KR20080004997A - A novel antimicrobial peptide pep-1-k designed from the cell-penetrating peptide pep-1 and uses thereof - Google Patents

A novel antimicrobial peptide pep-1-k designed from the cell-penetrating peptide pep-1 and uses thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20080004997A
KR20080004997A KR1020060064045A KR20060064045A KR20080004997A KR 20080004997 A KR20080004997 A KR 20080004997A KR 1020060064045 A KR1020060064045 A KR 1020060064045A KR 20060064045 A KR20060064045 A KR 20060064045A KR 20080004997 A KR20080004997 A KR 20080004997A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pep
peptide
antimicrobial
kctc
ccarm
Prior art date
Application number
KR1020060064045A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100811745B1 (en
Inventor
신송엽
주만용
함경수
Original Assignee
조선대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조선대학교산학협력단 filed Critical 조선대학교산학협력단
Priority to KR1020060064045A priority Critical patent/KR100811745B1/en
Publication of KR20080004997A publication Critical patent/KR20080004997A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100811745B1 publication Critical patent/KR100811745B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/34Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • A23L3/3454Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
    • A23L3/3463Organic compounds; Microorganisms; Enzymes
    • A23L3/34635Antibiotics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/64Proteins; Peptides; Derivatives or degradation products thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

A novel synthetic or a recombinant antibacterial peptide is provided which shows strong antibacterial activity against various strains such as gram positive bacillus, gram negative bacillus and a strain having the resistance against antibiotics without any hemolytic activity in human erythrocyte cells, thereby being usefully used as a non-toxic antibacterial agent, a food preservative and a cosmetic additive. A synthetic or a recombinant antibacterial peptide is characterized in that it prepared by substituting at least one Glu at the 2nd, the 6th and the 11th of a cell-penetrating peptide Pep-1 with a positively charged basic amino acid such as arginine(Arg), histidine(His) and lysine(Lys) and it has the antibacterial activity against at least one strain selected from the group consisting of Bacillus subtilis KCTC 3068, Staphylococcus epidermidis KCTC 1917 and Staphylococcus aureus KCTC 1621. A non-toxic antibacterial agent comprises the antibacterial peptide as an effective ingredient.

Description

세포투과성 펩타이드 Pep 1으로부터 설계된 신규한 항균 펩타이드 Pep 1 K 및 그의 용도{A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof}A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses according to the present invention.

도 1은 Pep-1-K, Pep-1 및 멜리틴(melittin)을 각각 인간 적혈구 세포에 처리한 후, 펩타이드 농도에 따른 인간 적혈구 세포의 용혈도(hemolysis)를 백분율(%)로 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the hemolysis of human erythrocytes according to the peptide concentration in percentage (%) after Pep-1-K, Pep-1, and melittin (melittin), respectively. .

● : 멜리틴,●: melittin,

○ : Pep-1,○: Pep-1,

▼ : Pep-1-K.▼: Pep-1-K.

도 2는 박테리아의 세포막을 모방한 EYPC/EYPG(7:3, w/w) 리포좀(A) 및 진핵세포의 세포막을 모방한 EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w) 리포좀(B)에서 각각 Pep-1-K, Pep-1 및 멜리틴에 의한 트립토판 형광발산소멸(fluorescence emission quenching) 양상을 나타낸 그래프이다. FIG. 2 shows EYPC / EYPG (7: 3, w / w) liposomes (A) mimicking bacterial cell membranes and EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) liposomes (B) mimicking cell membranes of eukaryotic cells. Pep-1-K, Pep-1 and melittin by the graph showing the fluorescence emission quenching (fluorescence emission quenching) aspect.

● : 멜리틴,●: melittin,

○ : Pep-1,○: Pep-1,

▼ : Pep-1-K.▼: Pep-1-K.

도 3 형광염료인 칼세인(calcein)을 포함하고 있는 EYPC/EYPG(7:3, w/w) 리포좀에 각각 Pep-1-K, Pep-1 및 멜리틴을 투여했을 때, 시간에 따른 염료방출(dye leakage) 양상을 나타낸 그래프이다. 3 is Dye release over time when PEP-1-K, Pep-1 and melittin were administered to EYPC / EYPG (7: 3, w / w) liposomes containing calcein, a fluorescent dye, respectively. A graph showing the dye leakage pattern.

본 발명은 세포투과성 펩타이드인 Pep-1을 이용한 신규한 항균 펩타이드 Pep-1-K 및 그 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세포투과성 펩타이드로 알려진 Pep-1의 2번째, 6번째 및 11번째의 아미노산인 글루탐산(Glu)을 라이신(Lys)으로 치환시켜 제조한 항균 Pep-1-K 및 그 용도에 관한 것이다.The present invention is a novel antimicrobial peptide Pep-1-K using the cell permeable peptide Pep-1 And antimicrobial Pep-1-prepared by substituting lysine (Lys) for glutamic acid (Glu), which is the second, sixth and eleventh amino acids of Pep-1, known as cell permeable peptides. K and its use.

현재까지, 항생제에 내성을 가진 다양한 내성 균주들의 출현으로 인하여 감염성 질환에 대한 치료가 더욱 어려워지고 있는 실정이다. 이러한 항생제 내성 균주에 대항하기 위해서는 항생제 내성에 특이적인 면역 인자가 필요하며, 이러한 면역 인자로서 항균성 펩타이드, 면역세포, 식균세포 및 항체 등이 알려져 있다(Boman, H. G., Annu. Rev. Immunol., 13, 61-92, 1995; Hancock, R. E. 및 Scott, M. G., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 8856-8861, 2000; 및 Zasloff, M., Nature, 415, 389-395, 2002). 특히, 항균성 펩타이드(antimicrobial peptide)는 기존의 화학적으로 제조된 항생제와는 달리 그 항생 기작의 차이로 인 해 차세대 항생제 후보 물질로서 주목받고 있으며(Yeaman, M. R. 및 Yount, N. Y., Pharmacol. Rev., 55, 27-55, 2003), 국내ㆍ외적으로 항균성 펩타이드를 이용하여 인체내에서 독성이 없으며, 병원성 내성균을 특이적으로 죽일 수 있는 펩타이드 항생제 개발에 관한 연구결과로, 펩타이드의 항균력을 증가시키고, 인간의 적혈구 세포에 대한 용혈 활성이 전혀 나타나지 않아 숙주세포에 독성이 없는 항균성 펩타이드의 합성에 관한 연구결과가 보고된 바 있다(Shin, S. Y., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 275, 904-909, 2000; 및 Biochim. Biophys. Acta, 1463, 209-218, 2000).To date, the emergence of various resistant strains resistant to antibiotics has made it more difficult to treat infectious diseases. In order to combat such antibiotic resistance strains, immune factors specific for antibiotic resistance are required, and antimicrobial peptides, immune cells, phagocytic cells and antibodies are known as such immune factors (Boman, HG, Annu. Rev. Immunol., 13 , 61-92, 1995; Hancock, RE and Scott, MG, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 8856-8861, 2000; and Zasloff, M., Nature, 415, 389-395, 2002). . In particular, antimicrobial peptide (antimicrobial peptide) is attracting attention as a candidate for the next generation antibiotics due to the difference in the antibiotic mechanism, unlike the conventionally prepared antibiotics (Yeaman, MR and Yount, NY, Pharmacol. Rev., 55 , 27-55, 2003), as a result of research on the development of peptide antibiotics that have no toxicity in the human body by using antimicrobial peptides at home and abroad, and which can specifically kill pathogenic resistant bacteria, There was no report on the synthesis of antimicrobial peptides that are not toxic to host cells due to the lack of hemolytic activity against red blood cells (Shin, SY, et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 275, 904-909, 2000; and Biochim. Biophys. Acta, 1463, 209-218, 2000).

한편, 올리고뉴클레오티드, 펩타이드, 단백질 및 항체 등과 같은 친수성 거대분자들은 세포막에 대한 약한 투과성 때문에 세포내로 전달하기가 어려운 문제점이 있다. 그러나, 최근에는 친수성 거대분자를 세포안으로 통과시킬 수 있는 운반체 역할을 하는 몇 가지 세포투과성 펩타이드(cell-penetrating peptide)가 개발됨으로써 세포내로 약물을 전달할 수 있는 약물전달시스템(drug delivery system)에 응용되고 있다(Derossi, D., et al., J. Biol. Chem., 269, 10444-10450, 1994; Prochiantz, A., Curr. Opion. Cell Biol., 12, 400-406, 2000; Hallbrink, M., et al., Biochim. Biophys. Acta, 1515, 101-109, 2001; 및 Langel, U., Cell-Penetrating Peptides: Processes and Applications, CRC Press, Boca Raton, 2002). Pep-1은 이러한 세포투과성 펩타이드의 일종으로 인간 후천성 면역결핍 바이러스-1의 역전사 효소로부터 유래된 아미노산 서열(KETWWETWWTEW)과 시미안 바이러스(Simian virus-40, SV-40) large T 항원의 핵치환 서열(nuclear localization sequence; KKKRKV)을 스페이서 서열(spacer sequence, SQP)로 연결시킨 펩타이드로 알려져 있다(Morris, M. C., et al., Nat. Biotechnol., 19, 1173-1176, 2001; Henriques, S. T. 및 Castanho, M. A., Biochemistry, 43, 9716-9724, 2004; 및 Gros, E., et al., Biochim. Biophys. Acta, 1758, 384-394, 2006). Pep-1의 아미노 말단은 소수성 트립토판이 많은 도메인(hydrophobic Trp-rich domain)으로 구성되어 있고, 카르복실 말단은 친수성 라이신이 풍부한 도메인(hydrophilic lysine-rich domain)으로 구성되어 있으며, 양이온성(cationic)을 띠고, 양극성 α-나선형구조(amphipathic α-helical structure)를 형성하는데, 이는 항균성 펩타이드에서 보이는 공통적인 특징이다. On the other hand, hydrophilic macromolecules such as oligonucleotides, peptides, proteins and antibodies are difficult to deliver intracellularly due to their weak permeability to cell membranes. Recently, however, several cell-penetrating peptides have been developed that act as carriers for the passage of hydrophilic macromolecules into cells, and have been applied to drug delivery systems that can deliver drugs into cells. (Derossi, D., et al., J. Biol. Chem., 269, 10444-10450, 1994; Prochiantz, A., Curr. Opion. Cell Biol., 12, 400-406, 2000; Hallbrink, M , et al., Biochim. Biophys.Acta, 1515, 101-109, 2001; and Langel, U., Cell-Penetrating Peptides: Processes and Applications, CRC Press, Boca Raton, 2002). Pep-1 is a cell-penetrating peptide. Nucleotide sequence of amino acid sequence (KETWWETWWTEW) and Simian virus-40 (SV-40) large T antigen derived from reverse transcriptase of human acquired immunodeficiency virus-1 It is known as a peptide that connects the (nuclear localization sequence; KKKRKV) with a spacer sequence (SQP) (Morris, MC, et al., Nat. Biotechnol., 19, 1173-1176, 2001; Henriques, ST and Castanho , MA, Biochemistry, 43, 9716-9724, 2004; and Gros, E., et al., Biochim. Biophys.Acta, 1758, 384-394, 2006). The amino terminus of Pep-1 consists of a hydrophobic Trp-rich domain and the carboxyl terminus consists of a hydrophilic lysine-rich domain and is cationic. And forms an amphipathic α-helical structure, a common feature seen in antimicrobial peptides.

한편, Pep-1은 세포투과성 효과 이외에 세균에 대한 항균활성을 나타내는데, 이는 종래에 보고된 세포투과성 펩타이드인 pVEC(LLIILRRRIRKQAHAH나NH2)와 TP10(AGYLLGKINLKALAALAKKIL-NH2)에 의한 항균활성(Nekhotiaeva N, et al., FASEB J., 18, 394-396, 2004) 및 Tat(47-58; YGRKKRRQRRRD)에 의한 칸디다 알비칸스(C. albicans)에서의 항진균활성이 있다는 보고와 유사하지만(Jung, H. J. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 345, 222-228, 2006), 본 발명에서와 같이 세포투과성 펩타이드의 음전하를 띤 산성 아미노산을 양전하를 띤 염기성 아미노산으로 치환시켜 펩타이드와 박테리아 세포막의 음전하 인지질(negatively charged phospholipids)과의 정전기적 상호작용을 통하여 항균활성을 증가시키는 예는 전무하다. 또한, 기존에 알려진 대부분의 항균 펩타이드는 세포막 표적(membrane target; Oren, Z. 및 Shai, Y., Biopolymers., 47, 451-463, 1998; 및 Shai, Y. 및 Oren, Z., Peptides, 22, 1629-1641, 2001) 또는 세포질 표적(intracellular target)에 의해 살균작용을 하는 것으로 보고되고 있다(Park, C. B., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 244, 253-257, 1998).On the other hand, Pep-1 exhibits antimicrobial activity against bacteria in addition to cell permeable effect, which is antimicrobial activity by pVEC (LLIILRRRIRKQAHAH or NH 2 ) and TP10 (AGYLLGKINLKALAALAKKIL-NH 2 ), which are previously reported cell permeable peptides (Nekhotiaeva N, et al., FASEB J., 18, 394-396, 2004) and Tat (47-58; YGRKKRRQRRRD) are similar to reports of antifungal activity in C. albicans (Jung, HJ et. al., Biochem.Biophys.Res.Commun., 345, 222-228, 2006), substituting a negatively charged acidic amino acid of a cell-permeable peptide with a positively charged basic amino acid as in the present invention. There is no example of increasing antimicrobial activity through electrostatic interactions with negatively charged phospholipids. In addition, most known antimicrobial peptides are known as membrane targets (Orn, Z. and Shai, Y., Biopolymers., 47, 451-463, 1998; and Shai, Y. and Oren, Z., Peptides, 22, 1629-1641, 2001) or has been reported to sterilize by intracellular target (Park, CB, et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 244, 253-257, 1998 ).

이에, 본 발명자들은 세포투과성 Pep-1의 2번째, 6번째 및 11번째의 음전하를 띠는 글루탐산(Glu)을 양전하를 띠는 라이신(Lys)으로 치환시켜 숙주세포(인간의 적혈구 세포)에는 작용하지 않고 그람-양성균, 그람 음성균 및 항생제에 내성을 가진 세균에서만 선택적으로 살균작용을 하는 신규한 항균 펩타이드를 제조하는 한편 그 작용기작을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors act on host cells (human red blood cells) by substituting the negatively charged glutamic acid (Glu) of the cell permeable Pep-1 with the positively charged lysine (Lys). The present invention has been accomplished by preparing a novel antimicrobial peptide that selectively kills only Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and bacteria that are resistant to antibiotics.

본 발명의 목적은 첫째, 세포투과성 펩타이드의 음전하를 띤 산성 아미노산을 양전하를 띤 염기성 아미노산으로 치환시켜 항균활성이 향상되고 인체에 독성이 없는 신규한 항균 펩타이드를 제공하는 것이며, 둘째, 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 무독성 항균제, 식품 방부제 및 화장품 첨가제를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a novel antimicrobial peptide having improved antibacterial activity and non-toxic to human body by substituting a negatively charged acidic amino acid of a cell permeable peptide with a positively charged basic amino acid. It is to provide a non-toxic antibacterial, food preservatives and cosmetic additives containing as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세포투과성 펩타이드의 음전하를 띤 산성 아미노산을 양전하를 띤 염기성 아미노산으로 치환하여 제조되는 것을 특 징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a synthetic or recombinant antimicrobial peptide characterized in that it is prepared by replacing the negatively charged acidic amino acid of the cell-permeable peptide with a positively charged basic amino acid.

아울러, 본 발명은 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 무독성 항균제, 식품 방부제 및 화장품 첨가제를 제공한다.In addition, the present invention provides a nontoxic antimicrobial agent, food preservative and cosmetic additives containing the antimicrobial peptide as an active ingredient.

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

본 발명은 세포투과성 펩타이드의 음전하를 띤 산성 아미노산을 양전하를 띤 염기성 아미노산으로 치환하여 제조되는 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드를 제공한다.The present invention provides a synthetic or recombinant antimicrobial peptide, which is prepared by replacing a negatively charged acidic amino acid of a cell permeable peptide with a positively charged basic amino acid.

본 발명에서는 신규한 항균 펩타이드를 제조하기 위하여, 기존에 알려진 세포투과성 펩타이드 중 Pep-1을 이용하였다. 즉, 본 발명에서는 항균 펩타이드인 Pep-1-K를 제조하기 위하여, 공지의 세포투과성 펩타이드인 Pep-1(서열번호 1)의 2번째, 6번째 및 11번째의 음전하를 띤 산성 아미노산인 글루탐산(Glu)을 양전하를 띤 염기성 아미노산인 라이신(Lys)으로 치환시켜 합성하였는데, 이때 상기 양전하를 띤 염기성 아미노산으로는 라이신(Lys) 이외에 알기닌(Arg) 및 히스티딘(His)을 포함할 수 있다. 또한, 합성방법으로는 Fmoc(9-fluorenylmethyloxycarbonyl)-chemistry를 이용한 고상 펩타이드 합성법(solid phase synthesis; Merrifield, Science, 232, 341-347, 1986)을 이용하였고, 상기 Pep-1-K에 대한 음성 대조군(Pep-1, 서열번호 1) 및 양성 대조군(멜리틴, Melittin, 서열번호 3) 또한 상기와 같은 방법으로 제조하였다. 이렇게 합성된 펩타이드들은 분석형 역상크로마토그래피를 이용하여 그 순도를 측정한 결과 95% 이상의 순도를 나타냄을 확인하였 다. 또한, 상기로부터 제조된 펩타이드의 분자량을 MALDI(matrix-assisted laser desorption ionization) 질량분석법으로 측정한 후, 상기 펩타이드의 분자량 측정치와 Pep-1-K 아미노산 서열로부터 계산한 분자량 계산치가 서로 일치하는지 조사한 결과, 두 펩타이드가 서로 일치하는 정확한 아미노산 서열을 가지는 펩타이드가 합성되었음을 확인하였다(표 1 참조). In the present invention, in order to prepare a novel antimicrobial peptide, Pep-1 was used among previously known cell permeable peptides. That is, in the present invention, in order to prepare Pep-1-K, which is an antibacterial peptide, glutamic acid, which is a second, sixth, and eleventh negatively charged acidic amino acids of Pep-1 ( SEQ ID NO: 1 ), a known cell permeable peptide ( Glu) basic positively charged It was synthesized by substituting the amino acid lysine (Lys), wherein the positively charged basic amino acid may include arginine (Arg) and histidine (His) in addition to lysine (Lys). In addition, as a synthesis method, solid phase synthesis (Fric (9-fluorenylmethyloxycarbonyl) -chemistry) was used (solid phase synthesis; Merrifield, Science, 232, 341-347, 1986), and a negative control for Pep-1-K. (Pep-1, SEQ ID NO: 1 ) and positive control (meltin, Melittin, SEQ ID NO: 3 ) were also prepared in the same manner as above. Peptides thus synthesized were analyzed using analytical reversed phase chromatography to confirm that the purity was 95% or higher. In addition, the molecular weight of the peptide prepared from the above was measured by matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) mass spectrometry, and then the results were examined to determine whether the molecular weight measurements of the peptide and the calculated molecular weight calculated from the Pep-1-K amino acid sequence coincide with each other. In addition, it was confirmed that a peptide having the correct amino acid sequence in which the two peptides match each other was synthesized (see Table 1 ).

이어, 본 발명자들은 상기에서 제조된 항균 펩타이드인 Pep-1-K(서열번호 2)의 항균활성을 측정하기 위하여, 본 발명의 항균 펩타이드인 Pep-1-K와 대조군 펩타이드인 Pep-1 및 멜리틴에 대한 그람-양성균(3종), 그람-음성균(3종) 및 항생제-내성균(6종)에서의 항균활성을 조사하였다. 이때, 사용된 그람-양성균으로는 한국생명공학연구원으로부터 분양받은 대장균(KCTC 1682), 슈도모나스 애루지노사(Pseudomonas aeruginosa , KCTC 1637) 및 살모넬라 타이피무리넘(Salmonella typhimurium, KCTC 1926)인 균주를 사용하였고, 그람-음성균으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis , KCTC 3068), 스트렙토로코커스 에피덜미디스(Staphylococcus epidermidis , KCTC 1917) 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, KCTC 1621)를 사용하였으며, 항생제 내성 균주로는 서울여자대학교 항생제 내성 균주은행(The Culture Collection of Antibiotic-Resistant Microbes, Seoul Women's University, CCARM)로부터 분양받은 메치실린-내성 스타필로코커스 아우레우스(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA)인 CCARM 3001, CCARM 3089 및 CCARM 3543와 복합약제-내성 슈도모나스 애루지노사(multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa , MDRPA)인 CCARM 2092, CCARM 2095 및 CCARM 2109를 사용하였다. 그 결과, 그람-양성균, 그람-음성균 및 항생제-내성균에 있어서, 본 발명의 Pep-1-K는 대조군 펩타이드인 멜리틴(천연에 존재하는 항균성 펩타이드 중 가장 강한 항균력을 지닌 펩타이드)과 거의 비슷하거나 이보다 강한 항균활성을 나타냄을 확인할 수 있었다(표 2, 표 3, 표 4 표 5 참조).Next, the present inventors, in order to measure the antimicrobial activity of the prepared antimicrobial peptide Pep-1-K ( SEQ ID NO: 2 ), Pep-1-K and the control peptide Pep-1 and Meli The antimicrobial activity of Gram-positive bacteria (3 types), Gram-negative bacteria (3 types) and antibiotic-resistant bacteria (6 types) against tin was investigated. In this case, using the Gram-positive bacteria include Escherichia coli received pre-sale from the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC 1682), Pseudomonas her labor Rouge (Pseudomonas aeruginosa , KCTC 1637) and Salmonella typhimurium ( KCTC 1926) were used, and Bacillus subtilis ( Bacillus) as gram-negative bacteria. subtilis, KCTC 3068), Rhodococcus epi deolmi discharge (as Staphylococcus Streptomyces epidermidis , KCTC 1917) and Staphylococcus aureus ( KCTC 1621) were used as antibiotic resistant strains.The Culture Collection of Antibiotic-Resistant Microbes, Seoul Women's University, CCARM Methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA), CCARM 3001, CCARM 3089 and CCARM 3543, and CCARM 2092, CCARM 2095 and CCARM 2109, which are multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa ( MDRPA). As a result, for Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and antibiotic-resistant bacteria, Pep-1-K of the present invention is almost similar to melittin (the strongest antimicrobial peptide present in nature), which is a control peptide. It was confirmed that it exhibits a stronger antimicrobial activity (see Table 2 , Table 3 , Table 4 and Table 5 ).

아울러, 본 발명은 상기 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 무독성 항균제, 식품 방부제 및 화장품 첨가제를 제공한다.In addition, the present invention provides a nontoxic antimicrobial agent, food preservative and cosmetic additives containing the antimicrobial peptide as an active ingredient.

본 발명자들은 강한 항균활성을 가진 본 발명의 Pep-1-K의 독성을 시험하기 위하여, 인간 적혈구 세포에 대한 용혈도(hemolysis)를 측정하였다. 그 결과, 도 1에서와 같이 Pep-1-K는 대조군 펩타이드인 멜리틴과 달리 고농도에서도 어떠한 용혈활성도 나타내지 않았다. 또한, 본 발명의 Pep-1-K는 기존의 Pep-1과 유사하게 낮은 용혈활성을 보였는데, 이는 본 발명의 Pep-1-K와 Pep-1 모두 인체에 안전한 항균제로 이용할 수 있음을 시사한다.The present inventors measured the hemolysis of human erythrocytes in order to test the toxicity of Pep-1-K of the present invention with strong antibacterial activity. As a result, as shown in Figure 1 Pep-1-K did not show any hemolytic activity at high concentrations unlike melittin, a control peptide. In addition, Pep-1-K of the present invention showed a low hemolytic activity similar to the existing Pep-1, suggesting that both Pep-1-K and Pep-1 of the present invention can be used as a safe antibacterial agent to the human body do.

이어, 본 발명자들은 Pep-1-K가 세균에서만 선택적으로 항균활성을 나타내는지 조사하기 위하여, 트립토판 형광단파장이동(fluorescence blue shift) 및 트립토판 형광발산소멸(fluorescence emission quenching)을 측정하였고, 그 결과 본 발명의 Pep-1-K는 세균세포막의 음성 인지질에 대한 선택적 친화성에 의해 박테리아 세포에서만 선택적으로 살균작용함을 확인할 수 있었다(표 6도 2 참조). 또한, 기존의 Pep-1에서도 본 발명의 Pep-1-K와 유사하거나 약한 선택적 살균작용 을 하였다. 이와 함께, 본 발명자들은 본 발명의 Pep-1-K의 항균작용이 박테리아의 세포막을 표적으로 하는지 아니면 세포질을 표적으로 하는지 확인하기 위하여, 형광염료(fluorescent dye)인 칼세인(calcein)을 포함한 박테리아 세포막을 모방하는 음전하를 띤 리포좀(liposome)을 제작하여 일정량의 펩타이드를 투여했을 때, 시간에 따른 칼세인의 방출을 조사하였다. 그 결과, 본 발명의 Pep-1-K를 2μM 및 64μM로 투여한 경우, 시간에 따라 어떠한 칼세인도 방출시키지 않음을 알 수 있었다(도 3 참조). 이는, 본 발명의 Pep-1-K가 세포막을 표적하지 않고 세포질을 표적하여 세균을 파괴한다는 것을 시사한다. Next, the present inventors measured tryptophan fluorescence blue shift and tryptophan fluorescence emission quenching in order to investigate whether Pep-1-K selectively showed antimicrobial activity only in bacteria. It was confirmed that Pep-1-K selectively sterilizes only bacterial cells by selective affinity for negative phospholipids of bacterial cell membranes. (See Table 6 and FIG. 2 ). In addition, existing Pep-1 also had a similar or weaker selective bactericidal action than Pep-1-K of the present invention. In addition, the inventors of the present invention, in order to determine whether the antimicrobial action of Pep-1-K of the present invention targets the cell membrane or the cytoplasm of the bacteria, bacteria including a calcein (fluorescent dye) A negatively charged liposome that mimics the cell membrane was prepared and the calcein was released over time when a certain amount of peptide was administered. As a result, Pep-1-K of the present invention is 2 μM and When administered at 64 μM, it was found that no calcein was released over time (see FIG. 3 ). This suggests that Pep-1-K of the present invention does not target the cell membrane but targets the cytoplasm and destroys bacteria.

본 발명의 항균 펩타이드인 Pep-1-K를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물은 항균제, 식품 방부제 및 화장품 첨가제로 사용될 수 있다. 즉, 항균제로서 상기 조성물은 임상투여시 경구 또는 비경구의 여러 가지 제형으로 투여할 수 있으며, 상기 펩타이드 외에 추가로 약학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 이때, 약학적으로 허용 가능한 담체로는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트토즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액 및 정균제 등 다른 통상의 첨가제 성분을 첨가할 수 있다. 또한, 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액 및 유탁액 등과 같은 주사용 제형 등으로 제제화할 수 있다. 더 나아가 당분야의 적정한 방법으로 또는 Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mark Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화 할 수 있다. 또한, 비경구 투여는 피하주사, 정맥주사 또는 근육내 주사방식으로 투여할 수 있으며, 비경구 투여용 제형으로 제제화하기 위해서는 본 발명의 Pep-1-K는 안정제 또는 완충제와 함께 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하고 이를 앰플 또는 바이알의 단위 투여형으로 제제화될 수 있다. The pharmaceutical composition comprising Pep-1-K, an antimicrobial peptide of the present invention as an active ingredient, may be used as an antimicrobial agent, food preservative, and cosmetic additive. That is, as an antimicrobial agent, the composition may be administered in various formulations orally or parenterally during clinical administration, and may be prepared by including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the peptide. In this case, as a pharmaceutically acceptable carrier, saline solution, sterile water, Ringer's solution, buffered saline solution, dextose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and one or more of these components may be mixed and used as necessary. Other conventional additive components such as agents, buffers and bacteriostatic agents can be added. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to formulate injectable formulations such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like. Furthermore, it may be preferably formulated according to each disease or component by a suitable method in the art or using a method disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (Recent Edition), Mark Publishing Company, Easton PA. In addition, parenteral administration may be administered by subcutaneous injection, intravenous injection or intramuscular injection. Pep-1-K of the present invention may be mixed with a stabilizer or a buffer to prepare a formulation for parenteral administration. And can be formulated in unit dosage forms of ampoules or vials.

이때, 상기 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물은 환자를 치료하기에 효과적인 양으로 투여할 수 있다. 예를 들면, 일회 내지 수회로 투여될 수 있고, 투여량은 0.5 내지 5 mg/kg이며, 바람직하게는 1 내지 2 mg/kg이다.In this case, the pharmaceutical composition comprising the peptide as an active ingredient may be administered in an amount effective to treat the patient. For example, it may be administered once to several times, and the dosage is 0.5 to 5 mg / kg, preferably 1 to 2 mg / kg.

또한, 본 발명의 Pep-1-K를 유효성분으로 포함하는 식품 방부제 및 화장품 첨가제로 이용할 경우, 제조되는 제형에 따라 다르지만 각각 상기 조성물을 0.0001 내지 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, when used as a food preservative and cosmetic additive containing Pep-1-K of the present invention as an active ingredient, it is preferable that the composition comprises 0.0001 to 50% by weight, depending on the formulation to be prepared.

상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 방부제는 식품의 변질, 부패, 변색 및 화학변화를 방지하기 위해 사용되는 첨가물로서 살균제, 산화방지제 및 기능성 항생제 등이 있다.Food preservatives containing the composition as an active ingredient include additives used to prevent the deterioration, decay, discoloration and chemical changes of food, such as fungicides, antioxidants and functional antibiotics.

특히, 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 화장품은 일반적인 유화 제형 및 가용화 제형의 형태로 제조될 수 있다. 유화 제형의 화장품으로는 영양화장수, 크림, 에센스 등이 있으며, 가용화 제형의 화장품으로는 유연화장수가 있다. 또한, 본 발명의 Pep-1-K를 포함하는 화장품 이외에도 피부과학적으로 허용가능한 매질 또는 기제를 함유함으로써 피부과학 분야에서 통상적으로 사용되는 국소적용 또는 전신적용할 수 있는 보조제 형태로 제조될 수 있다. 또한, 적합한 화장품의 제형으로는, 예를 들면 상기 Pep-1-K를 첨가한 용액, 겔, 고체 또는 반죽 무수 생성 물, 수상에 유상을 분산시켜 얻은 에멀젼, 현탁액, 마이크로에멀젼, 마이크로캡슐, 미세과립구 또는 이온형(리포좀), 비이온형의 소낭 분산제의 형태, 크림, 스킨, 로션, 파우더, 연고, 스프레이 또는 콘실 스틱의 형태로 제공될 수 있다. 또한, 포말(foam)의 형태 또는 압축된 추진제를 더 함유한 에어로졸 조성물의 형태로도 제조될 수 있다.In particular, the cosmetic containing the composition as an active ingredient may be prepared in the form of a general emulsion formulation and solubilized formulation. Cosmetics of the emulsified formulations include nutrient cosmetics, creams, essences, etc., and cosmetics of the solubilized formulations are flexible cosmetics. In addition to cosmetics containing Pep-1-K of the present invention, it can be prepared in the form of topical or systemically applicable auxiliaries commonly used in the field of dermatology by containing a dermatologically acceptable medium or base. In addition, suitable formulations of cosmetics include, for example, emulsions, suspensions, microemulsions, microcapsules, microcapsules obtained by dispersing an oil phase in a solution, gel, solid or pasty anhydrous product, aqueous phase, to which Pep-1-K is added. It may be provided in the form of granulocytes or ionic (liposomes), nonionic vesicle dispersants, creams, skins, lotions, powders, ointments, sprays or cone sticks. It may also be prepared in the form of a foam or in the form of an aerosol composition further containing a compressed propellant.

또한, 본 발명의 화장품은 Pep-1-K를 포함하는 조성물에 추가로 지방 물질, 유기 용매, 용해제, 농축제 및 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온봉쇄제 및 킬레이트화제, 보존제, 비타민, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 지질 소낭 또는 화장품에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분과 같은 화장품학 또는 피부과학 분야에서 통상적으로 사용되는 보조제를 함유할 수 있다. 그리고, 상기의 성분들은 피부과학 분야에서 일반적으로 사용되는 양으로 도입될 수 있다.In addition, the cosmetics of the present invention, in addition to the composition comprising Pep-1-K, fatty substances, organic solvents, solubilizers, thickening and gelling agents, emollients, antioxidants, suspending agents, stabilizers, foaming agents, Fragrances, surfactants, water, ionic or nonionic emulsifiers, fillers, metal ion sequestrants and chelating agents, preservatives, vitamins, blockers, wetting agents, essential oils, dyes, pigments, hydrophilic or lipophilic active agents, lipid vesicles or It may contain adjuvants conventionally used in the cosmetic or dermatological field, such as any other ingredients conventionally used in cosmetics. In addition, the above components may be introduced in an amount generally used in the dermatology field.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 펩타이드 합성Example 1 Peptide Synthesis

본 발명자들은 항균 펩타이드인 Pep-1-K, 세포투과성 펩타이드인 Pep-1 및 벌독으로부터 유래된 항균 펩타드인 멜리틴(melittin)을 합성하기 위하여, 9-플루오레닐-메톡시카르보닐(9-fluorenyl-methoxycarbonyl, Fmoc)-chemistry를 이용한 고상 펩타이드 합성법(solid phase method; Merrifield, R. B., Science, 232, 341-347, 1986)으로 제조하였다. 구체적으로, Pep-1-K 및 Pep-1의 카르복실말단은 -COOH 형태이며 발린(Val)이기 때문에 Fmoc-Val-Wang-Resin을 출발물질로 사용하였고, 말리틴의 카르복실말단은 -NH2 형태이기 때문에 Fmoc-Rinked Amide-Resin을 출발물질로 사용하였다. 또한, 각 Fmoc-아미노산 연결에 의한 펩타이드 사슬 연장은 연결시약인 N-하이드록시벤조트리아졸(N-hydroxybenzotriazole, HOBt)와 디사이클로헥시카르보디마이드(dicyclohexycarbodiimide, DCC)를 사용하였다. 최종적으로 Pep-1-K 및 Pep-1의 아미노말단의 Fmoc-아미노산인 Fmoc-Lys(Boc)-OH을 연결시킨 후, 20% piperidine/N-methyl pyrolidone(NMP)용액으로 Fmoc기를 제거하고, NMP와 디코로메탄(dichoromethane, DCM)으로 여러 번 씻어준 다음 질소가스로 건조시켰다. 이어, 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid, TFA)-페놀-티오애니솔(thioanisole)-에타네디시올(ethanedithiol)-H2O(82.5: 5: 5: 2.5: 5, 부피/부피) 용액을 가하고 실온에서 2시간 동안 반응시켜 보호기를 제거 및 수지(resin)로부터 펩타이드를 분리시킨 다음, 디에틸에테르(dietyleter)로 상기 펩타이드를 침전시켰다. 이어, 상기로부터 수득한 펩타이드를 0.05% TFA가 포함되어 있는 정제형 역상컬럼(Vydac C18, 300Å, 15μm, 2.2cm×25cm)이 부착된 아세토니트릴(acetonitrile, CH3CN)를 순차적으로 이용하는 크로마토그래피(HPLC)로 정제하였 다. 이렇게 정제된 펩타이드는 MALDI-TOF-MS(matrix-assisted laser desorption ionization)에 의한 질량 분석법(Hill, et al., Rapid Commun. Mass Spectrometry, 5, 395-OOO, 1991)을 이용하여 분자량을 측정하였고, 측정된 값이 Pep-1-K의 아미노산 서열로부터 계산한 분자량 계산치와 서로 일치함을 확인함으로써 원하는 정확한 아미노산 서열을 가진 펩타이드가 합성되었음을 확인하였다(표 1).In order to synthesize the antimicrobial peptide Pep-1-K, the cell permeable peptide Pep-1, and the antimicrobial peptide melittin (melittin) derived from bee venom, 9-fluorenyl-methoxycarbonyl (9 It was prepared by the solid phase method (merrifield, RB, Science, 232, 341-347, 1986) using -fluorenyl-methoxycarbonyl, Fmoc) -chemistry. Specifically, Fmoc-Val-Wang-Resin was used as a starting material because the carboxyl ends of Pep-1-K and Pep-1 were -COOH and valine, and the carboxyl end of maltin was -NH. since the two types was used Fmoc-Amide-Resin Rinked as a starting material. In addition, peptide chain extension by each Fmoc-amino acid linkage used N-hydroxybenzotriazole (HOBt) and dicyclohexycarbodiimide (DCC) which are linking reagents. Finally, Fmoc-Lys (Boc) -OH, which is the Fmoc-amino acid of the amino terminal of Pep-1-K and Pep-1, was connected, and the Fmoc group was removed with 20% piperidine / N-methyl pyrolidone (NMP) solution. After washing several times with NMP and dichoromethane (DCM) and drying with nitrogen gas. Trifluoroacetic acid (TFA) -phenol-thioanisole-ethanedithiol-H 2 O (82.5: 5: 5: 2.5: 5, volume / volume) solution was then added. The reaction was carried out at room temperature for 2 hours to remove the protecting group and to separate the peptide from the resin, and then the peptide was precipitated with diethyl ether. Subsequently, chromatography (HPLC) using acetonitrile (acetonitrile (CH3CN) to which the peptide obtained from the above was attached with a purified reverse phase column (Vydac C18, 300 μs, 15 μm, 2.2 cm × 25 cm) containing 0.05% TFA was performed. Purified). The purified peptide was measured by molecular mass spectrometry (Milldi et al., Rapid Commun. Mass Spectrometry, 5, 395-OOO, 1991) by matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI-TOF-MS). By confirming that the measured values coincide with each other, the molecular weight calculated from the amino acid sequence of Pep-1-K, it was confirmed that a peptide having the correct amino acid sequence of interest was synthesized ( Table 1 ).

MALDI-TOF-MS에 의해 결정된 합성 펩타이드의 분자량Molecular Weight of Synthetic Peptides Determined by MALDI-TOF-MS 펩타이드Peptide 아미노산 서열Amino acid sequence 분자량 (Molecular Weight ( DaDa )) 계산치Calculation 측정치Measure Pep-1Pep-1 KETWWETWWTEWSQPKKKRKVKETWWETWWTEWSQPKKKRKV 2848.32848.3 2847.92847.9 Pep-1-KPep-1-K KKTWWKTWWTKWSQPKKKRKVKKTWWKTWWTKWSQPKKKRKV 2845.42845.4 2845.72845.7 멜리틴Melittin GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH2 GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH 2 2846.52846.5 2846.42846.4

<실시예 2> 상기 펩타이드의 항균활성 측정 Example 2 Determination of Antimicrobial Activity of the Peptides

본 발명자들은 <실시예 1>로부터 결정된 Pep-1-K(서열번호 2), Pep-1(서열번호 1) 및 멜리틴(서열번호 3)의 항균활성을 측정하기 위하여, 그람-양성균, 그람-음성균 및 항생제 내성 균주에 상기 펩타이드를 각각 처리한 후 항균활성을 비교하였다. 구체적으로, 그람-양성균(Gram-negative bacteria)은 한국생명공학연구원(Korean Collection for Type Cultures, KCTC)로부터 분양받은 대장균(KCTC 1682), 슈도모나스 애루지노사(Pseudomonas aeruginosa, KCTC 1637) 및 살모넬라 타이피무리넘(Salmonella typhimurium, KCTC 1926)을 사용하였고, 그람-음성균(Gram-negative bacteria)은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis , KCTC 3068), 스트렙토로코커스 에피덜미디스(Staphylococcus epidermidis , KCTC 1917) 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, KCTC 1621)를 사용하였으며, 항생제 내성 균주는 서울여자대학교 항생제 내성 균주은행(The Culture Collection of Antibiotic-Resistant Microbes, Seoul Women's University, CCARM)로부터 분양받은 메치실린-내성 스타필로코커스 아우레우스(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA)인 CCARM 3001, CCARM 3089 및 CCARM 3543을 사용하였고, 복합약제-내성 슈도모나스 애루지노사(multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa , MDRPA)인 CCARM 2092, CCARM 2095 및 CCARM 2109를 사용하였다.The present inventors, in order to determine the antimicrobial activity of Pep-1-K ( SEQ ID NO: 2 ), Pep-1 ( SEQ ID NO: 1 ) and melittin ( SEQ ID NO: 3 ) determined from <Example 1>, Gram-positive bacteria, Gram -Antimicrobial activity was compared after treatment of the peptides to negative bacteria and antibiotic resistant strains, respectively. Specifically, Gram-negative bacteria are E. coli (KCTC 1682), Pseudomonas aeruginosa ( KCTC 1637), and Salmonella typhi, which were distributed from the Korea Collection for Type Cultures (KCTC). flock over (Salmonella typhimurium, KCTC 1926) was used for Gram-negative bacteria (Gram-negative bacteria) is Bacillus subtilis (Bacillus subtilis, KCTC 3068), Rhodococcus epi deolmi discharge (as Staphylococcus Streptomyces epidermidis , KCTC 1917) and Staphylococcus aureus ( KCTC 1621) were used, and the antibiotic resistant strains were The Culture Collection of Antibiotic-Resistant Microbes, Seoul Women's University, CCARM. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ( MRSA) CCARM 3001, CCARM 3089 and CCARM 3543, which were sold from the US, were used and multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa , MDRPA), CCARM 2092, CCARM 2095 and CCARM 2109.

각 균주를 ml 당 2×106개의 콜로니-형성 유닛(colony-forming units, CFUs)이 되도록 1%의 펩톤(peptone)으로 희석한 다음, 100 ㎕씩 96-웰 마이크로적정 플레이트(microtiter plate)에 분주한 후, 1%의 펩톤으로 희석한 펩타이드 용액(2:1 단계적으로 희석된 용액) 100㎕을 각 웰에 첨가하였다. 이어, 상기 플레이트를 37℃에서 18시간 동안 배양한 다음 ELISA 판독기(Bio-Tek사, 미국)를 이용하여 620nm의 파장에서 각 웰의 흡광도를 측정한 후 각 펩타이드의 최소성장억제농도(minimal inhibitory concentration, MIC)를 결정하였다. 이때, 대조군으로 사용한 펩타이드는 세포투과성 펩타이드인 Pep-1 및 천연에서 발견된 항균성 펩타이드 중 비교적 강한 항균활성을 지닌 벌독에서 유래된 항균성 펩타이드인 멜리틴(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH2)을 사용하였다. Each strain was diluted with 1% peptone to 2 × 10 6 colony-forming units (CFUs) per ml, then 100 μl in 96-well microtiter plates. After dispensing, 100 μl of the peptide solution (2: 1 step diluted solution) diluted with 1% peptone was added to each well. Subsequently, the plate was incubated at 37 ° C. for 18 hours, and then the absorbance of each well was measured at a wavelength of 620 nm using an ELISA reader (Bio-Tek, USA), followed by the minimal inhibitory concentration of each peptide. , MIC) was determined. In this case, the peptide used as a control was a cell permeable peptide, Pep-1, and an antimicrobial peptide, melittin (GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH 2 ) derived from bee venom having a relatively strong antimicrobial activity among natural peptides.

그 결과, 표 2와 표 3에서와 같이, 그람-음성균 및 그람-양성균에서 Pep-1-K는 Pep-1에 비해 매우 증가된 항균활성을 나타냄을 확인하였다. 즉, Pep-1의 MIC 값은 8μM ~ 64μM 이하인 반면, Pep-1-K의 MIC 값은 1μM ~ 2μM 이다. 특히, Pep-1-K는 대조군인 멜리틴과 유사하게 강한 항균활성을 나타내었다. 또한, 표 4와 표 5에서와 같이, Pep-1-K는 항생제 내성 균주에 대해서도 MIC 값이 1μM ~ 8μM을 나타내는 강한 항균활성을 나타냄을 확인하였다.As a result, as shown in Table 2 and Table 3, it was confirmed that Pep-1-K in the Gram-negative bacteria and Gram-positive bacteria showed a very increased antimicrobial activity compared to Pep-1. That is, the MIC value of Pep-1 is 8 μM to 64 μM or less, while the MIC value of Pep-1-K is 1 μM to 2 μM. In particular, Pep-1-K showed a strong antimicrobial activity similar to the control melittin. In addition, as shown in Table 4 and Table 5, it was confirmed that Pep-1-K showed a strong antimicrobial activity showing an MIC value of 1μM ~ 8μM against antibiotic resistance strains.

그람-음성균에 대한 각 펩타이드의 항균활성Antimicrobial Activity of Each Peptide against Gram-negative Bacteria 펩타이드Peptide 최소성장억제농도 (μM)Minimum growth inhibitory concentration (μM) 대장균 (KCTC 1682)Escherichia coli (KCTC 1682) 살모넬라 타이피무리넘 (KCTC 1926)Salmonella typhimurium (KCTC 1926) 슈도모나스 애루지노사 (KCTC 1637)Pseudomonas aeruginosa (KCTC 1637) Pep-1Pep-1 3232 64 <64 < 64 <64 < Pep-1-KPep-1-K 22 1One 22 멜리틴Melittin 22 22 44

그람-양성균에 대한 각 펩타이드의 항균활성Antimicrobial Activity of Each Peptide against Gram-positive Bacteria 펩타이드Peptide 최소성장억제농도 (μM)Minimum growth inhibitory concentration (μM) 바실러스 서브틸리스 (KCTC 3068)Bacillus subtilis (KCTC 3068) 스타필로코커스 아우레우스 (KCTC 1261)Staphylococcus aureus (KCTC 1261) 스타필로코커스 에피덜미디스 (KCTC 1917)Staphylococcus Epidermidis (KCTC 1917) Pep-1Pep-1 88 6464 6464 Pep-1-KPep-1-K 22 22 1One 멜리틴Melittin 22 1One 1One

메치실린-내성 스타필로코커스 아우레우스에 대한 각 펩타이드의 항균활성Antimicrobial Activity of Each Peptide against Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus 펩타이드Peptide 최소성장억제농도 (μM)Minimum growth inhibitory concentration (μM) MRSA 1 (CCARM 3001)MRSA 1 (CCARM 3001) MRSA 2 (CCARM 3089)MRSA 2 (CCARM 3089) MRSA 3 (CCARM 3543)MRSA 3 (CCARM 3543) Pep-1Pep-1 64 <64 < 64 <64 < 64 <64 < Pep-1-KPep-1-K 22 22 1One 멜리틴Melittin 1One 22 1One

복합약제-내성 슈도모나스 애루지노사에 대한 각 펩타이드의 항균활성Antimicrobial Activity of Each Peptide against Combination Drug-Resistant Pseudomonas aeruginosa 펩타이드Peptide 최소성장억제농도 (μM)Minimum growth inhibitory concentration (μM) MDRPA 1 (CCARM 2092)MDRPA 1 (CCARM 2092) MDRPA 2 (CCARM 2095)MDRPA 2 (CCARM 2095) MDRPA 3 (CCARM 2109)MDRPA 3 (CCARM 2109) Pep-1Pep-1 3232 64 <64 < 3232 Pep-1-KPep-1-K 88 88 88 멜리틴Melittin 1616 88 88

<실시예 3> Pep-1-K의 적혈구 용혈활성(hemolysis) 측정Example 3 Measurement of Hemolysis of Hemocytosis of Pep-1-K

본 발명자들은 서열번호 2로 기재된 본 발명의 Pep-1-K에 대한 인간 적혈구 세포의 용혈활성을 측정하기 위하여, 인간의 적혈구(human erythrocytes)에 상기 펩타이드 및 대조군인 Pep-1과 멜리틴을 각각 처리한 후 용혈활성을 비교하였다. 인간의 적혈구(human erythrocytes)를 인산완충식염수(35 mM의 인산 완충용액/150 mM의 NaCl 혼합용액, pH 7.4)로 희석한 후, 1000g에서 10분간 원심분리한 다음 세 번 세척하였다. 이어, 인산 완충 식염수로 희석한 8.0% 적혈구 세포를 96-웰 마이크로적정 플레이트에 100㎕씩 분주한 후, 상기 각 펩타이드를 100㎕씩 첨가한 다음 37℃에서 1 시간 동안 배양하였다. 이어, 배양된 96-웰 마이크로적정 플레이트를 1000g로 5분 동안 원심분리하여 상층액을 수득한 후, 100㎕의 상층액을 다른 96-웰 마이크로적정 플레이트에 옮겨 405nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 또한, 대조군 펩타이드로는 멜리틴(melittin)를 사용하였으며, 측정값은 0.1%의 트리톤 X-100으로 처리했을 때의 값을 100% 용혈로 계산하여 각 펩타이드의 용혈활성(세포파괴 정도)을 하기 수학식 1과 같이 % 용혈도(hemolysis)로 산출하였다.In order to measure the hemolytic activity of human erythrocyte cells against Pep-1-K of the present invention set forth in SEQ ID NO: 2 , the present inventors have applied the peptide and the control group Pep-1 and melittin to human erythrocytes, respectively. Hemolytic activity was compared after treatment. Human erythrocytes were diluted with phosphate buffered saline (35 mM phosphate buffer / 150 mM NaCl solution, pH 7.4), centrifuged at 1000 g for 10 minutes, and then washed three times. Subsequently, 100 μl of 8.0% red blood cells diluted with phosphate buffered saline were dispensed into a 96-well microtiter plate, and 100 μl of each peptide was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. for 1 hour. Subsequently, the cultured 96-well microtiter plate was centrifuged at 1000 g for 5 minutes to obtain a supernatant, and then 100 μl of the supernatant was transferred to another 96-well microtiter plate to measure absorbance at a wavelength of 405 nm. In addition, melittin (melittin) was used as a control peptide, and the measured value was calculated as 100% hemolysis when treated with 0.1% Triton X-100 to determine the hemolytic activity (degree of cell destruction) of each peptide. It was calculated by the hemolysis (% hemolysis) as shown in equation (1 ).

용혈도 (% hemolysis) = [(ODpeptide-ODzero - lysis) / (OD100 %- lysis-ODzero - lysis)]×100Hemolysis also (% hemolysis) = [(OD peptide -OD zero - lysis) / (OD 100% - lysis -OD zero - lysis)] × 100

= [(A - C) / (B - C)]×100                            = [(A-C) / (B-C)] × 100

이때, 상기 A는 405nm에서 측정한 펩티드 용액의 흡광도이고, B는 405nm에서 측정한 0.1%의 트리톤 X-100의 흡광도이며, C는 405nm에서 측정한 인산완충식염수의 흡광도이다. 또한, 본 발명의 펩티드에 대한 대조군으로는 강한 용혈활성을 나타내는 항균성 펩타이드인 멜리틴을 사용하였다. At this time, A is the absorbance of the peptide solution measured at 405nm, B is the absorbance of 0.1% Triton X-100 measured at 405nm, C is the absorbance of phosphate buffered saline measured at 405nm. As a control of the peptide of the present invention, melittin, an antimicrobial peptide showing strong hemolytic activity, was used.

그 결과, 도 1에서와 같이, 멜리틴은 매우 강한 용혈활성을 나타낸 반면, Pep-1 및 본 발명의 Pep-1-K는 100~200μM의 고농도에서 어떠한 용혈활성도 나타내지 않았다.As a result, as shown in Figure 1, melittin showed a very strong hemolytic activity, while Pep-1 and Pep-1-K of the present invention did not show any hemolytic activity at a high concentration of 100 ~ 200μM.

<실시예 4> Pep-1-K의 세균세포에 대한 선택성 분석Example 4 Selectivity Analysis of Pep-1-K to Bacterial Cells

<4-1> 트립토판 형광발산단파장이동 측정<4-1> Tryptophan fluorescence emission wavelength shift measurement

본 발명자들은 상기 Pep-1-K의 세균세포에 대한 선택성을 측정하기 위하여, 각각 박테리아 및 진핵세포의 지질막을 모방하는 인지질을 제작한 후, 트립토판 형광발산단파장이동(fluorescence blue shift)을 조사하였다. 구체적으로, 박테리아의 지질막을 모방하는 인지질 조성물인 EYPE(egg yolk L-phosphatidylethanolamine)/EYPG(egg yolk L-α-phosphatidyl-DL-glycerol; 7:3, w/w)(Sigma Chemical사, 미국) 및 진핵세포의 지질막을 모방하는 인지질 조성물인 EYPC(egg yolk phosphatidylcholine)/콜레스테롤(10:1, w/w)(Sigma Chemical Co. 미국)을 각각 유리판에 넣고 클로로포름으로 녹인 후, 회전식 증발탈수기(rotary evaporator, EYELA N-1000, Tokyo Rikakikai사, 일본)로 용매를 제거한 다음 유리판 벽에 얇은 필름이 형성되도록 하였다. 이어, 건조된 얇은 필름에 트리스 완충용액(10mM Tris, 0.1mM EDTA, 150mM NaCl, pH 7.4)을 첨가한 후 잘 섞어 주었다. 이렇게 생성된 지질용액은 티타늄-팁 초음파처리기(titanium-tip ultrasonicator, Microson사, 미국)를 이용하여 상기 용액이 맑아질 때까지 10 내지 20분 동안 0℃에서 분쇄한 다음, EYPE/EYPG(7:3, w/w) 및 EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w)의 작은 단일 라멜라 소포체(small unilamellar vesicle, SUV)를 제조하였다. The present inventors prepared phospholipids that mimic the lipid membranes of bacteria and eukaryotic cells, respectively, in order to measure the selectivity of bacterial cells of Pep-1-K, and then examined the tryptophan fluorescence blue shift. Specifically, EGPE (egg yolk L-phosphatidylethanolamine) / EYPG (egg yolk L-α-phosphatidyl-DL-glycerol; 7: 3, w / w), which is a phospholipid composition that mimics the lipid membrane of bacteria (Sigma Chemical, USA) And EYPC (egg yolk phosphatidylcholine) / cholesterol (10: 1, w / w) (Sigma Chemical Co. USA), each of which is a phospholipid composition that mimics the lipid membrane of eukaryotic cells, was dissolved in chloroform, and then rotated into a rotary evaporator. evaporator, EYELA N-1000, Tokyo Rikakikai, Japan) was used to remove the solvent and a thin film was formed on the glass plate wall. Subsequently, Tris buffer solution (10 mM Tris, 0.1 mM EDTA, 150 mM NaCl, pH 7.4) was added to the dried thin film and mixed well. The lipid solution thus produced was ground using a titanium-tip ultrasonicator (Microson, USA) for 10-20 minutes at 0 ° C. until the solution became clear, and then EYPE / EYPG (7: 3, w / w) and small unilamellar vesicles (SUV) of EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) were prepared.

이어, 상기 지질막 모방물의 트립토판 형광발산단파장이동(fluorescence blue shift)을 모델 RF-5301PC 분광분석기(Shimadzu, 일본)를 이용하여 측정하였다. 이때, 각각의 펩타이드는 0.6mM의 리포좀(몰비율은 펩타이드:리포좀 = 1:200)을 포함한 3ml의 트리스 완충용액에 첨가하여 20℃에서 10분간 방치한 후, 280nm에서 형광을 여기(excitation)시키고, 300nm 내지 400nm에서 발산(emission)을 스캔한 다음 형광 스펙트럼으로부터 각 펩타이드의 최대 흡광도를 나타내는 파장을 정 하였다.Next, tryptophan fluorescence blue shift of the lipid membrane mimetic was measured using a model RF-5301PC spectrometer (Shimadzu, Japan). At this time, each peptide was added to 3 ml of Tris buffer solution containing 0.6mM liposomes (peptide: liposome = 1: 200), left for 10 minutes at 20 ℃, and then fluorescence was excited at 280nm After scanning the emission from 300nm to 400nm, the wavelength representing the maximum absorbance of each peptide was determined from the fluorescence spectrum.

그 결과, 표 5에서와 같이 트리스 완충용액에서는 350nm의 파장에서 각 펩타이드에 대한 트립토판 형광발산의 최대값을 나타내었다. 이는, 상기 펩타이드의 트립토판은 트리스 완충용액의 친수성 환경(hydrophilic environment)에 위치한다는 것을 의미한다. 또한, 박테리아의 지질막을 모방하는 EYPE/EYPG(7:3, w/w) 리포좀 용액에서는 Pep-1, Pep-1-K 및 멜리틴에 대한 트립토판 형광발산의 최대값이 트리스 완충용액에서의 최대값과 비교했을 때 각각 8nm, 9nm 및 11nm인 거의 유사한 최대 흡수파장에서의 짧은 파장으로의 이동(blue shift)을 일으켰다. 이러한 결과는, 각 펩타이드의 트립토판이 EYPE/EYPG(7:3, w/w) 리포좀의 소수성을 띤 지질 이중충 중심에 위치한다는 것을 의미한다. 이와 달리, EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w) 리포좀 용액에서 멜리틴은 최대 흡수파장에서 13nm의 짧은 파장으로의 이동을 보인 반면, Pep-1과 Pep-1-K는 단지 1nm의 짧은 파장으로의 이동을 나타냄을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터, 멜리틴은 EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w) 리포좀의 소수성을 띤 지질 이중층의 소수성에 위치하지만, Pep-1과 Pep-1-K는 소수성 중심에 침투하지 못하고 친수성 환경에 위치에 위치한다는 것을 의미한다.As a result, as shown in Table 5, the Tris buffer solution showed the maximum value of tryptophan fluorescence emission for each peptide at a wavelength of 350 nm. This means that the tryptophan of the peptide is located in the hydrophilic environment of Tris buffer. In addition, in EYPE / EYPG (7: 3, w / w) liposome solutions that mimic bacterial lipid membranes, the maximum value of tryptophan fluorescence for Pep-1, Pep-1-K and melittin was the maximum in Tris buffer. Compared to the values, a short blue shift occurred at nearly similar maximum absorption wavelengths of 8 nm, 9 nm and 11 nm, respectively. This result means that the tryptophan of each peptide is located in the hydrophobic lipid duplex center of EYPE / EYPG (7: 3, w / w) liposomes. In contrast, in the EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) liposome solution, melittin showed a short wavelength of 13 nm at the maximum absorption wavelength, whereas Pep-1 and Pep-1-K were only 1 nm short. It can be seen that the shift to the wavelength is shown. From these results, melittin is located in the hydrophobicity of the hydrophobic lipid bilayer of EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) liposomes, while Pep-1 and Pep-1-K do not penetrate into the hydrophobic center and are hydrophilic Means to be located in a position on.

트리스 완충용액, EYPE/EYPG(7:3, w/w) 리포좀 용액 및 EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w) 리포좀 용액에서의 펩타이드 트립토판 최대흡수파장(emission maxima)Peptide tryptophan emission maxima in Tris buffer, EYPE / EYPG (7: 3, w / w) liposome solution and EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) liposome solution 펩타이드Peptide 트리스Tris 완충용액 Buffer (( nmnm )) EYPEEYPE /Of EYPGEYPG (7:3, w/w)  (7: 3, w / w) 리포좀Liposomes 용액 ( Solution ( nmnm )) EYPCEYPC /콜레스테롤 (10:1, w/w) / Cholesterol (10: 1, w / w) 리포좀Liposomes 용액 ( Solution ( nmnm )) Pep-1Pep-1 350350 342 (8)a 342 (8) a 349 (1)a 349 (1) a Pep-1-KPep-1-K 350350 341 (9)341 (9) 349 (1)349 (1) 멜리틴Melittin 350350 339 (11)339 (11) 337 (13)337 (13)

a: 최대흡수파장(emission maxima)에서의 짧은 파장으로의 이동(blue shift).a: blue shift at the maximum absorption wavelength (emission maxima).

<4-2> 트립토판 형광발산소멸(fluorescence emission quenching) 측정<4-2> tryptophan fluorescence emission quenching measurement

본 발명자들은 상기 실시예 <4-1>의 트립토판 형광발산단파장이동의 결과를 검증하기 위한 추가적인 방법으로, 아크릴아미드를 형광측정(fluorescence measurement)의 수용성 소멸인자(quencher)로 사용하였다. 이때, 아크릴아미드에 대한 트립토판의 흡수를 줄이기 위하여 280nm 대신 295nm에서 트립토판을 여기(excitation)시켰으며, 펩타이드/인지질의 몰비율이 1/200인 0.6mM의 리포좀 용액에 3M의 아크릴아미드 용액을 조금씩 첨가한 후, 각 펩타이드 트립토판의 형광에 있어서 아크릴아미드의 영향을 하기 수학식 2와 같이 Stern-Volmer 방정식을 이용하여 분석하였다. The present inventors used acrylamide as a water-soluble quencher of fluorescence measurement as an additional method for verifying the result of the tryptophan fluorescence emission wavelength shift of Example 4-1. At this time, to reduce the absorption of tryptophan to acrylamide, tryptophan was excited at 295 nm instead of 280 nm, and 3M acrylamide solution was gradually added to a 0.6 mM liposome solution having a mole ratio of peptide / phospholipids of 1/200. Afterwards, the effect of acrylamide on the fluorescence of each peptide tryptophan was analyzed using the Stern-Volmer equation as shown in Equation 2 below.

F0 / F소멸인자 ( quencher ) = 1 + Ksv [Q]F 0 / F extinction factor (quencher) = 1 + Ksv [ Q]

이때, F0는 아크릴아미드가 존재하지 않을 때의 형광강도(fluorescence intensity)를, F소멸인자(Fquencher)는 아크릴아미드가 존재할 때의 형광강도를 각각 의미한다. 또한, Ksv는 Stern-Volmer quenching 상수를, [Q]는 아크릴아미드의 농도를 각각 의미한다.In this case, F 0 means fluorescence intensity when acrylamide is not present, and F quench factor (Fquencher) means fluorescence intensity when acrylamide is present. In addition, Ksv is Stern-Volmer quenching constant, and [Q] means acrylamide concentration, respectively.

그 결과, 도 2A에서와 같이 EYPE/EYPG(7:3, w/w) 리포좀 용액에서는 모든 펩타이드에서 소멸인자인 아크릴아미드의 농도에 따라 유사한 트립토판의 효과적인 형광소멸(fluorescence quenching) 효과가 나타남을 확인하였다. 이는, 모든 펩타이드가 박테리아 세포막을 모방하는 음전하를 띠는 인지질막에 효과적으로 침투할 수 있다는 것을 의미한다. 반면, 도 2B에서와 같이 EYPC/콜레스테롤(10:1, w/w) 리포좀 용액에서 멜리틴만이 아크릴아미드의 농도에 따라 트립토판의 효과적인 형광소멸 효과가 나타날 뿐 Pep-1과 Pep-1-K에서는 형광 소멸효과가 나타나지 않았다. 이는, Pep-1과 Pep-1-K는 진핵세포의 세포막을 모방하는 중성지질보다는 박테리아 세포막을 모방하는 음전하를 띠는 인지질막에 효과적으로 침투할 수 있다는 것을 의미한다. 상기 결과로부터, 본 발명자들은 Pep-1과 Pep-1-K는 박테리아 세포에서만 선택적으로 살균작용을 나타내는 사실을 확인하였다.As a result, in EYPE / EYPG (7: 3, w / w) liposome solution as shown in Figure 2A it was confirmed that the effective fluorescence quenching effect of the similar tryptophan according to the concentration of acrylamide as a destructive factor in all peptides It was. This means that all peptides can effectively penetrate negatively charged phospholipid membranes that mimic bacterial cell membranes. On the other hand, only melittin in EYPC / cholesterol (10: 1, w / w) liposome solution, as shown in FIG. 2B, showed an effective fluorescence quenching effect of tryptophan depending on the concentration of acrylamide. Pep-1 and Pep-1-K Showed no fluorescence quenching effect. This means that Pep-1 and Pep-1-K can effectively penetrate negatively charged phospholipid membranes that mimic bacterial cell membranes rather than neutral lipids that mimic eukaryotic cell membranes. From the above results, the inventors confirmed that Pep-1 and Pep-1-K selectively bactericidal only in bacterial cells.

<실시예 5> Pep-1-K에 의한 박테리아 세포막을 모방하는 인공지질막의 파괴능 측정Example 5 Determination of Destructive Capacity of Artificial Lipid Membrane Mimicking Bacterial Cell Membrane by Pep-1-K

본 발명자들은 서열번호 2로 기재된 본 발명의 Pep-1-K가 박테리아의 세포막을 표적으로 하여 살균작용을 하는지 아니면 세포질을 표적으로 하여 살균작용을 하는지 확인하기 위하여, 형광염료(fluorescent dye)인 칼세인(calcein)을 포함한 박테리아의 세포막을 모방하는 인공지질막인 EYPE(egg yolk L-phosphatidylethanolamine)/EYPG(egg yolk L-α-phosphatidyl-DL-glycerol; 7:3, w/w)로 구성된 양전하를 띤 큰 단일 라멜라 소포체(large unilamellar vesicle, LUV)의 리포좀을 제작하여 형광염료 방출분석(fluorescent dye leakage assay)을 수행하였다. 구체적으로, EYPC/EYPG(7:3, w/w)로 구성된 인지질을 ml당 10mM이 되도록 클로로포름(CHCl3)에 녹인 다음, 회전식 증발기(rotary evaporator, EYELA N-1000, Tokyo Rikakikai사, 일본)를 이용하여 클로로포름을 제거하고, 하루 동안 동결건조시켰다. 이어, 건조된 지질 필름(lipid film)을 칼세인 농도가 70mM이 되도록 1ml의 트리스 완충용액(10mM Tris-HCl, 0.1mM EDTA, 150mM NaCl, pH 7.4)에 용해시킨 다음, 이 리포좀 용액을 액체 질소에서 동결-해동(frozing-thawing) 과정을 11번 반복한 후, 폴리카르보네이트(polycarbonate) 필터(미세공 크기가 100nm인 필터를 두 장 겹친 것)를 장착한 LiposoFast 사출성형기(Avestin, Inc. 캐나다)에 10회 통과시켜 칼세인을 포함한 EYPC/EYPG(7:3, w/w) LUV를 제작하였다. 이어, Sephadex G-50 컬럼을 이용하여 LUV를 포함하지 않은 칼세인을 제거하고 칼세인을 포함한 리포좀만을 수취하였다. 이어, 분광형광계(Shimadzu RF 5301 PC spectrofluorimeter, 일본)의 여기파장(excitation wavelength)을 490nm로, 최대 흡수파장(emission wavelength)를 520nm로 맞춘 다음, 3ml의 트리스 완충용액을 석영 큐벳(quartz cuvette; 1cm 광로 길이)에 넣은 후 적당량의 LUV 용액을 넣고, 20μl의 10% Triton-X100을 첨가하여 형광 세기(fluorescence intensity)가 1000을 넘지 않도록 LUV의 양을 조절하였다. 이어, 상기 조건이 확립되면 LUV의 트리스 완충용액에 각각의 펩타이드를 투여하였다. 이때, 100% 염료방출(dye leakage)은 0.1% Triton-X100을 넣었을 때의 형광 세기로 표시하였고, 박테리아의 세포막을 표적으로 하여 항균활성을 나타내는 대조군 펩타이드로는 멜리틴을 사용하여 비교하였다. The inventors of the present invention described in SEQ ID NO: 2 , Pep-1-K of the present invention to determine whether the bactericidal action by targeting the cell membrane of the bacterium or the cytoplasm, a dye that is a fluorescent dye (fluorescent dye) Positive charge consisting of EYPE (egg yolk L-phosphatidylethanolamine) / EYPG (egg yolk L-α-phosphatidyl-DL-glycerol; 7: 3, w / w), an artificial lipid membrane that mimics the cell membranes of bacteria, including calcein Liposomes of large single lamellae vesicles (LUVs) were prepared and subjected to a fluorescent dye leakage assay. Specifically, the phospholipid consisting of EYPC / EYPG (7: 3, w / w) is dissolved in chloroform (CHCl3) to 10 mM per ml, and then a rotary evaporator (EYELA N-1000, Tokyo Rikakikai, Japan) Chloroform was removed and lyophilized for one day. Subsequently, the dried lipid film was dissolved in 1 ml of Tris buffer (10 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA, 150 mM NaCl, pH 7.4) so that the concentration of calcein was 70 mM, and then the liposome solution was dissolved in liquid nitrogen. LiposoFast injection molding machine (Avestin, Inc.) equipped with a polycarbonate filter (two overlapping filters with a micropore size of 100 nm) after 11 freezing-thawing cycles. 10 times) to produce EYPC / EYPG (7: 3, w / w) LUV including Calcein. Subsequently, calcein containing no LUV was removed using a Sephadex G-50 column, and only liposomes containing calcein were received. Subsequently, the excitation wavelength of the spectrofluorometer (Shimadzu RF 5301 PC spectrofluorimeter, Japan) was set at 490 nm, the maximum emission wavelength was set at 520 nm, and then 3 ml of Tris buffer solution was added to a quartz cuvette (1 cm). After the optical path length), an appropriate amount of LUV solution was added thereto, and 20 μl of 10% Triton-X100 was added to adjust the amount of LUV so that the fluorescence intensity did not exceed 1000. Then, when the above conditions were established, each peptide was administered to Tris buffer solution of LUV. At this time, 100% dye leakage (dye leakage) was expressed by the fluorescence intensity when 0.1% Triton-X100 was added, and compared with melittin as a control peptide showing antimicrobial activity by targeting the bacterial cell membrane.

그 결과, 도 3에서와 같이 세균의 세포막을 표적으로 하여 살균작용을 하는 대조군으로 사용한 항균성 펩타이드인 멜리틴을 2.0μM로 투여한 경우에는 100%에 가까운 급격한 칼세인 방출을 일으킨 반면, Pep-1과 Pep-1-K을 각각 64μM 및 2.0μM로 투여한 경우에는 칼세인 방출을 일으키지 않았다. 이때, 상기 펩타이드의 농도는 각 세균에 대한 MIC값에 가까운 농도를 사용하기 위하여, Pep-1은 64μM로 처리하였고, Pep-1-K는 2μM로 처리하였다. 이러한 결과는, Pep-1과 Pep-1-K가 세균의 세포막을 표적으로 하지 않고 세포질을 표적으로 하여 살균작용을 한다는 것을 시사한다.As a result, as shown in FIG. 3, when 2.0 μM of melittin, an antimicrobial peptide used as a control for targeting bacterium cell membranes, was used, a rapid calcein release of nearly 100% occurred, whereas Pep-1 Administration of Pep-1-K at 64 μM and 2.0 μM, respectively, did not cause calcein release. At this time, in order to use the concentration of the peptide close to the MIC value for each bacteria, Pep-1 was treated with 64μM, Pep-1-K was treated with 2μM. These results suggest that Pep-1 and Pep-1-K do bactericidal action by targeting the cytoplasm without targeting the bacterial cell membrane.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 신규한 항균 펩타이드인 Pep-1-K는 그람-양성균, 그람-음성균 및 항생제 내성 균주에 대해 강력한 항균활성을 가질 뿐 아니라 인간 적혈구 세포에 어떠한 용혈현상도 나타내지 않아 무독성 항균제, 식품 방부제 및 화장품 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다. As described above, Pep-1-K, a novel antimicrobial peptide of the present invention, not only has strong antimicrobial activity against Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and antibiotic resistant strains, but does not show any hemolysis in human erythrocytes. It can be usefully used as non-toxic antibacterial, food preservative and cosmetic additive.

<110> Chosun University <120> A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof <130> 6P-06-03 <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Pep-1 <400> 1 Lys Glu Thr Trp Trp Glu Thr Trp Trp Thr Glu Trp Ser Gln Pro Lys 1 5 10 15 Lys Lys Arg Val 20 <210> 2 <211> 21 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Pep-1-K <400> 2 Lys Lys Thr Trp Trp Lys Thr Trp Trp Thr Lys Trp Ser Gln Pro Lys 1 5 10 15 Lys Lys Arg Lys Val 20 <210> 3 <211> 26 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Melittin <400> 3 Gly Ile Gly Ala Val Leu Lys Val Leu Thr Thr Gly Leu Pro Ala Leu 1 5 10 15 Ile Ser Trp Ile Lys Arg Lys Arg Gln Gln 20 25 <110> Chosun University <120> A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the          cell-penetrating peptide Pep-1 and uses <130> 6P-06-03 <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Pep-1 <400> 1 Lys Glu Thr Trp Trp Glu Thr Trp Trp Thr Glu Trp Ser Gln Pro Lys   1 5 10 15 Lys Lys Arg Val              20 <210> 2 <211> 21 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Pep-1-K <400> 2 Lys Lys Thr Trp Trp Lys Thr Trp Trp Thr Lys Trp Ser Gln Pro Lys   1 5 10 15 Lys Lys Arg Lys Val              20 <210> 3 <211> 26 <212> PRT <213> Amino acid sequence for Melittin <400> 3 Gly Ile Gly Ala Val Leu Lys Val Leu Thr Thr Gly Leu Pro Ala Leu   1 5 10 15 Ile Ser Trp Ile Lys Arg Lys Arg Gln Gln              20 25

Claims (11)

세포투과성 펩타이드인 Pep-1의 2번째, 6번째 및 11번째의 글루탐산(Glu) 중 어느 하나 이상을 양전하를 띤 염기성 아미노산으로 치환하여 제조되는 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드.A synthetic or recombinant antimicrobial peptide, which is prepared by substituting any one or more of the second, sixth and eleventh glutamic acid (Glu) of Pep-1, which is a cell permeable peptide, with a positively charged basic amino acid. 제 1항에 있어서, 양전하를 띤 염기성 아미노산은 알기닌(Arg), 히스티딘(His) 또는 라이신(Lys)인 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드. 2. The synthetic or recombinant antimicrobial peptide according to claim 1, wherein the positively charged basic amino acid is arginine (Arg), histidine (His) or lysine (Lys). 제 1항에 있어서, 박테리아 KCTC 1682, 슈도모나스 애루지노사(Pseudomonas aeruginosa) KCTC 1637 및 살모넬라 티피무리넘(Salmonella typhimurium) KCTC 1926을 포함하는 그람-양성균으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 균주에 대하여 항균활성을 가지는 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드.The method of claim 1, wherein the bacteria KCTC 1682, Pseudomonas her labor Rouge (Pseudomonas aeruginosa) KCTC 1637 and Salmonella typhimurium herd over (Salmonella typhimurium ) Synthetic or recombinant antimicrobial peptides having antimicrobial activity against any one or more strains selected from Gram-positive bacteria comprising KCTC 1926. 제 1항에 있어서, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 3068, 스타필로코커스 에피덜미디스(Staphylococcus epidermidis) KCTC 1917 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) KCTC 1621을 포함하는 그람-음성균으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 균주에 대하여 항균활성을 가지는 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드.According to claim 1, Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis ) KCTC 3068, Staphylococcus epidermidis ) KCTC 1917 and Staphylococcus aureus ) Synthetic or recombinant antimicrobial peptides having antimicrobial activity against any one or more strains selected from Gram-negative bacteria comprising KCTC 1621. 제 1항에 있어서, 메치실린-내성 스타필로코커스 아우레우스(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA)인 CCARM 3001, CCARM 3089 및 CCARM 3543와 복합약제-내성 슈도모나스 애루지노사(multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa, MDRPA)인 CCARM 2092, CCARM 2095 및 CCARM 2109을 포함하는 항생제 내성균주로부터 선택되는 어느 하나 이상의 균주에 대하여 항균활성을 가지는 것을 특징으로 하는 합성 또는 재조합 항균 펩타이드.The method of claim 1, wherein the methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA), selected from antibiotic resistant strains including CCARM 3001, CCARM 3089 and CCARM 3543 and CCARM 2092, CCARM 2095 and CCARM 2109, which are multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa ( MDRPA). Synthetic or recombinant antimicrobial peptides having antimicrobial activity against one or more strains. 제 1항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 무독성 항균제.Non-toxic antimicrobial agent comprising the antimicrobial peptide of claim 1 as an active ingredient. 제 6항에 있어서, 사람의 적혈구 세포를 전혀 파괴하지 않는 것을 특징으로 하는 무독성 항균제.The non-toxic antimicrobial agent according to claim 6, which does not destroy human red blood cells at all. 제 6항에 있어서, 음성인지질에 대한 선택적 친화성을 갖는 것을 특징으로 하는 무독성 항균제.7. A nontoxic antimicrobial agent according to claim 6 having a selective affinity for negative phospholipids. 제 6항에 있어서, 세포질을 표적하여 살균작용하는 것을 특징으로 하는 무독성 항균제.7. A non-toxic antimicrobial agent according to claim 6, characterized in that it targets and sterilizes the cytoplasm. 제 1항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 식품 방부제.Food preservatives comprising the antimicrobial peptide of claim 1 as an active ingredient. 제 1항의 항균 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 화장품 첨가제.Cosmetic additive comprising the antimicrobial peptide of claim 1 as an active ingredient.
KR1020060064045A 2006-07-07 2006-07-07 1 A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof KR100811745B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060064045A KR100811745B1 (en) 2006-07-07 2006-07-07 1 A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060064045A KR100811745B1 (en) 2006-07-07 2006-07-07 1 A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080004997A true KR20080004997A (en) 2008-01-10
KR100811745B1 KR100811745B1 (en) 2008-03-11

Family

ID=39215562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060064045A KR100811745B1 (en) 2006-07-07 2006-07-07 1 A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100811745B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100970579B1 (en) * 2008-03-28 2010-07-16 한림대학교 산학협력단 Cell-transducing pyridoxal-5'-phosphate phosphatase fusion protein
WO2018088734A3 (en) * 2016-11-10 2018-08-09 주식회사 바이오셀트란 Globular structure containing novel protein transduction domain
CN115433258A (en) * 2022-09-06 2022-12-06 北京林业大学 Antibacterial polypeptide and application thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA199900752A1 (en) 1997-02-20 2000-06-26 Йеда Рисерч Энд Дивелопмент Ко. Лтд. ANTIPATOGENIC SYNTHETIC PEPTIDES AND COMPOSITIONS INCLUDING THEM
KR100490362B1 (en) * 2000-07-26 2005-05-17 학교법인 한림대학교 Oligolysine transducing domain, oligolysine-cargo molecule complex and uses thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100970579B1 (en) * 2008-03-28 2010-07-16 한림대학교 산학협력단 Cell-transducing pyridoxal-5'-phosphate phosphatase fusion protein
WO2018088734A3 (en) * 2016-11-10 2018-08-09 주식회사 바이오셀트란 Globular structure containing novel protein transduction domain
CN115433258A (en) * 2022-09-06 2022-12-06 北京林业大学 Antibacterial polypeptide and application thereof
CN115433258B (en) * 2022-09-06 2023-09-26 北京林业大学 Antibacterial polypeptide and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR100811745B1 (en) 2008-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Selective cytotoxicity following Arg-to-Lys substitution in tritrpticin adopting a unique amphipathic turn structure
Oren et al. Structure and organization of the human antimicrobial peptide LL-37 in phospholipid membranes: relevance to the molecular basis for its non-cell-selective activity
Strahilevitz et al. Spectrum of antimicrobial activity and assembly of dermaseptin-b and its precursor form in phospholipid membranes
Joshi et al. Interaction studies of novel cell selective antimicrobial peptides with model membranes and E. coli ATCC 11775
Zhu et al. Design and mechanism of action of a novel bacteria-selective antimicrobial peptide from the cell-penetrating peptide Pep-1
KR101038542B1 (en) Novel antimicrobial peptide analogue derived from pseudin, designed by substitution with proline and lysine and its use
Mirski et al. Utilisation of peptides against microbial infections–a review
US9079937B2 (en) Dendrimeric peptides, pharmaceutical compositions and methods of using the same
AU2014213503A1 (en) Compositions and uses of materials with high antimicrobial activity and low toxicity
KR20130078561A (en) Novel antibiotic and antimycotic peptide with four times repeated lys and trp residues and use therof
André et al. Structure–activity relationship-based optimization of small temporin-SHf analogs with potent antibacterial activity
KR19990087100A (en) Anti-pathogenic peptides and their constituents
AU781243B2 (en) Methods of peptide preparation
Lee et al. Cell-selectivity of tryptophan and tyrosine in amphiphilic α-helical antimicrobial peptides against drug-resistant bacteria
TWI403330B (en) Low hemolysis antibacterial peptide pharmaceutical compositions and use thereof
KR100879211B1 (en) Novel antimicrobial peptide and its application derived from echiuroid worm, Urechis unicinctus
KR20100065639A (en) Novel antimicrobial peptide analogue with bacterial cell selectivity, derived from piscidin, and its use
KR100811745B1 (en) 1 A novel antimicrobial peptide Pep-1-K designed from the cell-penetrating peptide Pep-1 and uses thereof
KR100438416B1 (en) Novel peptides with increased + charge and hydrophobicity by substituting one or more amino acids of CA-MA peptide and pharmaceutical compositions containing thereof
N Lorenzón et al. C-terminal lysine-linked magainin 2 with increased activity against multidrug-resistant bacteria
KR100935031B1 (en) Novel synthetic antimicrobial peptide without random coil region and added cationic ion derived from Ribosomal Protein L1 of Helicobacter pylori and composition for antibacterac and antifungal
KR100883815B1 (en) Trp-rich model antimicrobial peptides and their analogues with unnatural amino acids and uses thereof
Son et al. Effects of C-terminal residues of 12-mer peptides on antibacterial efficacy and mechanism
KR101627455B1 (en) Chimeric peptide having antimicrobial activity and antimicrobial composition comprising the same
KR100911375B1 (en) Novel analog antimicrobial peptide and its application derived from echiuroid worm, Urechis unicinctus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120220

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee