KR102529289B1 - Antimicrobial peptide analogues derived from mud loach NK-lysin - Google Patents

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김영옥
공희정
김동균
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Abstract

The present invention provides an antibacterial peptide derivative derived from loach NK-lysin with an antibacterial effect, which has no side effects or rejection reactions to acquired immunity, is stable against heat and salt, and exhibits excellent antibacterial activity against various indicator strains.

Description

항균 효과를 가지는 미꾸라지 NK-lysin 유래 항균 펩타이드 유도체{Antimicrobial peptide analogues derived from mud loach NK-lysin}Antimicrobial peptide analogues derived from mud loach NK-lysin having antibacterial effect {Antimicrobial peptide analogues derived from mud loach NK-lysin}

본 발명은 항균 펩타이드에 관한 것으로서, 더 상세하게는 항균 효과를 가지는 미꾸라지 NK-lysin 유래 항균 펩타이드 유도체에 관한 것이다.The present invention relates to antibacterial peptides, and more particularly, to an antibacterial peptide derivative derived from loach NK-lysin having an antibacterial effect.

항균 펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)는 모든 살아있는 유기체의 선천적 면역계의 일부로 그람 양성균 및 그람 음성균, 곰팡이, 바이러스 및 기생충에 이르기까지 광범위한 항균 활성을 갖는다. AMP는 다양한 수의 아미노산으로 구성된 올리고 펩타이드로 일반적으로 5-50개 아미노산 잔기로 구성된다. 내인성 AMP는 감염이 발생했을 때 생산되며 신속하고 효율적인 일차방어 기작으로 모든 동식물의 조직에서 분비된다. 상기 펩타이드는 광범위한 스펙트럼의 항균 활성을 가지며 다제내성세균(multidrug-resistant bacteria)에 대한 공동 대응으로 수복 및 적응 면역 반응(adaptive immune responses)을 일으킬 수 있다. AMP의 전형적인 특징은 순 양이온성 전하(net-cationic charge), 소수성(hydrophobicity) 및 양친매성(amphipathic)이다. 이러한 AMP의 새로운 합성 유사체(synthetic analogues)를 다자인하는데 있어 다양한 전략이 적용되었는데 진핵 세포에 대한 항균 활성을 높이고 독성을 감소시키는 새로운 AMP를 개발하기 위해 많은 연구가 펩타이드 사슬 길이(chain length), 순전하(net-charge), 소수성(hydrophobicity) 및 구조의 변형을 채택하고 있다. 특정한 위치에서 특정 아미노산 또는 단편의 존재에 항균 활성을 연관시키는 서열-기반 접근법은 AMP의 새로운 유사체를 설계할 때 다양한 전략 중에서 직접적이고 효율적인 방법이다(Le et al., Sci. Rep. 5, 9761, 2015).Antimicrobial peptides (AMPs) are part of the innate immune system of all living organisms and have broad-spectrum antibacterial activity against gram-positive and gram-negative bacteria, fungi, viruses and parasites. AMP is an oligopeptide composed of a variable number of amino acids, generally consisting of 5-50 amino acid residues. Endogenous AMP is produced when infection occurs and is secreted from the tissues of all animals and plants as a rapid and efficient primary defense mechanism. The peptide has a broad spectrum of antibacterial activity and can induce repair and adaptive immune responses in concert against multidrug-resistant bacteria. Typical characteristics of AMPs are net-cationic charge, hydrophobicity and amphipathic nature. Various strategies have been applied to design new synthetic analogues of these AMPs. In order to develop new AMPs that increase antibacterial activity and reduce toxicity against eukaryotic cells, many studies have been conducted on peptide chain length, net charge, etc. (net-charge), hydrophobicity and structural modifications are adopted. Sequence-based approaches that link antibacterial activity to the presence of specific amino acids or fragments at specific positions are a direct and efficient method among various strategies when designing new analogues of AMP (Le et al., Sci. Rep . 5, 9761, 2015).

한편 NK-lysin은 세포독성 T-림프구 및 자연살해(NK)-세포에서 생성되는 양이온성, 양친매성 alpha-나선형 AMP로 다양한 미생물에 대한 항균활성을 가진다. 돼지 및 소에서 유래한 NK-lysin은 그람 양성 및 그람 음성세균, 진균, 바이러스, 기생충 등 다양한 병원체에 대해 광범위한 항균활성을 나타낸다. 이와 관련하여 종래의 질병 제어방법은 화학제제가 보편적이었으나 항생제 내성균 출현으로 인체에 대한 우려가 커지면서 NK-lysin과 같은 천연 항균물질을 이용한 항생제 대체제 개발이 요구되고 있다. Meanwhile, NK-lysin is a cationic, amphipathic alpha-helical AMP produced by cytotoxic T-lymphocytes and natural killer (NK)-cells, and has antibacterial activity against various microorganisms. NK-lysin derived from pigs and cattle shows a wide range of antibacterial activities against various pathogens, including gram-positive and gram-negative bacteria, fungi, viruses, and parasites. In this regard, conventional disease control methods have been universal, but as concerns about the human body increase due to the emergence of antibiotic-resistant bacteria, the development of antibiotic substitutes using natural antibacterial substances such as NK-lysin is required.

상기 선행기술의 경우, 기존 화학제제에 대한 항생제 대체제로 활용하기에는 항균 활성이 낮은 문제점이 있다. In the case of the prior art, there is a problem of low antibacterial activity to be used as an antibiotic substitute for existing chemical preparations.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 후천면역에 대한 부작용이나 거부반응이 없고 다양한 지표 균주에 대해 우수한 항균활성을 나타내는 항균 효과를 가지는 미꾸라지 NK-lysin 유래 항균 펩타이드 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems, including the above problems, and has no side effects or rejection reactions for acquired immunity and has an antibacterial effect showing excellent antibacterial activity against various indicator strains. An antibacterial peptide derivative derived from loach NK-lysin It aims to provide However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 관점에 따르면, 서열번호 1 내지 3으로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드가 제공된다. According to one aspect of the present invention, an antimicrobial peptide composed of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1 to 3 is provided.

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

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

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는, 충치 예방용 조성물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a composition for preventing caries, comprising the antimicrobial peptide as an active ingredient.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 항균 효과를 가지는 미꾸라지 NK-lysin 유래 항균 펩타이드 유도체는 천연 항균물질인 미꾸라지 NK-lysin 단백질 서열 정보를 이용하여 열 및 염에 안정하고 부작용이 없으며 여러 지표균주에 대해 높은 항균 활성을 나타내므로 기존 항생제의 내성균 문제를 해결할 수 있는 항생제 대체제로 활용 가능하다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The loach NK-lysin-derived antimicrobial peptide derivative having an antibacterial effect of the present invention made as described above is stable to heat and salt, has no side effects, and has a high antibacterial effect against various indicator strains by using loach NK-lysin protein sequence information, which is a natural antibacterial substance. Since it shows antibacterial activity, it can be used as an antibiotic substitute that can solve the problem of resistant bacteria of existing antibiotics. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따라 미꾸라지에서 유래한 NK-lysin 단백질(MM-NKL)의 전장 아미노산 서열 및 cDNA 서열을 나타내는 그림이다. 사포신B 슈퍼패밀리 도메인은 박스형태로 회색으로 표시하였다.
도 2는 단백질 2차 구조 예측 프로그램인 Jpred 4를 이용하여 두 개의 모체 펩타이드인 MM-NKL-1과 MM-NKL-2의 아미노산 서열을 나타내는 그림이다.
도 3은 본 발명의 항균 펩타이드 MM-NKL-1(CKWVMDKIKK), MM-NKL-1A (CKWVMKKIKK), 및 MM-NKL-2(FLKKACNFFI) 펩타이드 제조를 위한 이차구조 모식도 및 MM-NKL-1의 아미노산 치환을 통해 유도체인 MM-NKL-1A를 디자인한 그림이다.
도 4는 본 발명의 항균 합성 펩타이드 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2를 실험균주인 E. coli, E. tarda, P. aeruginosa, V. anguillarum, V. harveyi, B. cereus, S. aureus, S. mutansC. albicans에 처리하고 항균 활성을 관찰한 사진이다.
도 5a는 본 발명의 항균 펩타이드 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2의 용혈활성(hemolytic activity)을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 항균 펩타이드 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2의 대장균 막투과성(membrane permeability)을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 항균 합성 펩타이드 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2의 DNA 결합력(DNA-binding ability)을 분석한 결과를 나타내는 겔 사진이다.
도 6b는 본 발명의 항균 합성 펩타이드 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2의 DNA 중합 효소 활성 억제 여부를 분석한 결과를 나타내는 겔 사진이다.
도 7a는 본 발명의 항균 펩타이드인 MM-NKL-2의 열(heat)에 대한 안정성을 관찰한 사진이다.
도 7b는 본 발명의 항균 펩타이드인 MM-NKL-2의 염(salt, NaCl)에 대한 안정성을 관찰한 사진이다.
1 is a diagram showing the full-length amino acid sequence and cDNA sequence of NK-lysin protein (MM-NKL) derived from loach according to an embodiment of the present invention. Saposin B superfamily domains are boxed and marked in gray.
2 is a diagram showing the amino acid sequences of two parent peptides, MM-NKL-1 and MM-NKL-2, using Jpred 4, a protein secondary structure prediction program.
Figure 3 is a schematic diagram of the secondary structure and amino acids of MM-NKL-1 for preparing antimicrobial peptides MM-NKL-1 (CKWVMDKIKK), MM-NKL-1A (CKWVMKKIKK), and MM-NKL-2 (FLKKACNFFI) peptides of the present invention This is a drawing of the design of the derivative, MM-NKL-1A, through substitution.
Figure 4 shows the antibacterial synthetic peptides of the present invention MM-NKL-1, MM-NKL-1A and MM-NKL-2 as experimental strains E. coli, E. tarda, P. aeruginosa, V. anguillarum, V. harveyi, These are photos of B. cereus, S. aureus, S. mutans and C. albicans treated and antibacterial activity observed.
Figure 5a is a graph showing the results of analyzing the hemolytic activity of the antimicrobial peptides MM-NKL-1, MM-NKL-1A and MM-NKL-2 of the present invention.
5B is a graph showing the results of analyzing the membrane permeability of E. coli of the antimicrobial peptides MM-NKL-1, MM-NKL-1A and MM-NKL-2 of the present invention.
Figure 6a is a gel photograph showing the results of analyzing the DNA-binding ability of the antimicrobial synthetic peptides MM-NKL-1, MM-NKL-1A and MM-NKL-2 of the present invention.
Figure 6b is a gel photograph showing the results of analyzing whether the antibacterial synthetic peptides MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 of the present invention inhibit DNA polymerase activity.
Figure 7a is a photograph of the stability of MM-NKL-2, an antibacterial peptide of the present invention, against heat.
Figure 7b is a photograph of observing the stability of MM-NKL-2, an antimicrobial peptide of the present invention, against salt (salt, NaCl).

용어의 정의:Definition of Terms:

본 문서에서 사용되는 용어 "항균 펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)" 는 원핵생물부터 포유동물까지 모든 유형의 살아있는 생물체에 존재하는 선천적 면역체계(innate immune system)의 최전방 생체 방어인자이다. 항미생물성 펩타이드는 특정 미생물이나 항원에 반응하는 후천면역과는 달리 미생물의 종류에 크게 상관없이 작용하며 반응시간도 바로 혹은 몇 시간 내로 매우 빠르다. 내성균의 문제를 항상 내포하고 있는 기존의 항생제와 구분되어 내성의 문제 또는 면역문제나 거부반응의 문제없이 광범위한 생물계에서 미생물로부터 숙주를 보호하기 위해 자연적으로 생성되는 천연물로 기존의 항생제 대체 가능성이 기대되는 잠재적 약물 후보군이다(Hancock et al,, Curr. Drug Targets Infect Disord. Mar;2(1):79-83. 2002). As used herein, the term "antimicrobial peptide (AMP)" is a front-line biological defense factor of the innate immune system present in all types of living organisms from prokaryotes to mammals. Unlike acquired immunity, which reacts to specific microorganisms or antigens, antimicrobial peptides act regardless of the type of microorganisms, and the reaction time is very fast, either right away or within a few hours. It is expected to replace existing antibiotics with natural products that are naturally produced to protect the host from microorganisms in a wide range of biological systems without problems of resistance, immunity or rejection, different from existing antibiotics that always have the problem of resistant bacteria. It is a potential drug candidate (Hancock et al, , Curr. Drug Targets Infect Disord . Mar;2(1):79-83. 2002).

본 문서에서 사용되는 용어 "NK-lysin"은 세포독성 T-림프구 및 자연살해(NK)-세포에서 생성되는 양이온성, 양친매성 alpha-나선형 AMP로 다양한 미생물에 대한 항균활성을 나타내는 펩타이드이다. 돼지 소장에서 처음 분리되었으며, 사포신 유사 단백질계열로 그래뉼라이신과 상동성을 가진다. 일반적으로 74개에서 78개의 아미노산 잔기로 구성되어 있으며, 3개의 이황화결합을 형성하는 6개의 잘 보존된 시스테인 잔기를 포함하는 사포신-B 계열 도메인(Saposin B superfamily domain)을 보유한다.As used herein, the term "NK-lysin" is a cationic, amphiphilic alpha-helical AMP produced by cytotoxic T-lymphocytes and natural killer (NK)-cells, and is a peptide that exhibits antibacterial activity against various microorganisms. It was first isolated from the small intestine of pigs, and it is a saposin-like protein family and has homology to granulysin. It typically consists of 74 to 78 amino acid residues and possesses the Saposin B superfamily domain, which contains six well-conserved cysteine residues that form three disulfide bonds.

발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

본 발명의 일 관점에 따르면, 서열번호 1 내지 3으로 구성되는 군으로부터 선택되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드가 제공된다.According to one aspect of the present invention, an antimicrobial peptide composed of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1 to 3 is provided.

상기 항균 펩타이드에 있어서, 상기 펩타이드는 미꾸라지의 NK-lysin 단백질에서 유래한 것일 수 있고 C-말단이 아미드화된 펩타이드일 수 있다. In the antimicrobial peptide, the peptide may be derived from the NK-lysin protein of loach and may be a peptide having an amidated C-terminus.

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

상기 항균 조성물에 있어서, 그람 음성균, 그람 양성균 또는 진균에 대한 항균활성을 가질 수 있고 상기 그람 음성균은 Vibrio anguillarum EC, Vibrio harveyi KCCM 40866, Escherichia coli KCTC1116, Edwardsiella tarda H-4, 또는 Pseudomonas aeruginosa KCTC2004일 수 있고 상기 그람 양성균은 Bacillus cereus ATCC21772, Streptococcus mutans KCTC3065, Streptococcus iniae FP5229, 또는Staphylococcus aureous RM4220일 수 있으며 상기 진균은 Candida albicans KCTC7965일 수 있다. In the antimicrobial composition, it may have antibacterial activity against gram-negative bacteria, gram-positive bacteria or fungi, and the gram-negative bacteria may be Vibrio anguillarum EC, Vibrio harveyi KCCM 40866 , Escherichia coli KCTC1116, Edwardsiella tarda H-4, or Pseudomonas aeruginosa KCTC2004 The Gram-positive bacteria may be Bacillus cereus ATCC21772, Streptococcus mutans KCTC3065, Streptococcus iniae FP5229, or Staphylococcus aureous RM4220, and the fungus may be Candida albicans KCTC7965.

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

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는, 충치 예방용 조성물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a composition for preventing caries, comprising the antimicrobial peptide as an active ingredient.

2011년 7월 1일부터 동물사료 내 항생제 혼입 금지됨에 따라 기존의 항생제를 대체할 비잔류성의 차세대 항생제 개발이 꾸준히 요구되고 있다. 특히 최근에 불거진 살충제 검출 계란 파동으로 사료나 가축에 사용되는 살충제·항생제의 오남용을 해결하고 국민 먹거리의 안전성 확보를 위한 대책이 매우 시급한 상황이다. 이러한 이유로 수산생물 유래의 항균성 펩타이드를 이용한 천연항생제를 개발하고 이를 양식 산업에 이용한다면 잔류항생제로부터 자유로운 안전한 먹거리 브랜드 개발이 가능할 것으로 예상된다. 그러나 현재까지는 제약 시장에서 합성신약이 차지하는 비중이 절대적으로 높으며 항균 펩타이드와 같은 단백질 의약품의 경우 연 18%의 성장률을 보이고 있기는 하나 아직까지 합성 항생제 생산비와 비교할 때 생산단가가 높은 편이다. As antibiotics were banned from being mixed in animal feed from July 1, 2011, there is a steady demand for the development of non-residual next-generation antibiotics to replace existing antibiotics. In particular, it is very urgent to take measures to solve the misuse and abuse of pesticides and antibiotics used in feed and livestock due to the recent pesticide detection egg scandal and to secure the safety of national food. For this reason, if natural antibiotics using antimicrobial peptides derived from aquatic organisms are developed and used in the aquaculture industry, it is expected that it will be possible to develop a safe food brand free from residual antibiotics. However, until now, synthetic new drugs account for an absolutely high share in the pharmaceutical market, and in the case of protein drugs such as antibacterial peptides, the annual growth rate is 18%, but the production cost is still high compared to the production cost of synthetic antibiotics.

상기와 문제를 해결하기 위해 NK-lysin과 같은 천연 항균물질을 이용한 항생제 대체제의 개발이 요구되고 있다. NK-lysin은 구조적으로 알파-나선형 구조를 취하는 사포신B 슈퍼패밀리 도메인(Sapoin B superfamily domain)을 포함한다. 약 ∼80개의 아미노산으로 이루어진 사포신B 슈퍼패밀리 도메인은 척추동물에서 스핑고지질 가수분해효소 활성화 단백질 역할을 하는 작은 리소좀 단백질인 사포신의 이름을 따서 명명되었다. NK-lysin과 마찬가지로 사포신B 슈퍼패밀리 도메인을 포함하는 유사한 구조의 단백질로는 granulysin이 있다. NK-lysin과 granulysin은 일반적으로 약 15 kDa 정도 크기의 전구체 단백질로 합성되고 양쪽 말단이 절단되면서 항균활성을 가지는 약 9 kDa 크기의 활성화 단백질로 전환된다.In order to solve the above problems, the development of antibiotic substitutes using natural antibacterial substances such as NK-lysin is required. NK-lysin structurally contains the Sapoin B superfamily domain, which adopts an alpha-helical structure. The saposin B superfamily domain, which consists of about 80 amino acids, is named after saposin, a small lysosomal protein that acts as a sphingolipid hydrolase-activating protein in vertebrates. Like NK-lysin, granulysin is a protein with a similar structure that contains the domain of the saposin B superfamily. NK-lysin and granulysin are generally synthesized as precursor proteins of about 15 kDa in size, and both ends are cleaved to convert into about 9 kDa of active protein having antibacterial activity.

이에 본 발명자들은 기존 항생제의 문제점인 내성균의 문제가 없으면서, 후천면역에 대한 부작용이나 거부반응이 낮은 천연항균물질인 미꾸라지 NK-lysin(MM-NKL) 단백질 서열 정보를 이용하여 짧은 길이의 펩타이드 변이체를 제조하였고 다양한 균주에 대해 적용한 결과 부작용이 없고 열과 염에 안정하며 높은 항균활성을 나타냄을 관찰하여 본 발명을 완성하였다. Therefore, the inventors of the present invention, without the problem of resistant bacteria, which is a problem of existing antibiotics, using loach NK-lysin (MM-NKL) protein sequence information, a natural antibacterial substance with low side effects or rejection for acquired immunity, short-length peptide variants The present invention was completed by observing that it has no side effects, is stable to heat and salt, and exhibits high antibacterial activity as a result of being prepared and applied to various strains.

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 you.

실시예 1: 항균 펩타이드 설계 및 합성 Example 1: Antimicrobial Peptide Design and Synthesis

1-1: MM-NKL 펩타이드 유사체 설계1-1: Design of MM-NKL peptide analogues

본 발명의 신규 항균 펩타이드(AMP) 설계는 미꾸라지 전장유전체(NCBI Bioproject accession no. PRJNA751427) (Shin et al., Front. Mar. Sci., 8:799148, 2022)로부터 단두어(Megalobrama amblycephala, Wuchang bream)의 NK-lysin(NCBI accession no. XP_048046947)과 50%의 상동성을 보이는 미꾸라지 NK-lysin(MM-NKL)을 이용하였다(도 1). 일련의 MM-NKL 펩타이드 유사체(analogue)를 설계하기 위하여 MM-NKL의 2차 구조를 단백질 2차 구조 예측 프로그램인 Jpred 4 (compbio.dundee.ac.uk/jpred)를 이용하여 예측하였다(도 2). 구체적으로 5개의 헬리컬 영역이 MM-NKL N-말단에서 1개, 사포신B 슈퍼패밀리 도메인에서 4개 예측되었다. 이차구조 예측프로그램에서 헬리컬 구조로 예측된 영역에 대하여 N말단부터 10개의 아미노산 잔기로 잘라서 해당 아미노산 서열의 물리화학적 특성인 소수성(hydrophobicity), 소수성 모멘트(hydrophobic moment), 순전하(net-charge) 값과 양친매성(amphipathic) 구조 여부를 조사하였다(heliquest.ipmc.cnrs.fr). The novel antimicrobial peptide (AMP) design of the present invention is derived from the loach whole genome (NCBI Bioproject accession no. PRJNA751427) (Shin et al., Front. Mar. Sci ., 8:799148, 2022) to single-headed fish (Megalobrama amblycephala, Wuchang bream ) of NK-lysin (NCBI accession no. XP_048046947) and loach NK-lysin (MM-NKL) showing 50% homology were used (FIG. 1). To design a series of MM-NKL peptide analogs, the secondary structure of MM-NKL was predicted using Jpred 4 (compbio.dundee.ac.uk/jpred), a protein secondary structure prediction program (FIG. 2). ). Specifically, five helical regions were predicted, one from the MM-NKL N-terminus and four from the saposin B superfamily domain. For the region predicted as a helical structure in the secondary structure prediction program, it is cut into 10 amino acid residues from the N-terminus, and the physicochemical properties of the amino acid sequence, such as hydrophobicity, hydrophobic moment, and net-charge value and amphipathic structures were investigated (heliquest.ipmc.cnrs.fr).

그 결과 전장 펩타이드 서열로부터 53-62 아미노산 잔기(MM-NKL-1)와 86-95 아미노산 잔기(MM-NKL-2) 영역이 항균 펩타이드의 물리화학적 특성에 부합하는 것으로 예측되었다. 또한 MM-NKL1의 양친매성을 증가시키기 위하여 58번째의 아스파르타산(D)을 라이신(K)으로 치환하여 MM-NKL-1의 유도체(MM-NKL-1A)를 설계하였다(하기 표 1 참조). 상기 미꾸라지 NK-lysin(MM-NKL)에서 유래된 항균 펩타이드 유사체의 아미노산 서열을 하기 표 1에 요약하였다. As a result, from the full-length peptide sequence, amino acid residues 53-62 (MM-NKL-1) and amino acid residues 86-95 (MM-NKL-2) were predicted to match the physicochemical properties of the antimicrobial peptide. In addition, in order to increase the amphiphilicity of MM-NKL1, the 58th aspartic acid (D) was substituted with lysine (K) to design a derivative of MM-NKL-1 (MM-NKL-1A) (see Table 1 below). ). The amino acid sequences of the antimicrobial peptide analogs derived from loach NK-lysin (MM-NKL) are summarized in Table 1 below.

항균 펩타이드 아미노산 서열Antimicrobial peptide amino acid sequence 펩타이드peptide 길이(a.a)Length (a.a.) 아미노산 서열amino acid sequence 서열번호sequence number MM-NKL-1 MM-NKL-1 1010 CKWVMDKIKKCKWVMDKIKK 1One MM-NKL-1A MM-NKL-1A 1010 CKWVMKKIKKCKWVMKKIKK 22 MM-NKL-2 MM-NKL-2 1010 FLKKACNFFIFLKKACNFFI 33

1-2: MM-NKL 펩타이드 유사체 특성 분석1-2: MM-NKL peptide analog characterization

본 발명자들은 본 발명의 일 실시예에 따라 설계한 상기 항균 펩타이드의 물리화학적 특성인 pI 값, 순전하(net charge), 소수성(hycrophobicity) 및 단백질-결합 전위(protein-binding potential, Boman Index)를 조사하였다(하기 표 2 참조). 상기 MM-NKL 펩타이드 유사체의 물리화학적 특성을 하기 표 2에 요약하였다. The present inventors determined the physicochemical characteristics of the antimicrobial peptide designed according to an embodiment of the present invention, such as pI value, net charge, hydrophobicity, and protein-binding potential (Boman Index). investigated (see Table 2 below). The physicochemical properties of the MM-NKL peptide analogues are summarized in Table 2 below.

펩타이드 유사체의 물리화학적 특성Physicochemical properties of peptide analogues 서열번호sequence number 펩타이드peptide M.W.(Da)M.W. (Da) pIpI 순전하net charge 소수성hydrophobicity 보만지수Boman index 1One MM-NKL-1MM-NKL-1 1278.634 1278.634 10.3810.38 +3+3 2.632.63 1.61.6 22 MM-NKL-1AMM-NKL-1A 1291.7151291.715 10.8610.86 +5+5 2.392.39 1.281.28 33 MM-NKL-2MM-NKL-2 1230.5341230.534 9.79.7 +2+2 -1.93-1.93 -0.41-0.41

1-3: MM-NKL 유래 펩타이드 합성1-3: MM-NKL-derived peptide synthesis

본 발명자들은 미꾸라지 NK-lysin 유래 펩타이드 유도체인 MM-NKL-1, MM-NKL-1A 및 MM-NKL-2를 95% 초과(>95%)의 순도로 애니젠(Anygen Inc.)(한국 광주)에 고상합성을 의뢰하여 상업적으로 합성하였다. 또한 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드의 구조적 안정성과 항균활성을 높이기 위하여 카복실기 말단(C-terminal)을 NH2로 아미드화(amidation) 시켰다.The present inventors obtained MM-NKL-1, MM-NKL-1A and MM-NKL-2, which are peptide derivatives derived from loach NK-lysin, with a purity of >95% (Anygen Inc.) (Gwangju, Korea). ) was commercially synthesized by requesting solid phase synthesis. In addition, in order to increase the structural stability and antibacterial activity of the MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides, the carboxyl group terminal (C-terminal) was amidated with NH 2 (amidation).

실시예 2: 고감도 방사확산 분석(URDA)Example 2: High Sensitivity Radiation Diffusion Analysis (URDA)

본 발명자들은 본 발명의 일 실시예에 따라 확보한 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드의 항균활성을 측정하기 위하여 고감도 방사확산 분석(ultrasensitive radial diffusion assay, URDA)을 수행하였다(Seo et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 338: 1998~2004, 2005). The present inventors performed an ultrasensitive radial diffusion assay (URDA) to measure the antimicrobial activity of MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides obtained according to an embodiment of the present invention. ) was performed (Seo et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 338: 1998-2004, 2005).

구체적으로 항균활성 분석 대상 균으로는 그람양성균으로 Bacillus cereus ATCC21772, Staphylococcus aureus RM4220, Streptococcu siniae FP5229, 및 S. mutans KCTC3065를 사용하였고, 그람음성균으로는 Escherichia coli KCTC1116, Edwasiella tarda H-4 및 Pseudomonas aeruginosa KCTC2004, Vibrio anguillarum EC, V. harveyi KCCM 40866를 사용하였으며 및 진균인 효모로는 Candida albicans KCTC7965를 사용하였다. 항균활성 측정을 위해 상기 박테리아 균주는 적절한 온도조건에서(P. aeruginosaS. iniae는 25℃ 및 다른 균주는 37℃) 뇌-심장 주입 배지(BHI; BD Biosciences, San Jose, CA, USA)에서 배양하였고 효모 균주 C. albicans는 25℃의 효모 배지에서 배양하였다. 대략 16-18 시간 배양한 후에 상기 박테리아 현탁액은 ~108 CFU/mL 및 C. albicans 현탁액 ~106 CFU/mL에 해당하는 McFarland 혼탁도 표준 0.5(Vitek Colorimeter #52-1210; Hach, Loveland, CO, USA)에 희석하였다. 상기 희석된 박테리아 또는 C. albicans 현탁액의 500-mL 분취량(aliquot)을 0.03% Tryptic Soy Broth(TSB) 또는 0.03% Sabouraud Dextrose Broth(SDB) 및 1% type I low-EEO 아가로즈를 첨가한 10 mM PBS(pH 6.6)에서 5×106 CFU/mL 또는 5×104 CFU/mL을 포함하는 언더레이 겔(underlay gel) 9.5 mL을 첨가하였다. 그 후, 상기 정제된 펩타이드를 5 μL의 산성화 수(0.01 % HAc)에서 2배로 연속 희석하였고, 각 희석액을 1 mm 두께의 언더레이 겔에서 제조된 2.5 mm 직경의 웰에 첨가하였다. 그 후, 25℃(P. aeruginosa, S. iniaeC. albicans) 또는 37℃(다른 균주)에서 3시간 동안 배양한 후 박테리아 또는 효모 현탁액을 10 mL 10% PBS(pH 6.6) 및 1% 아가로즈를 사용하여 6% BHI 또는 6% YM을 포함하는 10 mL 이중 강도 오버레이 겔로 상기 언더레이 겔에 적층(overlay)하였다. 이어서, 플레이트를 추가로 18-24 시간 동안 배양한 후, 투명영역(clearing zone) 직경을 측정하였고 웰의 직경을 빼고, 투명영역 직경을 단위(0.1 mm = 1 U)로 나타내었다. 상기 합성 펩타이드의 최소 유효농도(MEC, ㎍/mL)는 펩타이드 농도의 log10에 대한 상기 기술된 단위의 플롯의 x-절편으로 계산하였고 항균 분석은 3회 실시한 결과를 평균하였다.Specifically, Bacillus cereus ATCC21772, Staphylococcus aureus RM4220, Streptococcu siniae FP5229, and S. mutans KCTC3065 were used as Gram-positive bacteria for antimicrobial activity analysis, and Escherichia coli KCTC1116, Edwasiella tarda H-4, and Pseudomonas aeruginosa KCTC20 as Gram-negative bacteria 04 , Vibrio anguillarum EC, V. harveyi KCCM 40866 were used, and Candida albicans KCTC7965 was used as a fungus yeast. For the measurement of antimicrobial activity, the bacterial strains were cultured in brain-heart infusion medium (BHI; BD Biosciences, San Jose, CA, USA) at appropriate temperature conditions (25°C for P. aeruginosa and S. iniae and 37°C for other strains). The yeast strain C. albicans was cultured in a yeast medium at 25°C. After approximately 16-18 hour incubation, the bacterial suspension was ∼10 8 CFU/mL and McFarland Turbidity Standard 0.5 (Vitek Colorimeter #52-1210; Hach, Loveland, CO) corresponding to ∼10 6 CFU/mL of C. albicans suspension. , USA). A 500-mL aliquot of the above diluted bacterial or C. albicans suspension was mixed with 0.03% Tryptic Soy Broth (TSB) or 0.03% Sabouraud Dextrose Broth (SDB) and 10% type I low-EEO agarose. 9.5 mL of an underlay gel containing 5×10 6 CFU/mL or 5×10 4 CFU/mL in mM PBS (pH 6.6) was added. Then, the purified peptide was serially diluted 2-fold in 5 μL of acidified water (0.01% HAc), and each dilution was added to a 2.5 mm diameter well prepared in a 1 mm thick underlay gel. Then, after incubation at 25 ° C ( P. aeruginosa, S. iniae and C. albicans ) or 37 ° C (other strains) for 3 hours, the bacterial or yeast suspension was mixed with 10 mL 10% PBS (pH 6.6) and 1% agar. Rose was used to overlay the underlay gel with a 10 mL double strength overlay gel containing 6% BHI or 6% YM. Then, after incubating the plate for an additional 18-24 hours, the diameter of the clearing zone was measured, the diameter of the well was subtracted, and the diameter of the clearing zone was expressed in units (0.1 mm = 1 U). The minimum effective concentration (MEC, μg/mL) of the synthetic peptide was calculated as the x-intercept of the plot of the unit described above for log 10 of the peptide concentration, and the antibacterial assay was performed three times and the results were averaged.

그 결과, MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드 모두 폭넓은 항균활성이 관찰되었으나, MM-NKL-1 펩타이드의 경우 MM-NKL-1A, MM-NKL-2 펩타이드 대비 상대적으로 낮은 항균활성을 보였다(도 4). MM-NKL-1은 그람 음성균인 E. coli에 대하여 5 ㎍/mL의 펩타이드 농도에서 최소효과농도의 항균활성(MECs 13.695 ㎍/mL)을 나타내었다. MM-NKL-1A는 그람 음성균인 P. aeruginosa, E. coli,V. anguillarum에 대하여 5 ㎍/mL의 펩타이드 농도에서 최소효과농도의 항균활성(MECs 8.733-47.755 ㎍/mL)을 나타내었고, 그람양성균에서는 S. mutans에 대해서만 5 ㎍/mL의 펩타이드 농도에서 뚜렷한 최소효과농도의 항균활성(MECs 11.267)을 나타내었다. 아울러 MM-NKL-2은 그람음성균인 V. harveyiE. tarda를 제외한 모든 테스트 미생물에 대하여 5 ㎍/mL의 펩타이드 농도에서 광범위한 최소효과농도 항균활성(11.609-99.493 ㎍/mL)을 보였다. 본 발명에서 합성한 항균 펩타이드의 최소효과농도(MECs) 분석 결과를 하기 표 3에 요약하였다. As a result, MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides all showed broad antibacterial activity, but in the case of MM-NKL-1 peptide, MM-NKL-1A and MM-NKL-2 It showed relatively low antibacterial activity compared to the peptide (FIG. 4). MM-NKL-1 exhibited antibacterial activity (MECs 13.695 μg/mL) at a minimum effective concentration at a peptide concentration of 5 μg/mL against Gram-negative bacteria, E. coli . MM-NKL-1A showed antibacterial activity (MECs 8.733-47.755 μg/mL) at the minimum effective concentration at a peptide concentration of 5 μg/mL against Gram-negative bacteria P. aeruginosa, E. coli, and V. anguillarum , In Gram-positive bacteria, only S. mutans showed a distinct antibacterial activity (MECs 11.267) at the minimum effective concentration at a peptide concentration of 5 μg/mL. In addition, MM-NKL-2 showed antibacterial activity (11.609-99.493 μg/mL) at a peptide concentration of 5 μg/mL against all tested microorganisms except Gram-negative bacteria V. harveyi and E. tarda . Table 3 summarizes the analysis results of the minimum effective concentrations (MECs) of the antimicrobial peptides synthesized in the present invention.

MM-NKL 펩타이드 유사체의 항균활성Antibacterial activity of MM-NKL peptide analogues 미생물microbe 최소효과농도(μg/mL)Minimum effective concentration (μg/mL) MM-NKL-1MM-NKL-1 MM-NKL-1AMM-NKL-1A MM-NKL-2MM-NKL-2
그람양성균

Gram-positive bacteria
B. cereus ATCC21772 B. cereus ATCC21772 -- N.D.N.D. 99.49399.493
S. aureus RM4220 S. aureus RM4220 N.D.N.D. N.D.N.D. 21.65721.657 S. iniae FP5229 S. iniae FP5229 N.D.N.D. -- 68.01568.015 S. mutans KCTC3065 S. mutans KCTC3065 N.D.N.D. 11.26711.267 11.60911.609


그람음성균



Gram-negative bacteria
P. aeruginosa KCTC2004 P. aeruginosa KCTC2004 N.D.N.D. 45.75545.755 16.51716.517
E. coli KCTC1116 E. coli KCTC1116 13.69513.695 8.7338.733 12.67712.677 V. anguillarum EC V. anguillarum EC N.D.N.D. 47.75547.755 16.51716.517 V. harveyi KCCM 40866 V. harveyi KCCM 40866 -- -- N.D.N.D. E. tarda H-4 E. tarda H-4 -- -- N.D.N.D. 효모leaven C. albicans KCTC7965 C. albicans KCTC7965 N.D.N.D. N.D.N.D. 31.77531.775

※ N.D.: 결정되지 않음, (-) 활성 없음.※ N.D.: Not determined, (-) No activity.

실시예 3: 용혈활성 및 막투과성 분석Example 3: Hemolytic activity and membrane permeability assay

본 발명자들은 본 발명의 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 항균 펩타이드의 세포에 대한 독성을 조사하기 위하여, 인간 적혈구를 사용하여 용혈활성을 측정하였다. 구체적으로 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드의 용혈활성을 인간적혈구(red blood cells, 혈액유형 B)를 사용하여 결정하였다. 먼저, 시트르산(citric acid)이 처리된 혈액을 3,000 g에서 5분 동안 원심분리하여 적혈구를 수득하고 150 mM NaCl이 포함된 10 nM의 포스페이트 완충액(phosphate buffer (PB)) (pH 7.4)으로 세척하여 혈장 및 연막(buffy coat)를 제거하였다. 이 후, 본 발명의 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, MM-NKL-2 펩타이드가 있거나 없는 완충액에서 3% 적혈구 용적율(hematocrit)의 현탁액을 37℃에서 60분간 배양하였다. 이어서, 3,000 g에서 5분 동안 원심분리 후에 405 nm에서 상층액의 흡광도로부터 얻어진 헤모글로빈 함량으로 용혈능을 측정하였다. 100% 용혈을 0.1% 트리톤 X-100의 첨가한 후 헤모글로빈 방출을 결정하였고 상기 펩타이드의 용혈 백분율은 하기의 수식 1을 사용하여 계산하였으며 용혈 분석을 3회 수행한 후 결과를 평균하였다.To investigate the cell toxicity of the MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 antimicrobial peptides of the present invention, the present inventors measured the hemolytic activity using human red blood cells. Specifically, the hemolytic activity of MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides was determined using human red blood cells (blood type B). First, citric acid-treated blood was centrifuged at 3,000 g for 5 minutes to obtain red blood cells, and washed with 10 nM phosphate buffer (PB) (pH 7.4) containing 150 mM NaCl. Plasma and buffy coat were removed. Thereafter, the suspension at 3% hematocrit was incubated at 37°C for 60 minutes in a buffer with or without the MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides of the present invention. After centrifugation at 3,000 g for 5 minutes, the hemolytic capacity was measured based on the hemoglobin content obtained from the absorbance of the supernatant at 405 nm. 100% hemolysis was determined by hemoglobin release after the addition of 0.1% Triton X-100, and the hemolysis percentage of the peptide was calculated using Equation 1 below, and hemolysis analysis was performed three times, and the results were averaged.

(수식 1)(Equation 1)

용혈 % = [(펩타이드 용액의 Abs405nm - 완충액의 Abs405nm)/(0.1% 트리톤 X-100의 Abs405nm - 완충액의 Abs405nm)] × 100% hemolysis = [(Abs 405 nm in peptide solution - Abs 405 nm in buffer)/(Abs 405 nm in 0.1% Triton X-100 - Abs 405 nm in buffer)] × 100

그 결과 MM-NKL-1와 MM-NKL-1A 펩타이드는 100 ㎍/mL 농도까지 거의 용혈 활성을 나타내지 않았으나, MM-NKL-2 펩타이드는 100 ㎍/mL 농도에서 50% 이상의 용혈활성이 관찰되었다(도 5a). As a result, the MM-NKL-1 and MM-NKL-1A peptides showed almost no hemolytic activity up to 100 μg/mL concentration, but the MM-NKL-2 peptide showed more than 50% hemolytic activity at 100 μg/mL concentration ( Fig. 5a).

실시예 4: 막투과성 분석 Example 4: Membrane Permeability Assay

본 발명의 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, MM-NKL-2 펩타이드의 박테리아 내부 막 투과 활성을 확인하기 위해 o-nitrophenyl-β-D-galactoside(ONPG) 및 총 뉴클레오타이드 누출(total nucleotide leakage)을 대장균(E. coli)에서 수행하였다. 구체적으로 발색 기질(chromogenic substrate)로 ONPG를 사용하여 유당 투과 효소(lactose permease) 결핍 균주인 E. coli ML35p의 β-갈락토시다아제(galactosidase) 활성을 측정함으로써 결정하였다. 요약하면, E. coli ML35p의 하룻밤 배양액에 β-갈락토시다아제의 발현을 유도하기 위해 1 mM IPTG를 포함한 fresh Lauri-Bertanni(LB)를 접종하였고 각 시점(0, 10, 20, 30, 40, 50, 및 60 분)에서 상등액을 수집하였으며 ONPG를 최종 농도 0.4 mM로 첨가하고 37℃에서 10분 동안 배양하였다. 그 후, β-갈락토시다아제에 의한 ONPG의 분할시 생성된 ONP는 A405 값으로서 분광 광도계(spectrophotometer)로 검출하였다. o-nitrophenyl-β-D-galactoside (ONPG) and total nucleotide leakage (total nucleotide Leakage) was performed in E. coli . Specifically, it was determined by measuring the β-galactosidase activity of E. coli ML35p, a lactose permease deficient strain, using ONPG as a chromogenic substrate. In summary, an overnight culture of E. coli ML35p was inoculated with fresh Lauri-Bertanni (LB) containing 1 mM IPTG to induce the expression of β-galactosidase, and at each time point (0, 10, 20, 30, 40 , 50, and 60 min), the supernatant was collected and ONPG was added to a final concentration of 0.4 mM and incubated at 37° C. for 10 min. Thereafter, ONP generated upon cleavage of ONPG by β-galactosidase was detected as an A405 value with a spectrophotometer.

그 결과, 앞서 용혈활성이 확인된 MM-NKL-2 펩타이드와 대조군으로 사용된 항균 펩타이드인 piscidin 1은 강한 세균의 내막 투과성을 나타내었고, MM-NKL-1와MM-NKL-1A 펩타이드는 막 투과성을 거의 나타내지 않았다(도 5b). 상기 결과는 본 발명의 MM-NKL-2 펩타이드가 세균의 막을 직접 공격하는 방법으로 항균활성을 나타냄을 시사하는 것이고 MM-NKL-1와MM-NKL-1A 펩타이드는 막을 직접적으로 공격하기보다는 간접적인 작용에 의해서 항균작용을 나타낼 가능성이 있음을 의미하는 것이다.As a result, the MM-NKL-2 peptide, which had previously confirmed hemolytic activity, and the antibacterial peptide piscidin 1 used as a control showed strong bacterial inner membrane permeability, while the MM-NKL-1 and MM-NKL-1A peptides were membrane permeable. did not show much (Fig. 5b). The above results suggest that the MM-NKL-2 peptide of the present invention exhibits antimicrobial activity by directly attacking the bacterial membrane, and the MM-NKL-1 and MM-NKL-1A peptides indirectly attack the membrane rather than directly. This means that there is a possibility of exhibiting antibacterial action by action.

실시예 5: DNA-결합 분석 및 DNA 폴리머라제 억제 분석Example 5: DNA-binding assay and DNA polymerase inhibition assay

본 발명의 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, MM-NKL-2 펩타이드를 사용하여 MM-NKL 펩타이드 변이체와 세포내 분자인 DNA 및 DNA 중합효소 사이의 상호작용을 알아보기 위하여 전기영동 이동분석법(EMSA, electrophoretic mobility shift assay)과 DNA 중합효소 억제 분석(DNA polymerase inhibition assay)을 수행하였다. 구체적으로, 아가로스 겔을 통과하는 DNA 밴드의 이동속도(rate of migration) 억제를 검사하여, 펩타이드-DNA 결합을 평가하기 위해 시판중인 λ-HindIII DNA마커를 0.01% 아세트산에서 다양한 양(0.156, 0.313, 0.625, 1.25 ㎍)의 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드와 혼합하고 5분 동안 상온에서 배양한 후, 0.5 ㎍/mL 에티듐 브로마이드(EtBr)가 포함된 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동 하였다. Electrophoretic migration to examine the interaction between MM-NKL peptide variants and intracellular DNA and DNA polymerase using the MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides of the present invention Analysis (EMSA, electrophoretic mobility shift assay) and DNA polymerase inhibition assay (DNA polymerase inhibition assay) were performed. Specifically, in order to evaluate the peptide-DNA binding by examining the inhibition of the rate of migration of the DNA band passing through the agarose gel, a commercially available λ-HindIII DNA marker was mixed with various amounts (0.156, 0.313) in 0.01% acetic acid. , 0.625, 1.25 μg) of MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides and incubated for 5 minutes at room temperature, followed by 0.5 μg/mL ethidium bromide (EtBr). Electrophoresis was performed on a 1.0% agarose gel.

그 결과, MM-NKL-1A와 MM-NKL-2 펩타이드는 DNA의 전기적 이동에는 영향을 주지 않았으나, MM-NKL-1 펩타이드의 경우 실시한 펩타이드 농도 중 가장 높은 농도인 1.25 ㎍/mL 농도부터 저해가 확인되었다(도 6a). 이어서, MM-NKL-1, MM-NKL-1A, 및 MM-NKL-2 펩타이드의 DNA 중합효소 활성 억제를 평가하기 위하여, 다양한 농도(1.25, 0.625, 0.313 ㎍/mL)의 펩타이드 변이체를 각각의 반응 혼합물에 첨가하였다. 그 후, E. coli 게놈DNA(genomic DNA)를 주형으로 PCR 증폭을 수행하였다. 증폭을 위한 프라이머는 16S-F1(서열번호 4), 및 16S-R3(서열번호 5)를 사용하여 예측된 증폭산물(amplicon)은 길이가 ~1.5 kb이었다(표 4 참조). 각각의 PCR은 90℃에서 30초, 55℃에서 30초, 72℃에서 1분씩의 30 사이클로 구성되었다. PCR 후에, 모든 증폭산물은 EtBr을 함유하는 1.5% 아가로스 겔에서 전기영동하였다. 그 결과, 본 발명의 합성된 펩타이드 중 MM-NKL-1A와 MM-NKL-2 펩타이드는 모두 강한 DNA 중합효소 억제 활성을 보였으나, MM-NKL-1의 경우 실시한 펩타이드 농도가 가장 높은 1.25 ㎍/mL에서만 DNA 중합효소의 활성을 완전히 억제하는 것으로 나타났다(도 6b). 상기 PCR 증폭에 사용된 프라이머의 염기서열을 하기 표 4에 요약하였다. As a result, the MM-NKL-1A and MM-NKL-2 peptides did not affect the electrical migration of DNA, but in the case of the MM-NKL-1 peptide, inhibition was observed from the highest concentration of 1.25 μg/mL among the peptide concentrations tested. confirmed (Fig. 6a). Subsequently, in order to evaluate the inhibition of DNA polymerase activity of MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2 peptides, peptide variants at various concentrations (1.25, 0.625, 0.313 μg/mL) were respectively was added to the reaction mixture. Then, PCR amplification was performed using E. coli genomic DNA as a template. Primers for amplification were 16S-F1 (SEQ ID NO: 4) and 16S-R3 (SEQ ID NO: 5), and the predicted amplicon was ~1.5 kb in length (see Table 4). Each PCR consisted of 30 cycles of 90°C for 30 seconds, 55°C for 30 seconds, and 72°C for 1 minute each. After PCR, all amplification products were electrophoresed on a 1.5% agarose gel containing EtBr. As a result, among the synthesized peptides of the present invention, both MM-NKL-1A and MM-NKL-2 peptides showed strong DNA polymerase inhibitory activity, but in the case of MM-NKL-1, the highest peptide concentration was 1.25 μg / It was found to completely inhibit the activity of DNA polymerase only in mL (Fig. 6b). The base sequences of the primers used for the PCR amplification are summarized in Table 4 below.

프라이머 서열 정보 Primer sequence information 프라이머primer 핵산서열(5'->3')Nucleic acid sequence (5'->3') 서열번호sequence number 16S-F116S-F1 CTCCTACGGGAGGCAGCAGCTCCTACGGGAGGCAGCAG 44 16S-R316S-R3 CCAGGGTATCTAATCCTGCCAGGGTATCTAATCCTG 55

실시예 6: 열 및 염에 대한 안정성 평가 Example 6: Evaluation of stability to heat and salt

본 발명자들은 본 발명의 합성 펩타이드 중 가장 항균활성이 뛰어난 MM-NKL-2 펩타이드를 이용하여 열 또는 염에 대한 안정성을 평가하였다. 구체적으로 열과 염안정성을 평가하기 위하여 MM-NKL-2 펩타이드를 100℃에서 10분간 가열하거나 0.5-2% NaCl 조건에서 60분 방치 후 이에 대한 항균활성을 URDA 방법으로 확인하였다. The present inventors evaluated the stability against heat or salt using the MM-NKL-2 peptide, which has the most excellent antibacterial activity among the synthetic peptides of the present invention. Specifically, in order to evaluate heat and salt stability, the MM-NKL-2 peptide was heated at 100 ° C. for 10 minutes or left in 0.5-2% NaCl for 60 minutes, and then the antibacterial activity thereof was confirmed by the URDA method.

그 결과 MM-NKL-2 펩타이드는 열 또는 염에 대해 영향을 받지 않고 안정적인 항균활성을 나타내었다(도 7a 및 7b). 상기 결과는 MM-NKL 유래의 펩타이드 변이체가 열과 염에 대해서 안정성이 높음을 시사하는 것이다. As a result, the MM-NKL-2 peptide exhibited stable antibacterial activity without being affected by heat or salt (FIGS. 7a and 7b). These results suggest that the MM-NKL-derived peptide mutant has high stability against heat and salt.

결론적으로, 본 발명의 미꾸라지 NK-라이신 단백질로부터 유래한 항균 펩타이드인 MM-NKL-1, MM-NKL-1A, MM-NKL-2는 열(heat)과 염(salt)에 안정적이고 그람 양성균 및 그람 음성균에 대한 우수한 항균 활성을 나타내었으므로 기존의 항생제를 대체할 수 있는 항생제 대체재 개발이나 항충제 개발을 위한 후보물질로 활용 가능하다. In conclusion, MM-NKL-1, MM-NKL-1A, and MM-NKL-2, which are antibacterial peptides derived from loach NK-lysine protein of the present invention, are stable to heat and salt, and are resistant to Gram-positive bacteria and Since it showed excellent antibacterial activity against gram-negative bacteria, it can be used as a candidate material for developing antibiotic substitutes that can replace existing antibiotics or antibiotics.

본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, these are only examples, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (10)

서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열로 구성되는, 항균 펩타이드. Consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, antibacterial peptide. 제1항에 있어서,
상기 펩타이드는 미꾸라지의 NK-lysin 단백질에서 유래한 것인, 항균 펩타이드.
According to claim 1,
The peptide is derived from the NK-lysin protein of loach, an antimicrobial peptide.
제1항에 있어서,
C-말단이 아미드화된, 항균 펩타이드.
According to claim 1,
Antibacterial peptide, amidated at the C-terminus.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 Vibrio anguillarum EC, Vibrio harveyi KCCM 40866, Escherichia coli KCTC1116, Edwardsiella tarda H-4, 및 Pseudomonas aeruginosa KCTC2004로 구성되는 군으로부터 선택되는 그람음성균, Bacillus cereus ATCC21772, Streptococcus mutans KCTC3065, Streptococcus iniae FP5229, 및 Staphylococcus aureous RM4220로 구성되는 군으로부터 선택되는 그람양성균 및 Candida albicans KCTC7965인 진균에 대한 항균활성을 갖는, 항균용 약학적 조성물. Gram selected from the group consisting of Vibrio anguillarum EC, Vibrio harveyi KCCM 40866, Escherichia coli KCTC1116, Edwardsiella tarda H-4, and Pseudomonas aeruginosa KCTC2004 containing the antimicrobial peptide of any one of claims 1 to 3 as an active ingredient Gram-positive bacteria selected from the group consisting of negative bacteria, Bacillus cereus ATCC21772, Streptococcus mutans KCTC3065, Streptococcus iniae FP5229, and Staphylococcus aureous RM4220 and Candida albicans KCTC7965 having antibacterial activity against fungi, antibacterial pharmaceutical composition. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는, 사료 첨가제.A feed additive comprising the antimicrobial peptide of any one of claims 1 to 3 as an active ingredient. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는, 충치 예방용 약학적 조성물. A pharmaceutical composition for preventing tooth decay, comprising the antimicrobial peptide of any one of claims 1 to 3 as an active ingredient.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115947778A (en) * 2022-09-07 2023-04-11 南京中医药大学 Small peptide with lipid-lowering activity, preparation method and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017186942A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Lysando Ag Antimicrobial agents against salmonella bacteria

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017186942A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Lysando Ag Antimicrobial agents against salmonella bacteria

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115947778A (en) * 2022-09-07 2023-04-11 南京中医药大学 Small peptide with lipid-lowering activity, preparation method and application thereof
CN115947778B (en) * 2022-09-07 2023-12-08 南京中医药大学 Small peptide with lipid-lowering activity, preparation method and application thereof

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