KR20100075201A - Nanostructure having stabilized multiple alpha-helical structure, self-assembling macrocyclic compound for forming the nanosructure, and the method of preparing the compound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안정화된 다중 알파-헬릭스를 갖는 나노구조체, 상기 나노구조체를 형성하는 고리형 자기조립 화합물, 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 알파-헬릭스(α-helix) 형성 단편과 로드(rod) 형성 단편을 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 고리형 자기조립 화합물 및 상기 고리형 화합물이 자기조립되어 형성된 안정화된 다중 알파-헬릭스 나노구조체에 관한 것이다. The present invention relates to a nanostructure having a stabilized multiple alpha-helix, a cyclic self-assembled compound forming the nanostructure, and a method for preparing the same, and more particularly, to an alpha-helix forming fragment and a rod ( A cyclic self-assembled compound characterized in that it comprises a rod) forming fragment and a stabilized multi-alpha-helix nanostructure formed by self-assembly.
단백질의 이차구조인 알파나선구조(α-helix)는 단백질의 2차 구조 유지에 필수적인 구조로서, 단백질-DNA, 단백질-RNA 및 단백질-단백질 상호작용과 같은 세포 내외부에서 다양한 생물학적 인식 과정에서 핵심적인 역할을 하며, 이러한 상호작용은 세포 및 생명체의 다양한 생리작용을 유지, 조절하는데 있어 매우 중요하다. Alpha-helix, the secondary structure of proteins, is essential for maintaining the secondary structure of proteins, and is essential for various biological recognition processes inside and outside cells, such as protein-DNA, protein-RNA, and protein-protein interactions. This interaction is very important in maintaining and regulating various physiological functions of cells and living things.
이에 따라 크기가 큰 단백질을 그대로 사용하기 것보다는 다루기 용이하고 합성이 가능한 알파-나선구조만을 펩티드로 만들어 생명체의 다양한 상호작용을 조절 또는 저해할 수 있는 약물로서 개발하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 알파-헬릭스 구조는 단백질의 고유한 상태로 존재할 경우에만 잘 안정화되는 특징이 있기 때문에, 단백질에서 분리된 펩티드 단편으로서의 알파-헬릭스 형성 단편은 특유의 열역학적 불안정성으로 인해 나선 구조가 거의 유지되지 않는다. Accordingly, studies are being actively conducted to develop drugs that can control or inhibit various interactions of living organisms by making only peptides that are easy to handle and synthesize, rather than using large proteins as they are. However, since alpha-helix structures are well stabilized only when they exist in their own state, alpha-helix forming fragments as peptide fragments separated from proteins have little helical structure due to their unique thermodynamic instability.
펩티드의 나선 형태를 유지하는 것은 단백질의 고유한 기능을 발휘하는데 중요한 역할을 하기 때문에, 안정화된 알파-헬릭스 구조를 가진 펩티드를 만들기 위해 수많은 연구가 진행되어왔다. 주로 펩티드를 화학적으로 구조변형시키는 방법이 채용되고 있는데, 이와 같은 펩티드의 헬릭스 구조 안정화를 위한 연구의 예로는 알파-헬릭스와 동일한 면에 위치하는 아미노산의 공유결합적 가교 결합, 수소결합 대체화, 금속착물, 염다리 형성, 헬릭스 핵형성, 헬릭스 캡핑, 및 인공 헬릭스 수용체 등을 들 수 있으며, 이러한 연구들은 단순화와 가격효율성과 관련해서는 유익한 결과를 가져온 것이 사실이다. 그러나 이와 같은 화학적 변화과정에서 펩티드의 생활성이 감소할 수 있는 단점이 있으며, 또한 생명체 내의 상호작용은 다수의 알파나선구조가 동시에 참여하여 avidity를 높이는 경우가 많은데, 종래와 같이 단일 알파-헬릭스만을 안정화하는 방법으로는 복잡한 다가성의 생물학적 상호작용에 효과적으로 적용할 수 없다는 근본적인 한계가 있다. Since maintaining the helical morphology of peptides plays an important role in the inherent function of proteins, numerous studies have been conducted to produce peptides with stabilized alpha-helix structures. Mainly, chemical modification of the peptide is employed. Examples of studies for stabilizing the helix structure of the peptide include covalent crosslinking, hydrogen bond replacement, and metal bonding of amino acids located on the same plane as alpha-helix. Complexes, salt bridge formation, helix nucleation, helix capping, and artificial helix receptors. These studies have shown beneficial results in terms of simplicity and cost efficiency. However, there is a drawback that the bioactivity of the peptide may be reduced during such chemical changes, and the interaction in living organisms often increases the avidity by participating in multiple alpha-helix structures simultaneously. There is a fundamental limitation that the stabilization method cannot be effectively applied to complex multivalent biological interactions.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 알파-헬릭스(α-helix) 형성 단편과 로드(rod) 형성 단편을 동시에 포함하는 것을 특징으로 하며, 안정화된 다중 알파-헬릭스 나노구조체를 형성하는 고리형 자기조립 화합물을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is characterized in that it comprises an alpha-helix (α-helix) forming fragment and a rod forming fragment at the same time, the ring-shaped magnetic to form a stabilized multi-alpha-helix nanostructure It is to provide an assembly compound.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 고리형 자기조립 화합물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing the cyclic self-assembled compound.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 고리형 자기조립 화합물의 자기조립 과정을 통해 형성된 안정화된 다중 알파-헬릭스 나노구조체를 제공하는 것이다. A third object of the present invention is to provide a stabilized multi-alpha-helix nanostructure formed through the self-assembly process of the cyclic self-assembled compound.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 고리형 자기조립 화합물을 이용하여 화학적 변성 과정을 거치지 않고 알파-헬릭스 구조를 포함하는 펩티드를 안정화시키는 방법을 제공하는 것이다. A third object of the present invention is to provide a method of stabilizing a peptide including an alpha-helix structure without undergoing chemical denaturation by using a cyclic self-assembled compound.
상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 알파-헬릭스(α-helix) 형성 단편과 로드(rod) 형성 단편을 동시에 포함하는 것을 특징으로 하며, 안정화된 다중 알파-헬릭스 나노구조체를 형성하는 고리형 자기조립 화합물을 제공한다.In order to achieve the first object, the present invention is characterized in that it comprises an alpha-helix (α-helix) forming fragment and a rod (rod) fragment at the same time, the ring to form a stabilized multi-alpha-helix nanostructure It provides a type self-assembled compound.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 고리형 자기조립 화합물의 로드 형성 단편은 예를 들어, β-시트 로드, α-헬리컬 로드, 폴리프롤린 로드, p-페닐렌, p-페닐렌 비닐렌 중의 하나일 수 있으며, 본 발명에 따른 고리형 자기조립 화합물은 알파-헬릭스 형성 단편과 로드 형성 단편 이외에 링커(linker)를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the rod-forming fragment of the cyclic self-assembled compound is for example in β-sheet rod, α-helical rod, polyproline rod, p -phenylene, p -phenylene vinylene In one embodiment, the cyclic self-assembled compound according to the present invention may further include a linker in addition to the alpha-helix forming fragment and the rod forming fragment.
본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 안정화된 다중 알파-헬릭스 나노구조체 를 형성하는 고리형 자기조립 화합물은 하기 식(1) 내지 (3)로 표현되는 고리화합물 중에서 선택될 수 있다:According to another embodiment of the present invention, the cyclic self-assembled compound forming the stabilized multi-alpha-helix nanostructures may be selected from cyclic compounds represented by the following formulas (1) to (3):
(1) (2) (3) (1) (2) (3)
상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 알파-헬릭스 형성 단편과 로드 형성 단편을 동시에 포함하는 고리형 자기조립 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 알파-헬릭스 형성 단편과 로드 형성 단편을 동시에 포함하는 비고리형 화합물을 제조하는 단계와, 상기 비고리형 화합물을 분자내 반응을 통해 고리화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정화된 다중 알파-헬릭스 구조를 갖는 고리형 자기조립 화합물의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the second object, the present invention provides a method for producing a cyclic self-assembled compound comprising an alpha-helix forming fragment and a rod forming fragment at the same time, the alpha-helix forming fragment and the rod forming fragment at the same time It provides a method for producing a cyclic self-assembled compound having a stabilized multi-alpha-helix structure comprising the step of preparing an acyclic compound, and cyclizing the acyclic compound through an intramolecular reaction. do.
본 발명의 일실시예에 따른 고리형 자기조립 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 로드 형성 단편은 β-시트 로드, α-헬리컬 로드, 폴리프롤린 로드, p-페닐렌, p-페닐렌 비닐렌으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. In the method for preparing a cyclic self-assembled compound according to an embodiment of the present invention, the rod-forming fragment is β-sheet rod, α-helical rod, polyproline rod, p -phenylene, p -phenylene vinylene It may be selected from the group consisting of.
본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 전구체로서의 비고리형 화합물을 제조하는 단계는 알파-헬릭스 형성 단편과 로드 형성 단편을 링커(linker)를 이용하여 결 합하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때, 링커는 올리고에틸렌 글리콜 기반의 링커로서 예를 들어, N-(Fmoc-8-아미노-3,6-디옥사옥틸)숙신아민산 을 들 수 있다. According to another embodiment of the present invention, preparing the acyclic compound as a precursor may include combining the alpha-helix forming fragment and the rod forming fragment using a linker, wherein the linker is Examples of oligoethylene glycol based linkers include N- (Fmoc-8-amino-3,6-dioxaoctyl) succinic acid.
본 발명의 일실시예에 따른 고리형 자기조립 화합물의 제조 방법에서, 고리형 화합물을 형성하기 위한 전구체로서의 비고리형 화합물은 예를 들어, 하기 식(4) 내지 (6)으로 표현되는 고리화합물 중에서 선택될 수 있다: In the method for producing a cyclic self-assembled compound according to an embodiment of the present invention, the acyclic compound as a precursor for forming a cyclic compound is, for example, in a cyclic compound represented by the following formulas (4) to (6) Can be chosen:
(4)(4)
(5) (5)
(6)(6)
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 비고리형 화합물을 고리화하기 위한 분자내 고리화 반응 단계는 디이소프로필에틸아민(DIPEA)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. According to one embodiment of the invention, the intramolecular cyclization step for cyclizing the acyclic compound is preferably carried out by diisopropylethylamine (DIPEA).
상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 고리형 자기조립 화합물이 자기조립하여 형성된 것을 특징으로 하는 안정화된 다중 알파-헬릭스 구조 를 갖는 나노구조체를 제공한다.In order to achieve the third object, the present invention provides a nanostructure having a stabilized multi-alpha-helix structure, characterized in that the cyclic self-assembled compound is formed by self-assembly.
상기 네 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 생물학적 활성을 갖는 알파-헬릭스 구조의 펩티드 단편과 로드 형성 단편을 동시에 포함하는 고리형 자기조립 화합물을 제조함으로써, 다중 알파-헬릭스 구조를 포함하는 펩티드를 안정화시키는 방법을 제공한다.In order to achieve the fourth object, the present invention provides a peptide comprising a multi-alpha-helix structure by preparing a cyclic self-assembled compound comprising a peptide fragment of the alpha-helix structure having a biological activity and a rod forming fragment at the same time It provides a method of stabilizing.
본 발명의 일실시예에 의하면, 생물학적 활성을 갖는 펩티드는 예를 들어 HIV-1에서 유래된 Rev 펩티드일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the peptide having biological activity may be, for example, Rev peptide derived from HIV-1.
본 발명에 따르면 알파-헬릭스(α-helix) 형성 단편과 로드 형성 단편을 동시에 포함하는 고리형 자기조립 화합물 및 그 제조 방법을 제공함으로써, 자기조립된 나노구조체 내에서 다중 알파-헬릭스 구조가 안정하게 유지될 수 있도록 하였다. 이와 같이 안정화된 다중 알파-헬릭스 구조를 갖는 나노구조체는 단백질과 관련된 생명공학 및 의학 연구에 상당히 기여할 수 있을 것으로 예상되며, 암, 면역질환, 감염성질환 등 다양한 질병의 치료에도 쓰일 수 있는 가능성이 높다. 특히 본 발명에 따른 자기조립 화합물은 단분자 알파나선 구조를 뛰어넘어, 다분자 알파나선구조가 변형되지 않은 상태로 유지될 수 있을 뿐 아니라, 목적에 맞도록 화학합성이 가능하므로 현재까지 개발된 다른 물질보다 더 큰 잠재력이 있다고 볼 수 있다. According to the present invention, by providing a cyclic self-assembled compound comprising an alpha-helix forming fragment and a rod forming fragment at the same time, and a method for preparing the same, the multi-alpha-helix structure in the self-assembled nanostructure is stably It could be maintained. Nanostructures with these stabilized multi-alpha-helix structures are expected to contribute significantly to biotechnology and medical research involving proteins, and are likely to be used for the treatment of various diseases such as cancer, immune diseases, and infectious diseases. . In particular, the self-assembling compound according to the present invention can go beyond the mono-molecular alpha helix structure, not only can the multi-molecular alpha helix structure remain unmodified, but also can be chemically synthesized to meet the purpose, and thus has been developed. There is greater potential than material.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않으며 다른 형태로 구체화될 수도 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.
본 발명자는 간단하지만 효과적인 초분자적 접근 방법으로서, 알파나선구조를 안정화시키며 동시에 다수의 알파나선구조를 나노구조체(nanostructure)의 표면에 표현시킬 수 있는 방법을 개발하였다. 본 발명의 기본적인 아이디어는 알파나선구조를 이룰 수 있는 펩타이드 부분 (potential alpha-helix segment)와 자기조립할 수 있는 부분(self-assembling segment)을 동시에 가지고 있는 고리화합물(cyclic compound)을 제공하는 것이다. 환형(環形)구조 내에서는 분자가 속박(constrain)되어 있어 알파나선구조는 일차적으로 어느 정도 안정화된다. 본 발명자는 이차적으로 거대고리화합물이 자기조립되어 나노구조체를 만들면, 자기조립 펩티드 부분이 더욱 단단해지게 되어 분자가 더욱 속박되며, 전체적인 알파나선구조 부분의 구조 엔트로피(conformational entropy) 감소에 의하여 알파나선구조가 안정화되는 것을 발견하였다. 결론적으로 거대고리화합물의 자기조립에 의하여 알파나선구조가 안정화되고, 동시에 다수의 알파나선구조가 표면에 표현된 나노구조체를 제조하는데 성공하였다. As a simple but effective supramolecular approach, the present inventors have developed a method of stabilizing alpha helix structure and simultaneously expressing a plurality of alpha helix structures on the surface of nanostructures. The basic idea of the present invention is to provide a cyclic compound having a peptide portion (potential alpha-helix segment) that can form an alpha helix structure and a self-assembling segment at the same time. Within the annular structure, the molecules are constrained, and the alpha helix structure is stabilized to some degree. The inventors of the present invention, when the macrocyclic compound is self-assembled to make a nanostructure, the self-assembled peptide portion is more rigid, the molecule is more constrained, and the alpha helix structure is reduced by reducing the structural entropy of the entire alpha helix structure portion. Was found to stabilize. In conclusion, the self-assembly of macrocyclic compounds stabilized the alpha-helix structure and, at the same time, succeeded in producing nanostructures in which a large number of alpha-helix structures were expressed on the surface.
특히 초분자 형성체의 상향식(bottom-up) 자기조립은 생물학적 활성을 갖는 다가성 구조체를 구축하기 위한 방법으로서, 가격 효율성이 높다. 이러한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 펩티드 형성체는 알파-헬릭스 펩티드 형성 단편과 자기조립 단편이 모두 단일한 거대고리구조 화합물 내에 위치하는 방식으로 고안되었다.(도 2, 펩티드 4) In particular, bottom-up self-assembly of supramolecular formation is a method for constructing a multi-functional structure having biological activity, and is cost effective. To achieve this object, the peptide former according to the present invention has been designed in such a way that both alpha-helix peptide forming fragments and self-assembled fragments are located within a single macrocyclic compound (FIG. 2, peptide 4).
본 발명자는 로드 형성 단편의 한 예로서, 예측가능하고 자기조립 특성이 잘 알려진 베타-시트 형성 펩티드를 선택하였다. 알파-헬릭스 형성 단편은 알라닌 기반의 펩티드를 선택했다. 알라닌의 스트레치 내에 리신이 위치하면 수용성이 증가하고, 응집을 방지할 수 있다. 베타-시트 단편은 소수성이면서 전하(+ 또는 -)를 띤 아미노산의 반복체이다. 아미노산의 이러한 조합은 베타-시트 수소 결합 및 이에 따른 이중 리본과 유사한 화이버 나노구조로의 자기조립을 촉진하는 것으로 보인다. 올리고에틸렌 글리콜 기반의 링커 단편은 알파-헬릭스와 베타-시트 형성 단편 사이에 위치하여, 양 단편이 직접 결합하지 않도록 한다. We have selected beta-sheet forming peptides that are known for their predictable and well-assembled properties as an example of rod forming fragments. Alpha-helix forming fragments selected alanine based peptides. Lysine in the stretch of alanine increases water solubility and can prevent aggregation. Beta-sheet fragments are hydrophobic and charged (+ or-) repeats of amino acids. This combination of amino acids appears to promote beta-sheet hydrogen bonding and thus self-assembly into fiber-like nanostructures that are double ribbons. Oligoethylene glycol based linker fragments are positioned between alpha-helix and beta-sheet forming fragments so that both fragments do not bind directly.
거대고리 형태의 펩티드는 먼저 고리구조가 펼쳐진 상태의 conformational 엔트로피를 감소시킴으로서, 나선 구조를 부분적으로 안정화시킬 것이며, 두 번째로 자기조립에 의해 유도된 coil-to-rod 전이가 나선 구조를 제한하고 안정화시킬 것이라는 가정에 기초하여 고안되었다.(도 1) 이러한 고리화 반응은 보호기로 처리된 펩티드가 유사-희석(pseudo-dilution) 효과를 수행하도록 하고, 분자내 고리화 반응과 관련된 엔트로피적 불리를 감소시키도록 하는 동안 수행된다. Macrocyclic peptides will first stabilize the helical structure by first reducing the conformational entropy of the unfolded ring structure, and secondly, coil-to-rod transition induced by self-assembly limits and stabilizes the helical structure. This cyclization reaction allows peptides treated with protecting groups to perform pseudo-dilution effects and reduce entropy disadvantages associated with intramolecular cyclization reactions. This is done while letting it do.
먼저, 본 발명자는 원편광 이색성 분광 분석(circular dichroism)에 의해 알라닌 기반의 단편인 펩티드 1(도 2)을 형성하는 헬릭스의 2차 구조를 조사하였다. 알파-헬릭스 구조는 저온에서 최대로 헬릭스 구조를 유지하며, 온도가 상승할수록 헬릭스 구조가 풀리게 되어 온도 의존성이 매우 높다. 저온(1 ℃)에서조차, 펩티드 1은 196nm에서 강한 네거티브 밴드를 보였는데, 이는 상기 펩티드가 거의 랜덤 코일을 형성하고 있다는 것을 의미한다(도 6a). 펩티드 1의 알파-헬릭스 구조의 형성 은 헬릭스 안정화제인 2,2,2-트리플루오로에탄올(TFE)을 공용매로 사용하는 경우에도 저온에서만 안정화될 수 있는데, 이러한 사실은 204nm와 220nm에서 나타나는 이중 네거티브 밴드와 190nm 부근의 강한 포지티브 밴드를 통해 확인할 수 있다. 완벽한 알파-헬릭스 구조의 특성과 약간 벗어나는 차이는 상기 헬릭스가 사실상 부분적으로만 안정화되었다는 것을 의미하는 것으로 추정된다. 도 6b에서 확인할 수 있는 것처럼, 온도-유발성 헬릭스-코일 전이는 201nm에서 명백한 isodichroic point를 나타내는데 이는 두 상태 즉, 알파-헬릭스 구조와 랜덤 코일 구조가 평형을 이루고 있다는 증거를 제공한다. 또한 이러한 결과는 펩티드 1이 헬릭스 구조 형성 능력이 떨어진다는 사실을 나타내는 것이기도 하다. 따라서 펩티드 1의 헬릭스 구조를 안정화시키기 위해서는 어떤 변화가 필요하다는 것을 알 수 있다. First, the inventors investigated the secondary structure of helix forming peptide 1 (FIG. 2), an alanine-based fragment, by circular dichroism spectroscopy. The alpha-helix structure maintains the maximum helix structure at low temperatures, and as the temperature increases, the helix structure is released, and thus the temperature dependency is very high. Even at low temperatures (1 ° C.),
두 번째로, 본 발명자는 오직 베타-시트 형성 단편인 펩티드 2의 2차적 구조를 조사하였다. CD 스펙트럼은 212nm에서 강한 네거티브 밴드, 197nm에서 강한 포지티브 밴드, 203nm에서 교차점을 보여주고 있는데, 이는 상기 펩티드가 주로 베타-시트를 형성한다는 것을 의미한다(도 6a). 펩티드 2의 베타-시트 형성은 고온에서 조차 안정한 것으로 밝혀졌다(81℃까지 가능).Secondly, we examined the secondary structure of
그 다음으로 본 발명자는 선형 구조내에 알파-헬릭스 형성 단편과 베타-시트 형성 단편을 모두 포함하는 펩티드 3의 2차적 구조를 조사했다. 상기 결과는 펩티드 3이 주로 베타-시트를 형성한다는 사실을 보여주었다. 펩티드 4는 고리형 펩티드로서, 비고리형 전구체 펩티드 3으로부터 고리화 반응을 통해 제조된다. The inventors then examined the secondary structure of
비고리형인 펩티드 3과 명백히 대조적으로, 고리형 펩티드 4의 CD 스팩트럼 은 190nm(알파-헬릭스) 부근에서 강한 포지티브 밴드, 204 및 207nm(알파-헬릭스)에서 강한 네거티브 밴드, 214nm(베타-시트)에서 강한 네거티브 밴드, 223nm(알파-헬릭스) 약한 쇼울더를 나타내고 있는데, 이는 알파-헬릭스와 베타-시트 형성이 공존하고 있음을 보여주는 것이다. In stark contrast to
TFE의 존재하에서만 부분적으로 헬릭스 구조를 갖는 펩티드 1이 204nm에서 네거티브 밴드를 나타낸다는 사실을 고려하면, 펩티드 4에서 나타난 204nm에서의 밴드는 부분적으로 안정화된 알파-헬릭스 구조 형성의 결과이거나 또는 다른 유형의 헬릭스 구조를 갖는 중간체일 가능성을 암시한다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 고리화합물이 알파-헬릭스 구조를 안정화시킬 수 있다는 사실을 분명히 보여주는 것이다. Considering the fact that
또한 본 발명에 따른 알파-헬릭스 구조는 응집하지 않는 것으로 보여진다. 따라서 coiled-coil 알파-헬릭스 번들 구조의 형성이 본 발명에 따른 알파-헬릭스 구조의 안정화의 원인은 아닌 것으로 예상된다. 비고리형 펩티드 3이 주로 베타 시트를 형성한다는 사실을 고려하면, 알파-헬릭스 구조의 고리형 화합물 내에 두 가지 단편이 존재한다는 사실이 베타-시트 매개된 자기조립 과정을 통해 효과적으로 안정화되는데 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 특히 본 발명에 따른 펩티드 4는 수개월의 인큐베이션 후에도 실질적으로 동일한 CD 프로파일을 보여주었다는 사실은 주목할 필요가 있다. 이것은 본 발명에 따른 알파-나선구조를 갖는 화합물이 열역학적으로 안정한 구조라는 것을 나타내는 것이다. 스팩트럼 결과에 의하면, 본 발명에 따른 고리형 펩티드 4는 고온에서조차 나선구조의 일부가 존재 하는 것으로 나타나는데, 이는 알파-헬릭스 구조의 열적 안정성이 자기조립에 의해 급격히 증가했다는 것으로 해석할 수 있다. It is also shown that the alpha-helix structures according to the invention do not aggregate. Therefore, the formation of the coiled-coil alpha-helix bundle structure is not expected to be the cause of the stabilization of the alpha-helix structure according to the present invention. Considering the fact that
베타-시트의 자기조립에 의해 매개된 알파-헬릭스 구조의 안정화 현상을 보다 면밀히 조사하기 위해서, 본 발명자는 펩티드 5를 합성했다(도 4). 펩티드 5는 펩티드 4와 동일한 알파-헬릭스 형성 단편을 포함한다. 그러나 베타 시트 단편 상에서 돌연변이(Trp → Gly 및 Glu → Lys)를 수행하여 베타-시트 구조가 형성될 수 없는 펩티드로 만들었다. CD 분석 결과는 구조화되지 않은 부분이 알파-헬릭스와 베타-시트 구조를 형성한 부분보다 많다는 것을 보여주었으며(도 7a), 이는 헬릭스 구조의 안정화를 위해서 베타-시트 유발 자기조립이 결정적인 역할을 한다는 사실을 보여주는 것이다. To more closely investigate the stabilization of alpha-helix structures mediated by beta-sheet self-assembly, we synthesized peptide 5 (FIG. 4).
한편 알파-헬릭스 구조를 안정화시키는데 coiled-coil 헬릭스 번들 형성 가능성을 더욱 배제하기 위해 고리형 펩티드 7을 준비했다(도 4). 펩티드 7은 펩티드 4의 헬릭스-형성 단편에 있는 소수성 Ala 잔기를 coiled-coil 형성 가능성을 억제하기 위한 친수성 Glu 잔기로 대체한 것이다(도 4). Glu 잔기는 Glu와 Lys 잔기가 i 및 i+4 스페이싱(spacing)에 위치되어 있다. 이런 유형의 배열에 있어서, Glu 및 Lys 잔기는 알파-헬릭스와 동일한 면에 놓여 지며, 이에 따라 반대 전하를 띤 이온들 사이의 염다리(salt bridge) 형성이 촉진된다. 연구결과에 따르면 이런 유형의 아미노산 배치에 의해 형성된 펩티드 헬릭스 구조는 응집하지 않는다는 것을 보여주고 있다. 펩티드 7 또한 본 발명에 따른 고리화합물인 펩티드 4와 유사하게, 208nm(알파-헬릭스), ~ 215nm(베타-시트), 및 221nm(알파-헬릭스)에서 밴드가 나타 났는데, 이는 베타-시트 매개된 자기조립에 의해 알파-헬릭스 구조가 안정화되었음을 나타내는 것이며, 이는 본 발명에 따른 고리형 자기조립 화합물의 헬릭스 구조 안정화가 coiled-coil 형성에 의한 것이 아님을 입증하는 것이다. Meanwhile,
한편, TEM 조사결과, 펩티드 2는 꼬인 화이버(twisted fibres) 형태로 자기조립되어 있는데 약간 두께가 있고, 꼬여있었다(도 13a). 이와 같은 고해상도의 이미지에서 TEM의 경계를 넘어선 나노-화이버의 길이를 정확히 측정하는 것은 어렵지만, 수 나노미터 이상인 것은 알 수 있다. 이 결과는 베타-시트 펩티드가, PEG 또는 친수성 펩티드와 같은 친수성 단편이 부착되어 있지 않을 때, 계층 구조를 형성하기 위해 측면에서 결합된다는 이전의 보고와 일치하는 것이다. 반대로, 올리고에틸렌 글리콜 기반의 링커와 함께 친수성 알파-헬릭스 단편이 베타-시트 형성 단편에 부착되어 있는 비고리형 펩티드 3은 대부분 길이 100nm 이상의 끊어진 나노-화이버를 형성한다.(도 13b)On the other hand, TEM investigation,
비고리형 펩티드 3에서 1차원체의 형성과 반대로, 고리형 펩티드 4는 소수의 1차원체와 함께 2차원의 구형체를 형성한다(도 13c). 구형체의 직경은 10nm 정도이다. 통상 알파-헬릭스의 직경은 약 ~1.2 nm 정도이고, 베타-가닥 사이의 가닥간 거리는 ~0.47nm이다. 전술한 바와 같이 알파-헬릭스가 베타-가닥보다 벌키하다는 사실을 고려하면, 시트에서 옆으로 나란히 채워져 있는 헬릭스는 서로에 대해 회전된 헬릭스를 가질 수 있으며, 이에 따라 구형체의 형성을 촉진한다. (도 1b). 이런 구조는 알파/베타 배럴(barrel)에서 발견되는 단백질 폴드(fold)와 유사한 것으로 보인다. 알파/베타 베럴과 유사하게, 베타-테이프(β-tape)의 한 측면에 있는 소수성 Trp 잔기들은 구형체의 소수성 중심부를 형성하는 것 같다. 링커 길이(~2nm)를 고려하면, 구형체의 크기는 적절하다고 볼 수 있다: 10nm(구의 직경)= 1.2 nm x 2 (헬릭스 직경) + 2nm x2 (링커 길이) + 베타-가닥으로부터의 부가적 길이 및 구의 중심. In contrast to the formation of one-dimensional bodies in
또한 1차원 화이버 물질의 형성도 발견되었다. 부수적인 1차원 물질의 형성은 이와 같이 추정된다. 자기조립 과정동안, 2중층 베타-리본의 형성 방식으로 알파-헬릭스 구조가 형성되는데, 이는 강한 interstrand 베타-시트와 intersheet의 조합에 의해 역학적으로는 동결 상태인 것으로 생각할 수 있으며, 소수성 반응이 광범위하게 이루어진다고 할 수 있다. 이런 경우, 알파-헬릭스 형성 단편은 1차원체 내에서 부분적으로 헬릭스 구조를 갖거나 구조화되지 않은 것으로 생각될 수 있다. The formation of one-dimensional fiber materials has also been found. The formation of ancillary one-dimensional materials is thus estimated. During the self-assembly process, alpha-helix structures are formed by the formation of double-layered beta-ribbons, which can be thought to be dynamically frozen by the combination of strong interstrand beta-sheets and intersheets, and the hydrophobic reaction is widely It can be said. In this case, the alpha-helix forming fragment may be considered to have a helix structure partially or unstructured in the one-dimensional body.
DLS(Dynamic light scattering) 조사 결과, 본 발명에 따른 펩티드 4 나노-응집체의 RH 분포 결과는 펩티드 3 나노-응집체의 RH 분포보다 작은 것으로 나타났는데, 이는 펩티드 4로부터 더 작은 구형물질이 형성된다는 견해를 뒷받침하는 것이다. FT-IR 스팩트럼 실험 결과는 펩티드 3과 펩티드 4 모두 반대로 평형한(antiparallel) 베타-시트 구조를 형성하는데, 펩티드 3은 1625 및 1695 cm-1에서, 펩티드 4는 1620와 1689 cm-1 아미드 I 밴드가 나타난다는 사실로부터 입증된다.(도 12) Dynamic light scattering (DLS) investigation showed that the R H distribution of the
알파-헬릭스의 형성으로 인해 스펙트럼이 상당히 중첩되어 있어 명확하게 결 정하기 어렵지만, 펩티드 3과 펩티드 4의 스펙트럼 사이의 주요한 차이는 랜덤 코일의 아미드 I 진동수에서 발견될 수 있다(~ 1640-1650 cm-1). 펩티드 3의 IR 스펙트럼은 1651 cm-1 부근의 강한 랜덤 코일 밴드를 보여주는데, 이는 다른 2차원적 구조로 인한 것임을 보여준다. Although the spectra overlap considerably due to the formation of alpha-helix, a major difference between the spectra of
반대로, 1654 cm-1 부근의 랜덤 코일 밴드는 펩티드 4의 스펙트럼에서 강도를 감소시키며, 이러한 결과는 고리형 펩티드 나노-응집체에서 다른 구조(알파-헬릭스)로 랜덤 코일이 변형된 것이라고 해석될 수 있다. In contrast, a random coil band near 1654 cm −1 decreases the intensity in the spectrum of
본 발명자는 거대분자의 고리화 반응 과정이 생물학적으로 활성을 갖는 펩티드의 다중 알파-헬릭스 구조를 안정화시키는데 적용될 수 있는지 조사하였다. 생물학적 활성을 갖는 펩티드의 예로서, 인간 면역결핍 바이러스형 I(HIV-1)에서 유래된 Rev 펩티드를 선택했다. Rev 펩티드는 HIV-1의 Rev response element (RRE) RNA의 주요 그루브 내에 깊이 결합하는 아르기닌이 풍부한 펩티드이다. Rev 펩티드의 알파-헬릭스 형성이 RRE RNA에 대한 특이적 결합과 잘 연관되어 있음과 펩티드가 모노머 상태이며, 서로 응집되지 않는다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 Rev 펩티드의 알파-헬릭스 구조를 안정화 시키는 동시에 자기 조립을 통하여 다수의 Rev 알파-헬릭스를 가지는 나노구조체를 만들기 위하여, RRE RNA와의 결합에 꼭 필요한 Rev 펩티드 서열(14 아미노산)과 베타-시트 형성 단편을 동시에 가지고 있는 거대고리형 펩티드 11 및 다른 컨트롤 펩티드들을 합성했다(도 5). 상기한 펩티드 1~7과 동일한 실험을 하여본 결과, Rev 펩티드 알파-헬릭스 구조가 거대고리형 펩티드 11의 베타-시트를 통하여 매개된 자기조립에 의해 안정화될 수 있음을 보여주며, 이는 이러한 접근 방식에 의해 생물학적으로 활성을 갖는 알파-헬릭스로 구성된 다가성 단백질이 제조될 수 있음을 나타내는 것이다. We investigated whether the process of cyclization of macromolecules could be applied to stabilize multiple alpha-helix structures of biologically active peptides. As an example of a peptide having biological activity, Rev peptide derived from human immunodeficiency virus type I (HIV-1) was selected. Rev peptide is an arginine rich peptide that binds deeply in the major groove of the Rev response element (RRE) RNA of HIV-1. It is well known that alpha-helix formation of Rev peptides is well associated with specific binding to RRE RNA and that peptides are monomeric and do not aggregate with each other. In order to stabilize the alpha-helix structure of Rev peptide and to make nanostructures having multiple Rev alpha-helix through self-assembly, Rev peptide sequence (14 amino acids) and beta-sheet forming fragments which are essential for binding to RRE
본 발명에 따르면, 단일 거대고리형 화합물 내에 알파-헬릭스 및 베타-시트 등의 로드 형태로 자기조립 되는 단편을 포함하는 계획적으로 잘 디자인된 화합물은 다수의 알파-헬릭스로 코팅된 나노구조체로 자기조립할 수 있으며, 본 발명은 고리형 자기조립 화합물을 이용함으로써 화학적 변형과정을 거치지 않고 다중 알파-헬릭스 구조를 안정화시킬 수 있어 매우 유용하다. According to the present invention, a well-designed compound comprising fragments self-assembled in rod form, such as alpha-helix and beta-sheet, within a single macrocyclic compound will be self-assembled into a plurality of alpha-helix coated nanostructures. The present invention is very useful because it is possible to stabilize the multiple alpha-helix structure without chemical modification by using the cyclic self-assembled compound.
단백질의 외부에 있는 알파-헬릭스가 생물학적인 인식 과정의 중요한 매개체의 하나라는 사실에 따라, 본 발명의 기본 원리는 다가성 형태로 발생하는, 알파-헬릭스 구조에 의해 매개된 분자 인식 과정을 조절할 수 있는 합성 단백질을 개발하기 위한 좋은 출발점이 될 수 있을 것이다. 또한, 알파-헬릭스 구조의 안정화와 생물학적 활성도의 정도는 알파-헬릭스, 자기조립 단편, 및 링커 단편들의 화학적 그리고 구조적 변수들을 고려하여 추가 연구가 진행되어야 할 것이다. According to the fact that alpha-helices outside of proteins is one of the important mediators of biological recognition processes, the basic principles of the present invention are able to regulate molecular recognition processes mediated by alpha-helix structures, which occur in a multivalent form. It is a good starting point for developing synthetic proteins. In addition, the degree of stabilization and biological activity of alpha-helix structures should be further studied considering chemical and structural variables of alpha-helix, self-assembled fragments, and linker fragments.
실시예 : 본 발명에 따른 고리형 자기조립 화합물의 제조Example: Preparation of Cyclic Self-Assembly Compound According to the Present Invention
Applied Biosystems 모델 433A 펩티드 합성기를 이용하여 표준 Fmoc 프로토콜에 따라 링크(Rink) 아미드 MBHA 수지상에서 펩티드를 합성했다. 시스테인을 제외하고 표준 아미노산 보호기를 사용했는데, 시스테인은 acid-labile methoxytrityl기를 사용했다. Anspec에서 시판하는 올리고에틸렌 글리콜 기반의 링 커인 N-(Fmoc-8-아미노-3,6-디옥사옥틸)숙신아민산(Fmoc-PEG2-Suc-OH)을 사용했다. N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에서 펩티드가 부착된 수지(20mmol의 N-말단 아미노기)를 30분 동안 팽윤시켰다. Peptides were synthesized on Rink Amide MBHA resin using the Applied Biosystems Model 433A Peptide Synthesizer according to standard Fmoc protocol. Standard amino acid protecting groups were used, except for cysteine, which used acid-labile methoxytrityl. N- (Fmoc-8-amino-3,6-dioxaoctyl) succinic acid (Fmoc-PEG2-Suc-OH), an oligoethylene glycol based linker available from Anspec, was used. Peptide-attached resin (20 mmol N-terminal amino group) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was swollen for 30 minutes.
고리화 반응을 수행하기 위해, 수지에 고정된 펩티드의 N-말단부에 브로모아세트산을 먼저 결합시켰다. 그 후 수지에 첨가하기 전에, 브로모아세트산(28mg, 200mmol)과 N,N-디이소프로필카르보이미드(15.5mL, 100mmol)를 N-메틸-2-피롤리돈에서 10분 동안 정치하여, 카르복실기를 활성화시켰다. 이 반응은 실온에서 frit이 장착된 6mL 폴리프로필렌 튜브(Restek)에 넣고 1시간 동안 흔들어주면서 계속 수행했다. 그 다음 N-메틸-2-피롤리돈과 디클로로메탄으로 순차적으로 세척하였다. 시스테인으로부터 acid-labile methoxytrityl의 오르소(orthogonal) 위치의 보호기를 제거하기 위해, 상기 수지를 디클로로메탄 중의 1% 트리플로오로아세트산(TFA)으로 여러 차례 처리했다.((1 min ㅧ ~5). To carry out the cyclization reaction, bromoacetic acid was first bound to the N-terminus of the peptide immobilized on the resin. Then, before adding to the resin, bromoacetic acid (28 mg, 200 mmol) and N, N-diisopropylcarbodiimide (15.5 mL, 100 mmol) were allowed to stand in N-methyl-2-pyrrolidone for 10 minutes, The carboxyl group was activated. The reaction was continued in a 6 mL polypropylene tube (Restek) equipped with frit at room temperature and shaken for 1 hour. Then washed sequentially with N-methyl-2-pyrrolidone and dichloromethane. To remove the protecting group at the orthogonal position of acid-labile methoxytrityl from cysteine, the resin was treated several times with 1% trifluoroacetic acid (TFA) in dichloromethane ((1 min min-5).
그 다음 N-메틸-2-피롤리돈 중의 1% 디이소프로필에틸아민(DIPEA) 3mL에서 실온에서 밤새 흔들어주면서 분자내 고리화 반응을 수행했다. 그 후 N-메틸-2-피롤리돈과 아세토니트릴을 사용하여 순차적으로 세척한 후, 진공 건조시켰다. 건조된 수지는 분리용(cleavage) 혼합물(TFA: 1,2-에탄디티올: 티오아니솔; 95: 2.5: 2.5)로 3시간동안 처리하고, tert-부틸 메틸 에테르를 이용하여 침전한 후, 역상 HPLC로 상기 펩티드를 정제했다.(0.1% TFA를 포함하는 물-아테토니트릴). 분자량은 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 확인했다. HPLC 분석결과 상기 펩티드의 순도는 95% 이상이었다. 한편 280nm에서 molar extinction coefficient(5,500M-1cm-1)를 이용하여 8M 우레아 중에서 분광학적으로 농도를 결정했다.The intramolecular cyclization reaction was then performed by shaking overnight at room temperature in 3 mL of 1% diisopropylethylamine (DIPEA) in N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, the mixture was washed sequentially using N-methyl-2-pyrrolidone and acetonitrile, followed by vacuum drying. The dried resin was treated with a cleavage mixture (TFA: 1,2-ethanedithiol: thioanisole; 95: 2.5: 2.5) for 3 hours, precipitated with tert-butyl methyl ether, The peptide was purified by reversed phase HPLC (water-atetonitrile with 0.1% TFA). The molecular weight was confirmed by a MALDI-TOF mass spectrometer. HPLC analysis showed that the purity of the peptide was 95% or more. On the other hand, the concentration was spectroscopically determined in 8M urea using a molar extinction coefficient (5,500M -1 cm -1 ) at 280nm.
실험예 1: 원편광 이색성 분광 분석(Circular dichroism)Experimental Example 1: Circular dichroism
CD 스팩트럼은 온도조절기가 장착된 JASCO model J-810 스팩트로폴라리미터를 이용하여 측정했다. 경로(path-length)가 0.1 cm인 큐벳(cuvette)을 사용하여 250 nm 내지 190 nm 사이에서 스팩트럼을 기록했으며, 스캔은 수회 반복하여 평균을 구했다. 또한 아미노산 잔기당 molar ellipticity도 계산했다. 펩티드 농도는 20mM 이었다. 다른 기술이 없는 한 75 mM KF 용액에서 펩티드를 준비했다. 측정 전에 샘플 용액을 적어도 이틀 동안 인큐베이션했다. 인큐베이션 기간을 연장시킨 후에도 측정 결과 실질적으로 동일한 CD 스펙트럼이 얻어졌는데 이는 열역학적 평형 상태임을 나타내는 것이다. 또한 상기 펩티드를 인산완충용액(PBS)에서 처리했을 때에도 동일한 결과가 얻어졌는데, 이는 본 발명이 생리적 조건에서도 적용될 수 있음을 나타내는 것이다. CD spectra were measured using a JASCO model J-810 spectropolarimeter with thermostat. Spectra were recorded between 250 nm and 190 nm using a cuvette with a path-length of 0.1 cm, and the scan was repeated several times to average. We also calculated molar ellipticity per amino acid residue. Peptide concentration was 20 mM. Peptides were prepared in 75 mM KF solution unless otherwise indicated. The sample solution was incubated for at least two days before the measurement. Even after prolonging the incubation period, the measurements yielded substantially identical CD spectra, indicating thermodynamic equilibrium. The same results were also obtained when the peptide was treated in phosphate buffer solution (PBS), which indicates that the present invention can be applied under physiological conditions.
도 6은 펩티드 1 내지 4의 CD 분석에 의한 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 1(적색)과 펩티드 2(청색), b)는 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 1, c) 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 3(연청색)과 펩티드 4(보라색), 및 d)는 75mM KF 중에서의 펩티드 4의 온도 변화 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the secondary structure analysis results by CD analysis of
도 7은 여러 가지 온도 변화에 따른 펩티드 2의 CD 스팩트럼을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the CD spectrum of
도 8은 펩티드 5 내지 7의 CD 분석에 의한 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 5, b)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 6(적색)과 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 6(청색), c) 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 7의 그래프이다. 8 is a graph showing the results of secondary structure analysis by CD analysis of
도 9는 CD 분석에 의한 펩티드의 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 1(적색)과 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 4(청색)이며, b)는 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 6(적색)과 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 7(청색)의 그래프이다. Figure 9 is a graph showing the secondary structure analysis of the peptide by CD analysis, a) peptide 1 (red) in 1 ℃ 75mM KF / 30% TFE and peptide 4 (blue) in 1 ℃ 75mM KF. , b) is a graph of peptide 6 (red) in 1 ° C. 75 mM KF / 30% TFE and peptide 7 (blue) in 1 ° C. 75 mM KF.
도 10은 CD 분석에 의한 펩티드의 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 8(적색) 및 펩티드 9(청색)의 분석 그래프이며, b)는 1℃ 75mM KF, 60% TFE 중에서의 펩티드 8의 분석 그래프이고, c)는 25℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 10(연청색)과 펩티드 11(보라색)의 분석 그래프이다. 10 is a graph showing the secondary structure analysis results of the peptides by CD analysis, a) is an analysis graph of peptide 8 (red) and peptide 9 (blue) in 1 ° C 75mM KF, and b) is 1 ° C 75mM KF, analytical graph of peptide 8 in 60% TFE, c) is analytical graph of peptide 10 (light blue) and peptide 11 (purple) in 25 ° C. 75 mM KF.
실험예 2: IR 측정Experimental Example 2: IR Measurement
FT-IR 측정을 위하여, 용액 중에서 100 mL의 샘플(75 mM KF 중에 300 mM)을 분리하여 ZnSe 윈도우에 옮겼다. Bruker Equinox 55 FT-IR spectrometer 상에서 2만 스캔을 얻었다. For FT-IR measurements, 100 mL of sample (300 mM in 75 mM KF) in solution was separated and transferred to the ZnSe window. 20,000 scans were obtained on a Bruker Equinox 55 FT-IR spectrometer.
도 11의 a b c d는 펩티드 1 내지 펩티드 4의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타 내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). 11 a b c d shows the MALDI-TOF MS spectrum of
도 12는 a b c d는 펩티드 5 내지 펩티드 7의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). 12 is a b c d shows the MALDI-TOF MS spectrum of
도 13은 a b c d는 펩티드 8 내지 펩티드 11의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). Figure 13 a b c d shows the MALDI-TOF MS spectrum of peptides 8 to 11 (Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid).
실험예 3: 투과전자현미경Experimental Example 3: Transmission Electron Microscope
탄소 코팅된 구리 그리드에 2 mL의 샘플을 놓고, 완전히 건조시켰다. 그 후, 1분 동안 2%(w/v) 우라닐 아세테이트 용액 2 mL을 첨가한 다음, 여과지로 과잉 용액을 제거했다. 샘플 농도는 75 mM KF 중에 약 5 - 20 mM 이었다. JEOL-JEM 2010를 이용하여 120 kV에서 샘플을 관찰했으며, 해당 이미지는 SC 1000 CCD 카메라(Gatan)로 기록했다. 한편 데이터는 Digital Micrograph 소프트웨어로 분석했다. 2 mL of sample was placed on a carbon coated copper grid and completely dried. Then 2 mL of 2% (w / v) uranyl acetate solution was added for 1 minute, then excess solution was removed with filter paper. Sample concentrations were about 5-20 mM in 75 mM KF. Samples were observed at 120 kV using JEOL-JEM 2010 and the images were recorded with an
도 14은 펩티드 2 내지 4의 TEM 이미지이다. 구체적으로 도 14a는 펩티드 2, 14b는 펩티드 3 그리고 14c는 펩티드 4의 TEM 이미지를 나타낸다. 각 영상에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다. 14 is a TEM image of peptides 2-4. Specifically, FIG. 14a shows TEM images of
도 15는 펩티드 7 나노-응집체의 TEM 이미지다. 펩티드 4와 유사하게, 펩티드 7도 대부분의 입자가 약 10nm 직경을 가진 구(求) 형상을 하고 있다.15 is a TEM image of
도 16의 a와 b는 펩티드 9 및 펩티드 11의 TEM 이미지다. 구(求) 형상을 하고 있는 입자들을 화살표로 표시했다. 16 a and b are TEM images of
실험예 4: Dynamic light scattering(DLS) Experimental Example 4: Dynamic light scattering (DLS)
DLS 실험은 He-Ne 레이져가 장착된 LV/CGS-3 Compact Goniometer System를 이용하여 632.8 nm, 실온에서 수행되었다. 측정 전에 샘플을 20분 동안 16,110 x g으로 원심분리하여 불순물 입자를 침전시켰다. 샘플 농도는 75 mM KF에서 약 5 - 20 mM이었다. 한편 크기 분포는 constrained regularization method에 의해 결정하였다. DLS experiments were performed at 632.8 nm at room temperature using an LV / CGS-3 Compact Goniometer System equipped with a He-Ne laser. Samples were centrifuged at 16,110 × g for 20 minutes prior to measurement to precipitate impurity particles. Sample concentrations were about 5-20 mM in 75 mM KF. The size distribution was determined by the constrained regularization method.
도 17의 a 및 b는 DLS에 의한 펩티드 3(녹색) 및 4(적색)의 RH 분포도이며, c는 펩티드 3 및 4의 FT-IR 스팩트럼이다. 17 a and b are R H distributions of peptides 3 (green) and 4 (red) by DLS, and c is the FT-IR spectrum of
도 18은 DLS에 의한 펩티드 11의 RH 분포도이다.FIG. 18 is a distribution of R H of
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 알파-나선 구조를 갖는 형태로 고리형 펩티드가 자기조립된 구조를 나타낸 모식도로서, 베타-시트 단편의 자기조립체 상에서 다중 나노구조체 상태로 안정화되어 존재하는 알파-나선 구조를 보여준다. 1 is a schematic diagram showing a structure in which a cyclic peptide is self-assembled in a form having a multi-alpha-helix structure according to an embodiment of the present invention, and is stabilized in a multi-nanostructure state on a self-assembly of a beta-sheet fragment. Show alpha-helix structure.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 알파-헬릭스(α-helix) 형성 단편과 베타-시트(β-sheet) 형성 단편을 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 안정화된 다중 알파-헬릭스 구조를 갖는 고리형 자기조립 화합물을 화학식으로 표시한 도면으로서, 펩티드 1 내지 4의 화학식이 표현되어 있다.Figure 2 is a ring having a stabilized multiple alpha-helix structure, characterized in that it comprises at the same time alpha-helix (α-helix) forming fragments and beta-sheet (β-sheet) forming fragments in accordance with an embodiment of the present invention The type self-assembled compound is represented by the chemical formula, and the chemical formulas of
도 3은 펩티드 1 내지 4의 구조식을 링커 부분까지 화학식으로 표현한 도면이다.3 is a structural formula of the
도 4는 펩티드 5, 6, 7의 화학식을 보여주며, 도 5는 펩티드 8, 9, 10 및 11의 화학식을 보여준다.4 shows the chemical formulas of
도 6은 각 펩티드의 CD 분석에 의한 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 1과 펩티드 2, b)는 1℃ 75mM KF, 30% TFE 중에서의 펩티드 1, c) 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 3과 펩티드 4, d) 75mM KF 중에서의 펩티드 4의 온도 효과를 나타내는 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing secondary structure analysis results by CD analysis of each peptide, a)
도 7은 여러 가지 온도 변화에 따른 펩티드 2의 CD 스팩트럼을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the CD spectrum of
도 8은 펩티드 5 내지 7의 CD 분석에 의한 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 5, b)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 6과 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 6, c) 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티 드 7의 그래프이다. Fig. 8 is a graph showing the results of secondary structure analysis by CD analysis of
도 9는 CD 분석에 의한 펩티드의 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 1과 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 4이며, b)는 1℃ 75mM KF/30% TFE 중에서의 펩티드 6와 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 7의 그래프이다. 9 is a graph showing the secondary structure analysis results of the peptides by CD analysis, a) is
도 10은 CD 분석에 의한 펩티드의 2차 구조 분석 결과를 나타내는 그래프로서, a)는 1℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 8 및 펩티드 9의 분석 그래프이며, b)는 1℃ 75mM KF, 60% TFE 중에서의 펩티드 8의 분석 그래프이고, c)는 25℃ 75mM KF 중에서의 펩티드 10과 펩티드 11의 분석 그래프이다. 10 is a graph showing the secondary structure analysis results of the peptide by CD analysis, a) is an analysis graph of peptide 8 and peptide 9 in 1 ℃ 75mM KF, b) in 1 ℃ 75mM KF, 60% TFE Is an analytical graph of peptide 8, c) is an analytical graph of
도 11의 a, b, c, d는 펩티드 1 내지 펩티드 4의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). 11, a, b, c, and d show MALDI-TOF MS spectra of
도 12는 a, b, c, d는 펩티드 5 내지 펩티드 7의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). 12 shows a, b, c, and d show MALDI-TOF MS spectra of
도 13은 a, b, c, d는 펩티드 8 내지 펩티드 11의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 나타내는 것이다(Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid). FIG. 13 shows a, b, c and d showing MALDI-TOF MS spectra of peptides 8 to 11 (Matrix: a-cyano-4-hydroxycinnamic acid).
도 14은 펩티드 2 내지 4의 TEM 이미지이다. 구체적으로 도 14a는 펩티드 2, 14b는 펩티드 3 그리고 14c는 펩티드 4의 TEM 이미지를 나타낸다. 각 영상에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다. 14 is a TEM image of peptides 2-4. Specifically, FIG. 14a shows TEM images of
도 15는 펩티드 7 나노-응집체의 TEM 이미지다. 펩티드 4와 유사하게, 펩티드 7도 대부분의 입자가 약 10nm 직경을 가진 구(求) 형상을 하고 있다.15 is a TEM image of
도 16의 a와 b는 펩티드 9 및 펩티드 11의 TEM 이미지다. 구(求) 형상을 하고 있는 입자들을 화살표로 표시했다. 16 a and b are TEM images of
도 17의 a 및 b는 DLS에 의한 펩티드 3 및 4의 RH 분포도이며, c는 펩티드 3 및 4의 FT-IR 스팩트럼이다. .17 a and b are R H distributions of
도 18은 DLS에 의한 펩티드 11의 RH 분포도이다.FIG. 18 is a distribution of R H of
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