균Gram-positive bacteria Bacillus cereusBacillus cereus KCTC 1012KCTC 1012 NBNB 3030 Bacillus subtilisBacillus subtilis KCTC 1021KCTC 1021 TSBTSB 3737 Clostridium perfringensClostridium perfringens ECaECa TSBTSB 3737 Enterococcus faecalisEnterococcus faecalis KCTC 3206KCTC 3206 BHIBHI 3737 Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus KCCM 11335KCCM 11335 TSBTSB 3737 Streptococcus iniaeStreptococcus iniae KCTC 3657KCTC 3657 BHI+1% NaclBHI+1% Nacl 3737 Streptococcus mutansStreptococcus mutans KCTC 3065KCTC 3065 BHIBHI 3737 Streptococcus vestibularisStreptococcus vestibularis KCTC 3650KCTC 3650 TSB+0.3%YETSB+0.3%YE 3737 Streptococcus parauberisStreptococcus parauberis KCTC 3651KCTC 3651 TSB+0.3%YETSB+0.3%YE 3737 Lactococcus garviaeLactococcus garviae KCTC 3772KCTC 3772 MRSMRS 3030 그람 음성균Gram-negative bacteria Escherichia coliEscherichia coli KCCM 40271KCCM 40271 NBNB 3737 Enterobacter cloacaeEnterobacter cloacae KCTC 2361KCTC 2361 NBNB 3737 Klebsiella pneumoniaeKlebsiella pneumoniae KCTC 12385KCTC 12385 NBNB 3737 Proteus mirabilisProteus mirabilis KCTC 2510KCTC 2510 NBNB 3737 Providencia stuartiiProvidencia stuartii KCTC 2569KCTC 2569 NBNB 3737 Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa KCTC 1636KCTC 1636 NBNB 3737 Vibrio alginolyticusVibrio alginolyticus KCTC 2472KCTC 2472 BHIBHI 3737 Vibrio harveyiVibrio harveyi KCCM 40866KCCM 40866 BHI+1% NaclBHI+1% Nacl 2525 Vibrio parahaemolyticusVibrio parahaemolyticus KCCM 41664KCCM 41664 BHI+1% NaclBHI+1% Nacl 3737 진균fungus Candida albicansCandida albicans KCCM 11282KCCM 11282 YMYM 3030

실시예 3: 펩타이드의 HPLC 정제 Example 3: HPLC purification of peptides

본 발명자들은 참담치 외투막 조직을 분리하였고, 이를 균질화후 정제하여 산성화시켰다. 산성화 외투막 추출물을 URDA에 적용하였고 E. coliPsuodomonas aeruginosa을 포함하는 그람 음성균 및 Bacillus cereus, B. subtilisStreptococcus mutans을 포함하는 그람 양성균에 대한 항균활성을 나타내었다. 초기 스크리닝 결과에 기반하여, 추출물에 대한 높은 감수성을 나타내는 고초균이 항균 분석의 참조 균주(reference strain)로 선택되었고 산성화 외투막 추출물의 분리 및 정제를 위해 RP-HPLC에 적용하였다. The present inventors isolated the mantle tissue of tuna tuna, homogenized, purified and acidified it. The acidified mantle extract was applied to URDA and showed antibacterial activity against Gram-negative bacteria including E. coli and Psuodomonas aeruginosa and Gram-positive bacteria including Bacillus cereus , B. subtilis and Streptococcus mutans . Based on the initial screening results, Bacillus subtilis showing high sensitivity to the extract was selected as a reference strain for antibacterial analysis and subjected to RP-HPLC for separation and purification of the acidified mantle extract.

구체적으로, 본 발명의 정제 공정은 2가지 유형의 역상 컬럼인 CapCell-Pak C18 역상 컬럼(5 μm, 120A, 4.6 x 250 mm) 및 TSK-겔 ODS-80TM C18 역상 컬럼(4.6 x 150 mm; 일본 TOSOH)을 사용하여 역상 HPLC 시스템(DIONEX UltiMate 3000 HPLC 시스템, Thermo Fisher Scientific, USA)으로 수행되었다. 첫 번째 단계에서, 산성화된 추출물을 1.0 mL/분의 유속으로 60분에 걸쳐 0.1% 트리플루오로 아세트산(TFA) 중 5-65% 아세토니트릴(ACN)의 구배를 갖는 CapCell-Pak C18 역상 컬럼에 주입하였다. 두 번째 단계에서, 수집된 분획을 0.2 mL/분의 유속에서 1시간에 걸쳐 0.1% TFA에서 5-65% ACN의 구배로 TSK-겔 ODS-80TM C18 역상 컬럼에 적용하였다. 그 후, 용리된 분획을 220 nm에서 모니터링 하였고 추가 특성화를 위해 진공 건조시켰으며 항균 활성을 확인하기 위해 각각의 용리된 피크를 URDA 방법을 적용하여 Bacillus subtilis(KCTC 1021)에 대해 평가 하였다.Specifically, the purification process of the present invention comprises two types of reversed-phase columns, CapCell-Pak C18 reversed-phase column (5 μm, 120A, 4.6 x 250 mm) and TSK-Gel ODS-80™ C18 reversed-phase column (4.6 x 150 mm; Japan). TOSOH) with a reversed-phase HPLC system (DIONEX UltiMate 3000 HPLC system, Thermo Fisher Scientific, USA). In a first step, the acidified extract was applied to a CapCell-Pak C18 reversed-phase column with a gradient of 5-65% acetonitrile (ACN) in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) over 60 minutes at a flow rate of 1.0 mL/min. injected. In a second step, the collected fractions were applied to a TSK-gel ODS-80TM C18 reversed phase column with a gradient of 5-65% ACN in 0.1% TFA over 1 hour at a flow rate of 0.2 mL/min. Then, the eluted fractions were monitored at 220 nm and vacuum dried for further characterization, and each eluted peak was evaluated for Bacillus subtilis (KCTC 1021) by applying the URDA method to confirm the antimicrobial activity.

그 결과, CapCell-Pak C18 역상 컬럼에 의해 가장 활성이 강한 분획을 30-32분에 용리시켰다(도 1a). 또한 상기 분획을 수집하여, 농축 후, 추가 정제공정을 위해 TSK-겔 ODS-80TM C18 역상 컬럼에 적용하였고 최종적으로 정제된 활성분획을 31-33분에 용리시키고, 단백질성 물질을 확인하기 위해 트립신(trypsin)으로 처리하였다. 상기 반응 후 고초균(B. subtilis)에 대해 항균활성이 완전히 사라졌음을 확인하였다(도 1b). 상기 결과는 정제된 피크가 항균 활성을 갖는 단백질성 성분이라는 것을 시사한다. As a result, the fraction with the strongest activity was eluted at 30-32 minutes by the CapCell-Pak C18 reversed-phase column (FIG. 1a). In addition, the fractions were collected, concentrated, and applied to a TSK-gel ODS-80TM C18 reversed-phase column for further purification. Finally, the purified active fraction was eluted at 31-33 minutes, and trypsin was used to identify proteinaceous substances. (trypsin). After the reaction, it was confirmed that the antibacterial activity against Bacillus subtilis was completely disappeared (FIG. 1b). These results suggest that the purified peak is a proteinaceous component with antibacterial activity.

종래 연구에서 참담치 종에서 발견된 항균 펩타이드는 대부분 혈구, 또는 혈림프에서 분리되었고, defensin은 M. edulisM. galloprovincialis에서, mytilin isoforms A, B는 M. edulis에서, mytilin isoforms C, D, 및 G1은 M. galloprovincialis에서, myticins A, B, mytimycin은 M. galloprovincialis에서, mytichitin-CBD는 M. coruscus에서, myticusin-1은 M. coruscus에서 분리 및 보고되었다(M. Gerdol, et al., Dev. Comp. Immunol. 36: 390-399, 2012). 그러나 본 발명의 항균성 펩타이드는 독특하게도 참담치의 외투막(mantle)로부터 정제되었으며 이의 용리된 분획은 기존에 알려진 M. coruscus의 myticusin-1과는 달리 그람 양성균인 고초균에 대한 항균 활성을 나타냈다(Z. Liao et al., Fish shellfish Immunol. 34: 610-616, 2013).In previous studies, most of the antimicrobial peptides found in mussel species were isolated from blood cells or blood lymph, defensin from M. edulis and M. galloprovincialis , mytilin isoforms A and B from M. edulis , mytilin isoforms C, D, and G1 from M. galloprovincialis , myticins A, B, mytimycin from M. galloprovincialis , mytichitin-CBD from M. coruscus , and myticusin-1 from M. coruscus were isolated and reported (M. Gerdol, et al., Dev. Comp. Immunol. 36: 390-399, 2012). However, the antibacterial peptide of the present invention was uniquely purified from the mantle of mussel, and the eluted fraction showed antibacterial activity against the Gram-positive Bacillus subtilis, unlike the previously known myticusin-1 of M. coruscus (Z. Liao). et al., Fish shellfish Immunol. 34: 610-616, 2013).

실시예 4: 프로테아제로 정제된 펩타이드의 소화 Example 4: Digestion of purified peptides with proteases

최종적으로 단백질성 화합물을 확인하기 위하여 정제된 단일 피크를 37℃에서 1시간 동안 2 μL(1,000 μg/mL)의 트립신과 반응시켰다. 상기 트립신은 펩타이드 결합 및 소화된 단백질을 아르기닌(arginine) 및 라이신(lysine) 잔기의 카르복실 말단을 분해하며 펩타이드로 가수분해시킨다. 그 후, 상기 샘플을 트립신의 불-활성화(inactivation)를 위해 4℃에서 배양하였고 프로테아제 반응 후 정제된 단일 피크는 URDA 테스트를 수행하였으며, 항균활성을 트립신 무처리 펩타이드와 비교하였다.In order to finally identify the proteinaceous compound, the purified single peak was reacted with 2 μL (1,000 μg/mL) of trypsin at 37° C. for 1 hour. The trypsin hydrolyzes peptide bonds and digested proteins into peptides by breaking the carboxyl terminus of arginine and lysine residues. Thereafter, the sample was incubated at 4° C. for inactivation of trypsin, and the single peak purified after protease reaction was subjected to URDA test, and the antibacterial activity was compared with that of the trypsin-free peptide.

실시예 5: 정제된 펩타이드의 서열 동정 Example 5: Sequence identification of purified peptides

상기 정제된 펩타이드의 분자량을 측정하기 위해 Ultraflex Ⅲ 매트릭스-보조 레이저 탈착 이온화 시간비행형 질량분석기(MALDI-TOF/MS, Bruker Daltonik GmbH, Germany)를 사용하였다. 구체적으로, 정제된 펩타이드를 α-시아노-4-하이드록시신남산(CHCA) 매트릭스 용액(0.1% TFA/50% ACN 중 10 mg/mL, 1:1,v/v)에 용해시켰고 MALDI 플레이트에 로딩하였다. 또한, N-말단 아미노산 서열은 펄스 액체 자동 시퀀서(모델 473A; Applied Biosystems, USA)를 사용한 Edman 분해 방법으로 수득하였다. To measure the molecular weight of the purified peptide, an Ultraflex III matrix-assisted laser desorption ionization time-flight mass spectrometer (MALDI-TOF/MS, Bruker Daltonik GmbH, Germany) was used. Specifically, the purified peptide was dissolved in α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) matrix solution (10 mg/mL, 1:1,v/v in 0.1% TFA/50% ACN) and MALDI plate loaded on In addition, the N-terminal amino acid sequence was obtained by Edman digestion method using a pulse liquid automatic sequencer (Model 473A; Applied Biosystems, USA).

그 결과, 정제된 펩타이드의 분자량은 MALDI-TOF/MS 분석을 통해 11,182.003 Da임을 확인하였고 정제된 펩타이드의 23개의 아미노산 잔기는 Edman 분해에 의해 수득되었다: S-D-H-Q-M-A-Q-S-A-C-M-G-L-A-Q-D-A-A-Y-A-S-A-I(도 1c, 서열번호 5). N-말단 부분 서열의 확인된 23개의 잔기는 M. galloprovincialis의 가상 단백질 부분(OPL33655)과 91% 일치하였고 M. coruscus의 myticusin alpha 전구체(AFJ04410)와 82% 일치하였다(M. Murgarella, et al., PLoS One. 11(3): e0151561, 2016). 이러한 이유로 상기 정제된 펩타이드의 명칭을 myticusin-beta로 명명하였다. As a result, the molecular weight of the purified peptide was confirmed to be 11,182.003 Da through MALDI-TOF/MS analysis, and 23 amino acid residues of the purified peptide were obtained by Edman digestion: SDHQMAQSACMGLAQDAAYAS-AI (Fig. 1c, SEQ ID NO: 5). The identified 23 residues of the N-terminal partial sequence were 91% identical to the hypothetical protein portion (OPL33655) of M. galloprovincialis and 82% identical to the myticusin alpha precursor (AFJ04410) of M. coruscus (M. Murgarella, et al. , PLoS One. 11(3): e0151561, 2016). For this reason, the purified peptide was named myticusin-beta.

다양한 생물에서 발견되는 항균 펩타이드 중에서 아미노기 말단에 Xaa-Xaa-His(상기 Xaa는 아미노 임)의 아미노산 서열로 알려진 트리펩타이드를 갖는 아미노-말단 구리 및 니켈(ATCUN)을 포함하는 펩타이드(ATCUN-AMPs)들이 보고되었다(M. D. J. Libardo, et al., Biochimie. 113: 143-155, 2015). 담치류의 항균 펩타이드 아미노-말단 구리 및 니켓 (ATCUN) 부위를 공통적으로 가지는 ATCUN-AMPs 펩타이드도 알려져 있다. 담치류에서 분리된 항균 펩타이드들은 TDH(threonine-aspartic acid-histidine), HPH(hisditine-proline-histidine) 및 HSH(histidine-serine-histidine)의 말단을 가지는 항균 펩타이드들로 밝혀졌다. 예를 들어, M. coruscus 유래 myticusin-1의 ATCUN 모티프 영역은 TDH(Thr-Asp-His), M. galloprovincialis 유래 Myticin B는 His-Pro-His(HPH), M. galloprovincialis 유래 myticin A는 His-Ser-His(HSH)이다. 본 발명의 myticusin-beta는 펩타이드의 N-말단에 serine-aspartic acid-histidine(SDH)을 갖는다. 보고된 다른 항균 펩타이드와 마찬가지로, myticusin-beta 항균 펩타이드는 N-말단의 히스티딘이 들어간 3개의 아미노산 잔기를 갖는 ATCUN-AMP의 특징을 잘 보여주고, M. galloprovincialis의 가상 단백질 부분(OPL33655)은 펩타이드의 N-말단에서 serine-aspartic acid-histidine(SDH)을 포함한다. 이러한 항균 펩타이드의 항균활성의 스펙트럼은 ATCUN의 의해 결정될 수 있다. Among the antibacterial peptides found in various organisms, amino-terminal copper and nickel (ATCUN)-containing peptides (ATCUN-AMPs) having a tripeptide known as an amino acid sequence of Xaa-Xaa-His (where Xaa is amino) at the amino group terminus (ATCUN-AMPs) have been reported (MDJ Libardo, et al., Biochimie. 113: 143-155, 2015). An ATCUN-AMPs peptide having a common amino-terminal copper and Nicket (ATCUN) site, an antibacterial peptide from mussels, is also known. Antibacterial peptides isolated from mussels were found to be antibacterial peptides having the ends of threonine-aspartic acid-histidine (TDH), hisditine-proline-histidine (HPH) and histidine-serine-histidine (HSH). For example, the ATCUN motif region of myticusin-1 from M. coruscus is TDH (Thr-Asp-His), Myticin B from M. galloprovincialis is His-Pro-His (HPH), and myticin A from M. galloprovincialis is His- Ser-His (HSH). Myticusin-beta of the present invention has serine-aspartic acid-histidine (SDH) at the N-terminus of the peptide. Like other reported antibacterial peptides, myticusin-beta antibacterial peptide shows the characteristics of ATCUN-AMP with 3 amino acid residues containing histidine at the N-terminus, and the hypothetical protein portion of M. galloprovincialis (OPL33655) of the peptide Contains serine-aspartic acid-histidine (SDH) at the N-terminus. The spectrum of the antimicrobial activity of these antimicrobial peptides can be determined by ATCUN.

실시예 6: RNA 추출, cDNA 준비 및 뉴클레오티드 시퀀싱 Example 6: RNA extraction, cDNA preparation and nucleotide sequencing

이에 본 발명자들은 상기 실시예 5에서 확인된 myticusin-beta을 암호화하는 유전자를 클로닝하였다. 구체적으로 먼저 RNA를 TRI 시약(Sigma-Aldrich, USA)을 사용하여 홍합 외투막(mantle)으로부터 추출하여 정제하였고, 분광 광도계(Nanovue plus spectrophotometer, USA)로 RNA의 순도를 측정하였다. 그 후 완전한 DNA 서열을 결정하기 위해 M. coruscus 유래 myticusin-beta의 cDNA를 SMARTer RACE5'/3'키트(Clontech, USA)로 합성하였다. 이어서, 제1 가닥 cDNA를 폴리(A) 폴리머라제(Takara, Japan)로 합성하였다. 5'-RACE-Ready cDNA 합성 반응은 RNA 1.0 μL, 5'-DNS 프라이머 A 1.0 μL를 포함하는 최종 부피 11 μL에서 수행되었다. 또한, 3'-RACE-Ready cDNA 합성 반응은 3'-RACE-Ready cDNA의 제조를 위해 RNA 1.0 μL, 3'-DNS 프라이머 A 1.0 μL를 포함하는 12 μL의 최종 부피에서 수행되었다. 그 후 튜브를 72℃에서 3분 동안 배양하였고 2분 동안 42℃로 냉각시켰다. 이어서 5'-RACE cDNA 합성 반응에 1.0 μL의 올리고뉴클레오티드를 첨가하였으며 마스터 믹스(master mix)를 5'-및 3'-RACE-Ready cDNA 합성 반응으로부터 변성된 RNA에 첨가하였으며 42℃에서 90분 그 후 70℃에서 10분 동안 배양하였다. 상기 3'- 및 5'-RACE-Ready cDNA 샘플은 사용을 위해 영하 20℃에서 보관하였고 2개의 유전자 특이적 올리고 뉴클레오티드 프라이머쌍(Myticusin-3RACE: 서열번호 1 및 Myticusin-5RACE: 서열번호 2)을 제조하였다. 또한 Myicusin-beta를 pGEM T-easy 벡터 시스템(Promega, USA)에 클로닝하였고 클로닝된 벡터로 E. coli XL-1 blue 숙주세포를 형질전환 시켰다. 그 후, 플라스미드를 DNA-스핀 플라스미드 정제 키트(인트론, 한국)를 사용하여 분리 및 정제하였고, 3130XL 유전자 분석기(Applied Biosystems, USA)로 서열을 분석하였다. 그 후, 국립생명공학정보센터(NCBI, blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast)의 BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)를 사용하여 아미노산 서열을 검색하였고 BioEdit 버전 7.2.5 및 GENETYX 버전 4.0 프로그램을 사용하여 서열을 정렬하여 비교 및 분석하였다. 아울러, 상기 정제된 펩타이드의 이론적 분자량 및 pI 값은 Expasy-online 툴을 이용하여 평가하였다(www.expasy.org/rools/protparam.html). 상기 제조한 프라이머 및 본 발명에서 사용한 프라이머에 관한 정보를 하기 표 2에 요약하였다. Accordingly, the present inventors cloned a gene encoding myticusin-beta identified in Example 5 above. Specifically, RNA was first extracted and purified from the mussel mantle using TRI reagent (Sigma-Aldrich, USA), and the purity of RNA was measured with a spectrophotometer (Novue plus spectrophotometer, USA). Then, in order to determine the complete DNA sequence, cDNA of myticusin-beta derived from M. coruscus was synthesized using the SMARTer RACE5'/3' kit (Clontech, USA). Then, first strand cDNA was synthesized with poly(A) polymerase (Takara, Japan). The 5'-RACE-Ready cDNA synthesis reaction was performed in a final volume of 11 µL containing 1.0 µL of RNA and 1.0 µL of 5'-DNS primer A. In addition, 3'-RACE-Ready cDNA synthesis reaction was performed in a final volume of 12 µL containing 1.0 µL of RNA and 1.0 µL of 3'-DNS primer A for the preparation of 3'-RACE-Ready cDNA. The tube was then incubated at 72° C. for 3 min and cooled to 42° C. for 2 min. Then, 1.0 μL of oligonucleotide was added to the 5'-RACE cDNA synthesis reaction, and the master mix was added to the denatured RNA from the 5'- and 3'-RACE-Ready cDNA synthesis reaction, followed by 90 minutes at 42°C. Then incubated for 10 minutes at 70 ℃. The 3'- and 5'-RACE-Ready cDNA samples were stored at -20°C for use and two gene-specific oligonucleotide primer pairs (Myticusin-3RACE: SEQ ID NO: 1 and Myticusin-5RACE: SEQ ID NO: 2) were used. prepared. In addition, Myicusin -beta was cloned into pGEM and T-easy vector system (Promega, USA), and E. coli XL-1 blue host cells were transformed with the cloned vector. Thereafter, the plasmid was isolated and purified using a DNA-spin plasmid purification kit (Intron, Korea), and sequence analysis was performed using a 3130XL gene analyzer (Applied Biosystems, USA). After that, the amino acid sequence was searched using BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) of the National Center for Biotechnology Information (NCBI, blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast), and BioEdit version 7.2.5 and GENETYX version 4.0 program was used to align the sequences for comparison and analysis. In addition, the theoretical molecular weight and pI value of the purified peptide were evaluated using the Expasy-online tool (www.expasy.org/rools/protparam.html). Information on the prepared primers and the primers used in the present invention is summarized in Table 2 below.

프라이머의 염기서열 정보 Base sequence information of primers 명칭designation 염기서열(5'-->3')base sequence (5'-->3') 서열번호SEQ ID NO: Myticusin-3RACEMyticusin-3RACE GATTACGCCAAGCTT GAC CAC CAG ATG GCA CAG TCG GCC TGCGATTACGCCAAGCTT GAC CAC CAG ATG GCA CAG TCG GCC TGC 1One Myticusin-5RACEMyticusin-5RACE GATTACGCCAAGCTT TAT TGC GGA TGC ATA TGC IGC GTCTGGATTACGCCAAGCTT TAT TGC GGA TGC ATA TGC IGC GTCTG 22 BamHI-linker FBamHI-linker F GGATCC ATG TCA GAC CAT CAG ATG GCAGGATCC ATG TCA GAC CAT CAG ATG GCA 33 XhoI-linker RXhoI-linker R CTCGAG TTA AAC GAT ACA ACA GCA GAA GTTCTCGAG TTA AAC GAT ACA ACA GCA GAA GTT 44

실시예 7: 재조합 플라스미드의 구축 Example 7: Construction of Recombinant Plasmids

본 발명자들은 myticusin-beta의 서열을 동정하기 위해 cDNA 클론을 스크리닝하였다. 특이적 프라이머는 M. coruscus로부터 myticusin-beta의 cDNA를 증폭시키고 완전 cDNA를 증폭시키도록 설계되었다. 구체적으로 발현 플라스미드의 구축을 위해, 센스 BamHI-링커 프라이머(서열번호 3) 및 안티센스 XhoI- 링커 프라이머(서열번호 4)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR)으로 표적 유전자를 증폭시켰다. 구체적으로, DNA 주형 1.0 μl, MgCl2를 함유하는 1X PCR 완충액, 0.2 mmol/L의 dNTP, 0.6 U의 Taq 폴리머라제 및 1.0 pmol의 각 프라이머를 함유하는 최종 부피의 50 μL에서 PCR을 수행하였다. 증폭 조건은 PCR thermal cycler TP600(Takara, Japan)를 사용하여 94℃에서 1분, 55 ℃에서 1분, 72℃에서 1분의 조건으로 25 싸이클, 이어서, 7분 동안 72℃에서 최종 연장(final extension)으로 수행하였다. 그 후, 증폭산물을 1.5% 아가로스 겔 전기영동으로 확인하였고 QIAquick PCR 정제 키트(QIAGEN, Germany)를 사용하여 정제하였으며 최종 생성물을 BamH I, Xho I 부위 및 N-말단 6X His-tagged(C. H. Kim, et al., FEBS. 3332-3338. 2017)을 포함하는 pET-28a(+)-티오레독신 A(TrxA) 융합 벡터에 클로닝하였다. 마지막으로 myicusin-beta 유전자를 인코딩하는 재조합 플라스미드를 분리하였고 E. coli DH5α 및 BL21(DE3) 숙주세포(competent cell)로 형질전환시켰다.The present inventors screened cDNA clones to identify the sequence of myticusin-beta. Specific primers were designed to amplify the cDNA of myticusin-beta from M. coruscus and amplify the complete cDNA. Specifically, for the construction of the expression plasmid, the target gene was amplified by polymerase chain reaction (PCR) using a sense Bam HI-linker primer (SEQ ID NO: 3) and an antisense Xho I-linker primer (SEQ ID NO: 4). Specifically, PCR was performed in 50 μL of a final volume containing 1.0 μl of DNA template, 1X PCR buffer containing MgCl 2 , 0.2 mmol/L of dNTPs, 0.6 U of Taq polymerase and 1.0 pmol of each primer. Amplification conditions were 25 cycles of 1 minute at 94°C, 1 minute at 55°C, and 1 minute at 72°C using a PCR thermal cycler TP600 (Takara, Japan), followed by final extension at 72°C for 7 minutes. extension). After that, the amplification product was confirmed by 1.5% agarose gel electrophoresis and purified using QIAquick PCR purification kit (QIAGEN, Germany), and the final product was Bam H I, Xho I sites and N-terminal 6X His-tagged (CH Kim, et al., FEBS. 3332-3338. 2017) were cloned into the pET-28a(+)-thioredoxin A (TrxA) fusion vector. Finally, a recombinant plasmid encoding the myicusin-beta gene was isolated and transformed into E. coli DH5α and BL21 (DE3) host cells (competent cells).

그 결과, 상기 myticusin-beta의 완전 서열은 574 bp이고 387 bp의 ORF 서열로 구성됨을 확인하였다(도 2). 128개 아미노산을 코딩하는 정제된 펩타이드는 SIGNALP 4.0 온라인 툴(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP)을 사용하여 밝혀진 24개 아미노산의 신호 펩타이드를 개시한다. 활성부위의 펩타이드는 10개의 염기성 잔기를 포함하였다; 4 Lys, 4 Arg 및 2 His 총 소수성 비(hydrophobic ratio)는 39%로 나타났다. 신호 펩타이드의 분비를 위한 절단 부위(cleavage site)는 glycine24와 serine25 사이에 있다. 104개 아미노산으로 이루어진 활성 펩타이드는 M. coruscus의 myticusin-1과 87%의 상동성을 갖고 M. galloprovincialis의 가설 단백질(hypothetical protein)과 88%의 상동성을 갖는다. 또한, M. coruscus의 외투막에서 myticusin-beta의 두 가지 이상의 동형 단백질(isoform)을 동정하였고 아미노산 서열을 비교한 결과, myticusin-beta(MC1) 및 2개의 동형 단백질인 myticusin-beta 2(MC2) 및 myticusin-beta 3(MC3)의 128개 아미노산 서열을 myticusin-1과 비교하여 아미노산의 74.2% 상동성을 확인하였다(도 3). Myticusin-beta는 2개의 동형 단백질과 매우 근접한 아미노산 서열 유사성을 나타내었고, 비교된 상동성은 각각 MC2 및 MC3에서 98.4% 및 99.2%로 나타났다. myticusin-beta 및 동형 단백질을 갖는 myticusin-1의 128개 아미노산 서열 비교에 따르면, myticusin-1의 threonine74는 alanine74 및 glycine74로 대체되었고 histidine118은 serine118 및 asparagine118로 대체되었다. 결과적으로, 2가지 유형의 동형 단백질이 myticusin-beta로 수행되었다.As a result, it was confirmed that the complete sequence of myticusin-beta was 574 bp and consisted of an ORF sequence of 387 bp (FIG. 2). A purified peptide encoding 128 amino acids discloses a signal peptide of 24 amino acids identified using the SIGNALP 4.0 online tool (http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP). The active site peptide contained 10 basic residues; The total hydrophobic ratio of 4 Lys, 4 Arg and 2 His was 39%. The cleavage site for secretion of the signal peptide is between glycine 24 and serine 25 . The active peptide consisting of 104 amino acids has 87% homology with myticusin-1 of M. coruscus and 88% homology with the hypothetical protein of M. galloprovincialis . In addition, two or more isoforms of myticusin-beta were identified in the mantle of M. coruscus , and as a result of comparing amino acid sequences, myticusin-beta (MC1) and two isoforms myticusin-beta 2 (MC2) and By comparing the 128 amino acid sequence of myticusin-beta 3 (MC3) with myticusin-1, 74.2% homology of amino acids was confirmed (FIG. 3). Myticusin-beta showed very close amino acid sequence similarity to the two isoform proteins, and the compared homology was 98.4% and 99.2% in MC2 and MC3, respectively. According to the 128 amino acid sequence comparison of myticusin-beta and myticusin-1 with isoforms, threonine 74 in myticusin-1 was replaced with alanine 74 and glycine 74 , and histidine 118 was replaced with serine 118 and asparagine 118 . Consequently, two types of isoforms were performed with myticusin-beta.

아미노산 서열의 차이는 단백질 기능의 다양한 특성으로 이어질 수 있으므로, 항균활성 및 합성 펩타이드의 구조적 특성에 대한 추가 분석이 요구된다. 상기 활성형 펩타이드의 104개 아미노산에 대해 11,082.53 Da의 계산된 분자량을 수득하였고, 검출된 분자량은 질량 분광 분석에 의해 분자량 11,182.003 Da으로 나타났다(도 1c). 상기 분자량의 결과는 거의 동일하며 0.527 Da 차이는 다양한 사후 변형으로 인해 발생할 수 있다. 상기 차이는 allysine(lose 1.03 Da), amidation(lose 0.98 Da), 2,3-didehydroalanine(lose 18.02 Da), 2,3-didehydrobutyrine(lose 18.02 Da), 3-oxoalanine cysteine (lose 18.08 Da), 3-oxoalanine serine (lose 2.02 Da), 2-oxobutanoic acid (lose 17.03 Da), pyrrolidone carboxylic acid (lose 18.02 Da), 분자 질량을 감소시키는 것으로 알려져 있는 pyrrolidone carboxylic acid(lose 17.03 Da) 및 pyruvic acid(lose 33.10 Da)와 같은 번역 후 변형(post-translational modifications)으로 발생할 수 있다(C. Zannella, et al., immunology and antimicrobial defense, Mar. Drugs. 15. 182. 2017). Since differences in amino acid sequence can lead to various properties of protein function, further analysis of antimicrobial activity and structural properties of synthetic peptides is required. A calculated molecular weight of 11,082.53 Da was obtained for 104 amino acids of the active peptide, and the detected molecular weight was found to be 11,182.003 Da by mass spectrometry ( FIG. 1C ). The molecular weight results are nearly identical and the 0.527 Da difference can be attributed to various post-transformation. The difference is allysine (lose 1.03 Da), amidation (lose 0.98 Da), 2,3-didehydroalanine (lose 18.02 Da), 2,3-didehydrobutyrine (lose 18.02 Da), 3-oxoalanine cysteine (lose 18.08 Da), 3 -oxoalanine serine (lose 2.02 Da), 2-oxobutanoic acid (lose 17.03 Da), pyrrolidone carboxylic acid (lose 18.02 Da), pyrrolidone carboxylic acid (lose 17.03 Da) and pyruvic acid (lose 33.10) known to reduce molecular mass Da), such as post-translational modifications (C. Zannella, et al., immunology and antimicrobial defense, Mar. Drugs. 15. 182. 2017).

실시예 8: 재조합 단백질의 발현 및 정제 Example 8: Expression and Purification of Recombinant Proteins

본 발명자들은 재조합 단백질의 발현 및 정제를 위해 37℃에서 50 μg/mL의 카나마이신을 포함하는 300 mL의 Luria-Bertain(LB) 액체 배지를 사용하였고 600 nm에서 광학밀도가 최대 0.4에 도달할 때까지 세포를 배양하였다. 37℃에서 4시간 동안 이소프로필-D-1 티오갈락토피라노시드(IPTG)로 유도발현을 실시하였고 상기 세포를 4,000 rpm에서 30분 동안 원심분리하였으며 펠릿을 40 mL의 50 mM Tris-HCl 완충액(pH 8.0)으로 현탁시켰다. 상기 현탁된 세포를 빙수조(ice-water bath)에서 초음파 처리하여 분쇄하였고 4℃에서 10분 동안 12,000 rpm으로 원심분리하였다. 그 후, 상등액을 Ni-NTA His Bind174; SuperflowTM (Novagen, USA)를 이용하여 정제하였고 정제 후, 용리된 분획을 20 mM Tris-HCl 완충액(pH 8.0)으로 투석하였으며 10% 아스파르트산염으로 구성된 EzWay-PAG 겔(KOMABIOTECH, 한국)로 분석하였다. 상기 정제된 표적 단백질의 정량분석을 위해 브래드 포드 분석(Bradford assay)을 수행하였으며 상술한 균주를 대상으로 본 발명의 정제된 재조합 단백질을 이용하여 URDA 방법으로 항균활성을 측정하였다.The present inventors used 300 mL of Luria-Bertain (LB) liquid medium containing 50 μg/mL of kanamycin at 37° C. for expression and purification of the recombinant protein, until the optical density reached a maximum of 0.4 at 600 nm. Cells were cultured. Induced expression was performed with isopropyl-D-1 thiogalactopyranoside (IPTG) at 37°C for 4 hours, the cells were centrifuged at 4,000 rpm for 30 minutes, and the pellet was washed with 40 mL of 50 mM Tris-HCl buffer. (pH 8.0). The suspended cells were crushed by ultrasonication in an ice-water bath and centrifuged at 12,000 rpm at 4°C for 10 minutes. Thereafter, the supernatant was subjected to Ni-NTA His Bind® Purification was performed using Superflow™ (Novagen, USA), and after purification, the eluted fraction was dialyzed against 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) and analyzed using an EzWay-PAG gel (KOMABIOTECH, Korea) composed of 10% aspartate. For quantitative analysis of the purified target protein, Bradford assay was performed, and antibacterial activity was measured by the URDA method using the purified recombinant protein of the present invention for the above-mentioned strain.

본 발명자들은 RACE 방법을 이용한 cDNA 시퀀싱을 기반으로 myticusin-beta 유전자를 증폭시켰고 TrxA 융합 pET-28a(+) 벡터에 클로닝하였다(C.H Kim, et al., FEBS. 3332-3338. 2017). E. coli 유래 TrxA 단백질과 융합된 N-말단 6X his-tag를 포함하는 pET-28a(+)-TrxA 융합 벡터는 E. coli 세포질에서 가용성 단백질의 높은 수준의 생산에 유용한 발현 벡터로 사용되었다. 상기 구축된 플라스미드의 발현을 위해 E. coli BL21에 형질전환 시켰고 상기 유도된 재조합 단백질 발현은 EzWay-PAG 겔로 분석하였으며 단백질 발현은 상등액 및 펠렛에서 확인되었다. 그 후 12 kDa의 티오레독신(thioredoxin)을 갖는 표적 단백질을 정제하였고, 상기 결과는 티오레독신과 표적 단백질의 계산된 분자량과 일치하였다. 그 후, 재조합 단백질의 발현을 확인하기 위해 웨스턴 블롯 분석을 수행하였고 예상되는 단백질의 분자량에 상응하는 명확한 단일 밴드를 관찰하였다(도 4). 최종적으로, 정제된 재조합 펩타이드를 탈염(desalted)하고 동결건조시켜 항균활성을 평가하였다. The present inventors amplified the myticusin-beta gene based on cDNA sequencing using the RACE method and cloned it into a TrxA fusion pET-28a(+) vector (CH Kim, et al., FEBS. 3332-3338. 2017). The pET-28a(+)-TrxA fusion vector containing an N-terminal 6X his-tag fused to an E. coli -derived TrxA protein was used as an expression vector useful for the production of high levels of soluble protein in the E. coli cytoplasm. E. coli BL21 was transformed for expression of the constructed plasmid, and the induced recombinant protein expression was analyzed by EzWay-PAG gel, and protein expression was confirmed in the supernatant and pellet. Thereafter, the target protein having 12 kDa thioredoxin was purified, and the results were consistent with the calculated molecular weights of thioredoxin and the target protein. Then, Western blot analysis was performed to confirm the expression of the recombinant protein, and a clear single band corresponding to the expected molecular weight of the protein was observed (FIG. 4). Finally, the purified recombinant peptide was desalted and lyophilized to evaluate antibacterial activity.

E. coli를 숙주로서 사용하는 단백질 발현 시스템은 작은 양이온성 항균 펩타이드(cationic peptides)의 발현에 몇 가지 문제점을 갖고 있다. 목적의 재조합 단백질 유전자는 외부로부터 도입된 불필요한 단백질로 인식되어 불용성 응집(insoluble aggregation)형태로 발현되었다. 그리고 불용성 응집은 활성을 위한 리폴딩 과정을 통해 정확한 형태로 리폴딩 되어야 한다(Y Shan, et al., J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 58(6) (2015) 807-812. 2015). E. coli 발현 방법의 단점을 극복하기 위해 다양한 방법들이 시도되었고, 그 중에서도 발현과 접힘 과정을 도와주는 단백질과 융합 발현되는 기술이 목적으로 하는 단백질의 고 수율 발현에 가장 적합한 것으로 보고되었다. 이러한 이유로, 본 발명자들은 myticusin-beta를 pET-28a(+)-TrxA 융합 벡터에 라이게이션 하였고 이는 양이온성 펩타이드 발현에 적합하였다(K.L. Piers, et al., Gene. 134(1). 7-13. 1993). 다양한 융합 단백질을 통한 발현방법은 글루타치온 S-트랜스퍼라제(GST), N-utilization substance(NusA), 말토오스 결합 단백질(MBP) 및 Trx 들이 주로 사용되었고(S. Costa, et al., the novel Fh8 system. 5(63). 1-20. 2014) 상기 융합 단백질들에 의해서 목적 단백질의 발현과 활성형으로 발현되는 정도가 향상시키는 것으로 보고되었다. 상기 융합 파트너 중에서 GST(20 kDa), NusA(55 kDa) 및 MBP(43 kDa)는 항균 펩타이드보다 크기가 너무 큰 단백질이기 때문에 이들의 공동 발현(co-expression)은 유보하였다. 그러나 TrxA 단백질은 12kDa으로 크기가 작고, 발현 및 활성형태로 생산을 유도하는 효과가 있어 본 연구에 적합하였다(S. Costa, et al., the novel Fh8 system. 5(63). 1-20. 2014). 상기 연구에서 myticusin-beta는 수용성의 형태로 발현되었고, 티오레독신 유전자(trxA) 융합 발현 시스템은 E. coli 세포질에서 봉입체(inclusion body) 형성을 회피함으로써 항균 펩타이드 발현에 유용하였고 적절한 정제단계를 취할 수 있다.The protein expression system using E. coli as a host has several problems in the expression of small cationic antibacterial peptides. The target recombinant protein gene was recognized as an unnecessary protein introduced from the outside and expressed in the form of insoluble aggregation. And insoluble aggregates must be refolded to the correct form through a refolding process for activity (Y Shan, et al., J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 58(6) (2015) 807-812. 2015) ). Various methods have been tried to overcome the shortcomings of the E. coli expression method, and among them, it was reported that the technology of fusion expression with a protein that helps the expression and folding process is the most suitable for high-yield expression of the target protein. For this reason, we ligated myticusin-beta into the pET-28a(+)-TrxA fusion vector, which was suitable for cationic peptide expression (KL Piers, et al., Gene. 134(1). 7-13 (1993). Expression methods through various fusion proteins include glutathione S-transferase (GST), N-utilization substance (NusA), maltose binding protein (MBP) and Trx (S. Costa, et al., the novel Fh8 system). 5 (63) . Among the fusion partners, GST (20 kDa), NusA (55 kDa) and MBP (43 kDa) were proteins that were too large in size than the antibacterial peptide, so their co-expression was reserved. However, the TrxA protein has a small size of 12 kDa and has an effect of inducing production in its expression and active form, making it suitable for this study (S. Costa, et al., the novel Fh8 system. 5(63). 1-20. 2014). In the above study, myticusin-beta was expressed in a water-soluble form, and the thioredoxin gene (trxA) fusion expression system was useful for the expression of antibacterial peptides by avoiding the formation of inclusion bodies in the E. coli cytoplasm. can

실시예 9: 웨스턴 블로팅(Western blotting)Example 9: Western blotting

본 발명자들은 샘플을 100℃에서 10분 동안 가열하였고 웨스턴 블롯을 위해 10% 아스파르트산염(aspartate) 겔로 분리하였다. 그 후 제조사의 지침에 따라 WesternBreeze 발색성 Western Blot Immunodetection 키트(Invitrogen, USA)를 사용하여 밴드를 수득하였고 상기 겔을 세척한 후, 니트로셀룰로오스(NC) 막 상에서 15V로 1시간 동안 트랜스-블로팅(trans-blotted)을 수행하였다. NC 막을 항-his 항체(1:5000, Invitrogen, USA)와 배양하였고 알칼리성 포스파타제-결합된 2차 항체와 함께 1시간 동안 배양하였으며 발색 기질(chromogenic substrate)을 사용하여 단백질 밴드를 확인하였다.We heated the samples at 100° C. for 10 minutes and separated them on a 10% aspartate gel for western blot. Then, bands were obtained using the WesternBreeze® chromogenic Western Blot Immunodetection kit (Invitrogen, USA) according to the manufacturer's instructions, and the gel was washed and then trans-blotted on a nitrocellulose (NC) membrane at 15V for 1 hour ( trans-blotted) was performed. The NC membrane was incubated with an anti-his antibody (1:5000, Invitrogen, USA) and incubated with an alkaline phosphatase-conjugated secondary antibody for 1 hour. The band was confirmed.

실시예 10: myticusin-beta 발현의 정량분석 Example 10: Quantitative analysis of myticusin-beta expression

본 발명의 myticusin-beta의 mRNA 발현 수준은 real-time qPCR로 분석 하였고 폐각근(adductor muscle), 족부근육, 아가미, 혈구, 간췌장, 외투막 및 출수공 등의 조직에서 myticusin-beta 유전자의 전사수준(transcriptional level)을 측정하였다. 발현정도 분석을 위한 기준으로(internal reference gene) β-액틴 유전자를 사용하였으며, myticusin-beta 및 β-액틴에 대한 증폭 특이성은 용융곡선(melting curve)으로 분석하였다. 구체적으로, 정량분석을 위해 참담치는 V. parahaemolyticus를 감염하여 면역체계를 활성화 시킨 후, myticusin-beta의 조직-특이적 발현 수준은 정량적 실시간 PCR(qRT-PC)으로 측정하였다. 구체적으로, TRI 시약을 사용하여 폐각근(adductor muscle), 발, 아가미, 혈구, 간췌장(hepatopancreas), 외투막 및 출수관(excurrent siphon)으로부터 총 RNA를 추출하였다(Sigma-Aldrich, USA). cDNA는 cDNA Synthesis Kit(Roche, Germany)를 사용하여 전사체 제1 가닥으로 합성하였고 이를 주형으로 사용하였다. 희석된 cDNA 1.0 μL, 2X Fast SYBR Green Master Mix(ABI, USA) 10 μL, 각 프라이머 0.5 μL(10 pmol/μL) 및 DW 8 μL를 포함하는 최종 부피 20 μL에서 증폭을 수행하였고 증폭조건은 하기와 같다: ABI 7500 실시간 PCR 시스템(Applied Biosystems, USA)에서 95℃에서 10분 동안 1사이클, 이어서 95℃에서 15초, 55℃에서 1분 및 72℃에서 30초 동안 40 사이클. 그 후, 정확한 특이적 증폭을 입증하기 위해 용융 곡선(melting curve)을 수행 후 분석하였고 발현 수준을 2-ΔΔCt 방법을 사용하여 18S rRNA 발현 수준과 비교하였으며 상대적인 발현(평균 ± 표준 편차)으로 제시하였다(K.K. Livak, et al., Methods. 25. 402-408. 2001).The mRNA expression level of myticusin-beta of the present invention was analyzed by real-time qPCR. transcriptional level) was measured. The β-actin gene was used as an internal reference gene for expression level analysis, and the amplification specificity for myticusin-beta and β-actin was analyzed using a melting curve. Specifically, for quantitative analysis, the tissue-specific expression level of myticusin-beta was measured by quantitative real-time PCR (qRT-PC) after the mussel was infected with V. parahaemolyticus to activate the immune system. Specifically, total RNA was extracted from adductor muscle, paws, gills, blood cells, hepatopancreas, mantle and excurrent siphon using TRI reagent (Sigma-Aldrich, USA). cDNA was synthesized as the first strand of the transcript using a cDNA Synthesis Kit (Roche, Germany) and used as a template. Amplification was performed in a final volume of 20 µL containing 1.0 µL of diluted cDNA, 10 µL of 2X Fast SYBR Green Master Mix (ABI, USA), 0.5 µL (10 pmol/µL) of each primer, and 8 µL of DW. As: 1 cycle at 95°C for 10 min, followed by 40 cycles at 95°C for 15 sec, 55°C for 1 min and 72°C for 30 sec on an ABI 7500 real-time PCR system (Applied Biosystems, USA). Then, to demonstrate the correct specific amplification, a melting curve was performed and analyzed and the expression level was compared with the 18S rRNA expression level using the 2 -ΔΔCt method and presented as relative expression (mean ± standard deviation). (KK Livak, et al., Methods. 25. 402-408. 2001).

그 결과, myticusin-beta의 유전자 발현은 외투막, 혈구, 폐각근, 발, 간췌장, 아가미 및 출수공을 포함한 모든 조직에서 발현되었다(도 8). myticusin-beta의 mRNA가 외투막에서 가장 높게 발현되었고, 이어서 혈구에서 발현이 측정되었다. myticucin-beta 발현은 폐각근 및 아가미에서 중간활성을 나타내었으며, 발, 간췌장 및 출수관에서 낮게 나타났다. 연체동물인 담치류는 개방 순환 시스템(open circulatory system)을 갖추고 있어 항균 펩타이드가 생산되면 혈림프를 통해 모든 조직으로 운반된다. 따라서 혈구에서 발현된다고 알려진 M. coruscus 유래 myticusin-1은 혈구에서 분리되었다(Z. Liao, et al., Fish shellfish Immunol. 34. 610-616. 2013). 그러나, 세균 감염 후 외투막 조직에서 mycusin-beta mRNA의 가장 높은 발현 수준이 검출되었다(도 8). 따라서, 상기 결과는 myticusin-beta가 조직 특이적 방식으로 생성되고 M. coruscus의 면역체계와 관련이 있음을 시사한다. As a result, gene expression of myticusin-beta was expressed in all tissues including mantle, blood cells, adductor muscle, paw, hepatopancreas, gills and foramina (FIG. 8). The mRNA of myticusin-beta was highest expressed in the mantle, and then the expression was measured in blood cells. The expression of myticucin-beta showed moderate activity in adductor muscle and gills, and was low in paws, hepatopancreas, and draining ducts. Mollusks, mussels, have an open circulatory system, so when antibacterial peptides are produced, they are transported to all tissues through blood lymph. Therefore, myticusin-1 derived from M. coruscus , which is known to be expressed in blood cells, was isolated from blood cells (Z. Liao, et al., Fish shellfish Immunol. 34. 610-616. 2013). However, the highest expression level of mycusin-beta mRNA was detected in mantle tissue after bacterial infection ( FIG. 8 ). Therefore, these results suggest that myticusin-beta is produced in a tissue-specific manner and is associated with the immune system of M. coruscus .

실험예 1: 항-스쿠치카 섬모충(scuticociliate) 활성Experimental Example 1: Anti-Scuticociliate activity

스쿠치카 섬모충(Scuticociliates)은 scuticociliatosis 질병의 원인 병원체로 간주되는 기생충으로 양식산업에서 대량 폐사와 막대한 경제적 손실을 야기한다(M.C. Piazzon, et al., Dev. Comp. immunol. 41. 248-256. 2013). 양식 어류의 scuticociliatosis 질병 발생이 세계적으로 증가하고 있으며 이를 해결하기 위한 항-스쿠치카 섬모충과 관련된 물질 개발이 필요하다. 일부 해양 항균 펩타이드는 원생동물(protozoa)에 대해 생육을 억제한다고 알려져 있는데 예컨대, Psuedosciaena corcea 유래 양이온성 펩타이드인 Pc-Pis는 박테리아, 곰팡이 및 기생충에 대해 항균활성을 갖고 피시딘(piscidin) 과(family)와 유전적으로 관련이 있는 것으로 나타났다(S.F. Niu, et al., Fish Shellfish Immunol. 35 (2) 513-524. 2010). 따라서 본 발명자들은 정제된 재조합 펩타이드의 스쿠치카 섬모충에 대한 항-스쿠치카 섬모충 활성을 조사하였고 본 발명의 정제된 재조합 단백질의 항-스쿠치카 섬모충 활성은 WST-1 용액 분석에 의해 치사율, 형태 및 기생충 수로 평가하였다.Scuticociliates are parasites considered to be the causative agents of scuticociliatosis disease, causing mass mortality and enormous economic losses in the aquaculture industry (MC Piazzon, et al., Dev. Comp. immunol. 41. 248-256. 2013 ). The incidence of scuticociliatosis disease in farmed fish is increasing worldwide, and it is necessary to develop anti-scuchica-related substances to solve the problem. Some marine antibacterial peptides are known to inhibit the growth of protozoa. For example, Pc-Pis, a cationic peptide derived from Psuedosciaena corcea , has antibacterial activity against bacteria, fungi and parasites and is a piscidin family ) and (SF Niu, et al., Fish Shellfish Immunol. 35 (2) 513-524. 2010). Therefore, the present inventors investigated the anti-Scuchica ciliate activity of the purified recombinant peptide against ciliate scotch. number was evaluated.

그 결과, 24시간 후 재조합 단백질의 최고 농도인 200 μg/mL에서 기생충의 약 50%가 감소하는 것으로 나타났다. 스쿠치카 섬모충의 방추(spindle) 모양이 부풀어 오르거나 파열되었음을 현미경으로 관찰하였고(도 6A) 빨리 움직이는 스쿠치카 섬모충의 이동이 느려지거나 멈춰있는 것을 확인하였다. 또한 본 발명의 재조합 단백질로 처리된 스쿠치카 섬모충은 무처리군보다 낮은 생존력을 나타내었는데 WST-1 세포 증식 분석을 통해 재조합 단백질의 농도로 인해 스쿠치카 섬모충의 생존율이 감소하는 것을 관찰하였다(도 6B). 상기 결과는 재조합 myticusin-beta가 스쿠티카 섬모충에 대해 우수한 항-기생충 활성을 나타냄을 시사한다. As a result, it was found that about 50% of parasites were reduced at 200 μg/mL, the highest concentration of recombinant protein after 24 hours. It was observed under a microscope that the shape of the spindle of the ciliated Scotica swelled or ruptured (FIG. 6A), and it was confirmed that the movement of the fast moving ciliates Scotica was slowed or stopped. In addition, the ciliate Scotica treated with the recombinant protein of the present invention showed a lower viability than the untreated group, and it was observed that the viability of ciliate Scotica decreased due to the concentration of the recombinant protein through the WST-1 cell proliferation assay (FIG. 6B). ). These results suggest that recombinant myticusin-beta exhibits excellent anti-parasitic activity against Scutica ciliates.

실험예 2: 항균 활성(antimicrobial activities)Experimental Example 2: antimicrobial activities

본 발명자들은 상기 표 1의 다양한 지표 균주를 이용한 URDA 방법을 이용하여 본 발명의 myticusin-beta의 항균활성을 관찰하였다. 그 결과, 재조합 myticusin-beta는 그람 양성균 및 그람 음성균 모두에 대해 항균활성을 나타내었다(도 7). 구체적으로 Myticusin-beta는 B. subtils, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureusS. mutans를 포함한 그람 양성균 및 P. aeuruginosa, Vibro alginolyticus를 포함한 그람 음성균에 대해 강한 활성을 나타내었으며 B. cereusKlebsiella pneumoniae에 대해서는 중간정도의 활성을, Streptococcus iniaeE. coli에 대해 다소 약한 활성을 나타내었다. 특이하게 그람 양성균은 그람 음성균 보다 myticusin-beta에서 더 높은 감수성을 나타냈다. The present inventors observed the antibacterial activity of myticusin-beta of the present invention using the URDA method using various indicator strains in Table 1 above. As a result, recombinant myticusin-beta exhibited antibacterial activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria (FIG. 7). Specifically, Myticusin-beta showed strong activity against Gram-positive bacteria including B. subtils, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus and S. mutans and Gram-negative bacteria including P. aeuruginosa and Vibro alginolyticus, and moderately against B. cereus and Klebsiella pneumoniae . It exhibited moderate activity, but rather weak activity against Streptococcus iniae and E. coli . Specifically, Gram-positive bacteria showed higher sensitivity to myticusin-beta than Gram-negative bacteria.

Denfensins, mytilins, mytichitin-CBD, myticusin-1 및 myticin과 같은 담치류 유래의 항균펩타이드들은 세균과 곰팡이에 대한 항균활성이 보고되었으며 mytimycin은 곰팡이에 대한 항균활성만 알려져 있다(G. Mitta, et al., Dev. Comp. Immunol. 24. 381-393. 2000). 종래 보고된 항균 펩타이드 중에서, myticin, mytichitin-CBD 및 myticusin-1은 그람 음성균 및 곰팡이에 대해 매우 낮은 활성을 나타내었다(Z. Liao, et al., Fish shellfish Immunol. 34. 610-616. 2013). 또한 본 발명자들은 myticusin-beta는 그람 양성균 및 그람 음성균에 대한 항균활성을 갖지만 곰팡이에 대한 활성은 없음을 확인하였고 종래 보고된 대부분 연체동물 항균 펩타이드는 그람 음성균 보다 그람 양성균에 대해 더 강한 활성을 나타내었다. 이러한 균주에 대한 항균 펩타이드의 활성 차이는 균주들의 세포막과 세포벽의 구성성분에 따라서 발생한다. 그람 양성균은 세포벽에 여러 층의 펩티도글리칸(peptidoglycan)을 갖고, 그람 음성균의 막은 침투성 장벽으로 균을 보호하는 LPS를 함유하는 외부 막으로 둘러싸인 펩티도글리칸의 단일층을 갖는다(V. Teixeira, et al., Prog. Lipid. Res. 51(2). 149-177. 2012). 항균 펩타이드는 세포 외피(cell envelopes)와 상호작용하거나 통과하여 세포 내 표적물질에 도달한다. 곰팡이 세포벽은 키틴 및 글루칸과 같은 복잡한 다당류가 포함되어 있으며 세포질 막까지 단단하게 구성되어 있다. 이와 같이 항균 펩타이드의 활성범위는 넓거나 좁으며 강하거나 약하기 때문에 단독으로 사용할것인지, 여러 펩타이드를 섞어서 사용할 것인지를 고려해야 된다. 그리고 이러한 방법으로 효과적으로 유해 균주를 제어할 수 있으며 이를 위해서는 다양한 활성을 가지는 항균 펩타이드의 개발과 연구가 필요하다. Antibacterial peptides derived from mussels such as denfensins, mytilins, mytichitin-CBD, myticusin-1 and myticin have been reported to have antibacterial activity against bacteria and fungi, and mytimycin has only known antibacterial activity against fungi (G. Mitta, et al. , Dev. Comp. Immunol. 24. 381-393. 2000). Among the previously reported antimicrobial peptides, myticin, mytichitin-CBD and myticusin-1 showed very low activity against Gram-negative bacteria and fungi (Z. Liao, et al., Fish shellfish Immunol. 34. 610-616. 2013). . In addition, the present inventors confirmed that myticusin-beta had antibacterial activity against gram-positive and gram-negative bacteria, but had no activity against fungi. . The difference in the activity of the antimicrobial peptide against these strains occurs depending on the components of the cell membrane and cell wall of the strains. Gram-positive bacteria have several layers of peptidoglycan in the cell wall, and the membrane of gram-negative bacteria has a monolayer of peptidoglycan surrounded by an outer membrane containing LPS that protects the bacteria as a permeability barrier (V. Teixeira) , et al., Prog. Lipid. Res. 51(2).149-177. 2012). Antimicrobial peptides interact with or pass through cell envelopes to reach intracellular targets. The fungal cell wall contains complex polysaccharides such as chitin and glucan, and is tightly composed even to the cytoplasmic membrane. As such, the active range of antibacterial peptides is broad or narrow, and strong or weak, so it is necessary to consider whether to use them alone or in combination with several peptides. And in this way, harmful strains can be effectively controlled, and for this, it is necessary to develop and study antibacterial peptides having various activities.

실험예 3: myticusin-beta 펩타이드 유사체의 항균 활성Experimental Example 3: Antibacterial activity of myticusin-beta peptide analogs

본 발명자들은 myticusin-beta를 사용하여 합성 단가가 낮고 활성과 확산이 향상되도록 짧은 길이의 항균 화합물로서 유사체(analogs)를 설계하였다. 신호 펩타이드를 포함하는 myticusin-beta의 고유 서열을 기반으로 짧은 항균성 펩타이드 유사체를 고안하였고 일부 아미노산을 대체하여 유사체를 제조하였다. 상기 유사체의 특성을 분석하기 위해 Schiffer-Edmundson helical wheel projection은 EMBOSS Pepwheel(European Bioinformatics Institute, UK)과 함께 수행하였다. 펩타이드의 항균활성과 양이온을 증가시키기 위해 아르기닌(Arg)과 류신(Leu) 아미노산을 대체하였다. 순 전하(net charge), 분자량, Boman 지수(잠재적 단백질 상호 작용 지수), pI 값 및 소수성의 정보는 항균성 펩타이드 데이터베이스 v2.34 (APD2; http://aps.unmc.edu/AP/main.php)를 이용하여 계산하였다(G, Wang, et al., Nucleic Acids Res. 37. D933-D937. 2009). 항생제의 대체물로서 짧은 항균 펩타이드의 개발을 위해 펩타이드의 길이, 전하, 소수성, Boman 지수 및 아미노산의 잔기구조를 고려하여 myticusin-beta의 활성형 펩타이드에서 펩타이드 단편 VDAFHIYSRR(서열번호 6)을 선택하여 합성하였다(표 3 참조). 본 발명의 펩타이드 변이체의 물리화학적 특성을 하기 표 3에 요약하였다. The present inventors used myticusin-beta to design analogues as short-length antibacterial compounds with a low synthesis cost and improved activity and diffusion. A short antibacterial peptide analogue was designed based on the unique sequence of myticusin-beta including the signal peptide, and the analogue was prepared by substituting some amino acids. In order to analyze the properties of the analog, Schiffer-Edmundson helical wheel projection was performed with EMBOSS Pepwheel (European Bioinformatics Institute, UK). To increase the antibacterial activity and cation of the peptide, arginine (Arg) and leucine (Leu) amino acids were substituted. Information on net charge, molecular weight, Boman index (potential protein interaction index), pI values and hydrophobicity is available in the Antimicrobial Peptides Database v2.34 (APD2; http://aps.unmc.edu/AP/main.php). ) was calculated using (G, Wang, et al., Nucleic Acids Res. 37. D933-D937. 2009). For the development of a short antibacterial peptide as a substitute for antibiotics, the peptide fragment VDAFHIYSRR (SEQ ID NO: 6) was selected and synthesized from the active peptide of myticusin-beta in consideration of the peptide length, charge, hydrophobicity, Boman index, and amino acid residue structure. (See Table 3). The physicochemical properties of the peptide variants of the present invention are summarized in Table 3 below.

펩타이드 유사체의 물리화학적 특성 Physicochemical properties of peptide analogs 천연natural 유사체analogues 서열order VDAFHIYSRRVDAFHIYSRR VRAFHILLRLVRAFHILLRL 길이Length 1010 1010 전하majesty +1+1 +2+2 분자량(Da)Molecular Weight (Da) 1,263.421,263.42 1,237.561,237.56 보만지수(kcal/mol)Borman index (kcal/mol) 3.33.3 0.590.59 pIpI 8.728.72 11.811.8 소수성 비율(%)Hydrophobicity (%) 4040 7070 소수성(kcal/mol)Hydrophobicity (kcal/mol) 1.011.01 -1.09-1.09 영역area 84-9384-93 변형transform D→R, Y→L
S→L, R→L
D→R, Y→L
S→L, R→L
서열번호SEQ ID NO: 66 77

또한 합성 펩타이드의 2차 구조에서 소수성 및 친수성 영역을 예측하기 위해 Schiffer-Edmundson helical wheel projection을 수행했다(도 9). 인접한 아미노산과 잔기들 사이의 상호 작용과 효과를 예측할 수 있는 EMOSS pepwheel 프로그램을 이용하여 천연 및 유사체 펩타이드의 2차 구조에서 소수성 및 친수성 영역을 나타냈다. 본 발명자들은 항균활성을 향상시키기 위해 일차 구조상 앞ㅇ뒤의 인접한 아미노산뿐만 아니라 이차구조인 알파 나선상의 상부과 하부의 아미노산을 고려하여 양이온성 항균 펩타이드를 설계했다. myticusin-beta의 천연 형태의 아르기닌(Arg), 티로신 (Tyr), 아스파르트 산(Asp) 및 세린(Ser) 잔기는 유사체에서 Arg 또는 Leu로 변형되었다. 상기 재형성된 유사체 펩타이드는 소수성 및 친수성 영역이 서로 반대 위치에 자리하며, 이러한 양친매성이 항균활성에 기여한다. 상기 양이온성 항균 펩타이드는 음으로 하전된 박테리아 막과 상호작용하고 막 관통 기공(transmembrane pores)을 형성하는 전체 양전하를 갖는 양친매성 펩타이드이다(B.H. Nam, et al., Drugs. 12. 5240-5257. 2014). 증가된 순 전하(+1 내지 +4), 기본 pI 값(> 10), 감소된 Boman 지수값(≤1), 및 전환된 구조는 좀 더 광범위한 균주에 항균활성을 기록하였다.In addition, in order to predict the hydrophobic and hydrophilic regions in the secondary structure of the synthetic peptide, Schiffer-Edmundson helical wheel projection was performed (FIG. 9). Hydrophobic and hydrophilic regions were identified in the secondary structures of native and analog peptides using the EMOSS pepwheel program, which can predict the interactions and effects between adjacent amino acids and residues. The present inventors designed a cationic antibacterial peptide in consideration of the amino acids above and below the secondary structure of the alpha helix as well as the adjacent amino acids before and after in the primary structure to improve the antibacterial activity. The arginine (Arg), tyrosine (Tyr), aspartic acid (Asp) and serine (Ser) residues in the native form of myticusin-beta were modified to Arg or Leu in their analogs. In the reconstituted analog peptide, the hydrophobic and hydrophilic regions are located at opposite positions, and this amphiphilicity contributes to the antimicrobial activity. The cationic antibacterial peptide is an amphiphilic peptide with a total positive charge that interacts with negatively charged bacterial membranes and forms transmembrane pores (BH Nam, et al., Drugs. 12. 5240-5257. 2014). Increased net charge (+1 to +4), baseline pI values (>10), decreased Boman index values (≤1), and converted structures recorded antimicrobial activity against a broader range of strains.

본 발명의 펩타이드 유사체의 항균활성을 측정한 결과 모든 지표 균주(9 그람 양성균, 9 그람 음성균 및 진균 Candida albicans)에 대해 향상된 항균활성을 나타내는 반면, 변형 전 천연형태의 항균 펩타이드는 B. subtilis, S. aureus,C. albicans에 대해서만 항균활성을 나타내었다(표 4 참조). 상기 합성 유사체 펩타이드는 낮은 Boman 지수, 증가된 순 전하로 인해 그람 양성균, 음성균 및 곰팡이에 대해 향상된 활성을 유도하였다. 따라서 유사체의 총 소수성 비율(hydrophobic ratio)과 합성 유사체 펩타이드에 대한 연구는 항균 펩타이드가 활성화 될 수 있고 새로운 항생제 대체물 연구에 크게 기여할 수 있음을 시사한다. 상기 펩타이드 천연 및 유사체의 항균활성을 하기 표 4에 요약하였다. As a result of measuring the antimicrobial activity of the peptide analogs of the present invention, it showed improved antibacterial activity against all indicator strains (9 Gram-positive bacteria, 9 Gram-negative bacteria and the fungus Candida albicans ), whereas the antibacterial peptide in its natural form before modification was B. subtilis, S Aureus, and showed antibacterial activity only against C. albicans (see Table 4). The synthetic analog peptide induced enhanced activity against Gram-positive bacteria, negative bacteria and fungi due to the low Boman index and increased net charge. Therefore, studies on the total hydrophobic ratio of analogs and synthetic analog peptides suggest that antibacterial peptides can be activated and can greatly contribute to the study of novel antibiotic substitutes. The antimicrobial activity of the native peptides and their analogs is summarized in Table 4 below.

펩타이드 변이체의 항균활성Antimicrobial activity of peptide variants 천연natural 유사체analogues 억제 지름 영역(mm)Suppression Diameter Area (mm) 그람 양성균Gram-positive bacteria B. cereusB. cereus -- 4.94.9 B. subtilisB. subtilis 4.54.5 7.97.9 E. faecalisE. faecalis -- 5.15.1 S. mutansS. mutans -- 8.08.0 S. iniaeS. iniae -- 5.15.1 S. aureusS. aureus 2.52.5 7.27.2 S. vestibularisS. vestibularis -- 2.52.5 S. parauberisS. parauberis -- 13.113.1 L. garvieaeL. garvieae -- 7.97.9 그람 음성균Gram-negative bacteria V. alginolyticusV. alginolyticus -- 6.66.6 V. parahaemolyticusV. parahaemolyticus -- 7.67.6 E. coliE. coli -- 11.711.7 E. cloacaeE. cloacae -- 8.68.6 K. pneumoniaeK. pneumoniae -- 9.99.9 E. tardaE. tarda -- 4.34.3 P. mirabilisP. mirabilis -- 6.66.6 P. stuartiiP. stuartii -- 9.19.1 P. aeruginosaP. aeruginosa -- 9.29.2 진균fungus C. albicansC. albicans 2.52.5 9.39.3

*웰의 직경: 2.2 mm*Diameter of well: 2.2 mm

실험예 4: 용혈 활성(hemolytic activity)Experimental Example 4: Hemolytic activity

본 발명자들은 본 발명의 재조합 펩타이드의 독성을 결정하기 위해, 넙치(Paralichthys olivaceus)의 적혈구(erythrocytes)에 대해 용혈 활성을 측정하였다. 용혈 활성 분석을 위해 넙치 혈액 세포를 수집한 후 인산나트륨 완충액(150 mM NaCl, 50 mM 인산나트륨 pH 7.4)으로 희석하였고 5,000 rpm, 4℃에서 1분 동안 원심분리하였다. 그 후 혈액세포를 세척하여 버피 코트(buffy coat) 및 혈장을 제외한 적혈구를 수집하였고 포스페이트 완충 식염수(PBS) 중 90 μL의 3% 적혈구를 10 μL의 샘플과 혼합하고 37℃에서 1시간 동안 배양하였다. 그 후 PBS에서 100 μL의 3% 적혈구 및 샘플을 5,000 rpm, 4℃에서 1분 동안 원심분리하였고, 70 μL의 상층액을 96웰 플레이트에 주입하였다. 그 후, VICTOR3 1420 플레이트 리더(Perkin Elmer, USA)로 405 nm에서 흡광도를 측정함으로써 용혈을 모니터링하였고 1% Triton X-100 및 피시딘 1(1 mg/mL)을 양성 대조군으로 사용하였으며 0.01% HAc 및 PBS를 음성 대조군으로 사용하였다. 용혈 활성 백분율은 하기와 같이 계산하였다: 용혈활성(%)= [(Abs405 nm 테스트-Abs405 nm 버퍼)/(Abs405 nm 1% Triton X-100-Abs405 nm 버퍼)] x 100.In order to determine the toxicity of the recombinant peptide of the present invention, the present inventors measured the hemolytic activity of erythrocytes of flounder ( Paralichthys olivaceus ). For haemolytic activity analysis, halibut blood cells were collected, diluted with sodium phosphate buffer (150 mM NaCl, 50 mM sodium phosphate pH 7.4), and centrifuged at 5,000 rpm at 4°C for 1 minute. After that, the blood cells were washed to collect red blood cells except for buffy coat and plasma, and 90 μL of 3% red blood cells in phosphate buffered saline (PBS) were mixed with 10 μL of sample and incubated at 37° C. for 1 hour. . Then, 100 μL of 3% red blood cells and samples in PBS were centrifuged at 5,000 rpm, 4° C. for 1 minute, and 70 μL of the supernatant was injected into a 96-well plate. Then, hemolysis was monitored by measuring absorbance at 405 nm with a VICTOR3 1420 plate reader (Perkin Elmer, USA), 1% Triton X-100 and picidine 1 (1 mg/mL) were used as positive controls, 0.01% HAc and PBS were used as negative controls. Percent hemolytic activity was calculated as follows: hemolytic activity (%) = [(Abs 405 nm test-Abs 405 nm buffer)/(Abs 405 nm 1% Triton X-100-Abs 405 nm buffer)] x 100.

그 결과, 양성 대조군인 Piscidin 1 및 Triton X-100은 강한 용혈 활성을 나타내었지만, 본 발명의 재조합 myticusin-beta 펩타이드는 용혈 활성을 나타내지 않았다(도 5A). 또한, 상기 Piscidin 1은 고농도에서 매우 높은 용혈 활성을 보였으며 저농도에서는 급격히 감소한 반면, myticusin-beta 펩타이드는 농도 의존적 용혈 활성을 나타내지 않았다(도 5B). 상기 결과는 본 발명의 재조합 펩티드가 용혈 활성을 나타내지 않는다는 것을 입증하는 것이다. As a result, the positive controls Piscidin 1 and Triton X-100 showed strong hemolytic activity, but the recombinant myticusin-beta peptide of the present invention did not show hemolytic activity (FIG. 5A). In addition, the Piscidin 1 showed very high hemolytic activity at a high concentration and sharply decreased at a low concentration, whereas the myticusin-beta peptide did not show a concentration-dependent hemolytic activity (FIG. 5B). The above results demonstrate that the recombinant peptide of the present invention does not exhibit hemolytic activity.

일부 항균 펩타이드는 숙주 세포에 대한 용혈 활성과 같은 세포독성이라는 단점을 갖는데 항균 펩타이드는 정전기적 상호작용을 통해 간접적으로 박테리아 표면에 결합하거나 숙주 세포와 직접 상호작용하며 세포막의 투과성을 증가시켜 막 파괴(membrane disruption)를 유발한다(G. Diamond, et al., Curr. Pharm. Des. 15. 2377-2392. 2009). 따라서 항균 펩타이드를 대체 항생제로 사용하려면 비-용혈성 항균 펩타이드가 필요하므로 상기 결과는 재조합 단백질인 myticusin-beta가 항생제의 대체물로서 낮은 용혈활성과 적용성을 나타냄을 시사한다. Some antibacterial peptides have disadvantages such as cytotoxicity, such as hemolytic activity to host cells. Antibacterial peptides indirectly bind to bacterial surfaces through electrostatic interactions or interact directly with host cells and increase cell membrane permeability to disrupt membranes ( membrane disruption) (G. Diamond, et al., Curr. Pharm. Des. 15. 2377-2392. 2009). Therefore, non-hemolytic antibacterial peptides are required to use antibacterial peptides as alternative antibiotics, so the above results suggest that recombinant protein myticusin-beta exhibits low hemolytic activity and applicability as a substitute for antibiotics.

본 발명은 상술한 실시예 및 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예 및 실험에가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 Although the present invention has been described with reference to the above-described examples and experimental examples, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and equivalent other examples and experiments therefrom. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention is defined by the technical spirit of the appended claims.

정해져야 할 것이다.will have to be determined

<110> Republic of Korea represented by National Fisheries Research & Development Institute <120> Antimicrobial peptide derived from from the marine bivalve, Mytilus coruscus and uses thereof <130> PD19-5841 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Myticusin-3RACE <400> 1 gattacgcca agcttgacca ccagatggca cagtcggcct gc 42 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Myticusin-5RACE <400> 2 gattacgcca agctttattg cggatgcata tgcgcgtctg 40 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamHI-linker F <400> 3 ggatccatgt cagaccatca gatggca 27 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> XhoI-linker R <400> 4 ctcgagttaa acgatacaac agcagaagtt 30 <210> 5 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta <400> 5 Ser Asp His Gln Met Ala Gln Ser Ala Cys Met Gly Leu Ala Gln Asp 1 5 10 15 Ala Ala Tyr Ala Ser Ala Ile 20 <210> 6 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta peptiede fragment <400> 6 Val Asp Ala Phe His Ile Tyr Ser Arg Arg 1 5 10 <210> 7 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta peptiede analogs <400> 7 Val Arg Ala Phe His Ile Leu Leu Arg Leu 1 5 10 <110> Republic of Korea represented by National Fisheries Research & Development Institute <120> Antimicrobial peptide derived from the marine bivalve, Mytilus coruscus and uses thereof <130> PD19-5841 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Myticusin-3RACE <400> 1 gattacgcca agcttgacca ccagatggca cagtcggcct gc 42 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Myticusin-5RACE <400> 2 gattacgcca agctttattg cggatgcata tgcgcgtctg 40 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamHI-linker F <400> 3 ggatccatgt cagaccatca gatggca 27 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> XhoI-linker R <400> 4 ctcgagttaa acgatacaac agcagaagtt 30 <210> 5 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta <400> 5 Ser Asp His Gln Met Ala Gln Ser Ala Cys Met Gly Leu Ala Gln Asp 1 5 10 15 Ala Ala Tyr Ala Ser Ala Ile 20 <210> 6 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta peptiede fragment <400> 6 Val Asp Ala Phe His Ile Tyr Ser Arg Arg 1 5 10 <210> 7 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> myticusin-beta peptiede analogs <400> 7 Val Arg Ala Phe His Ile Leu Leu Arg Leu 1 5 10

Claims (8)

서열번호 5 내지 7로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드. An antibacterial peptide consisting of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5 to 7. 제1항의 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항균 조성물. An antibacterial composition containing the peptide of claim 1 as an active ingredient. 제2항에 있어서,
그람 음성균, 그람 양성균 또는 진균에 대한 항균활성을 갖는, 항균 조성물.
3. The method of claim 2,
An antibacterial composition having antibacterial activity against Gram-negative bacteria, Gram-positive bacteria or fungi.
제3항에 있어서,
상기 그람 음성균은 Vibrio alginolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae, Edwardsiella tarda, Proteus mirabilis, Providencia stuartii 또는 Pseudomonas aeruginosa인, 항균 조성물.
4. The method of claim 3,
The Gram-negative bacteria are Vibrio alginolyticus , Vibrio parahaemolyticus , Escherichia coli , Enterobacter cloacae , Klebsiella pneumoniae , Edwardsiella tarda , Proteus mirabilis , Providencia stuartii or Pseudomonas aeruginosa , antibacterial composition.
제3항에 있어서,
상기 그람 양성균은 Bacillus cereus, B. subtilis, Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, Streptococcus iniae, Staphylococcus aureous, Streptococcus vestibularis, Streptococcus parauberis 또는 Lactococcus garvieae인, 항균 조성물.
4. The method of claim 3,
The gram-positive bacteria are Bacillus cereus , B. subtilis , Enterococcus faecalis , Streptococcus mutan s, Streptococcus iniae , Staphylococcus aureous , Streptococcus vestibularis , Streptococcus parauberis or Lactococcus garvieae .
제3항에 있어서,
상기 진균은 Candida albicans인, 항균 조성물.
4. The method of claim 3,
wherein the fungus is Candida albicans .
제1항의 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 사료 첨가제. A feed additive containing the peptide of claim 1 as an active ingredient. 제1항의 펩타이드를 유효성분으로 함유하는, 항-스쿠치카 섬모충 방제용 조성물. Claim 1 containing the peptide as an active ingredient, anti-Scuchika ciliate controlling composition.
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FISH AND SHELLFISH IMMUNOLOGY, VOL. 34 (2013) P.610_616 [DOI.ORG/10.1016/J.FSI.2012.11.030]
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Liao Z. et al, Fish & Shellfish Immunology 34:pp.610-616 (2013.)*
Oh R. et al, Fish and Shellfish Immunology 83:pp.425-435 (2018. 9. 5.)*

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