KR20080044689A - Novel bacterium bacillus subtilis s1, novel peptides from it and use thereof - Google Patents

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Abstract

A novel peptide isolated from a novel Bacillus subtilis S1 is provided to show excellent antibiotic effect on harmful fungi and bacteria, thereby being usefully used as an antibacterial and anti-fungal pharmaceutical composition, a pesticide, or a preservative of food, cosmetics or medicines. A Bacillus subtilis S1 having the antibiotics activity is deposited as a deposition no. KCTC 10888BP. A method for purifying a peptide from the Bacillus subtilis comprises the steps of: (a) culturing the Bacillus subtilis S1; (b) after filtering a culture solution obtained from the step(a), loading the filtrate into RP-HPLC(reverse phase-high performance liquid chromatography); (c) eluting proteins to a column of the step(b) using an eluent with gradually increased acetonitrile concentration; and (d) recovering a peak fraction from the eluent and investigating the antibacterial activity thereof. A peptide purified by the method and showing anti-bacterial and anti-fungal activities is characterized in that it is secreted from the Bacillus subtilis S1, has a molecular weight of 1.4-1.6 KDa, and shows antibacterial activity on Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes. An anti-bacterial and anti-fungal pharmaceutical composition, a biological pesticide or a preservative of foods, cosmetics, or medicines comprises the peptide as an effective ingredient. Further, the concentration of the acetonitrile increases from 5% to 65%.

Description

신균주인 바실러스 서브틸리스 에스원, 이로부터 정제한 신규 펩타이드 및 이의 용도{Novel bacterium Bacillus subtilis S1, novel peptides from it and use thereof}Bacillus subtilis S1, a new strain, a novel peptide purified therefrom and its use {Novel bacterium Bacillus subtilis S1, novel peptides from it and use}

도 1은 박테리아의 항진균 활성을 스크리닝한 결과를 나타낸 그림이고, 1 is a picture showing the results of screening the antifungal activity of bacteria,

A : Aspergillus species vs S-10 A: Aspergillus species vs S-10

B : Aspergillus fumigatus vs S-10B: Aspergillus fumigatus vs S-10

C : Aspergillus species vs D-2 C: Aspergillus species vs D-2

D : Fusarium moniliforme var. subglutinans vs S-1, F : test fungi, S : screening bacteria.D: Fusarium moniliforme var. subglutinans vs S-1 , F: test fungi, S: screening bacteria.

도 2는 바실러스 섭틸리스와 S-1 콜로니의 염기서열을 정렬한 결과를 나타낸 그림이고, 2 is a diagram showing the result of aligning the nucleotide sequence of Bacillus subtilis and S-1 colony,

도 3은 S-1으로부터 수득한 배양 상층액의 Fusarium moniliforme var. subglutinans 에 대한 항진균 활성을 나타낸 그림이고, Figure 3 shows the Fusarium moniliforme var. The figure shows antifungal activity against subglutinans ,

A: the supernatans (40 μg)A: the supernatans (40 μg)

B: Mes bufferB: Mes buffer

C: Mes buffer+BSA.C: Mes buffer + BSA.

도 4는 RP-HPLC(Reverse Phase-high performance liquid chromatography)를 1차로 실시하여 펩타이드들을 분리한 결과를 나타낸 그래프이고, 4 is a graph showing the results of separating peptides by performing reverse phase-high performance liquid chromatography (RP-HPLC) first;

도 5는 RP-HPLC(Reverse Phase-high performance liquid chromatography)를 2차로 실시하여, 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23을 분리, 정제한 결과를 나타낸 그래프이고, 5 is a graph showing the results of separating and purifying new peptides S1-14, S1-19, and S1-23 by performing reverse phase-high performance liquid chromatography (RP-HPLC) in a second manner;

도 6은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로부터 분리, 정제한 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19 및 S1-23의 단백질전기영동 사진이고, 6 is a protein electrophoresis picture of the novel peptides S1-14, S1-19 and S1-23 isolated and purified from Bacillus subtilis ,

도 7a는 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19 및 S1-23을 첨가한 배지에 진균류인 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)를 배양하여 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23의 항진균 활성을 가시화한 그림이고, Figure 7a is a new peptide S1-14, S1-19, S1- by culturing the fungi Colletotrichum coccodes in the medium to which the new peptides S1-14, S1-19 and S1-23 are added Figure 23 visualizes the antifungal activity of

도 7b는 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19 및 S1-23을 첨가한 배지에 진균류인 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)를 배양하여 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23의 항진균 활성을 가시화한 그림이고, Figure 7b is a new peptides S1-14, S1-19, S1-23 by culturing the fungi Rhizoctonia solani in a medium to which the new peptides S1-14, S1-19 and S1-23 are added The picture visualizes the antifungal activity of

도 8은 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23에 대한 2차 구조 분석을 위하여 CD(Circular Dichroism) 분석을 한 결과를 나타낸 그림이고, 8 is a diagram showing the results of CD (Circular Dichroism) analysis for secondary structure analysis for the novel peptides S1-14, S1-19, S1-23,

도 9는 S1-14의 구조분석 결과를 나타낸 그림이다. 9 is a diagram showing the results of the structural analysis of S1-14.

본 발명은 신규 분리, 동정한 바실러스 서브틸리스 에스원(Bacillus subtilis S1), 이로부터 분리한 신규 펩타이드 및 이의 용도에 관한 것으로서, 구체적으로는 토양으로부터 분리, 동정한 신균주인 바실러스 서브틸리스 에스원(Bacillus subtilis S1), 이로부터 분리 정제한 항진균용 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a novel isolate, identified Bacillus subtilis S1 ( Bacillus subtilis S1 ), a novel peptide isolated therefrom and its use, and specifically, Bacillus subtilis S1 , a new strain isolated and identified from soil ( Bacillus subtilis S1 ), and anti-fungal novel peptides S1-14, S1-19, S1-23, and their use, which are separated and purified therefrom.

세균의 감염은 인간의 질병에서 가장 흔하고 치명적인 원인 중의 하나이다. 1928년 푸른곰팡이에서 플레밍(fleming)이 페니실린(penicillin)을 처음 분리한 이래, 항생제 개발은 각종 감염증을 치료 및 사망률을 감소에 기여한 현대 의학의 최대 업적 중 하나로 꼽힌다. Bacterial infection is one of the most common and deadly causes of human disease. Since Fleming's first separation of penicillin from blue mold in 1928, antibiotic development is considered one of the greatest achievements of modern medicine in contributing to treating infections and reducing mortality.

항생제라는 용어는 토양의 시료로부터 미생물 분리작업을 거쳐 스트렙토마이신(streptomycin)을 발견한 미국의 selman a. waksman이 다른 미생물의 발육이나 대사를 저해하는 물질을 '항생제(antibiotics)'라고 부를 것을 미국 세균학회에 제안함으로써 탄생하였다. 일반적인 항생물질은 미생물이 생산하는 화학적 물질로서, 낮은 농도로도 다른 미생물의 생육을 저해하는 물질로 정의되나, 미생물로부터 분리한 것과 더불어 미생물의 생산물이 화학적으로 합성이 가능한 경우나 미생물 생산물로부터 화학적으로 유도체를 만드는 것이 가능한 경우까지 포함한다. 더 나아가 미생물의 발육이나 대사 뿐 아니라 암세포의 발육 또는 대사를 저해하는 경우도 포함한다. The term antibiotic refers to selman a. In the United States, where microorganisms were isolated from soil samples to find streptomycin. It was born when Waksman proposed to the American Society of Bacteriology to call "antibiotics" for substances that inhibit the development or metabolism of other microorganisms. Common antibiotics are chemical substances produced by microorganisms, and are defined as substances that inhibit the growth of other microorganisms even at low concentrations.In addition to separation from microorganisms, they can be synthesized chemically or chemically from microbial products. Include as long as possible to make derivatives. Furthermore, it includes the case of inhibiting the growth or metabolism of cancer cells as well as the growth or metabolism of microorganisms.

한편, 질병치료에 사용되는 항생제의 경우에 지금까지 많은 종류의 항생물질이 발견ㆍ개발되어 널리 사용되고 있으나, 점차 항생제에 내성이 생긴 병원성 미생물이 출현하고 그 수가 증가하고 있는 실정이다. 즉, 사람, 동물 등의 질병 치료에 항생제가 사용되고 농·수산물 수확과 생산성 증가에까지 쓰이면서 이에 내성을 지닌 세균이 출현하게 되었다. 그 뿐 아니라, 세계 최강의 항생제인 반코마이신에 내성을 지닌 슈퍼박테리아까지 출현해 큰 충격을 주고 있다. 더욱 문제가 되는 것은 새로운 항생제를 개발하는 시간보다 세균들이 이미 개발된 항생제에 내성을 획득하는 시간이 비교할 수 없을 정도로 속도가 빠르다는 점이다.On the other hand, in the case of antibiotics used in the treatment of diseases, many kinds of antibiotics have been discovered and developed so far, but are widely used, but the number of pathogenic microorganisms that have become resistant to antibiotics has appeared and the number thereof has increased. In other words, antibiotics have been used to treat diseases of humans and animals, and the use of agricultural and marine products and increased productivity has led to the emergence of resistant bacteria. In addition, super bacteria that are resistant to vancomycin, the world's strongest antibiotic, have appeared and are shocking. Even more problematic is that the time for bacteria to develop resistance to antibiotics that are already developed is incomparably faster than the time to develop new antibiotics.

항생제에 대한 내성(tolerance)은 항생제에 대한 저항성(resistance)과는 구별되는 현상으로 1970년대에 뉴모코커스(Pneumococcus sp.)에서 최초로 발견이 되었다(Tomasz et al., Nature, 227; 138-140, 1970). 내성을 보이는 종은 통상적인 농도의 항생제 존재 하에서는 성장을 멈추지만 죽지는 않는데 이는 항생제가 세포벽 합성 효소를 저해할 때 세균 자체의 오토라이신(autolysin) 등과 같은 자가분해(autolytic) 효소의 활성이 일어나지 않기 때문이다.Tolerance to antibiotics is a distinct phenomenon from antibiotic resistance and was first discovered in Pneumococcus sp. In the 1970s (Tomasz et al., Nature , 227; 138-140, 1970). Resistant species stop growing but do not die in the presence of the usual concentration of antibiotic, which does not cause the activity of autolytic enzymes, such as autolysin, in the bacteria itself when the antibiotic inhibits cell wall synthase. Because.

작용 기작의 측면에서 내성은 크게 두 가지 경로로 이루어지는데, 첫 번째는 모든 세균에 있어서 성장속도가 감소할 때 일어나는 외형적(phenotypic) 내성이며(Tuomanen E., Revs. Infect. Dis., 3; S279-S291, 1986), 두 번째는 특정 세균에서 일어나는 돌연변이에 의한 유전적인 내성이다. 두 가지 경우 모두 오토라이신 활성의 하부조절(down regulation)이 일어난다는 것이 공통점인데, 이러한 하부조절은 외형적인 내성의 경우에는 일시적이며, 돌연변이가 일어난 유전적인 내성의 경우에는 영구적이다. 가장 간단한 유전적인 내성의 경우는 오토라이신 효소에 결손이 일어나는 것이나, 임상적으로 효소의 결손에 의해 내성을 가지는 균주가 발견된 적은 없으며, 오히려 오토라이신의 활성을 조절함으로써 내성을 가지는 예가 주로 보고되고 있다(Tuomanen et al., J. infect. Dis., 158; 36-43, 1988).In terms of the mechanism of action, resistance is largely divided into two pathways, the first being a phenotypic resistance that occurs when growth rate decreases in all bacteria (Tuomanen E., Revs. Infect. Dis. , 3; S279-S291, 1986), the second is genetic resistance by mutations in certain bacteria. In both cases, the down regulation of autolysine activity occurs in common, which is temporary for outward resistance and permanent for mutational genetic resistance. In the case of the simplest genetic resistance, a defect occurs in the autolysine enzyme, but no clinically resistant strain has been found due to the deletion of the enzyme. Rather, a case of resistance by regulating the activity of the autolysine is mainly reported. (Tuomanen et al., J. infect. Dis. , 158; 36-43, 1988).

세균이 여러 가지 항생제에 대하여 내성을 가지는 것은 임상적으로 대단히 중요한데, 이는 내성 세균을 박멸하는 것이 불가능하게 되면 임상적인 감염에서 항생제 치료의 효용이 떨어지기 때문이다(Handwerger and Tomasz, Rev. Infec. Dis., 7; 368-386, 1985). 아울러, 내성이 생기면 항생제 치료에도 불구하고 살아남는 균주가 생기고 이러한 균주는 항생제에 저항성을 가지는 새로운 유전 요소를 획득해서 항생제의 존재 하에서도 계속 성장하게 되므로 내성은 항생제에 대한 저항성이 생기게 되는 선행조건이 된다. It is clinically very important for bacteria to be resistant to various antibiotics, because the inability to eradicate resistant bacteria makes antibiotic treatment less effective in clinical infections (Handwerger and Tomasz, Rev. Infec. Dis ., 7; 368-386, 1985). In addition, resistance is a prerequisite for resistance to antibiotics, since strains that survive despite antibiotic treatment are obtained and these strains acquire new genetic elements that are resistant to antibiotics and continue to grow in the presence of antibiotics. .

현재 페니실린(penicillin) 및 메티실린(methicillin)계 항생제 내성 균주 즉, MRSA(methicillin resistant staphylococcus), MRSE(MethicillinResistant Staphylococcus epidermidis) 등에 대한 강력한 항생제로서 반코마이신(VANCOMYCIN), 테이코플라닌(TEICOPLANIN)이 개발되어 그 사용이 계속 증가되어 왔다. 그러나 과도한 사용으로 인하여 최후의 항생제로 불리는 반코마이신마저 이에 내성을 지닌 병원성 세균인 엔테로코사이(enterococci)가 발견되고 있으며, 엔테로코쿠스 패칼리스(Enterococcus faecalis), 마이코박테리움 투버쿨로시스(Mycobacterium tuberculosis) 및 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 등은 지금까지 알려진 모든 항생제에 대한 내성을 나타내고 있다(Stuart B. Levy, Scientific American, 46-53, 1998). 따라서 항생제 내성 및 저항성을 가지는 세균을 사멸할 수 있는 신규한 항생제의 개발이 절실히 필요하다. Currently, VANCOMYCIN and teicoplanin have been developed as potent antibiotics against penicillin and methicillin-based antibiotic resistant strains, such as MRSA (methicillin resistant staphylococcus) and MRSE (Methicillin Resistant Staphylococcus epidermidis). Its use has continued to increase. However, due to excessive use, the pathogenic bacterium entererococci, which is resistant to even vancomycin, the last antibiotic, is found, Enterococcus faecalis and Mycobacterium tuberculosis. ) And Pseudomonas aeruginosa have shown resistance to all antibiotics known to date (Stuart B. Levy, Scientific American , 46-53, 1998). Therefore, there is an urgent need to develop new antibiotics capable of killing bacteria that have antibiotic resistance and resistance.

이에, 본 발명자들은 신규한 박테리아인 바실러스 서브틸리스 에스원(Bacillus subtilis S1)을 분리, 동정하고 상기 균주의 배양물에서 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19 및 S1-23을 분리, 정제하여 항진균 활성 여부를 알아본 결과, 강력한 항생 활성을 나타내는 것을 관찰하여 항균제, 항진균제 뿐 아니라 생물농약, 기능성 화장품, 화장품, 식품 또는 의약품의 보존제로 유용하게 이용될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have isolated and identified a novel bacterium Bacillus subtilis S1 , and isolated and purified new peptides S1-14, S1-19 and S1-23 from the culture of the strain. As a result of observing whether the activity shows strong antibiotic activity, it was confirmed that the present invention can be usefully used as a preservative of biopesticides, functional cosmetics, cosmetics, foods or pharmaceuticals as well as antibacterial and antifungal agents.

본 발명의 목적은 신균주인 바실러스 서브틸리스 에스원, 그로부터 분리된 항균 및 항진균 활성을 갖는 신규 펩타이드 및 이의 용도를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a novel strain Bacillus subtilis S1, a novel peptide having antibacterial and antifungal activity isolated therefrom and its use.

본 발명은 신규 균주인 바실러스 서브틸리스 에스원을 제공한다. The present invention provides a novel strain Bacillus subtilis S1.

또한, 본 발명은 바실러스 서브틸리스의 배양 및 정제에 의해 수득된 항균 및 항진균 활성을 나타내는 펩타이드 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a peptide exhibiting antibacterial and antifungal activity obtained by culturing and purifying Bacillus subtilis and a method of producing the same.

또한, 상기 펩타이드를 유효성분으로 하는 항균 및 항진균용 약학적 조성물 을 제공한다.In addition, it provides a pharmaceutical composition for antibacterial and antifungal with the peptide as an active ingredient.

또한, 상기 펩타이드를 유효성분으로 하는 생물농약을 제공한다.The present invention also provides a biopesticide comprising the peptide as an active ingredient.

아울러, 상기 펩타이드를 유효성분으로 하는 식품, 화장품 또는 의약품용 보존제를 제공한다.In addition, the present invention provides a preservative for food, cosmetics or pharmaceuticals using the peptide as an active ingredient.

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

본 발명은 신규 균주인 바실러스 서브틸리스 에스원을 제공한다. The present invention provides a novel strain Bacillus subtilis S1.

본 발명자들은 먼저 토양으로부터 여러 종류의 균주를 수득한 후, 단일 콜로니 상태로 분리하여 이들 콜로니의 배양액과 병원성 곰팡이, 프사리움 모닐리포름 var 서브글루티난스(Fusarium moniliforme var. subglutinans)를 고체배지에서 공동으로 키워 이들의 항생 활성의 정도를 비교하여 활성이 강한 S1을 선별하였다. 그리고 16S rRNA 유전자 서열에 의해서 균주 동정을 한결과 100% 바실러스 섭틸리스임을 확인하였다. 그리고 이 균주에서 활성 펩타이드를 가장 많이 생산하는 조건을 동정하기 위해 각종 배양 배지[LB (Luria Broth), BHI (Brain Hart Infusion), NB (Nutrient broth), TSB (Trypticase Soy Broth) 배지]에서 활성을 측정한 결과 TSB 배지에서 배양하였을 때 가장 활성이 높은 것으로 나타났다. The present inventors first obtained several kinds of strains from soil, and then separated them into a single colony state, and cultured media of these colonies, pathogenic fungi, and Fusarium moniliforme var. Subglutinans in solid medium. S1 with strong activity were selected by comparing their degree of antibiotic activity. The strains were identified by 16S rRNA gene sequence and confirmed to be 100% Bacillus subtilis. In order to identify the conditions that produce the most active peptides in this strain, activity was determined in various culture media (LB (Luria Broth), BHI (Brain Hart Infusion), NB (Nutrient broth), TSB (Trypticase Soy Broth) medium). As a result of the measurement, the highest activity was observed when cultured in TSB medium.

상기 바실러스 서브틸리스 에스원은 2006년 1월 11일자로 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자 은행에 기탁하였다(수탁번호 KCTC 10888BP).The Bacillus subtilis S1 was deposited on January 11, 2006 to the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank, an international depository institution (accession number KCTC 10888BP).

또한, 본 발명은 바실러스 서브틸리스의 배양 및 정제에 의해 수득된 항균 및 항진균 활성을 나타내는 펩타이드 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a peptide exhibiting antibacterial and antifungal activity obtained by culturing and purifying Bacillus subtilis and a method of producing the same.

본 발명자들은 상기 바실러스 서브틸리스 에스원 균주를 배양한 뒤, 크로마토그래피를 실시하여 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 배양액으로부터 펩타이드를 분리하였다. The present inventors cultured the Bacillus subtilis S1 strain, and then subjected to chromatography to separate peptides from Bacillus subtilis culture.

먼저, 바실러스 서브틸리스를 진탕 배양하고 상기 배양액을 여과지에 여과한 후, RP-HPLC(Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography)에 로딩하였다. 컬럼에 결합한 단백질을 용출시키기 위해 아세토니트릴 농도를 5에서 65%로 점차 증가시킨 용리액을 넣어가며 단백질을 분리시켰다. 이 중 최대 분획을 회수하고 이에 SDS-PAGE를 실시하여 세 가지 펩타이드를 수득하였다. 상기 분리한 세 가지 펩타이드들은 도 6에 나타난 바와 같이 약 2kDa 이하의 분자량을 갖고 있는 펩타이드로 확인되었다. 본 발명자들은 상기 신규 펩타이드를 ‘에스원-14, 에스원-19, 에스원-23(S1-14, S1-19, S1-23)'이라 명명하였다. First, the Bacillus subtilis was incubated with shaking and the culture solution was filtered through a filter paper, and then loaded into Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography (RP-HPLC). In order to elute the protein bound to the column, the protein was separated by adding an eluent gradually increasing the acetonitrile concentration from 5 to 65%. The maximum fraction was recovered and subjected to SDS-PAGE to obtain three peptides. The isolated three peptides were identified as peptides having a molecular weight of about 2 kDa or less as shown in FIG. The inventors have named the novel peptides 'S-1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23)'.

상기 펩타이드의 서열결정을 위하여 통상의 방법으로 서열분석을 시도하였으나 정확한 서열규명이 불가능하여 이를 Maldi-MS를 이용하여 이들 주어진 펩타이드의 분자 크기를 특정한 후, 분자크기와 비슷한 데이터베이스들을 중심으로 구조탐색과정을 수행하였다. 이들 펩타이드의 정확한 분자크기를 이용하여 전자데이타베이스 CCD(The Combinded Chemical Dictionary: Dictionary of Natural Products) 서치를 실시한 결과, S1-14의 경우 도 9에 나타난 구조를 갖는 펩타이드로 밝혀졌으며 나머지 S1-19과 S1-23의 구조도 S1-14, S1-19, S1-23의 경우 매스의 maldi MS/MS 데이터가 거의 비슷하므로 유사할 것으로 여겨진다. The sequencing was attempted by the conventional method for sequencing of the peptide, but the exact sequencing was impossible. Therefore, Maldi-MS was used to specify the molecular size of these given peptides, and then the structure search process centered on databases similar to molecular size. Was performed. Using the exact molecular size of these peptides, the electronic database CCD (The Combinded Chemical Dictionary: Dictionary of Natural Products) search showed that S1-14 was identified as a peptide having the structure shown in FIG. The structures of S1-23 are considered to be similar in the case of S1-14, S1-19, and S1-23 since the maldi MS / MS data of the masses are almost similar.

본 발명자들은 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23(S1-14, S1-19, S1-23)의 항진균 활성 측정을 위하여, 식물 병원성 진균인 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)에 대한 항진균 테스트를 실시하였다. 그 결과 본 발명의 신규 펩타이드인 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1-19, S1-23)은 강력한 항진균 활성을 나타냄을 시각적으로 확인하였다(도 7a 및 b 참조). In order to measure the antifungal activity of S-1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23), the present inventors have identified plant pathogenic fungi. Antifungal tests were performed on Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes . As a result, it was visually confirmed that the novel peptides S-1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23) of the present invention exhibit potent antifungal activity (see FIGS. 7A and B). .

본 발명자들은 본 발명의 신규 펩타이드인 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1-19, S1-23)이 세포독성을 나타내는지를 확인하기 위하여 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1-19, S1-23)의 사람의 적혈구 파괴능을 조사한 결과, 본 발명의 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1-19, S1-23)은 세포독성을 나타내지 않는 반면에 양성 대조군으로 사용한 벌독인 멜리틴은 세포 독성이 매우 높게 나타남을 알 수 있었다(표 2 참조).In order to confirm whether the novel peptides of the present invention, S1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23), are cytotoxic, S1-14, S1-19, As a result of investigating the erythrocyte destructive ability of human of S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23), S1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1) of the present invention -23) showed no cytotoxicity, whereas melittin, a bee venom used as a positive control, showed very high cytotoxicity (see Table 2 ).

상기의 결과로부터, 본 발명의 신규 펩타이드인 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1-19, S1-23)을 유효성분으로 함유하는 약학조성물은 탁월한 항진균 효과를 나타낼 뿐만 아니라 세포독성이 없기 때문에 인체에 안전한 항진균제로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.From the above results, the pharmaceutical composition containing the novel peptides S-1-14, S1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23) of the present invention as an active ingredient shows excellent antifungal effect. As it is not cytotoxic, it was confirmed that it can be usefully used as a safe antifungal agent to the human body.

또한, 본 발명은 상기 펩타이드를 포함하는 항균 및 항진균용 약학적 조성물을 제공한다. In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for antibacterial and antifungal comprising the peptide.

본 발명의 신규 펩타이드들인 에스원-14, 에스원-19, 에스원-23 (S1-14, S1- 19, S1-23)은 실제로 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.The novel peptides S-1-14, S-1-19, S1-23 (S1-14, S1-19, S1-23) of the present invention can be administered in various parenteral dosage forms, and when formulated, Diluents or excipients, such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, surfactants and the like, are prepared. Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and the suspension solvent, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like can be used. As the base of the suppository, witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.

본 발명의 신규 펩타이드들은 생리식염수 또는 유기용매와 같이 약제로 허용된 여러 전달체(carrier)와 혼합하여 사용될 수 있고, 안정성이나 흡수성을 증가시키기 위하여 글루코스, 수크로스 또는 덱스트란과 같은 카보하이드레이트, 아스코르브 산(ascorbic acid) 또는 글루타치온과 같은 항산화제(antioxidants), 킬레이팅 물질(chelating agents), 저분자 단백질 또는 다른 안정화제(stabilizers)들이 약제로 사용될 수 있다.The novel peptides of the present invention can be used in admixture with a number of carriers that are pharmaceutically acceptable, such as physiological saline or organic solvents, and carbohydrates such as glucose, sucrose or dextran to increase stability or absorption. Antioxidants such as ascorbic acid or glutathione, chelating agents, small molecule proteins or other stabilizers can be used as medicaments.

본 발명의 신규 펩타이드들의 유효 용량은 0.01 내지 100 ㎎/㎏이고, 바람직하기로는 0.1 내지 10 ㎎/㎏ 이며, 하루 1회 내지 3회 투여될 수 있다.The effective dose of the novel peptides of the present invention is 0.01 to 100 mg / kg, preferably 0.1 to 10 mg / kg, and may be administered once to three times a day.

본 발명의 약학적 조성물에서 본 발명의 신규 펩타이드들의 총 유효량은 거환(bolus) 형태 혹은 상대적으로 짧은 기간 동안 확산(infusion) 등에 의해 단일 투여량(single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량(multiple dose)이 장기간 투여되는 분할 치료 방법(fractionated treatment protocol)에 의해 투 여될 수 있다. 상기 농도는 약의 투여 경로 및 치료 횟수 뿐만 아니라 환자의 나이 및 건강상태 등 다양한 요인들을 고려하여 환자의 유효 투여량이 결정되는 것이므로 이러한 점을 고려할 때, 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 신규 펩타이드들의 약학적 조성물로서의 특정한 용도에 따른 적절한 유효 투여량을 결정될 수 있을 것이다.In the pharmaceutical composition of the present invention, the total effective amount of the novel peptides of the present invention may be administered to the patient in a single dose by bolus form or by infusion for a relatively short period of time, and multiple administration. Multiple doses may be administered by a fractionated treatment protocol that is administered for a long time. Since the concentration is determined by taking into consideration various factors such as the age and health status of the patient as well as the route of administration and the number of treatments of the drug, it is considered by those of ordinary skill in the art in view of this point. Appropriate effective dosages may be determined depending upon the particular use of the novel peptides of the invention as pharmaceutical compositions.

아울러, 본 발명은 상기 신규 펩타이드들을 유효성분으로 함유하는 생물 농약, 식품 방부제, 화장품 보존제 또는 의약품 보존제를 제공한다.In addition, the present invention provides a biological pesticide, food preservative, cosmetic preservative or pharmaceutical preservative containing the novel peptides as an active ingredient.

식품의 방부제, 화장품 보존제 및 의약품 보존제는 식품이나 의약품의 변질, 부패, 변색 및 화학변화를 방지하기 위해 사용되는 첨가물로서 살균제, 산화방지제가 이에 포함되며 세균, 곰팡이, 효모 등 미생물의 증식을 억제하여 식품 및 의약품에서 부패미생물의 발육저지 또는 살균작용을 하는 등의 기능성 항생제도 포함된다. 이러한 식품의 방부제 및 화장품, 의약품 보존제의 이상적인 조건으로는 독성이 없어야 하며, 미량으로도 효과가 있어야 한다. Food preservatives, cosmetic preservatives and pharmaceutical preservatives are additives used to prevent the deterioration, decay, discoloration and chemical change of foods and medicines. These include fungicides and antioxidants, and inhibit the growth of microorganisms such as bacteria, fungi and yeasts. Functional antibiotics, such as inhibiting the development or disinfection of decay microorganisms in food and pharmaceuticals, are included. The ideal conditions for these food preservatives, cosmetics and pharmaceutical preservatives should be nontoxic and effective in trace amounts.

농작물의 병충해를 박멸하기 위한 농약 역시 해로운 미생물의 증식을 억제하고 인체에 무해하여야 사람이 농약을 살포한 농작물을 안전하게 섭취할 수 있다. 본 발명의 신규 펩타이드들은 <표 1><표 2>에 나타난 바와 같이 강력한 항생 활성을 나타내고 독성이 없으므로 생물 농약, 식품의 방부제, 화장품 및 의약품 보존제로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.Pesticides to eradicate pests of crops must also inhibit the growth of harmful microorganisms and harm the human body so that humans can safely consume pesticide-spread crops. As the novel peptides of the present invention show strong antibiotic activity and no toxicity as shown in Table 1 and Table 2 , it was confirmed that they can be usefully used as biological pesticides, food preservatives, cosmetics and pharmaceutical preservatives.

본 발명의 생물농약은 펩타이드 성분 이외에 하나 이상의 다른 농약제를 첨 가할 수 있고 수화제, 유화 농축제, 수용성 분말, 분제, 과립제, 현탁 농축제 등의 농약에 일반적으로 사용되는 적당한 담체 및 또는 첨가제를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 고체 담체로는 콩가루, 밀가루 등의 곡분, 규조토, 인회석, 석고, 활석, 벤토나이트, 점토 등의 광물질이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 액체 담체로는 식물성 기름, 광물성 기름, 석유(예: 등유 및 나프타), 크실렌, 시클로 헥산, 시클로 헥사논, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 트리코로로에틸렌, 메틸이소부틸케톤 및 물이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 필요하다면, 균질 및 안정한 제재를 조성하기 위하여 계면 활성제를 첨가한다. The biopesticides of the present invention may add one or more other pesticides in addition to the peptide component and may be mixed with suitable carriers and / or additives commonly used in pesticides such as hydrating agents, emulsion concentrates, water soluble powders, powders, granules, suspension concentrates, and the like. It can be prepared by. As the solid carrier, minerals such as grains such as soy flour and flour, diatomaceous earth, apatite, gypsum, talc, bentonite, and clay may be used, but are not limited thereto. Vegetable oils, mineral oils, petroleum (e.g. kerosene and naphtha), xylenes, cyclohexane, cyclohexanone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tricholoethylene, methylisobutylketone and water may be used as liquid carriers. However, it is not limited thereto. If necessary, surfactants are added to form a homogeneous and stable preparation.

본 발명의 생물농약은 수화분말, 유화 농축제, 수용성 분말 및 현탁 농축제를 특정 농도가 되게 물로써 희석시켜 식물에 분무하기 위한 수성 현탁액 또는 수성 유제 등을 사용할 수 있다.The biopesticide of the present invention may be used an aqueous suspension or an aqueous emulsion for spraying plants by diluting the hydrated powder, the emulsifying thickener, the water-soluble powder and the suspending thickener to a specific concentration with water.

본 발명의 생물농약에서 상기 신규 펩타이드의 방제를 위한 유효 농도는 0.1μg/ml 내지 1mg/ml, 바람직하게는 1μg/ml 내지 100μg/ml이다.In the biopesticide of the present invention, the effective concentration for controlling the novel peptide is 0.1 μg / ml to 1 mg / ml, preferably 1 μg / ml to 100 μg / ml.

본 발명의 생물농약은 들판, 산림, 조림지, 온실, 과수원 또는 포도원의 보호에, 재배작물 또는 삼림수, 예를들면 곡류(예, 옥수수, 밀, 쌀 또는 사탕수수), 목화, 담배, 채소류(예, 오이, 고추, 대두, 상치, 양파, 토마토 또는 후추), 밭농작물(예, 딸기, 감자, 사탕무우, 땅콩 또는 콩), 사탕수수, 목초지 또는 마초(예, 옥수수 또는 사탕수수), 재배작물(예, 차, 커피, 코코아, 바나, 팜유, 코코넛, 고무 또는 향료), 과수 또는 작은 나무밭(예, 감귤류, 키위, 아보카도, 망고, 올리브 또는 호도), 포도원, 장식용 식물, 꽃 또는 채소류 또는 풀밭, 정원 및 공원의 관 목 또는 숲의 삼림수(낙엽수 및 상록수), 재배장 또는 양수의 보호에 유용하다.The biopesticides of the present invention may be used for the protection of fields, forests, plantations, greenhouses, orchards or vineyards, for cultivation of crops or forests such as cereals (eg corn, wheat, rice or sugar cane), cotton, tobacco, vegetables ( Eg, cucumbers, peppers, soybeans, lettuce, onions, tomatoes or peppers, field crops (e.g. strawberries, potatoes, beets, peanuts or beans), sugarcane, pasture or forage (e.g. corn or sugar cane), cultivation Crops (e.g. tea, coffee, cocoa, banana, palm oil, coconut, rubber or spices), fruit trees or small vineyards (e.g. citrus fruits, kiwi, avocado, mango, olives or hodo), vineyards, decorative plants, flowers or vegetables Or for the protection of shrubs (deciduous and evergreen), plantations or amniotic fluids in shrubs, gardens and parks or in forests.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 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 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 균주 분리 및 동정Example 1 Strain Isolation and Identification

본 발명자들은 먼저 토양으로부터 여러 종류의 균주를 분리하여 단일 콜로니 상태로 분리한 후 이들 콜로니의 배양액과 병원성 곰팡이, 프사리움 모닐리포름 var 서브글루티난스(Fusarium moniliforme var. subglutinans)(KCTC 16909)를 고체배지에서 공동으로 키워 이들의 항생 활성의 정도를 비교하여 활성이 강한 S1을 선별하였다. 이를 생명공학연구소 바이오벤쳐센터 (주) 프로바이오닉에서 16S rRNA 유전자 서열에 의해서 균주 동정을 한 결과 100% 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis)임을 확인하였다. The present inventors first isolate several strains from the soil and isolate them into a single colony state, followed by culture of these colonies, pathogenic fungi, and Fusarium moniliforme var. Subglutinans (KCTC 16909). S1 with strong activity were selected by comparing the degree of their antibiotic activity by raising them in a solid medium. The strain was identified by 16S rRNA gene sequence at Biotechnology Research Center Bioventure Co., Ltd. Probionic and confirmed that it is 100% Bacillus subtilis .

표 1: S-1 균주의 동정결과Table 1: Identification Results of S-1 Strains

균주Strain Blast 조사 결과 1 Blast Survey Results 1 S-1S-1 Bacillus subtilis (100%) Bacillus subtilis (100%)

상기 바실러스 서브틸리스 에스원은 2006년 1월 11일자로 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 유전자 은행에 기탁하였다(수탁번호 KCTC 10888BP).The Bacillus subtilis S1 was deposited on January 11, 2006 to the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank, an international depository institution (accession number KCTC 10888BP).

그리고 이 균주에서 활성 성분을 가장 많이 생산하는 조건을 동정하기 위해 각종 배양 배지, LB (Luria Broth), BHI (Brain Hart Infusion), NB (Nutrient broth), TSB (Trypticase Soy Broth) 배지에서 온도 30℃와 37℃로 배양하여 활성을 측정한 결과, TSB 배지에서 37℃에서 24시간 배양 하였을 때 가장 활성이 높은 것으로 나타났다. And in order to identify the conditions that produce the most active ingredient in this strain, the temperature of 30 ℃ in various culture medium, LB (Luria Broth), BHI (Brain Hart Infusion), NB (Nutrient broth), TSB (Trypticase Soy Broth) medium As a result of measuring the activity by incubation at 37 ℃, it was found that the highest activity when incubated for 24 hours at 37 ℃ in TSB medium.

표 2: 다양한 배지에서 수득한 S1 배양 상층액의 항진균 활성Table 2: Antifungal Activity of S1 Culture Supernatants Obtained in Various Media

배지 badge 성장온도 (℃) Growth temperature (℃) 항진균활성 Antifungal activity LBLB 3030 3737 NBNB 3030 3737 BHIBHI 3030 3737 + TSBTSB 3030 +++ 3737 +++

<실시예 2> 바실러스 서브틸리스(<Example 2> Bacillus subtilis ( Bacillus subtilisBacillus subtilis )의 배지로부터 단백질 추출Protein extraction from the medium

본 발명자들은 RP(Revers Phase)-HPLC를 실시하여 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 배양액으로부터 단백질을 분리하였다.The inventors performed Revers Phase (HPLC) -HPLC to isolate proteins from Bacillus subtilis culture.

우선 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 TSB(Trypticase Soy Broth) 액체 배지에서 24시간 배양하고 배양 온도를 37℃로 하여 진탕 배양한 배양액을 여과지(Whatman사, No.2)에 통과시켜 여과한 후 Shim-pack VP-ODS C18 컬럼(4.6 X 250 mm, particle; 12.0 ± 1.0 nm pore, Shimadzu사)이 장착된 RP(Reverse Phase)-HPLC(High Performance Liquid Chromatography)에 로딩하였다. 0.1% 트리플로로아세트산(Trifluoroacetic Acid)이 포함된 아세토니트릴(Acetonitrile) 완충용액에서 아세토니트릴 농도를 5%에서 65%까지 분당 2%씩 30 분 동안 증가시켜(linear gradient) 컬럼에 결합된 단백질을 용출한 후, 최대 분획(peak fraction)을 회수하였다(도 4). 그 결과 첫 번째 RP(Reverse Phase)-HPLC(High Performance Liquid Chromatography)에서는 무수히 많은 수의 단백질 피크를 얻을 수 있었다. 이들을 좀더 세분화 하여 분리하기 위해 프랙션을 임의로 세부분 (0-30분, 31-60분, 61-90분)으로 나눈 뒤 다시 한번 RP(Reverse Phase)-HPLC(High Performance Liquid Chromatography)를 수행했고 첫 번째 테스트때와 마찬가지로 활성이 있는 부분을 선별하여 최종 세 개의 피크를 얻을 수 있었다 (도 5). First, Bacillus subtilis was incubated for 24 hours in a TSB (Trypticase Soy Broth) liquid medium, and the culture medium shaken with a culture temperature of 37 ° C. was filtered through a filter paper (Whatman, No. 2). It was loaded in Reverse Phase (RP) -HPLC (High Performance Liquid Chromatography) equipped with a Shim-pack VP-ODS C18 column (4.6 × 250 mm, particles; 12.0 ± 1.0 nm pore, Shimadzu). In acetonitrile buffer solution containing 0.1% Trifluoroacetic Acid, the acetonitrile concentration was increased from 5% to 65% for 2 minutes at 2% per minute (linear gradient) to bind the protein bound to the column. After elution, the peak fraction was recovered (FIG. 4). As a result, the first reverse phase (RP) -HPLC (High Performance Liquid Chromatography) was able to obtain a myriad of protein peaks. To further subdivide the fractions, the fractions were randomly divided into subdivisions (0-30 minutes, 31-60 minutes, 61-90 minutes), and again, Reverse Phase (RP) -HPLC (High Performance Liquid Chromatography) was performed. As in the first test, the active parts were screened to obtain the final three peaks (FIG. 5).

<실시예 3> 단백질 전기영동 Example 3 Protein Electrophoresis

본 발명자들은 16.5% 슬랩 젤(slab gel)을 제작하여 Laemmli(Laemmli et al. 1972)의 방법에 따라 <실시예 1>에서 얻은 분획으로 16.5% Tricine-SDS-PAGE(Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis)를 실시하였다. The inventors prepared a 16.5% slab gel and obtained a fraction obtained in <Example 1> according to the method of Laemmli (Laemmli et al . 1972), and 16.5% Tricine-SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis). Was carried out.

<실시예 2>에서 얻은 단백질 시료와 표준 단백질을 16.5% 아크릴아마이드 젤(acrylamide gel)에 로딩(loading)하여 전기영동을 실시한 후, 쿠마시 브릴리언트 블루(coomassie brilliant blue) R-250으로 젤을 염색하고, 탈색 완충용액(destaining buffer; MeOH: glacial acetic acid: distilled water = 30: 10: 60)으로 탈색하여 나타나는 단백질의 밴드를 확인하였다.The protein sample and the standard protein obtained in Example 2 were loaded on a 16.5% acrylamide gel and subjected to electrophoresis, and then the gel was stained with Coomassie brilliant blue R-250. In addition, a band of protein was identified by destaining with a destaining buffer (MeOH: glacial acetic acid: distilled water = 30: 10: 60).

분자량 표준 단백질로는 Tricine 단백질 전기영동시에 표준 단백질의 범주에 속하는 26.6 kDa의 마우스의 근육으로부터 분리된 트라이오스포스페이트 아이소머레이즈(Triosephosphate Isomerase), 17 kDa의 미오글로빈(Horse Heart Myoglobin), 14.2 kDa의 알파-락트알부민(α-Lactaalbumin from bovine milk), 6.5 kDa의 아프로티닌(Aprotinin from bovine lung), 3.5 kDa의 인슐린 체인 B(Insulin Chain B), 1 kDa의 브라디키닌(Bradykinin)을 이용하여 단백질의 분자량을 측정하였다(도 6). 그 결과 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 배양액에서 분리한 신규 펩타이드 분자량이 약 2kDa 이하인 것을 확인하였다.Molecular weight standard proteins include Triosephosphate Isomerase, 17 kD Myoglobin (Horse Heart Myoglobin), 14.2 kDa alpha- isolated from muscle of 26.6 kDa mice belonging to the standard protein category upon Tricine protein electrophoresis. Molecular weight of protein using α-Lactaalbumin from bovine milk, 6.5 kDa Aprotinin from bovine lung, 3.5 kDa Insulin Chain B, and 1 kDa Bradykinin Was measured ( FIG. 6 ). As a result, it was confirmed that the molecular weight of the new peptide isolated from the Bacillus subtilis culture was about 2 kDa or less.

<실시예 4> 신규 펩타이드의 분자량 확인 Example 4 Confirmation of Molecular Weight of New Peptide

<실시예 2>에서 분리한 펩타이드를 6N-HCl에 녹인 후 22시간 동안 110℃에서 가수분해하여 건조시켜 질량 스펙트라(mass spectra)(Voyager DE RP instrument(Perseptive Biosystems, Framingham, MA)로 분자량을 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 신규 펩타이드는 도 4 5에 나타난 바와 같이 SI-14: 1462.79, SI-19: 1490.81, SI-23: 1504.83의 분자량을 갖고 있는 세 가지 펩타이드로 확인되었다. 본 발명자들은 상기 펩타이드를 각각 S1-14, S1-19, S1-23이라 명명하였다. The peptide isolated in Example 2 was dissolved in 6N-HCl, and then hydrolyzed and dried at 110 ° C. for 22 hours to confirm molecular weight by mass spectra (Voyager DE RP instrument (Perseptive Biosystems, Framingham, MA)). was as a result, the novel peptides of the invention SI-14 as shown in Figures 4 and 5:. 1462.79, SI-19 : 1490.81, SI-23:. it was confirmed in three peptides having a molecular weight of 1504.83 inventors They named the peptides S1-14, S1-19, S1-23, respectively.

<실시예 5> 항진균 활성 측정Example 5 Antifungal Activity Measurement

<5-1> MTT assay 및 현미경 관찰<5-1> MTT assay and microscopic observation

본 발명의 펩타이드의 항진균 활성 측정을 위하여, 식물 병원성 진균인 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)(KACC, Korean Agricultural Culture Collection)에 S1-14, S1-19, S1-23 각각 첨가한 후, MTT assay를 수행하였다.For the determination of antifungal activity of the peptides of the present invention, plant pathogenic fungi After adding S1-14, S1-19 and S1-23 to Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes (KACC, Korean Agricultural Culture Collection), MTT assay was performed. .

96-웰 마이크로 적정 플레이트(96-well microtiter plate)에 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)(KACC, Korean Agricultural Culture Collection)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)(KACC, Korean Agricultural Culture Collection)를 각각 포함한 YPD 배지를 희석하여 웰당 100μl씩 분주하여 2 X 103 cell/well이 되도록 하였다. 여기에 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23와 기존에 강력한 항진균 활성을 가지고 있는 것으로 알려진 멜리틴(Melittin) 펩타이드(애니젠 합성)를 여러 가지 농도로 각각 첨가하였다. 이를 30℃에서 하룻밤 방치한 후, ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)로 620nm에서 흡광도를 측정하고 농도별 흡광도 그래프를 작성한 후, 최소성장억제농도(MIC; minimal inhibitory concentration, 흡광도가 나타나지 않는 농도)를 결정하였다.In a 96-well microtiter plate, Rhizoctonia solani (KACC, Korean Agricultural Culture Collection) and Colletotrichum coccodes (KACC, Korean Agricultural Culture Collection) Each of the YPD medium containing the diluted to 100μl per well to be 2 X 10 3 cell / well. Here, S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention and melittin peptide (Anigen synthesis) known to have strong antifungal activity were added at various concentrations, respectively. After leaving it at 30 ° C. overnight, the absorbance was measured at 620 nm with an Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), the absorbance graph was prepared for each concentration, and the minimum growth inhibitory concentration (MIC) was measured. Decided.

그 결과, 표 3 4에 나타난 바와 같이 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23은 최저성장억제농도(MIC: minimal inhibitory concentration)가 강력한 항진균 활성을 가진 멜리틴(3.13μM)과 같거나 2배까지 강력한 항진균 활성(1.56~3.13μM)을 나타내는 것을 확인하였다.As a result, as shown in Tables 3 and 4 , S1-14, S1-19, and S1-23 of the present invention have a minimal inhibitory concentration (MIC) with melittin (3.13 μM) having strong antifungal activity. It was confirmed that the same or twice as strong antifungal activity (1.56 ~ 3.13μM).

표 3: S1-14, S1-19, S1-23의 콜렉토트리컨 코코드스에 대한 항진균활성 측정Table 3: Determination of antifungal activity against the Collector Coconut Cocords of S1-14, S1-19, S1-23

콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes) Colletotrichum coccodes S1 14S1 14 S1 19S1 19 S1 23S1 23 멜리틴Melittin 3.13~1.56μM3.13-1.56 μM 3.13~1.56μM3.13-1.56 μM 1.56μM1.56 μM 3.13μM3.13 μM

표 4: S1-14, S1-19, S1-23의 콜렉토트리컨 코코드스에 대한 항진균활성 측정Table 4: Determination of antifungal activity against the Collector Coconut Cocords of S1-14, S1-19, S1-23

리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani) Rhizoctonia solani S1 14S1 14 S1 19S1 19 S1 23S1 23 멜리틴Melittin 3.13~1.56μM3.13-1.56 μM 3.13~1.56μM3.13-1.56 μM 3.13~1.56μM3.13-1.56 μM 3.13μM3.13 μM

<5-2> 현미경 관찰<5-2> microscopic observation

상기 실시예 <5-1>에서 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)에 아무것도 첨가하지 않은 웰, 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23을 각각 첨가한 웰 및 멜리틴(Melittin)을 첨가한 웰을 각각 음성대조군(negative control), 실험군 및 양성대조군(positive control)으로 설정하고 이를 현미경으로 관찰하여 가시화하였다. Well in which nothing is added to Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes in Example <5-1> , S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention Each well and melittin added wells were set as negative control, experimental and positive control, respectively, and visualized by observing them under a microscope.

그 결과, 도 7a b에 나타난 바와 같이, 아무것도 첨가하지 않은 음성대조군에서는 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)가 왕성하게 자라났고 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23을 각각 첨가한 실험군은 양성대조군과 유사하게 리족테니아 솔라니(Rhizoctonia solani)와 콜렉토트리컨 코코드스(Colletotrichum coccodes)가 거의 자라지 않았다. 이로써 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23의 강력한 항진균 활성을 나타냄을 시각적으로 확인하였다. As a result, as shown in Figures 7a and b, in the negative control group to which nothing was added, Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes grew vigorously and S1-14 of the present invention. In the experimental group to which S1-19 and S1-23 were added, there was little growth of Rhizoctonia solani and Colletotrichum coccodes , similar to the positive control group. This visually confirmed that it exhibits strong antifungal activity of S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention.

<실시예 6> S1-14, S1-19, S1-23의 세포 독성 측정Example 6 Cytotoxicity Measurement of S1-14, S1-19, S1-23

본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23이 세포독성을 나타내는지를 확인하기 위하여, 본 발명자들은 S1-14, S1-19, S1-23의 적혈구 파괴능을 각각 조사하였다.In order to confirm whether S1-14, S1-19, and S1-23 of the present invention show cytotoxicity, the present inventors examined the erythrocyte destructive ability of S1-14, S1-19, and S1-23, respectively.

사람의 혈액에 PBS 완충용액을 1:1 비율로 첨가하여 2000rpm에서 원심분리하는 방법을 세 번 반복하여 세척한 후 순수한 적혈구만을 수득하여 적혈구가 8%의 농도가 되도록 인산염 완충용액(PBS, pH 7.0)으로 희석하였다. 여기에 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23을 12.5 μM/웰 부터 1/2의 농도로 연속적으로 희석하여 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 1,000 g로 원심분리하여 그 상등액 속에 포함된 헤모글로빈 양을 414 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 조사하였다. 세포 파괴 정도를 조사하기 위하여 1% 트리톤 X-100을 사람의 적혈구 세포에 첨가하여 그 상등액의 흡광도를 측정하였고, 1% 트리톤 X-100의 세포 파괴능을 100%로 하여 이를 각 항균 접합 펩타이드의 적혈구 파괴능과 비교하여 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.PBS buffer solution was added to human blood at a ratio of 1: 1 and centrifuged at 2000 rpm three times. After washing three times, pure erythrocytes were obtained to obtain erythrocytes at a concentration of 8% (PBS, pH 7.0). Dilution). The S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention was continuously diluted to a concentration of 12.5 μM / well to 1/2 and reacted at 37 ° C. for 1 hour, followed by centrifugation at 1,000 g of the supernatant. The amount of hemoglobin contained in the stomach was investigated by measuring absorbance at 414 nm wavelength. In order to investigate the degree of cell destruction, 1% Triton X-100 was added to human erythrocytes and the absorbance of the supernatant was measured. It was calculated according to the following Equation 1 compared with the erythrocyte destructive ability.

Figure 112006084395043-PAT00001
Figure 112006084395043-PAT00001

상기 식에서, 흡광도 A는 414 nm 파장에서 S1-14, S1-19, S1-23 용액의 흡광도, 흡광도 B는 414 nm 파장에서 PBS의 흡광도 그리고 흡광도 C는 414 nm 파장에서 1% 트리톤 X-100의 흡광도를 나타낸다.Where Absorbance A is the absorbance of S1-14, S1-19 and S1-23 solutions at 414 nm, absorbance B is the absorbance of PBS at 414 nm and absorbance C is 1% of Triton X-100 at 414 nm. Absorbance is shown.

상기 식에 의한 적혈구 파괴능의 결과를 하기 표 5에 나타내었다.The results of erythrocyte destructive ability according to the above formula are shown in Table 5 below.

표 5: S1-14, S1-19, S1-23의 용혈활성 측정 Table 5: Determination of hemolytic activity of S1-14, S1-19, S1-23

0.10(μM)0.10 (μM) 0.200.20 0.390.39 0.780.78 1.561.56 3.133.13 6.256.25 12.512.5 S1-14S1-14 00 00 00 00 00 00 00 00 S1-19S1-19 00 00 00 00 00 00 00 00 S1-23S1-23 00 00 00 00 00 00 00 00 멜리틴Melittin 00 00 3434 100100 100100 100100 100100 100100

그 결과, 본 발명의 S1-14, S1-19, S1-23은 세포독성을 거의 나타내지 않는 반면에, 양성 대조군으로 사용한 멜리틴 펩타이드는 세포독성이 매우 높게 나타남을 알 수 있다.As a result, the S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention shows little cytotoxicity, whereas the melittin peptide used as a positive control is very high cytotoxicity.

<실시예 7> 펩타이드 서열 및 구조분석Example 7 Peptide Sequence and Structural Analysis

<7-1> S1-14, S1-19, S1-23의 2차 구조 분석<7-1> Secondary Structure Analysis of S1-14, S1-19, S1-23

S1-14, S1-19, S1-23의 CD 스펙트럼은 J 720 spectropolarimeter(Jasco, Japan)를 사용하여 측정하였다. 모든 S1-14, S1-19, S1-23 샘플은 분석하는 동안 25℃를 유지시켰다. 1mm의 pathlength cell을 사용하였으며, 샘플당 0.1 nm 간격으로 190~250 nm에서 연속적으로 4번 측정하였다. 세포막을 모방하는 조건에서 2차 구조를 측정하기 위하여 10 mM 인산염 완충용액(pH 7.0)을 포함한 50% TFE 및 30mM SDS에서 측정하였다. CD 스펙트럼의 측정을 위한 S1-14, S1-19, S1-23의 농도는 100 ㎍/㎖로 하였다. 평균잔기타원율(Mean residue ellipticity, θ)은 degㆍcm2ㆍdmol-1로 나타내며, [θ] = [θ]obs (MRW/10ℓc)로 나타낸다. [θ]obs 는 밀리도(millidegree)로 측정되는 타원율을 의미하며, MRW는 S1-14, S1-19, S1-23의 평균잔기몰질량(mean residue molecular weight)을 의미한다. c 는 샘플의 농도(㎎/㎖)를 나타내고, ℓ 은 셀의 광학적 경로길이(optical pathlength, ㎝)를 나타낸다. S1-14, S1-19, S1-23의 % α-helicity는 다음식에 의하여 계산하였다. CD spectra of S1-14, S1-19, and S1-23 were measured using a J 720 spectropolarimeter (Jasco, Japan). All S1-14, S1-19, S1-23 samples were maintained at 25 ° C. during the analysis. A pathlength cell of 1 mm was used and four consecutive measurements were made at 190-250 nm at 0.1 nm intervals per sample. In order to measure the secondary structure under the conditions of mimicking the cell membrane, it was measured in 50% TFE and 30 mM SDS including 10 mM phosphate buffer (pH 7.0). The concentrations of S1-14, S1-19, and S1-23 for measuring the CD spectrum were set to 100 µg / ml. Mean residue ellipticity (θ) is expressed as deg · cm 2 · dmol −1 , and is expressed as [θ] = [θ] obs (MRW / 10ℓ c ). [θ] obs is the ellipticity measured in milligrees, and MRW is the mean residue molecular weight of S1-14, S1-19, and S1-23. c represents the concentration of the sample (mg / ml) and l represents the optical pathlength (cm) of the cell. % Α-helicity of S1-14, S1-19, S1-23 was calculated by the following equation.

% α-helicity = 100 ([θ]222 - [θ]0 222) / [θ]100 222 % Α-helicity = 100 ([ θ] 222 - [θ] 0 222) / [θ] 100 222

([θ]222 = the observed mean residue ellipticity per residue at 222nm in degㆍcm2ㆍdmol-1. [θ]0 222 = -3,000 degㆍcm2ㆍdmol-1 (the estimated ellipticity corresponding to a random coil structure) [θ]100 222 = -33,000 degㆍcm2ㆍdmol-1 (the estimated ellipticity corresponding to 100% α-helical peptide) ([θ] 222 = the observed mean residue ellipticity per residue at 222nm in deg · cm 2 ㆍ dmol -1 . [θ] 0 222 = -3,000 deg · cm 2 ㆍ dmol -1 (the estimated ellipticity corresponding to a random coil structure) [θ] 100 222 = -33,000 degcm 2 dmol -1 (the estimated ellipticity corresponding to 100% α-helical peptide)

2차 구조 분석 결과 S1-14, S1-19, S1-23의 구조는 α-HELIX 구조가 아닌 일직선 모양의 β-SHEET 구조로 예상되었다.As a result of the secondary structure analysis, the structures of S1-14, S1-19, and S1-23 were expected to be a straight β-SHEET structure instead of the α-HELIX structure.

<7-2> S1-14의 3차 구조분석<7-2> Tertiary Structure Analysis of S1-14

본 발명자들은 상기 펩타이드의 구조분석을 위해 통상의 서열분석방법을 시도하였으나 정확한 서열규명이 불가능하여 이를 Maldi-MS(AXIMA-QIT., Shimadzu, Japan)를 이용하여 이들 주어진 펩타이드의 분자 크기를 특정한 후, 분자크기와 비슷한 데이터베이스들을 중심으로 구조탐색과정을 수행하였다. 이들 펩타이드의 정확한 분자크기를 이용하여 전자데이타베이스 CCD(The Combinded Chemical Dictionary: Dictionary of Natural Products) 서치를 실시하였고, 일단 매스(mass)가 거의 오차 범위 안에서 같으면 포함된 아미노산의 서열과 N-말단 블로킹이 단백질 서열분석 결과와도 일치된다(Harvey DJ et al., Rapid Commun Mass Spectrom. 2004;18(24):2997-3007. The present inventors attempted a conventional sequencing method for structural analysis of the peptide, but since it was impossible to accurately determine the sequence, it was possible to specify the molecular size of these given peptides using Maldi-MS (AXIMA-QIT., Shimadzu, Japan). In addition, the structure search process was performed based on databases of similar molecular size. Using the exact molecular size of these peptides, an electronic database CCD (The Combinded Chemical Dictionary: Dictionary of Natural Products) search was conducted. Once the mass is approximately equal to the margin of error, the amino acid sequence and the N-terminal blocking were included. This is also consistent with the results of this protein sequencing (Harvey DJ et al., Rapid Commun Mass Spectrom. 2004; 18 (24): 2997-3007.

S1-14, S1-19, S1-23의 경우 매스의 maldi MS/MS 데이터가 거의 비슷하므로 3개 분자량의 기본 구조는 거의 같고 매스 차이가 나는 일부분이 있음을 예측할 수 있었는데 실제로 기본 구조를 임의로 잘라서 MS/MS data와 비교해 볼 때 일부 일치함을 알 수 있었다. 따라서, S1-14의 경우 도 9에 나타난 구조를 갖는 펩타이드로 밝혀졌으며 나머지 S1-19과 S1-23의 구조도 유사할 것으로 여겨진다.In the case of S1-14, S1-19, and S1-23, the maldi MS / MS data of the masses are almost similar, so it was predicted that the basic structure of the three molecular weights was almost the same and there was a part with mass difference. Comparing with MS / MS data, some agreement was found. Therefore, S1-14 was found to be a peptide having the structure shown in FIG. 9, and the structures of the remaining S1-19 and S1-23 are considered to be similar.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 신규 펩타이드인 S1-14, S1-19, S1-23은 유해 곰팡이들과 세균에 있어서 탁월한 항생효과를 나타내므로 이를 이용한 항균, 항진균용 약학적 조성물 뿐 아니라 농약, 식품방부제, 화장품 보존제 의약품 보존제로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the novel peptides S1-14, S1-19, S1-23 of the present invention exhibit excellent antibiotic effects in harmful fungi and bacteria, so as well as pesticides, antimicrobial and antifungal pharmaceutical compositions using the same Food preservatives, cosmetic preservatives can be usefully used as a pharmaceutical preservative.

Claims (10)

항생활성을 갖는 실러스 서브틸리스 에스원(Bacillus subtilis S1) KCTC 10888BP. Antimicrobial Bacillus subtilis S1 KCTC 10888BP. 1) 제 1항의 바실러스 서브틸리스 에스원을 배양하는 단계;1) culturing the Bacillus subtilis S1 of claim 1; 2) 단계 1의 배양액을 여과한 후, RP-HPLC(Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography)에 로딩하는 단계;2) filtering the culture solution of step 1, and then loading it into Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography (RP-HPLC); 3) 단계 2의 컬럼에 아세토니트릴 농도를 점차 증가시킨 용리액으로 단백질을 용출하는 단계;3) eluting the protein with eluent with increasing acetonitrile concentration in the column of step 2; 4) 단계 3의 용리액 중 최대 분획(peak fraction)을 회수하고 이들의 항균활성을 조사하는 단계를 포함하는 바실리스 서브틸리스로부터 펩타이드를 정제하는 방법.4) A method for purifying peptides from Bacillus subtilis comprising recovering the peak fraction of the eluate of step 3 and examining their antimicrobial activity. 제 2항에 있어서, 단계 4에서 아세토니트릴 농도는 5%에서 65%까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 펩타이드를 정제하는 방법.3. The method of claim 2, wherein in step 4 the acetonitrile concentration is increased from 5% to 65%. 제 2항의 방법에 의해 정제되며, 다음과 같은 특성을 갖는 항균 및 항진균 활성을 나타내는 펩타이드:Peptides purified by the method of claim 2 and exhibiting antimicrobial and antifungal activity having the following properties: 1) 제 1항의 바실러스 서브틸리스 에스원으로부터 분비되며,1) is secreted from Bacillus subtilis S1 of claim 1, 2) 질량스펙트라로 측정시 분자량이 1.4 내지 1.6 KDa이고.2) the molecular weight is 1.4 to 1.6 KDa as measured by mass spectra. 3) 리족테니아 솔라니와 콜렉토트리건 코코드스에 대해 항균활성을 나타낸다.3) It exhibits antimicrobial activity against Lizathenia solani and Collector trigun Cocords. 제 4항에 있어서, 하기의 구조식(Ⅰ)으로 표시되는 SⅠ-14 펩타이드.The SI-14 peptide according to claim 4, represented by the following structural formula (I). (Ⅰ)      (Ⅰ)
Figure 112006084395043-PAT00002
Figure 112006084395043-PAT00002
제 4항에 있어서, 분자량이 1.5 내지 1.6 KDa인 SⅠ-23 펩타이드.The S-23 peptide according to claim 4, wherein the molecular weight is 1.5 to 1.6 KDa. 제 4항에 있어서, 분자량이 SⅠ-14 보다는 크고 SⅠ-23 보다는 작은 SⅠ-19 펩타이드.The SI-19 peptide according to claim 4, wherein the molecular weight is greater than SI-14 and less than SI-23. 제 4항의 펩타이드를 유효성분으로 하는 항균 및 항진균용 약학적 조성물.Antimicrobial and antifungal pharmaceutical composition comprising the peptide of claim 4 as an active ingredient. 제 4항의 펩타이드를 유효성분으로 하는 생물농약.A biopesticide comprising the peptide of claim 4 as an active ingredient. 제 4항의 펩타이드를 유효성분으로 하는 식품, 화장품 또는 의약품용 보존제.A preservative for food, cosmetics or pharmaceuticals using the peptide of claim 4 as an active ingredient.
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