KR20210061724A - Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a screening method for an antifungal agent targeting Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B (Eif3b). Specifically, by screening a target gene of terbinafine, an antifungal agent, from a heterozygous-defective fission yeast library to select Eif3b, a new target gene of terbinafine, the present invention is useful for screening a novel antifungal agent targeting Eif3b.

Description

Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B)를 표적으로 하는 항진균제의 스크리닝 방법{Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b}Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) {Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b}

본 발명은 Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B)를 표적으로 하는 항진균제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for screening antifungal agents targeting Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B).

최근 수십 년 동안 진균에 의한 중증 감염의 빈도가 크게 증가함에 따라 새로운 항진균제가 개발되어 왔다. 항진균제는 작용 부위에 따라 i) 에르고스테롤의 합성을 억제하는 아졸계(azole), ii) 진균 세포막의 스테롤에 결합하여 세포질 내 물질이 누출될 수 있는 구멍(pore)를 형성하는 폴리엔계(polyene), iii) 에르고스테롤 생합성을 방해하여 세포에 유독한 스쿠알렌을 축적하는 알릴아민계(allylamine), iv) 세포벽의 중요 구조인 β-1,3-글루칸의 합성을 억제하는 세포벽 억제제인 칸딘계(candin), 및 v) 단백질과 DNA 합성을 억제하는 플루사이토신계(flucytosine) 등이 있다. 최근 항진균제의 사용이 증가하면서 1990년대 이전에는 매우 드물었던 항진균제에 대한 내성이 HIV 감염 환자와 같은 특정 질환군에서, 항진균제의 장기 투여로 인해 발생하는 약제내성이 중요한 문제로 대두되고 있다(White TC, Marr KA, Bowden RA Clinical, cellular, andmolecular factors that contribute to antifungal drug resistanceClin Microbiol Rev 1998;11:382-402).In recent decades, new antifungal agents have been developed as the frequency of severe infections caused by fungi has increased significantly. Depending on the site of action, antifungal agents i) azoles that inhibit the synthesis of ergosterol, ii) polyenes that form pores through which substances in the cytoplasm can leak by binding to sterols in the fungal cell membrane. , iii) allylamine, which prevents ergosterol biosynthesis and accumulates toxic squalene in cells, iv) candin, a cell wall inhibitor that inhibits the synthesis of β-1,3-glucan, an important structure of the cell wall. ), and v) a flucytosine system that inhibits protein and DNA synthesis. With the recent increase in the use of antifungal agents, resistance to antifungal agents, which was very rare before the 1990s, has emerged as an important problem in certain disease groups, such as HIV-infected patients, resulting from long-term administration of antifungal agents (White TC, Marr KA, Bowden RA Clinical, cellular, andmolecular factors that contribute to antifungal drug resistance Clin Microbiol Rev 1998; 11:382-402).

알릴아민계의 첫번째 경구용 항진균제인 터비나핀(terbinafine)은 스쿠알렌 에폭시다아제(Erg1 단백질)를 억제함으로써 에르고스테롤(ergosterol) 생합성의 초기 단계를 방해하여 에르고스테롤 고갈로 이어진다. 스테롤은 막 완전성과 성장의 필수 구성 요소이기 때문에 스테롤의 고갈은 진균 세포의 생존에 중요하다. 또한, Erg1의 억제는 독성 대사 산물인 스쿠알렌의 세포 내 축적을 초래하여, 빠른 세포 사멸(살균 효과)을 초래한다. 스쿠알렌 에폭시다아제는 곰팡이에서 포유 동물까지 많은 유기체에 존재하지만, 터비나핀은 포유동물의 스쿠알렌 에폭시다아제와 비교하여 진균 스쿠알렌 에폭시다아제에 대해 1,000배 높은 특이성을 나타내므로 진균에 선택적으로 독성을 나타낸다.Terbinafine, the first allylamine-based oral antifungal agent, inhibits squalene epoxidase (Erg1 protein), interfering with the early stages of ergosterol biosynthesis, leading to ergosterol depletion. Because sterols are essential components of membrane integrity and growth, depletion of sterols is important for the survival of fungal cells. In addition, inhibition of Erg1 results in intracellular accumulation of squalene, a toxic metabolite, resulting in rapid cell death (bactericidal effect). Squalene epoxidase is present in many organisms, from fungi to mammals, but terbinafine exhibits 1,000 times higher specificity for the fungal squalene epoxidase compared to the squalene epoxidase in mammals, so it is selectively toxic to fungi. Show.

스테롤은 막 보존과 성장에 중요하지만 이의 조절 기전은 잘 알려져 있지 않다. 인간을 포함한 단일 세포에서 다세포 유기체에 이르는 정보를 수집하여 스테롤 항상성에 대한 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 스테롤 합성 경로는 종들 사이에서 보존되며 전사 및 전사 후 대조군을 통해 다중 층의 피드백 조절을 사용한다. 스테롤 합성 경로에 관여하는 효소들 중에서, Erg1p는 출아 효모 사카로미세스 세르비지애에서 매우 낮은 특이적 활성을 갖는 스테롤 생합성의 속도 제한 단계를 촉진하기 때문에, 스테롤에 대한 반응으로 피드백 조절의 중심인 것으로 보고되었다. 콜레스테롤이 보충되는 조건 하에서, 포유 동물 세포는 스테롤 흡수 및 합성에 필요한 일련의 유전자를 유도하는 것에 비해 효모 에르고스테롤은 다량의 산소를 요구하는 de novo 합성을 통해서만 공급되기 때문에, 효모 세포는 스테롤 보충 또는 저산소증 조건 하에서 스테롤 합성에 필요한 일련의 유전자를 유도한다. 다른 유도 조건에도 불구하고, 포유 동물과 효모 세포는 모두 공통 전사인자 스테롤 조절 요소 결합 단백질(transcription factors sterol regulatory element binding protein)(포유동물의 SREBPs 및 분열효모의 Sre1)을 필요로하며, 이는 막에 매립되고 단백질 분해 절단 후 핵으로 이동하여 에르고스테롤 합성에 필요한 유전자 세트를 활성화시킨다. 출아 효모에서, 다른 공동 활성화제인 Spt-Ada-Gcn5 아세틸트랜스퍼라제(SAGA) 복합체도 전사 활성화에 필요하다. 스테롤 항상성과 관련된 유전자가 조작될 때, 분열 시간, 스트레스 반응 및 항진균성 약물 감수성에 많은 변화가 관찰된다.Sterols are important for membrane preservation and growth, but their regulatory mechanisms are not well known. Sterol homeostasis is continuously studied by collecting information from single cells including humans to multicellular organisms. The sterol synthesis pathway is conserved between species and uses multiple layers of feedback regulation through transcription and post-transcription controls. Among the enzymes involved in the sterol synthesis pathway, Erg1p is considered to be the center of feedback regulation in response to sterols because it promotes the rate-limiting step of the biosynthesis of sterols with very low specific activity in the budding yeast Saccharomyces serbiziae. Reported. Under cholesterol-supplemented conditions, yeast ergosterol is supplied only through de novo synthesis, which requires a large amount of oxygen, whereas mammalian cells induce a series of genes required for sterol absorption and synthesis. Induces a series of genes required for sterol synthesis under hypoxia conditions. Despite the different induction conditions, both mammalian and yeast cells require a common transcription factor sterol regulatory element binding protein (SREBPs in mammals and Sre1 in fission yeast), which are membrane-specific. It is buried and moves to the nucleus after proteolytic cleavage to activate the set of genes required for ergosterol synthesis. In budding yeast, another co-activator, the Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase (SAGA) complex, is also required for transcriptional activation. When genes involved in sterol homeostasis are engineered, many changes in cleavage time, stress response and antifungal drug sensitivity are observed.

약물 발견과 개발 사이의 격차를 해소하기 위해 약물의 타겟 유전자를 밝히고 약물을 더 잘 이해하기 위한 행동 메커니즘을 특성화하는 연구가 필요하다. 예를 들어, 약물의 표적 외의 특성이 있다면, 해당 표적이 잘 확립된 후에도 안전하고 효과적인 약물의 개발에 도움이 될 것으로 예측된다. 최근 게놈 기술의 혁신적인 발전로 효모, 선충, 초파리, 제브라 피쉬 및 인간 세포주와 같은 다양한 모델 유기체를 사용하여 약물 표적의 체계적인 스크리닝이 가능하게 되었다.To bridge the gap between drug discovery and development, studies are needed to identify the target genes of drugs and characterize the mechanisms of action to better understand drugs. For example, if there are non-target properties of a drug, it is predicted that it will help in the development of a safe and effective drug even after the target is well established. Recent breakthroughs in genomic technology have enabled systematic screening of drug targets using a variety of model organisms such as yeast, nematodes, fruit flies, zebrafish and human cell lines.

약물 표적을 위한 다양한 모델 유기체 중 분열 효모 유전자 결손 라이브러리는 항진균제에 대한 체계적인 표적 유전자 선별에 특히 유용하다. 본 발명자들은 이전에 유전자 특정 방식으로 내장 바코드가 있는 분열 효모에서 전장 유전자 결손 라이브러리를 구축했고(Kim, D. U. et al. Analysis of a genome-wide set of gene deletions in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Nat Biotechnol 28, 617-623, doi:10.1038/nbt.1628 (2010).), 이는 대한민국 등록특허 10-1799062호에 이형접합체 결손 분열효모 균주를 이용하는 약물에 대한 표적 유전자 스크리닝 방법으로 개시되어 있다.Among various model organisms for drug targeting, fission yeast gene deletion libraries are particularly useful for systematic target gene selection for antifungal agents. We previously constructed a full-length gene deletion library in fission yeast with built-in barcodes in a gene-specific manner (Kim, DU et al. Analysis of a genome-wide set of gene deletions in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Nat Biotechnol 28 , 617-623, doi:10.1038/nbt.1628 (2010).), which is disclosed in Korean Patent No. 10-1799062 as a target gene screening method for a drug using a heterozygous deficient fission yeast strain.

효모에 대한 바코드의 이용 가능성은 약물에 의해 유도된 단상 부족(haploinsuffiency)의 원리에 의해 임의의 조건 하에서 영향을 받는 표적 유전자의 병렬 분석의 시대를 열었다. 대부분의 체계적인 스크리닝 분석은 비필수적 유전자로만 구성된 반수체 유전자 결손 라이브러리로 수행되었으나, 병원체의 이상적인 표적은 종 내에 잘 보존되어있는 필수적 유전자이기 때문에 비필수적 유전자 이외의 모든 유전자를 포괄하는 결손 라이브러리의 스크리닝이 바람직하다.The availability of barcodes for yeast opened an era of parallel analysis of target genes affected under arbitrary conditions by the principle of drug-induced haploinsuffiency. Most systematic screening analyzes were performed with a haploid gene deletion library composed of only non-essential genes.However, since the ideal target of a pathogen is an essential gene well preserved in the species, screening of a defective library that encompasses all genes other than non-essential genes is desirable. Do.

이에, 본 발명자들은 모든 필수적 유전자를 커버하고 출아 효모 결손 라이브러리보다 터비나핀 감수성이 더 우수한 분열 효모(fission yeast)의 모든 필수적 및 비필수적 유전자를 포함하는 유전자 결손 라이브러리(gene deletion library)를 사용하여, 약물 유발 단상 부족(haploinsufficiency)의 원칙 하에서 터비나핀 표적유전자를 식별하기 위해 마이크로어레이 및 스폿팅 분석을 실시하여 25개의 터비나핀 표적 유전자를 선별하였다. 이후, 민감도 컷오프를 통해 표적 유전자를 15개로 좁히고, 이 중 필수적 유전자인 Eif3b는 터비나핀에 결합하여 리보솜 번역을 추가로 억제하는 것을 최초로 밝혔다. 따라서, 터비나핀의 새로운 타겟 유전자인 Eif3b는 새로운 항진균제의 스크리닝을 위한 표적 유전자로 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the present inventors use a gene deletion library containing all essential and non-essential genes of fission yeast that covers all essential genes and has terbinafine sensitivity better than the germinating yeast deletion library. In order to identify the terbinafine target gene under the principle of drug-induced haploinsufficiency, 25 terbinafine target genes were selected by performing microarray and spotting analysis. Thereafter, the target gene was narrowed down to 15 through a sensitivity cutoff. Among them, Eif3b, an essential gene, was first revealed to bind to terbinafine to further inhibit ribosome translation. Therefore, Eif3b, a new target gene of terbinafine, can be usefully used as a target gene for screening a new antifungal agent.

본 발명의 목적은 터비나핀의 새로운 표적 유전자로 밝혀진 Eif3b를 이용하여 Eif3b 단백질의 발현 수준이 피검물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소하는 피검물질을 선별하는 항진균제(anti-fungal agent)의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a screening method for an anti-fungal agent for selecting a test substance whose expression level of Eif3b protein decreases compared to a control without treatment with the test substance using Eif3b, which has been found to be a new target gene for terbinafine. Is to provide.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention

1) 진균 세포에 피검물질을 처리하는 단계;1) treating the fungal cells with a test substance;

2) 상기 단계 1)의 세포에서 Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) 단백질의 발현 수준을 측정하는 단계;2) measuring the expression level of Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) protein in the cells of step 1);

3) 상기 단계 2)의 Eif3b 단백질의 발현 수준이 피검물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소하는 피검물질을 선별하는 단계; 를 포함하는 항진균제(anti-fungal agent)의 스크리닝 방법을 제공한다.3) selecting a test substance whose expression level of the Eif3b protein in step 2) decreases compared to the control group not treated with the test substance; It provides a screening method for an anti-fungal agent comprising a.

본 발명은 Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B)를 표적으로 하는 항진균제의 스크리닝 방법에 관한 것으로, 구체적으로 이형접합체 결손 분열 효모 라이브러리로부터 항진균제인 터비나핀의 표적 유전자를 스크리닝하여 터비나핀의 새로운 표적 유전자인 Eif3b를 선별함으로서, 본 발명은 Eif3b를 표적으로 하는 새로운 항진균제를 스크리닝하는 데에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for screening an antifungal agent targeting Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B), and more specifically, a novel method of terbinafine by screening a target gene of an antifungal agent terbinafine from a heterozygous deficient cleavage yeast library. By selecting the target gene Eif3b, the present invention can be usefully used for screening new antifungal agents targeting Eif3b.

도 1a는 터비나핀의 15개의 표적 유전자의 이형 접합체에서 상대적인 erg1 mRNA 수준을 측정한 도이다.
도 1b는 터비나핀의 15개의 표적 유전자의 이형 접합체에서 Erg1의 기질인 스쿠알렌의 농도를 측정한 도이다.
도 1c는 터비나핀의 15개의 표적 유전자의 이형 접합체에서 여러 항진균제의 민감도를 측정한 도이다.
도 2a는 터비나핀의 15개의 표적 유전자 중 비필수적 유전자의 여러 항진균제의 민감도를 측정한 도이다.
도 2b는 비필수적 유전자 중 spt7 및 spt20 이형 접합체에서 터비나핀 처리 후 erg1 및 sre1 mRNA의 발현 수준을 나타낸 도이다.
도 3a는 erg1 및 3개의 필수적 유전자의 이형 접합체에서 터비나핀 및 에코나졸의 공동 처리시 상승 효과 혹은 길항 효과를 나타내는지 여부를 확인하기 위해 이소볼로그램 분석을 수행한 도이다.
도 3b는 Eif3b 이형 접합체에서 낮은 erg1 mRNA 수준이 Eif3b에서 기인함을 확인하기 위해, erg1 및 eif3b를 과발현시킨 경우 세포 생존율을 나타낸 도이다.
도 4는 erg1 및 3개의 필수적 유전자의 이형 접합체에서 터비나핀 및 사이클로헥시미드의 공동 처리시 상승 효과 혹은 길항 효과를 나타내는지 여부를 확인하기 위해 이소볼로그램 분석을 수행한 도이다.
도 5a는 인간, 출아 효모 및 분열 효모에서 터비나핀과 erg1 또는 eif3b과의 결합 에너지를 분자 모델링을 통해 측정한 도이다.
도 5b는 처리한 터비나핀의 용량 의존적으로 번역이 억제되는 것을 확인한 도이다.
Figure 1a is a diagram measuring the relative erg1 mRNA level in the heterozygote of 15 target genes of terbina pin.
1B is a diagram measuring the concentration of squalene, a substrate of Erg1, in heterozygous for 15 target genes of terbinafine.
1C is a diagram measuring the sensitivity of several antifungal agents in heterozygous for 15 target genes of terbinafine.
2A is a diagram measuring the sensitivity of various antifungal agents of non-essential genes among 15 target genes of terbinapine.
2B is a diagram showing the expression levels of erg1 and sre1 mRNA after terbinafine treatment in spt7 and spt20 heterozygotes among non-essential genes.
FIG. 3A is a diagram illustrating an isobologram analysis to determine whether or not a synergistic or antagonistic effect of terbinafine and econazole in a heterozygous conjugate of erg1 and three essential genes exhibits a synergistic effect or an antagonistic effect.
3B is a diagram showing cell viability when erg1 and eif3b are overexpressed to confirm that the low erg1 mRNA level in the Eif3b heterozygote is caused by Eif3b.
FIG. 4 is a diagram illustrating an isobologram analysis to confirm whether or not a synergistic effect or an antagonistic effect is exhibited upon co-treatment of terbinafine and cycloheximide in a heterozygous conjugate of erg1 and three essential genes.
5A is a diagram showing the binding energy between terbinafine and erg1 or eif3b in human, sprouted yeast, and fission yeast, measured through molecular modeling.
5B is a diagram confirming that the translation was inhibited in a dose-dependent manner of the treated terbinafine.

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

본 발명에 사용된 용어 “단상부족(Haploinsufficiency, HI)”은 정상 조건의 생물체 내에서 생장 결함과 같은 이상 표현형을 나타내는 유전자의 산물이 감소된 수준을 나타내는 현상을 말한다. 단상부족은 이배체(diploid) 생물체 에서 유전자의 기능적인 카피(copy)를 하나만을 가지고 다른 카피는 변이에 의해 활성을 나타내지 않을 때, 유전자의 기능을 실질적으로 상실하여 야생형 조건에 대해서 가져올 수 있는 유전자 산물이 충분하게 생산되지 않으므로, 비정상적인 생장 또는 질병 상태를 가져온다.The term "Haploinsufficiency (HI)" as used in the present invention refers to a phenomenon in which the product of a gene exhibiting an abnormal phenotype such as a growth defect in a normal condition exhibits a reduced level. Lack of monophasic is a gene product that can be brought against wild-type conditions by substantially losing the function of the gene when only one functional copy of the gene in a diploid organism and the other copy is not activated by mutation. As it is not sufficiently produced, it leads to abnormal growth or disease conditions.

본 발명에 사용된 용어“약물에 의해 유도된 단상부족"은 주어진 약물 하에서 생물체의 이배체 유전자에 영향을 미쳐, 유전자 산물의 발현이 감소됨에 따라서 생장 결함과 같은 비정상적 표현형을 나타내는 현상을 말한다.The term "drug-induced monophasic deficit" as used herein refers to a phenomenon that affects a diploid gene of an organism under a given drug and thus exhibits an abnormal phenotype such as a growth defect as the expression of the gene product is decreased.

본 발명은 The present invention

1) 진균 세포에 피검물질을 처리하는 단계;1) treating the fungal cells with a test substance;

2) 상기 단계 1)의 세포에서 Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) 단백질의 발현 수준을 측정하는 단계;2) measuring the expression level of Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) protein in the cells of step 1);

3) 상기 단계 2)의 Eif3b 단백질의 발현 수준이 피검물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소하는 피검물질을 처리하는 단계; 를 포함하는 항진균제(anti-fungal agent)의 스크리닝 방법을 제공한다.3) treating the test material in which the expression level of the Eif3b protein in step 2) decreases compared to the control group not treated with the test material; It provides a screening method for an anti-fungal agent comprising a.

상기 방법에 있어서, 상기 단계 1)의 진균 세포는 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 칸디다 속(Candida sp.), 크립토코커스 속(Cryptococcus sp.), 뉴모시스티스 속(Pneumocystis sp.), 라이조푸스 속(Rhizopus sp.), 뮤코르 속(Mucor sp.) 및 압시디아 속(Absidia sp.)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the above method, the fungal cells of step 1) are Aspergillus sp., Candida sp., Cryptococcus sp., Pneumocystis sp., and Pneumocystis sp. It may be any one selected from the group consisting of Rhizopus sp., Mucor sp., and Absidia sp., but is not limited thereto.

상기 방법에 있어서, 상기 단계 1)의 피검물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액 또는 동물 조직 추출액으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the above method, the test material in step 1) may be any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, or animal tissue extracts, but limited thereto. It doesn't work.

상기 피검 물질은 단일 화합물, 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물), 항체 또는 펩티드 이거나, 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 SigmaAldrich(USA)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 상업적으로 구입 가능하다.The test substance may be a single compound, a mixture of compounds (eg, a natural extract or cell or tissue culture), an antibody or a peptide, or may be obtained from a library of synthetic or natural compounds. Methods for obtaining libraries of such compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are commercially available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and SigmaAldrich (USA), and libraries of natural compounds are available from Pan Laboratories (USA) and It is commercially available from MycoSearch (USA).

상기 eif3b는 단백질 합성의 개시 단계(initiation)를 조절하는 개시 인자인 12개 eif(eukaryotic initiation factor)의 한 종류로, eif3b는 eif3 번역 개시 인자 복합체의 서브유닛이다. eif3b은 추정되는 이름으로 시스템 ID는 SPAC25G10.08이다.The eif3b is one type of 12 eukaryotic initiation factors (eifs), which are initiation factors that control the initiation of protein synthesis, and eif3b is a subunit of the eif3 translation initiation factor complex. eif3b is the presumed name and the system ID is SPAC25G10.08.

상기 eif3b는 항진균제인 터비나핀에 결합할 수 있다.The eif3b may bind to terbinafine, an antifungal agent.

상기 단계 2)의 Eif3b 단백질은 번역(translation)을 억제할 수 있다.The Eif3b protein of step 2) can inhibit translation.

상기 단계 2)의 Eif3b 단백질에 항진균제인 터비나핀과 사이클로헥시미드가 경쟁적으로 작용하여 길항 작용을 나타낸다.The antifungal agents terbinafine and cycloheximide act competitively on the Eif3b protein of step 2), thereby exhibiting antagonistic action.

사이클로헥시미드(cycloheximide)는 진핵세포에서 단백질 합성을 억제하며, 이의 구체적인 작용기전은 아직 완벽하게 알려져 있지 않지만, 리보솜 대단위체(60S 리보솜)의 E site에 결합하여 번역 과정의 아미노산의 신장(elongation)을 억제하는 것으로 알려져있다(Nat Chem Biol. 2010 March ; 6(3): 209-217 ).Cycloheximide inhibits protein synthesis in eukaryotic cells, and its specific mechanism of action is not yet fully known, but it binds to the E site of a ribosome large unit (60S ribosome) and elongation of amino acids in the translation process. ) Is known to inhibit ( Nat Chem Biol . 2010 March; 6(3): 209-217).

상기 방법에 있어서, 단계 2)의 단백질 발현 수준은 웨스턴 블랏팅(Western blotting), 면역침강법(immunoprecipitation assay), 이중 루시퍼라제 측정법(dual luciferase reporter assay), 효소면역분석법(ELISA) 및 면역조직화학법으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법으로 측정하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the above method, the protein expression level in step 2) is Western blotting, immunoprecipitation assay, dual luciferase reporter assay, enzyme immunoassay (ELISA), and immunohistochemistry. It may be measured by any one method selected from the group consisting of methods, but is not limited thereto.

상기 단계 3)에서 스크리닝된 항진균제는 터비나핀(terbinafine)과 동시에 투여하여 상승 효과(synergistic effect)를 나타낼 수 있다.The antifungal agent screened in step 3) may be administered simultaneously with terbinafine to exhibit a synergistic effect.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 이형접합체 결손 분열 효모 라이브러리로부터 터비나핀에 대한 높은 민감도를 나타내는 15개 표적 유전자를 스크리닝하고, 상기 15개의 표적 유전자의 단상부족 상태에서 Erg1 mRNA 수준이 유의하게 감소하고, Erg1의 기질인 스쿠알렌 수준이 유의하게 증가하는 것을 확인하였다(도 1a 및 도 1b 참조). 또한, 터비나핀과 에코나졸을 동시에 처리하여 이소볼로그램 분석을 수행한 결과 erg1 및 eif3b 이형접합체에서 상승 효과가 나타나지 않은 것을 확인하였다(도 3a 참조). 또한, eif3b 단상부족에서 eif3b 또는 erg1을 과발현시킨 경우 생존률이 증가하여(도 3b 참조), eif3b 이형접합체의 낮은 erg1 수준이 eif3b로 인한 것임을 확인하였다. 또한, eif3b는 터비나핀과 낮은 결합 에너지를 나타내고(도 5a), 터비나핀에 의해 번역이 억제되는 것을 확인하여(도 5b 참조) eif3b가 터비나핀의 새로운 표적 유전자임을 확인하였다.In a specific embodiment of the present invention, 15 target genes showing high sensitivity to terbinapine were screened from the heterozygous deficient cleavage yeast library, and the level of Erg1 mRNA was significantly reduced in the single-phase deficiency state of the 15 target genes, and , It was confirmed that the level of squalene, which is a substrate of Erg1, was significantly increased (see FIGS. 1A and 1B). In addition, as a result of performing isobologram analysis by simultaneously treating terbinapine and econazole, it was confirmed that no synergistic effect was observed in the erg1 and eif3b heteroconjugates (see FIG. 3A ). In addition, when eif3b or erg1 was overexpressed in eif3b monophasic deficiency, the survival rate increased (see Fig. 3b), and it was confirmed that the low erg1 level of the eif3b heterozygote was due to eif3b. In addition, eif3b showed a low binding energy with terbinafine (FIG. 5A), and it was confirmed that translation was inhibited by terbinafine (see FIG. 5B), confirming that eif3b is a new target gene of terbinafine.

따라서, 기존 항진균제인 터비나핀이 번역과 관계된 eif3b를 표적으로 하는 것을 통해 본 발명은 eif3b를 표적으로 하는 새로운 항진균제를 스크리닝하는 데에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the present invention can be usefully used to screen new antifungal agents targeting eif3b through the existing antifungal agent terbinafine targeting eif3b related to translation.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 이형접합 유전자 결손 라이브러리를 이용한 터비나핀(terbinafine) 표적의 마이크로어레이 스크리닝<Example 1> Microarray screening of terbinafine targets using a heterozygous gene deletion library

항진균제인 터비나핀의 표적 유전자를 스크리닝하기 위해 이형접합 유전자가 결손된 분열 효모 라이브러리를 이용하여 마이크로어레이 스크리닝 및 스폿팅 분석을 수행하였다.Microarray screening and spotting analysis were performed using a heterozygous gene-deficient fission yeast library to screen for the target gene of the antifungal agent terbinafine.

<1-1> 이형접합 유전자 결손 라이브러리의 구축<1-1> Construction of heterozygous gene deletion library

스크리닝에 사용되는 이형 접합 유전자 결손 라이브러리는 Kim, D. U. et al. Analysis of a genome-wide set of gene deletions in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Nat Biotechnol 28, 617-623, doi:10.1038/nbt.1628 (2010).에서 기술된대로 구축되었다. 결손 라이브러리는 핵분열 효모에서 모든 단백질-코딩 유전자의 98.4%(4,836/4,914)를 나타내는 1,260 개의 필수적 유전자(essential genes) 및 3,576 개의 비필수적 유전자(non-essential genes)로 구성된다. 간단히 말하면, 한 쌍의 고유한 분자 바코드(업 태그 및 다운 태그)를 포함하는 결손 카세트가 생성되어 KanMX 유전자를 선택 마커로 사용하는 이배체 SP286 균주(h+/h+; ade6-M210/ade6-M216, leu1-32/leu1-32, ura4-D18/ura4-D18)로 변환되었다. 이형 접합 결손 균주는 결손 카세트의 상동 재조합에 의해 구축된 다음 100 ㎍/㎖ G418(Duchefa Biochemie, cat#. G0175, Haarlem, NL)을 함유하는 YES(0.5 % 효모 추출물, 3% 포도당 및 적절한 아미노산 보충제) 플레이트에서 선택되었다. 비필수적 표적 유전자의 기능적 연구를 위해, 동족 반수체 균주는 이용 가능한 경우 이형 접합 결손 균주로부터 유래되었고, ED668(h+; ade6-M216, leu1-32, ura4-D18)은 반수체 대조군 균주로 사용되었다. 이 연구에 사용된 모든 균주는 Bioneer에서 수득하였다. 달리 언급되지 않는 한, 효모 세포를 30℃에서 완전한 YES 배지에서 배양하였다(Moreno et al., 1991). 분열 효모는 배지에서 20 nM, 플레이트에서 40 nM의 농도로 터비나핀(Korea United Pharmacy, Seoul, Korea)으로 처리되었다.The heterozygous gene deletion library used for screening is Kim, DU et al. Analysis of a genome-wide set of gene deletions in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. It was constructed as described in Nat Biotechnol 28, 617-623, doi:10.1038/nbt.1628 (2010). The deletion library consists of 1,260 essential genes and 3,576 non-essential genes representing 98.4% (4,836/4,914) of all protein-encoding genes in fission yeast. Briefly, a deletion cassette containing a pair of unique molecular barcodes (up tag and down tag) was created, resulting in a diploid SP286 strain (h + /h + ; ade6-M210/ade6-M216 using the KanMX gene as a selectable marker). , leu1-32/leu1-32, ura4-D18/ura4-D18). The heterozygous deletion strain was constructed by homologous recombination of the deletion cassette and then YES (0.5% yeast extract, 3% glucose and appropriate amino acid supplements containing 100 μg/ml G418 (Duchefa Biochemie, cat#. G0175, Haarlem, NL). ) Was selected from the plate. For functional studies of non-essential target genes, cognate haploid strains were derived from heterozygous deletion strains when available, and ED668(h + ; ade6-M216, leu1-32, ura4-D18) was used as a haploid control strain. All strains used in this study were obtained from Bioneer. Unless otherwise stated, yeast cells were cultured at 30° C. in complete YES medium (Moreno et al., 1991). The fission yeast was treated with terbinafine (Korea United Pharmacy, Seoul, Korea) at a concentration of 20 nM in the medium and 40 nM in the plate.

<1-2> 터비나핀의 표적 유전자의 마이크로어레이 스크리닝<1-2> Microarray screening of terbinafine target genes

터비나핀 표적 유전자의 체계적인 스크리닝은 이전에 보고된 바(Lee, A. R. et al. Editor's Highlight: A Genome-wide Screening of Target Genes Against Silver Nanoparticles in Fission Yeast. Toxicol Sci 161, 171-185, (2018).)와 같이 약간의 변형으로 마이크로어레이를 통해 수행되었다. Systematic screening of terbinafine target genes has been previously reported (Lee, AR et al. Editor's Highlight: A Genome-wide Screening of Target Genes Against Silver Nanoparticles in Fission Yeast. Toxicol Sci 161, 171-185, (2018) .) was carried out through a microarray with slight modifications.

구체적으로, 풀링된 라이브러리의 바이알은 OD600이 2(약 4.4×107 세포/㎖)에 도달할 때까지 24 내지 30시간 동안 격렬하게 교반하면서 플라스크의 25㎖ YES 배지에서 활성화시켰다. 이어서, 세포를 25 ㎖ YES 배지에서 OD600 = 0.05로 희석하고 격렬한 폭기 조건 하에서 20 nM 터비나핀을 갖거나 갖지 않는 OD600 = 1.6(약 3.5×107 세포)까지 배양하였고, 이는 5세대마다 4회, 최대 20세대까지 반복하였다. 3.5×107 세포의 분취량을 5세대마다 수확하고 ZR-Fungal/Bacterial DNA 키트(Zymo Research, Irvine, CA)를 사용하여 게놈 DNA를 제조 하였다. 마이크로어레이 스크리닝은 맞춤형 GeneChip(48K KRIBB_SP2; Thermo Fisher Scientific, MA, Waltham, MA) 및 PCR에 의해 제조된 형광-표지 프로브를 사용하여 수행하였다. 2개의 독립적인 마이크로어레이 실험 후, 처리되지 않은 샘플(0.1 % DMSO)과 비교하여 0.94(P <0.05)의 상대 성장 적합성 기준에 의해 34개의 표적 균주를 1차 표적으로서 선택 하였다. 이어서, Gene Ontology(GO) 리소스(http://geneontology.org/)를 사용하여 표적 유전자의 생물학적 기전을 알아내기 위해 GO 분석을 수행하였다.Specifically, the vial of the pooled library was activated in 25 ml YES medium of the flask with vigorous stirring for 24 to 30 hours until an OD 600 reached 2 (about 4.4×10 7 cells/ml). Then, the cells were diluted to OD 600 = 0.05 in 25 ml YES medium and cultured to OD600 = 1.6 (about 3.5 × 10 7 cells) with or without 20 nM terbinafine under vigorous aeration conditions, which was 4 per 5 generations. Times, up to 20 generations were repeated. Aliquots of 3.5×10 7 cells were harvested every 5 generations and genomic DNA was prepared using a ZR-Fungal/Bacterial DNA kit (Zymo Research, Irvine, CA). Microarray screening was performed using a custom GeneChip (48K KRIBB_SP2; Thermo Fisher Scientific, MA, Waltham, MA) and a fluorescent-labeled probe prepared by PCR. After two independent microarray experiments, 34 target strains were selected as primary targets with a relative growth suitability criterion of 0.94 (P<0.05) compared to the untreated sample (0.1% DMSO). Then, using the Gene Ontology (GO) resource (http://geneontology.org/), GO analysis was performed to find out the biological mechanism of the target gene.

스크리닝된 1차 표적을 2차 스크리닝하기 위해 개별 성장 적합성에 기초한 스폿팅 분석을 사용하여 확인하였다. 스폿팅 분석을 위해, 로그상의 세포를 YES 배지에서 OD600 = 0.5로 희석하고 40 nM의 터비나핀을 갖거나 갖지 않는 YES 한천 플레이트상에서 5배 연속 희석으로 스폿팅 하였다. 그 후 터비나핀에 대한 감수성 정도에 따라 성장 적합성이 2회 이상의 연속 희석에 의해 감소될 때 SSS(> 25배 감도)로; 성장 적합성이 1 내지 2회의 연속 희석에 의해 감소될 때 SS(5-25배 감도)로; 성장 적합성이 1회 미만의 연속 희석에 의해 감소될 때 S(<5배 감도)로 표시하였다.The screened primary targets were identified using a spotting assay based on individual growth suitability for secondary screening. For spotting analysis, logarithmic cells were diluted to OD 600 = 0.5 in YES medium and spotted with 5 times serial dilution on YES agar plates with or without 40 nM of terbinafine. Then to SSS (> 25 times sensitivity) when the growth suitability is reduced by two or more serial dilutions according to the degree of susceptibility to terbinafine; With SS (5-25 times sensitivity) when growth suitability is reduced by 1-2 serial dilutions; When growth suitability was reduced by less than one serial dilution, it was marked as S (<5 times sensitivity).

그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 34개의 1차 표적 중에서 3, 12 및 10개의 유전자가 각각 매우 높은 민감도(SSS), 중간 민감도(SS) 및 약한 민감도(S)를 나타내는 총 25개의 표적 유전자가 확인되었고, 생물학적 기전 확인을 위한 GO(Gene Ontology) 분석을 통해 15개의 표적으로 구성된 번역 공정이 13배만큼 현저하게 농축된 것을 확인하였다.As a result, as shown in Table 1, among the 34 primary targets, 3, 12 and 10 genes each showed very high sensitivity (SSS), medium sensitivity (SS), and weak sensitivity (S), for a total of 25 target genes. Was confirmed, and it was confirmed that the translation process composed of 15 targets was remarkably concentrated as much as 13 times through GO (Gene Ontology) analysis for confirming the biological mechanism.

또한, 유전자 디스펜스에 의해 대상을 분류하고 erg1를 제외한 14개의 표적 유전자는 번역(3가지 필수 유전자인 eif3b, rpl2501 및 rpl31; 및 8가지 비필수 유전자인 rps2402 , rps2801, rps1002, rps1601, rps1802, rps1901, rpl1602 및 sks2) 및 전사(3개의 비필수적 유전자, spt7, spt20 및 elp2)의 생물학적 기전에 관련되어 있음을 확인하였다. 리보솜 단백질(RP)로 기술된 모든 표적 유전자는 STRING으로 분석하여 3자리 숫자로 단백질 상호 작용 개수를 나타냈다. 실제로, 리보솜 단백질과 같은 거대 분자 복합체는 단상부족(haploinsufficiency)에 자주 관여하는 것으로 보고되었다. 특히, 15개의 표적 모두 다이아몬드-블랙판 빈혈(Diamond-Blackfan Anemia, DBA) 및 암과 같은 다양한 인간 질병과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 15개의 표적 유전자 중 10개의 표적 유전자가 결손될 때 비정상적인 형태를 나타냈다. 따라서, 이러한 발견은 스테롤 대사가 효모 및 인간의 세포 항상성에 결정적임을 나타낸다.In addition, the target was classified by gene dispensing, and 14 target genes excluding erg1 were translated (3 essential genes eif3b, rpl2501 and rpl31; and 8 non-essential genes rps2402, rps2801, rps1002, rps1601, rps1802, rps1901, rpl1602 and sks2) and transcription (three non-essential genes, spt7, spt20 and elp2). All target genes described as ribosomal protein (RP) were analyzed by STRING to indicate the number of protein interactions with three digits. Indeed, it has been reported that macromolecular complexes such as ribosomal proteins are frequently involved in haploinsufficiency. In particular, all 15 targets have been found to be associated with various human diseases such as Diamond-Blackfan Anemia (DBA) and cancer. In addition, when 10 of the 15 target genes were deleted, an abnormal form was displayed. Thus, these findings indicate that sterol metabolism is crucial for cell homeostasis in yeast and humans.

유전자 이름Gene name 유전자 설명aGene description a GObGOb Dispensability(민감도)cDispensability c 상호작용 개수dNumber of interactions d 형태학eMorphology e 질병과의 관계Relationship with disease OMIMfOMIMf 참고문헌references erg1erg1 스쿠알렌 모노옥시제네이즈(Squalene monooxygenase)
Squalene monooxygenase
에르고스테롤 합성Ergosterol synthesis E(SSS)E(SSS) 66 기형(misshapen)Misshapen 신경 암, 간암Nerve cancer, liver cancer
eif3b*eif3b* 번역Translation E(SSS)E(SSS) 155155 발아 없음(No germination)No germination 방광, 전립선 암Bladder, prostate cancer rpl2501rpl2501 60S RP L2560S RP L25 E(SS)E(SS) 188188 둥글게 됨(rounded)Rounded 류마티스성 관절염Rheumatoid arthritis rpl31rpl31 60S RP L3160S RP L31 E(SS)E(SS) 199199 제한된 세포 분열(limited cell division)Limited cell division 다이아몬드-블랙판 빈혈(DBA)(617415) Diamond-black plate anemia (DBA) (617415) rps2402rps2402 40S RP S2440S RP S24 V(SS)V(SS) 187187 야생형Wild type 다이아몬드-블랙판 빈혈(DBA)(610629) Diamond-black plate anemia (DBA) (610629) rps2801rps2801 40S RP S2840S RP S28 V(SS)V(SS) 152152 야생형Wild type 다이아몬드-블랙판 빈혈(DBA)(606164) Diamond-black plate anemia (DBA) (606164) rps1002rps1002 40S RP S1040S RP S10 V(SS)V(SS) 180180 야생형Wild type 다이아몬드-블랙판 빈혈(DBA)(613308) Diamond-black plate anemia (DBA) (613308) rps1601rps1601 40S RP S1640S RP S16 V(SS)V(SS) 160160 긴 형태(long)Long 흑색종, 대장암Melanoma, colon cancer rps1802rps1802 40S RP S1840S RP S18 V(SS)V(SS) 184184 기형(misshapen)Misshapen 결장직장암Colorectal cancer rps1901rps1901 40S RP S1940S RP S19 V(SS)V(SS) 184184 긴 형태(long)Long 다이아몬드-블랙판 빈혈(DBA)(105650) Diamond-black plate anemia (DBA) (105650) rpl1602rpl1602 60S RP L13/L1660S RP L13/L16 V(SS)V(SS) 182182 야생형Wild type 염증 질환Inflammatory disease sks2sks2 리보솜 샤페론Ribosomal chaperone V(SS)V(SS) 4343 야생형Wild type 비소세포 폐암(NSLC) Non-small cell lung cancer (NSLC) spt7spt7 SAGA 서브유닛SAGA subunit 전사Warrior V(SSS)V(SSS) 1919 긴 가지형태(long branched)Long branched spt20spt20 SAGA 서브유닛SAGA subunit V(SS)V(SS) 1919 긴 가지형태(long branched)Long branched 진균증 곰팡이Mycosis fungus elp2elp2 RNAP II elongator 서브유닛RNAP II elongator subunit V(SS)V(SS) 77 긴 형태(long)Long 정신지체(617270)Mental retardation (617270) 골수 종양(myeloid neoplasm)Myeloid neoplasm

a : 유전자 설명은 PomBase (https://www.pombase.org)에 제시되어 있다.a: The genetic description is presented in PomBase (https://www.pombase.org).

b : GO 분석은 Gene Ontology Resource (http://geneontology.org/) 를 사용하여 생물학적 프로세스 측면에서 수행되었다. 없을 경우, PomBase의 GO term을 사용하였다.b: GO analysis was performed in terms of biological processes using Gene Ontology Resource (http://geneontology.org/). If not, the GO term of PomBase was used.

c : Dispensability 데이터는 본 명세서의 tetrad 분석에서 얻었다.c: Dispensability data was obtained from the tetrad analysis of this specification.

d : 상호작용의 개수는 STRING(https://string-dborg/)을 사용하여 얻었다.d: The number of interactions was obtained using STRING (https://string-dborg/).

e : 형태학 데이터는 이전 연구와 본 명세서에서 얻었다.e: Morphological data were obtained from previous studies and from this specification.

f : 유전적 질환은 OMIM (https://www.omim.org/) 으로 확인되었다. 괄호 안의 숫자는 표현형 MIM 번호 또는 유전자/좌위 MIM 번호를 나타낸다.f: The genetic disease was identified as OMIM (https://www.omim.org/). The numbers in parentheses indicate the phenotypic MIM number or the gene/locus MIM number .

E는 필수적 유전자; V는 생존 가능한 유전자; SSS는 민감도가 매우 높음; SS는 민감도가 중간임; S는 낮은 민감도.E is an essential gene; V is a viable gene; SSS is very sensitive; SS has medium sensitivity; S is for low sensitivity.

<실시예 2> 선별된 15개의 터비나핀 타겟 유전자의 Erg1 mRNA 및 단백질에 미치는 영향 분석<Example 2> Analysis of the effects of 15 selected terbinafine target genes on Erg1 mRNA and protein

상기 실시예 1에서 선별한 터비나핀의 15개의 표적 유전자의 단상부족(haploinsufficiency) 상태에서 Erg1 mRNA, 단백질 수준 및 다른 클라스의 항진균제에 대한 민감도를 분석하였다.Erg1 mRNA, protein levels, and sensitivity to antifungal agents of other classes were analyzed in a state of haploinsufficiency of 15 target genes of terbinafine selected in Example 1 above.

<2-1><2-1> 선별된 15개의 터비나핀 타겟 유전자의 Erg1 mRNA 수준 측정Erg1 mRNA level measurement of 15 selected terbinafine target genes

구체적으로, Erg1 mRNA 발현 수준을 측정하기 위한 정량적 중합효소연쇄반응(qPCR)에서 RNA는 TRIzol 시약 (Thermo Fisher Scientific)을 사용하여 추출하고 Quantiscript Reverse Transcriptase(Qiagen, Hilden, Germany)를 사용하여 cDNA로 역전사되었다. 이어서 cDNA(100ng)를 CFX96 터치 실시간 검출 시스템(Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)에서 iQ SYBR Green Supermix를 사용하여 PCR에 의해 증폭시켰다. 프라이머 서열은 하기 표 2과 같고, 액틴은 정규화를 위한 내인성 대조군으로 사용되었다.Specifically, in quantitative polymerase chain reaction (qPCR) to measure the expression level of Erg1 mRNA, RNA was extracted using TRIzol reagent (Thermo Fisher Scientific) and reverse transcribed into cDNA using Quantiscript Reverse Transcriptase (Qiagen, Hilden, Germany). Became. Then cDNA (100 ng) was amplified by PCR using iQ SYBR Green Supermix in a CFX96 touch real-time detection system (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA). Primer sequences are shown in Table 2 below, and actin was used as an endogenous control for normalization.

서열(5'→3')Sequence (5'→3') 서열번호Sequence number erg1 정방향 프라이머erg1 forward primer CGCTATATGAAGGCTCTTGAATCGCGCTATATGAAGGCTCTTGAATCG 서열번호 1SEQ ID NO: 1 erg1 역방향 프라이머erg1 reverse primer GATGAGAAGGGCTATGGTCTAAACGATGAGAAGGGCTATGGTCTAAAC 서열번호 2SEQ ID NO: 2 act1 정방향 프라이머act1 forward primer TCCAACCGTGAGAAGATGACTTCCAACCGTGAGAAGATGACT 서열번호 3SEQ ID NO: 3 act1 역방향 프라이머act1 reverse primer CGACCAGAGGCATACAAAGACCGACCAGAGGCATACAAAGAC 서열번호 4SEQ ID NO: 4 sre1 정방향 프라이머sre1 forward primer ACGCTGACGACGTTTTCTCTACGCTGACGACGTTTTCTCT 서열번호 5SEQ ID NO: 5 sre1 역방향 프라이머sre1 reverse primer ATCAGCGGCATACCATGAGGATCAGCGGCATACCATGAGG 서열번호 6SEQ ID NO: 6

그 결과, 15개의 이형 접합성 표적이 터비나핀에 의해 유도된 단상 부족으로 인해 확인되었다는 것을 고려하면, Erg1 mRNA 또는 단백질의 세포 수준은 이배체 대조군 SP286보다 낮아야한다. 예상한 바와 같이, 15개의 표적 유전자 모두 터비나핀 처리 전에 측정된 SP286 erg1 수준의 30% 내지 80% 범위의 erg1 mRNA의 수준을 나타내어 erg1 mRNA 수준이 유의하게 더 낮았다(P <0.05)(도 1a).As a result, considering that 15 heterozygous targets were identified due to the monophasic deficiency induced by terbinafine, the cellular level of Erg1 mRNA or protein should be lower than the diploid control SP286. As expected, all 15 target genes showed levels of erg1 mRNA in the range of 30% to 80% of the SP286 erg1 level measured before terbinafine treatment, resulting in significantly lower erg1 mRNA levels (P <0.05) (Fig. ).

<2-2><2-2> 선별된 15개의 터비나핀 타겟 유전자의 Erg1 기질인 스쿠알렌 수준 측정Measurement of squalene, an Erg1 substrate, of 15 selected terbinafine target genes

스쿠알렌 수준이 높을수록 Erg1 효소 수준이 낮아진다. 낮은 erg1 mRNA 수준이 항상 낮은 Erg1 단백질 수준을 나타내는 것은 아니기 때문에, Erg1 단백질 수준의 2차 판독값으로서 Erg1의 기질인 스쿠알렌의 수준을 평가하였다.The higher the squalene level, the lower the Erg1 enzyme level. Since a low erg1 mRNA level does not always indicate a low Erg1 protein level, the level of squalene, the substrate of Erg1, was evaluated as a second reading of the Erg1 protein level.

구체적으로, 스쿠알렌 에폭시다아제(Erg1)의 기질인 세포 내 스쿠알렌 수준은 약간의 변형으로 Takami, T. et al. A genetic and pharmacological analysis of isoprenoid pathway by LC-MS/MS in fission yeast. PLoS One 7, e49004, doi:10.1371/journal.pone.0049004 (2012)에 기재된 바와 같이 측정되었다. 150nM 농도의 터비나핀의 존재 하에서 OD600 = 5 내지 10이 될 때까지 세포를 배양한 후, 3×108 세포를 초순수(ultrapure water)로 2회 세척하고 용매 1㎖(클로로포름/메탄올, 2:1(v/v)) 및 유리 비드(d=0.4 내지 0.6 mm)의 혼합물에 용해시켰다. 이어서, 샘플을 10분 동안 초음파 처리하여 용해시키고 밤새 혼합하였다. 상청액(supernatant)을 16,110×g에서 5분 동안 원심 분리하여 수확하고 원심 진공 증발기를 사용하여 30분 동안 증발 건조시켰다. 건조된 상청액으로부터 스쿠알렌을 50 ㎕의 100% 메탄올로 추출하였다. 스쿠알렌의 양을 실온에서 1 ㎖/분의 유속으로 Agilent 1260 HPLC(gilent Technologies, Santa Clara, CA) 및 YMC 컬럼(Cat#. JH08S04-2546WT; YMC, Japan)을 사용하여 분석하고 아세토니트릴:아세톤(60:40, v/v) 이동상. 세포 내 스쿠알렌의 양은 A220을 측정함으로써 검출되었다. 표준 곡선을 위해, 4가지 상이한 농도의 스쿠알렌(10, 50, 100 및 150 ppm)이 사용되었다.Specifically, the intracellular squalene level, a substrate of squalene epoxidase (Erg1), was slightly modified by Takami, T. et al. A genetic and pharmacological analysis of isoprenoid pathway by LC-MS/MS in fission yeast. Measured as described in PLoS One 7, e49004, doi:10.1371/journal.pone.0049004 (2012). After culturing the cells until OD 600 = 5 to 10 in the presence of 150 nM terbinafine, 3 × 10 8 cells were washed twice with ultrapure water and 1 ml of solvent (chloroform/methanol, 2 :1 (v/v)) and glass beads (d=0.4 to 0.6 mm). The samples were then sonicated for 10 minutes to dissolve and mixed overnight. The supernatant was harvested by centrifugation at 16,110×g for 5 minutes and evaporated to dryness for 30 minutes using a centrifugal vacuum evaporator. Squalene was extracted from the dried supernatant with 50 μl of 100% methanol. The amount of squalene was analyzed using Agilent 1260 HPLC (gilent Technologies, Santa Clara, CA) and YMC column (Cat#. JH08S04-2546WT; YMC, Japan) at room temperature at a flow rate of 1 ml/min and acetonitrile:acetone ( 60:40, v/v) mobile phase. The amount of squalene in the cells was detected by measuring A220. For the standard curve, four different concentrations of squalene (10, 50, 100 and 150 ppm) were used.

그 결과, 도 1b에 나타난 바와 같이, 터비나핀을 처리하지 않은 경우 세포의 스쿠알렌은 거의 검출되지 않았으나, 15개의 표적 균주 모두 터비나핀 처리(18시간 동안 150nM)에 대한 반응으로 SP286과 비교하여 스쿠알렌 수준에서 유의한 차이(2 내지 10배; P <0.05)를 나타냈다. 특히, eif3b 이형 접합체는 터비나핀의 잘 알려진 표적인 erg1 이형 접합체와 유사한 스쿠알렌 수준을 나타내었다.As a result, as shown in FIG. 1b, when terbinafine was not treated, squalene of the cells was hardly detected, but all 15 target strains were compared with SP286 in response to terbinafine treatment (150nM for 18 hours). There was a significant difference (2-10 fold; P <0.05) in the squalene level. In particular, the eif3b heteroconjugate exhibited a level of squalene similar to the erg1 heteroconjugate, a well-known target of terbinafine.

<2-3> 다른 종류의 항진균제에 대한 15개 터비나핀 표적 유전자의 민감도 분석<2-3> Sensitivity analysis of 15 terbinafine target genes to other types of antifungal agents

다른 클라스의 항진균제에 대한 민감도를 분석하기 위해 상기 실시예 1-2의 스폿팅 분석을 기반으로 상이한 색상의 패턴 맵이 사용되었다. 상대적인 민감도는 각각 반수체 또는 이종 접합체에 대한 ED668 또는 SP286 대조군 세포의 민감도와 비교하여 매우 높은 민감도(>25배), 중등도의 민감도(10 내지 25배), 약한 민감도(<10배), 및 무감도로 정의되었다.In order to analyze the sensitivity to antifungal agents of different classes, pattern maps of different colors were used based on the spotting analysis of Example 1-2. Relative sensitivities were very high (>25 times), moderate sensitivity (10 to 25 times), weak sensitivity (<10 times), and insensitivity compared to the sensitivity of ED668 or SP286 control cells to haploid or heterologous conjugates, respectively. Has been defined.

모든 표적 균주가 Erg1 mRNA 및 단백질 수준이 더 낮으면, 에르고스테롤 합성을 표적으로 하는 유사한 부류의 항진균제에도 민감할 것이다. 예상한 바와 같이, 모든 표적은 터비나핀(알릴 아민을 표적으로하는 Erg1), 톨나프테이트(TOL; 알릴 아민과 유사하게 Erg1을 표적으로하는 티오카르바메이트), 에코나졸(ECON) 및 미코나졸(MICON; Erg11을 표적화하는 아졸 클래스, Erg1의 다음 단계)을 포함하여 유사한 종류의 항진균제에 대해 유사한 민감도 패턴을 나타냈다(도 1c). 또한 유방암에 대한 스테로이드 약물인 DES(diethylstilbestrol)에 대한 감수성을 나타냈는데, 이는 에르고스테롤 유사체로 작용함으로써 스테롤 합성의 음성 피드백 루프를 유발하여 에르고스테롤 수준을 감소시킨 것으로 판단된다. SP286과 비교하여, 표적 유전자들은 상이한 항진균성 클래스이고 핵산 합성을 표적화하는 플루시토신(FLU)에 대해 민감하지 않았다. 대조적으로, SP286 대조군뿐만 아니라 표적은 DNA 완전성을 표적으로 하고 강한 세포 독성으로 인해 암 화학 요법에 사용되는 또 다른 항진균성 약물인 독소루비신(DOX)에 대한 민감성을 나타냈다.If all target strains have lower Erg1 mRNA and protein levels, they will also be sensitive to a similar class of antifungal agents targeting ergosterol synthesis. As expected, all targets were terbinafine (Erg1 targeting allyl amine), tolnaphtate (TOL; thiocarbamate targeting Erg1 similar to allyl amine), econasol (ECON) and myco Similar sensitivity patterns were shown for similar types of antifungal agents, including Nazol (MICON; the azole class targeting Erg11, the next step of Erg1) (Fig. 1c). In addition, it showed susceptibility to DES (diethylstilbestrol), a steroid drug for breast cancer, which acts as an ergosterol analog, which induces a negative feedback loop of sterol synthesis, which is believed to reduce ergosterol levels. Compared to SP286, the target genes were of a different antifungal class and were not sensitive to flucytosine (FLU) targeting nucleic acid synthesis. In contrast, the SP286 control as well as the target targeted DNA integrity and showed sensitivity to doxorubicin (DOX), another antifungal drug used in cancer chemotherapy due to strong cytotoxicity.

종합해보면, 낮은 Erg1 mRNA 및 단백질 수준에 의해서 선별된 15개의 이형 접합 표적의 터비나핀에 대한 민감도가 높아지며, 이는 에르고스테롤 합성을 표적으로로 하는 유사한 부류의 항진균제에 민감하게 반응하는 결과를 나타내는 것 확인할 수 있었다.Taken together, the sensitivity of 15 heterozygous targets selected by low Erg1 mRNA and protein levels to terbinafine increases, indicating a sensitive response to a similar class of antifungal agents targeting ergosterol synthesis. I could confirm.

<실시예 3> 터비나핀 표적 유전자의 분자 기전 분석<Example 3> Analysis of molecular mechanism of terbinafine target gene

<3-1> 비필수적 표적 유전자의 항진균에 대한 민감도 분석<3-1> Sensitivity analysis of non-essential target genes to antifungal

표적 유전자의 분자 메커니즘을 밝히기 위해, 기능 손실 실험을 수행 하였다. 11개의 비필수적 표적 유전자 중, 8개의 RP 관련 유전자 및 2개의 SAGA-서브유닛 유전자로 구성된 10개의 동족 반수체 균주(elp2 제외)로 분자 기전을 분석하였다.To elucidate the molecular mechanism of the target gene, a loss of function experiment was performed. Of the 11 non-essential target genes, the molecular mechanism was analyzed with 10 cognate haploid strains (except elp2) consisting of 8 RP-related genes and 2 SAGA-subunit genes.

구체적으로, 상기 실시예 2-3에서 사용된 민감도 패턴 맵 분석 방법을 이용하여, 동족 반수체의 민감도 패턴을 에르고스테롤 합성 표적 항진균제 (TER, ECON 및 DES), H2O2 및 DOX를 포함하는 약물에 대해 분석하였다. Specifically, using the sensitivity pattern map analysis method used in Example 2-3, the sensitivity pattern of the cognate haploid was analyzed for drugs including ergosterol synthesis target antifungal agents (TER, ECON and DES), H2O2 and DOX. I did.

그 결과, 도 2a에 나타난 바와 같이, 8개의 RP 관련 반수체 중 어느 것도 에르고스테롤 합성을 표적으로하는 항진균제 약물에 대한 민감도를 나타내지 않았지만, 2개의 SAGA 소단위 반수체(spt7 및 spt20)는 ED668 대조군과 비교하여 민감하였다. 모든 표적은 양성 대조군(1.5mM H2O2 및 35μM DOX) 으로 사용된 일반적인 독성 화학 물질에 대해 중간 정도 또는 심한 민감도를 나타냈다. 그러나, 그들의 동종 이종 접합체와 같이, 이들은 항진균 FLU(10 mM)에 대해 민감하지 않거나 약한 민감도를 나타냈다. 따라서, 반수체에서, 2개의 SAGA-서브유닛 유전자는 터비나핀 표적이지만 8개의 RP 관련 유전자는 터비나핀의 표적 유전자가 아님을 알 수 있었다.As a result, as shown in Figure 2a, none of the eight RP-related haploids showed sensitivity to antifungal drugs targeting ergosterol synthesis, but the two SAGA subunit haploids (spt7 and spt20) were compared with the ED668 control group. It was sensitive. All targets showed moderate or severe sensitivity to common toxic chemicals used as positive controls (1.5 mM H2O2 and 35 μM DOX). However, like their allogeneic conjugates, they showed insensitive or weak sensitivity to antifungal FLU (10 mM). Therefore, in the haploid, it was found that two SAGA-subunit genes are targets of terbinafine, but eight RP-related genes are not target genes of terbinafine.

<3-2> 11개의 비필수적 유전자의 특성 분석<3-2> Characterization of 11 non-essential genes

11개의 터비나핀 표적 유전자의 특성을 하기와 같이 분석하였다.The characteristics of 11 terbinafine target genes were analyzed as follows.

구체적으로, 상기 실시예 2-1에서 사용된 qPCR 방법을 사용하여 터비나핀 처리 전의 erg1 mRNA 수준, 세포벽 완전성(분해 효소 민감성), 성장 적합성(배가 시간, doubling time), 세포주기 진행(FACS 분석) 및 세포 단백질 수준을 포함하여 동족 반수체 표적의 몇 가지 특성을 조사하고 서로 비교했다.Specifically, using the qPCR method used in Example 2-1, erg1 mRNA level before terbinafine treatment, cell wall integrity (degradation enzyme sensitivity), growth suitability (doubling time), cell cycle progression (FACS analysis) ) And several properties of cognate haploid targets, including cellular protein levels, were investigated and compared to each other.

그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 2개의 SAGA-서브유닛 반수체(spt7 및 spt20)는 유의하게 더 낮은 erg1 mRNA 수준을 나타냈고(P <0.05), 반면에 8개의 RP 관련 반수체는 모두 유의하게 더 높은 수준을 나타냈다(3-6 배; P <0.05). 모든 표적 유전자는 ED668 대조군보다 세포벽 완전성을 반영하는 용해 효소(lyticase)에 유의하게 둔감한 것으로 밝혀졌다(P <0.05). 2개의 SAGA-서브유닛 균주는 상기 표 1에 나타난 것과 같이, 비정상적인 긴-분지 형태를 나타내어 저항성을 갖기 때문에 용해 효소에 민감하지 않았다. 성장 적합성 측면에서, 시험된 모든 반수체는 ED668보다 현저하게 느린 성장 속도(2 내지 3배; P <0.001)를 나타냈다. 더욱이, 4개의 RP 관련(rps2801, rps1002, rpl1602 및 sks2) 및 2개의 SAGA-서브유닛 반수체는 유세포 분석에서 세포분열의 G2/M기에서 정지 및 결함을 나타냈다. 따라서 8개의 RP 관련 유전자는 터비나핀의 표적 유전자가 아님을 확인하였다.As a result, as shown in Table 3, the two SAGA-subunit haploids (spt7 and spt20) showed significantly lower erg1 mRNA levels (P <0.05), whereas all of the eight RP-related haploids were significantly It showed a higher level (3-6 times; P <0.05). All target genes were found to be significantly insensitive to lyticase reflecting cell wall integrity than the ED668 control (P<0.05). As shown in Table 1, the two SAGA-subunit strains were not sensitive to lytic enzymes because they exhibited an abnormal long-branched morphology and had resistance. In terms of growth suitability, all haploids tested showed significantly slower growth rates (2 to 3 times; P <0.001) than ED668. Moreover, four RP-related (rps2801, rps1002, rpl1602 and sks2) and two SAGA-subunit haploids showed arrest and defect in the G2/M phase of cell division in flow cytometry. Therefore, it was confirmed that the eight RP-related genes were not target genes of terbinafine.

균주Strain erg1 mRNA 수준erg1 mRNA level 세포벽 완전성(%)Cell wall integrity (%) 배가시간(h)Doubling time(h) FACSFACS 단백질 양(Mole./cell)Protein Amount (Mole./cell) 평균적인 단백질 양Average amount of protein ED668ED668 0.3±0.00.3±0.0 73.1±1.173.1±1.1 2.6±0.02.6±0.0 정상normal NANA 159729.8159729.8 △rps2402△rps2402 1.1±0.21.1±0.2 102.1±1.2102.1±1.2 4.8±0.24.8±0.2 정상normal 38394.438394.4 △rps2801△rps2801 1.5±0.31.5±0.3 100.5±2.4100.5±2.4 3.9±0.33.9±0.3 G2/M 정지G2/M stop 71318.971318.9 △rps1002△rps1002 1.2±0.21.2±0.2 100.0±2.6100.0±2.6 4.1±0.14.1±0.1 G2/M 정지G2/M stop 596956.9596956.9 △rps1601△rps1601 1.3±0.31.3±0.3 102.9±2.5102.9±2.5 4.5±0.14.5±0.1 정상normal 90216.290216.2 △rps1802△rps1802 0.8±0.10.8±0.1 101.7±2.1101.7±2.1 5.6±0.15.6±0.1 정상normal NANA △rps1901△rps1901 1.1±0.21.1±0.2 99.9±2.599.9±2.5 6.4±0.16.4±0.1 정상normal 63964.763964.7 △rpl1602△rpl1602 1.9±0.31.9±0.3 102.9±6.0102.9±6.0 5.6±0.35.6±0.3 G2/M 정지G2/M stop 90460.590460.5 △sks2△sks2 1.9±0.41.9±0.4 102.4±6.6102.4±6.6 4.5±0.44.5±0.4 G2/M 정지G2/M stop 205191.5205191.5 △spt7△spt7 0.2±0.00.2±0.0 99.4±1.999.4±1.9 6.7±0.56.7±0.5 세포 분리 결함Cell separation defect 3266.73266.7 1991.91991.9 △spt20△spt20 0.1±0.00.1±0.0 100.3±4.4100.3±4.4 3.7±0.13.7±0.1 717.7717.7 △elp2△elp2 NANA NANA NANA NANA 9649.29649.2

<3-3> spt7과 spt20의 erg1 mRNA 수준 측정<3-3> Measurement of erg1 mRNA levels in spt7 and spt20

상기 실시예 3-1에서 확인된 터비나핀의 표적 유전자인 spt7과 spt20의 erg1 mRNA 수준을 확인하였다.The levels of erg1 mRNA of spt7 and spt20, the target genes of terbinafine identified in Example 3-1, were confirmed.

확인된 단백질이 터비나핀 표적인 경우, 터비나핀에 대한 반응으로 erg1 mRNA 수준을 유도할 수 있다. 또한, erg1 전사의 sre1 전사 인자는 터비나핀 처리 동안과 같은 스테롤 보충 조건 하에서 보상 효과에 의해 유도되는 경향이있다. 따라서, 2개의 SAGA-서브유닛 이형 접합체(spt7 및 spt20)에서 erg1 및 sre1 mRNA의 접힘 유도를 측정하고 erg1 이형 접합체와 비교하였다. erg1 및 sre1 mRNA 수준 측정은 상기 실시예 2-1과 같은 방법으로 이루어졌다.When the identified protein is a terbinafine target, erg1 mRNA levels can be induced in response to terbinafine. In addition, the sre1 transcription factor of erg1 transcription tends to be induced by compensatory effects under sterol supplementation conditions, such as during terbinafine treatment. Therefore, the folding induction of erg1 and sre1 mRNA was measured in two SAGA-subunit heterozygotes (spt7 and spt20) and compared with erg1 heterozygous. The erg1 and sre1 mRNA levels were measured in the same manner as in Example 2-1.

그 결과, 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이, erg1 mRNA 수준은 터비나핀 처리(150 nM) 18시간 후 4(spt20) 내지 8(erg1 및 spt7)배(P <0.01)의 급격한 증가를 나타냈다. 유사하게, sre1 mRNA 수준은 4(spt7 및 spt20)에서 7배(erg1)(P <0.01)로 급격한 증가를 나타냈다. 따라서, erg1과 비교하여 2개의 SAGA-서브유닛 유전자는 상대적으로 덜 민감한 터비나핀 표적으로 확인되었다.As a result, as shown in FIGS. 3A and 3B, the erg1 mRNA level showed a rapid increase of 4 (spt20) to 8 (erg1 and spt7) times (P <0.01) 18 hours after terbinafine treatment (150 nM). . Similarly, sre1 mRNA levels showed a sharp increase from 4 (spt7 and spt20) to 7-fold (erg1) (P<0.01). Thus, compared to erg1, two SAGA-subunit genes were identified as relatively less sensitive terbinafine targets.

<실시예 4> 3개의 새로운 필수적 표적 유전자의 기능적 분석<Example 4> Functional analysis of three new essential target genes

<4-1> 3개의 필수적 표적 유전자의 이소볼로그램(Isobologram) 분석<4-1> Isobologram analysis of three essential target genes

필수적 유전자는 병원체에 대한 치료제의 이상적인 표적 유전자임이 잘 알려져있다(Rancati, G., Moffat, J., Typas, A. & Pavelka, N. Emerging and evolving concepts in gene essentiality. Nat Rev Genet 19, 34-49, doi:10.1038/nrg.2017.74 (2018).). 상기 실시예 1에서 선별한 터비나핀 표적 중에서 erg1외에 3가지 필수적 유전자(eif3b, rpl2501 및 rpl31)에 대해 기능적으로 분석하기 위해 이소볼로그램 분석을 수행하였다.It is well known that essential genes are ideal target genes for therapeutic agents against pathogens (Rancati, G., Moffat, J., Typas, A. & Pavelka, N. Emerging and evolving concepts in gene essentiality. Nat Rev Genet 19, 34- 49, doi:10.1038/nrg. 2017.74 (2018).). Isobologram analysis was performed to functionally analyze three essential genes (eif3b, rpl2501 and rpl31) other than erg1 among the terbinafine targets selected in Example 1 above.

터비나핀 및 에코나졸(또는 시클로헥시미드)과의 공동 처리의 상승 효과(또는 길항 작용) 효과를 결정하기 위해, 이소볼로그램 분석을 하기 문헌에 기재된 바와 같이 수행 하였다(Lee, S J et al Transactivation of bad by vorinostat-induced acetylated p53 enhances doxorubicin-induced cytotoxicity in cervical cancer cells Exp Mol Med 46, e76, doi:101038/emm2013149 (2014).) 간략하게, 각 화합물의 IC50 값을 측정한 후, 그 값을 플롯팅 하였다. 터비나핀 또는 에코나졸(또는 시클로헥시미드)에 의한 단일 처리의 IC50 값 사이에 대각선이 그려져, 대조군으로서의 첨가 라인을 나타낸다. 다양한 농도의 터비나핀 및 에코나졸(또는 시클로헥시 미드)을 처리 후 동일한 IC50에 상응하는 몇 가지 데이터 세트를 플롯팅 하였다. 결과는 점이 대각선 아래에 있을 때 상승작용이 있음을, 대각선 위에 있을 때 부가 작용이 있음을 나타낸다.To determine the synergistic (or antagonistic) effect of co-treatment with terbinafine and econazole (or cycloheximide), isobologram analysis was performed as described in the following literature (Lee, SJ et al. Transactivation of bad by vorinostat-induced acetylated p53 enhances doxorubicin-induced cytotoxicity in cervical cancer cells Exp Mol Med 46 , e76, doi:101038/emm2013149 (2014).) Briefly, after measuring the IC50 value of each compound, the value Was plotted. A diagonal line is drawn between the IC50 values of a single treatment with terbinafine or econazole (or cycloheximide), indicating the addition line as a control. Several data sets corresponding to the same IC50 were plotted after treatment with various concentrations of terbinafine and econazole (or cycloheximide). The results indicate that there is synergy when the point is below the diagonal, and that there is an additive effect when it is above the diagonal.

상기 도 1a 및 도 1b에 나타난 바와 같이, 4개의 필수적 표적 유전자는 SP286과 비교하여 더 낮은 Erg1 mRNA 및 단백질 수준을 나타냈다. Erg1은 에르고스테롤 합성 경로에서 스쿠알렌 에폭시다아제 효소 역할에 더하여 피드백 조절에 관여하기 때문에 높은 Erg1 수준에 따라 상승 효과가 예상되었다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 이배체 SP286 대조군은 에코나졸과 터비나핀의 가장 강력한 상승 효과를 나타내었고, RP 관련된 유전자인 rpl31 및 rpl2501 이형 접합성 균주가 상승 효과를 나타냈다. 그러나, eif3b 및 erg1 이형 접합성 균주는 이들이 상승 작용을 나타내기에 충분한 양의 Erg1을 갖지 않기 때문에 상승효과가 미미하여 부가적인 효과(additive effect)를 나타냈다. 이소볼로그램에 기초하여, 3개의 이종 접합체의 Erg1 수준은 SP286> rpl31> rpl2501>eif3b=erg1과 같이 나타났다. 상기 결과는 Erg1 단백질의 판독값으로서 스쿠알렌 수준을 나타내는 상기 실시예 2-2의 결과와 일치한다(도 1b). eif3b 이형 접합체의 Erg1 수준은 3개의 필수적 표적 유전자 중에서 가장 낮았으며, erg1 mRNA 수준(SP286> rpl2501> eif3b> rpl31> erg1)이 erg1 이형 접합체와 유사한 수준을 나타내었다. 상기 결과는 eif3b가 터비나핀의 유력한 표적 유전자임을 나타낸다.1A and 1B, the four essential target genes showed lower Erg1 mRNA and protein levels compared to SP286. Since Erg1 is involved in feedback regulation in addition to the role of squalene epoxidase enzyme in the ergosterol synthesis pathway, a synergistic effect was expected with high Erg1 levels. As shown in Figure 3a, the diploid SP286 control showed the strongest synergistic effect of econazole and terbinafine, and the RP-related genes rpl31 and rpl2501 heterozygous strains showed a synergistic effect. However, the eif3b and erg1 heterozygous strains exhibited an additive effect because they did not have a sufficient amount of Erg1 to show a synergistic effect. Based on the isobologram, the Erg1 levels of the three heterozygous were shown as SP286>rpl31>rpl2501>eif3b=erg1. The results are consistent with the results of Example 2-2 above indicating squalene levels as readings of Erg1 protein (Fig. 1B). The Erg1 level of the eif3b heterozygote was the lowest among the three essential target genes, and the erg1 mRNA level (SP286> rpl2501> eif3b> rpl31> erg1) showed a similar level to that of the erg1 heterozygous. The above results indicate that eif3b is a potent target gene of terbinafine.

<4-2> eif3b 이형 접합체의 터비나핀 민감도가 Erg1 단백질 수준의 감소에 의한 것인지 여부 확인<4-2> Confirmation of whether the sensitivity of terbinafine of the eif3b heterozygous conjugate is due to a decrease in the level of Erg1 protein

eif3b 이형 접합체에서 가장 낮은 Erg1 수준이 기능 획득 실험(gain-of function)으로 보완될 수 있는지 시험했다.We tested whether the lowest Erg1 levels in the eif3b heterozygote could be compensated for by gain-of function.

구체적으로, erg1 또는 eif3b 유전자는 pREP4X 벡터에서 nmt1 프로모터하에 이소성으로 발현되었다. 클로닝된 발현 플라스미드를 리튬아세테이트 방법을 통해 Δeif3b/eif3b 이종 접합체로 형질 전환시키고 선별 마커 nourseothricin(Sigma-Aldrich)을 함유하는 플레이트에서 배양하였다. 상보 시험을 위해, 형질 전환체의 성장 적합성을 스폿팅 분석을 통해 25nM 터비나핀을 함유하는 플레이트에서 분석 하였다.Specifically, the erg1 or eif3b gene was ectopically expressed under the nmt1 promoter in the pREP4X vector. The cloned expression plasmid was transformed with Δeif3b/eif3b heteroconjugate through the lithium acetate method and cultured in a plate containing the selection marker nourseothricin (Sigma-Aldrich). For the complementary test, the growth suitability of transformants was analyzed in plates containing 25 nM terbinafine via spotting analysis.

그 결과, 도 3b에 나타난 바와 같이, erg1 또는 eif3b 유전자가 eif3b 이형 접합체에서 과발현 될 때, 터비나핀 민감도는 SP286 대조군과 유사한 수준을 나타냈다. 이는 eif3b 단상부족의 낮은 erg1 mRNA 수준이 eif3b에서 기인함을 나타낸다.As a result, as shown in Fig. 3b, when the erg1 or eif3b gene is overexpressed in the eif3b heterozygote, the sensitivity of terbinafine was similar to that of the SP286 control group. This indicates that the low erg1 mRNA level of the eif3b monophasic deficiency is attributed to eif3b.

<실시예 5> erg1 및 3개의 필수적 표적 유전자의 이소볼로그램 분석<Example 5> Isobologram analysis of erg1 and three essential target genes

원칙적으로, 관련되지 않은 표적을 차단하는 2가지 상이한 항진균제와의 공동 처리는 이소볼로그램 분석에서 부가적인 효과를 나타낼 것이다. 3개의 새로운 필수적 표적 유전자 모두가 번역과 관련이 있기 때문에 번역의 신장(elongation) 단계를 표적으로 하는 사이클로헥시미드와 터비타핀을 공동 처리하여 상기 실시예 4-1과 동일한 방법으로 이소볼로그램 분석을 수행하였다. In principle, co-treatment with two different antifungal agents that block unrelated targets will have an additional effect in the isobologram analysis. Since all three new essential target genes are related to translation, isobolograms in the same manner as in Example 4-1 were co-treated with cycloheximide and terbitapine, which target the elongation stage of translation. The analysis was carried out.

그 결과, 도 4에서 나타난 바와 같이, SP286 대조군 및 4개의 필수적 유전자 이형 접합체의 터비나핀 및 사이클로헥시미드 공동 처리는 길항 효과를 나타냈다. 길항 효과의 정도는 erg1 수준에 의존하지 않는 eif3b> SP28> rpl31= rpl2501> erg1로 순위가 매겨졌다. 따라서 eif3b 이형 접합체의 독특한 이소볼로그램 패턴을 사용하여 길항 효과의 메커니즘에 대해 추측했다; 유사한 Erg1 수준으로 인해 erg1 이형 접합체와 유사한 효과를 나타내지 않고, eif3b 이형 접합체는 SP286과 비교하여 더 심각한 길항 효과를 나타냈다. 상기 결과는 Eif3b가 두 항진균제의 공통 표적임을 시사한다.As a result, as shown in Figure 4, the SP286 control and the co-treatment of terbinafine and cycloheximide of the four essential gene heterozygotes showed an antagonistic effect. The degree of antagonistic effect was ranked as eif3b> SP28> rpl31= rpl2501> erg1, which did not depend on erg1 level. Thus, we speculated on the mechanism of the antagonistic effect using the unique isobolographic pattern of the eif3b heterozygote; Due to the similar Erg1 levels, it did not show a similar effect to the erg1 heteroconjugate, and the eif3b heteroconjugate showed a more severe antagonistic effect compared to SP286. These results suggest that Eif3b is a common target of the two antifungal agents.

<실시예 6> 터비나핀이 Eif3b에 직접적으로 결합하는지 여부 및 번역 억제 율 측정<Example 6> Measurement of whether terbinapine directly binds to Eif3b and the rate of translation inhibition

<6-1> 인간 및 효모에서 erg1 및 eif3b과 터비나핀의 결합 에너지 측정<6-1> Measurement of binding energy between erg1 and eif3b and terbinafine in humans and yeast

터비나핀의 표적 유전자로 추정되는 Eif3b가 터비나핀과 직접 상호작용하는 지 여부를 확인하기 위해 분자 모델링을 수행하였다.Molecular modeling was performed to determine whether Eif3b, which is believed to be a target gene of terbinafine, directly interacts with terbinafine.

구체적으로, 단백질의 이용 가능한 결정 구조(인간 SQLE, 인간 EIF3B 및 출아 효모 Prt1p)에 기초하여, 원하는 단백질(분열 효모 Erg1 및 Eif3b; 출아 효모 Erg1p)의 미지의 구조가 상동성 모델로서 구축되었다. 도킹된 결합 모드 및 결합 부위 내 터비나핀의 상호 작용은 상동성 구조 모델을 사용하여 수득하였다. 가능한 경우 단백질 데이터뱅크(PDB) 데이터는 RCSB PDB(https://www.rcsb.org/)에서 검색되었으며 모든 아미노산 서열 데이터는 UniProt 데이터베이스 (http://www.uniprot.org org)에서 얻었다. 검색된 정보는 다음과 같다: 인간 SQLE (574 아미노산) 5, PDB 코드: 6C6P, UniProt ID:Q14534; 인간 EIF3B(814 아미노산), PDB 코드:5K1H, UniProt ID:P55884; 출아 효모 Erg1p(496 아미노산), UniProt ID:P32476; 출아 효모 Prt1p(763 아미노산), PDB 코드:4U1F, UniProt ID:P06103; 분열 효모 Erg1(457 아미노산), UniProt ID:Q9C1W3; 분열 효모 Eif3b(725 아미노산), UniProt ID:Q10425. 모든 아미노산 서열을 UniProt 데이터베이스에서 검색하고 BLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi cgi)를 통해 정렬했다. 알려진 구조의 단백질을 주형으로 사용하여, 알려지지 않은 단백질 구조가 Discovery Studio 2019(BIOVIA, San Diego, CA, USA)에서 MODELER 버전 9.2040을 통해 구축되었습니다. 여러 상동성 구조 모델 중에서 가장 낮은 확률 밀도 함수(PDF) 총 에너지와 이산 최적화 단백질 에너지(DOPE) 점수를 기준으로 가장 적합한 모델을 선택했다. 다음으로, 분자 도킹에는 AutoDock 4.2.6 software41이 사용되었다. 단백질과 터비나핀의 3차원(3D) 구조는 AutoDock Tools 1.5.6을 사용하여 처리되었다 (Sanner et al., 1999). AutoGrid 프로그램은 그리드 크기와 간격이 40×40×40 Å3 및 0.375Å로 설정된 3D 선호도 그리드 필드를 생성하는데 사용되었다. Lamarckian 유전자 알고리즘 방법을 사용하여 총 100 개의 도킹 실행, 25×105 에너지 평가 및 27,000회의 반복이 수행되었다(Morris et al., 1998).Specifically, based on the available crystal structures of the protein (human SQLE, human EIF3B and germinating yeast Prt1p), the unknown structure of the desired protein (fission yeast Erg1 and Eif3b; germinating yeast Erg1p) was constructed as a homology model. The docked binding mode and the interaction of terbinafine in the binding site were obtained using a homology structural model. Where possible, protein data bank (PDB) data were retrieved from the RCSB PDB (https://www.rcsb.org/) and all amino acid sequence data were obtained from the UniProt database (http://www.uniprot.org org). The information retrieved is as follows: human SQLE (574 amino acids) 5, PDB code: 6C6P, UniProt ID: Q14534; Human EIF3B (814 amino acids), PDB code: 5K1H, UniProt ID: P55884; Budding yeast Erg1p (496 amino acids), UniProt ID: P32476; Sprouted yeast Prt1p (763 amino acids), PDB code: 4U1F, UniProt ID: P06103; Fission yeast Erg1 (457 amino acids), UniProt ID: Q9C1W3; Fission yeast Eif3b (725 amino acids), UniProt ID: Q10425. All amino acid sequences were searched in the UniProt database and aligned via BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi cgi). Using a protein of a known structure as a template, an unknown protein structure was built through MODELER version 9.2040 in Discovery Studio 2019 (BIOVIA, San Diego, CA, USA). Among several homologous structural models, the most suitable model was selected based on the lowest probability density function (PDF) total energy and discrete optimized protein energy (DOPE) score. Next, AutoDock 4.2.6 software41 was used for molecular docking. The three-dimensional (3D) structure of the protein and terbinafine was processed using AutoDock Tools 1.5.6 (Sanner et al., 1999). The AutoGrid program was used to create a 3D preference grid field with the grid size and spacing set to 40 × 40 × 40 Å 3 and 0.375 Å. A total of 100 docking runs, 25×10 5 energy evaluation and 27,000 iterations were performed using the Lamarckian genetic algorithm method (Morris et al., 1998).

그 결과, 도 5a에 나타난 바와 같이, Erg1의 경우에, 터비나핀은 인간 SQLE의 -3.73 kcal/mol보다 출아 효모 및 분열 효모에서 낮은 결합 에너지를 나타내어 효모에서 erg1과 터비나핀이 더 잘 결합할 수 있음을 나타내었다. Eif3b와 관련하여, 터비나핀은 인간 SQLE의 -2.33 kcal/mol보다 출아 효모 및 분열 효모에서 낮은 결합 에너지를 나타내어 효모에서 Eif3b와 터비나핀이 더 잘 결합할 수 있음을 나타내었다. 상기 결과는 분열 효모 Eif3b가 잠재적 직접 결합을 통해 터비나핀의 2차 표적일 수 있음을 나타내며, 터비나핀은 인간 Eif3b에는 잘 결합하지 않지만 효모의 Eif3b 유전자에는 잘 결합하여 항진균제의 새로운 표적이 될 수 있음을 나타낸다.As a result, as shown in FIG. 5A, in the case of Erg1, terbinafine exhibited lower binding energy in sprouted and fission yeast than -3.73 kcal/mol of human SQLE, so that erg1 and terbinapine were better bound in yeast. Indicated that it can be done. Regarding Eif3b, terbinafine showed lower binding energy in sprouted and fission yeast than -2.33 kcal/mol of human SQLE, indicating that Eif3b and terbinafine could bind better in yeast. The above results indicate that the fission yeast Eif3b may be a secondary target of terbinafine through potential direct binding, and terbinafine does not bind well to human Eif3b, but binds well to the yeast Eif3b gene, making it a new target for antifungal agents. Indicates that you can.

<6-2> 터비나핀 처리에 의한 번역 억제율 측정<6-2> Measurement of translation inhibition rate by terbinafine treatment

터비나핀이 Eif3b에 결합하는 경우, 터비나핀 치료는 용량-의존적 방식으로 번역 수율에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 본 발명자들은 밀 배아 추출물에서 리포터로서 GST를 사용하여 터비나핀 처리에 대한 번역 수율을 측정 하였다 If terbinafine binds to Eif3b, terbinafine treatment will affect translation yield in a dose-dependent manner. Therefore, the present inventors measured the translation yield for terbinafine treatment using GST as a reporter in wheat germ extract.

구체적으로, 터비나핀에 의한 번역 억제는 밀 배아 추출물 키트(TnT 결합 밀 배아 추출물 시스템; Promega, Madison, WI) 및 리포터 mRNA를 사용하여 분석하였다. 리포터 mRNA의 제조를 위해, GST 유전자를 보유하는 pcGlobin2 플라스미드를 mMESSAGEmMACHINE T7 키트(Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 시험관내에서 mRNA로 전사시켰다. GST mRNA(400 ng)를 밀 배아 추출물과 최종 부피 20㎕로 혼합하고 2, 20 또는 200 nM 터비나핀의 존재하에 37℃에서 제조사의 프로토콜에 따라 120분 동안 배양하였다. 터비나핀에 의한 시험관내 번역 억제 정도는 GST 항체 (1:500; # sc-9996; 산타 달라스 바이오 테크놀로지, 텍사스 달라스)를 사용한 웨스턴 블롯팅 분석에 의해 평가되었다.Specifically, the inhibition of translation by terbinafine was analyzed using a wheat germ extract kit (TnT-binding wheat germ extract system; Promega, Madison, WI) and reporter mRNA. For the preparation of reporter mRNA, the pcGlobin2 plasmid carrying the GST gene was transcribed into mRNA in vitro using the mMESSAGEmMACHINE T7 kit (Thermo Fisher Scientific). GST mRNA (400 ng) was mixed with wheat germ extract in a final volume of 20 μl and incubated for 120 minutes at 37° C. in the presence of 2, 20 or 200 nM terbinafine according to the manufacturer's protocol. The degree of inhibition of in vitro translation by terbinafine was evaluated by Western blotting analysis using GST antibodies (1:500; # sc-9996; Santa Dallas Biotechnology, Dallas, TX).

그 결과, 도 5b에 나타난 바와 같이, 터비나핀 처리는 용량-의존적 방식으로 최대 50% GST 번역(P <0.01)을 유의하게 억제하였다. 즉, 터비나핀은 2가지 상이한 작용 메커니즘, 즉 Eif3b 결합을 통한 신규 번역 억제 및 Erg1 효소의 고전적 억제를 통해 항진균제로서 작용할 수 있음을 나타낸다.As a result, as shown in FIG. 5B, terbinafine treatment significantly inhibited up to 50% GST translation (P<0.01) in a dose-dependent manner. In other words, it is indicated that terbinafine can act as an antifungal agent through two different mechanisms of action: novel translational inhibition through Eif3b binding and classical inhibition of Erg1 enzyme.

<110> The Industry & Academic Cooperation in Chungnam National University (IAC) <120> Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b <130> 2019P-10-028 <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> erg1 forward primer <400> 1 cgctatatga aggctcttga atcg 24 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> erg1 reverse primer <400> 2 gatgagaagg gctatggtct aaac 24 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> act1 forward primer <400> 3 tccaaccgtg agaagatgac t 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> act1 reverse primer <400> 4 cgaccagagg catacaaaga c 21 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sre1 forward primer <400> 5 acgctgacga cgttttctct 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sre1 reverse primer <400> 6 atcagcggca taccatgagg 20 <110> The Industry & Academic Cooperation in Chungnam National University (IAC) <120> Screening methods of anti-fungal agents targeting Eif3b <130> 2019P-10-028 <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> erg1 forward primer <400> 1 cgctatatga aggctcttga atcg 24 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> erg1 reverse primer <400> 2 gatgagaagg gctatggtct aaac 24 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> act1 forward primer <400> 3 tccaaccgtg agaagatgac t 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> act1 reverse primer <400> 4 cgaccagagg catacaaaga c 21 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sre1 forward primer <400> 5 acgctgacga cgttttctct 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sre1 reverse primer <400> 6 atcagcggca taccatgagg 20

Claims (5)

1) 진균 세포에 피검물질을 처리하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 세포에서 Eif3b(Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) 단백질의 발현 수준을 측정하는 단계;
3) 상기 단계 2)의 Eif3b 단백질의 발현 수준이 피검물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소하는 피검물질을 선별하는 단계; 를 포함하는 항진균제(anti-fungal agent)의 스크리닝 방법.
1) treating the fungal cells with a test substance;
2) measuring the expression level of Eif3b (Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit B) protein in the cells of step 1);
3) selecting a test substance whose expression level of the Eif3b protein in step 2) decreases compared to the control group not treated with the test substance; Screening method for an anti-fungal agent comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 단계 1)의 피검물질은 펩티드, 단백질, 비펩티드성 화합물, 합성 화합물, 발효 생산물, 세포 추출액, 식물 추출액 또는 동물 조직 추출액으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인, 항진균제의 스크리닝 방법.
The screening for antifungal agents according to claim 1, wherein the test substance in step 1) is any one selected from the group consisting of peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, or animal tissue extracts. Way.
제 1항에 있어서, 상기 단계 2)의 Eif3b 단백질은 번역(translation)을 억제하는 것인, 항진균제의 스크리닝 방법.
The method of claim 1, wherein the Eif3b protein of step 2) inhibits translation.
제 1항에 있어서, 상기 단계 3)에서 스크리닝된 항진균제는 터비나핀(terbinafine)과 동시에 투여하여 상승 효과(synergistic effect)를 나타내는 것인, 항진균제의 스크리닝 방법.
The method of claim 1, wherein the antifungal agent screened in step 3) exhibits a synergistic effect by administering it simultaneously with terbinafine.
제 1항에 있어서, 상기 단계 2)의 단백질 발현 수준은 웨스턴 블랏팅(Western blotting), 면역침강법(immunoprecipitation assay), 이중 루시퍼라제 측정법(dual luciferase reporter assay), 효소면역분석법(ELISA) 및 면역조직화학법으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법으로 측정하는 것인, 항진균제의 스크리닝 방법.
The method of claim 1, wherein the protein expression level in step 2) is Western blotting, immunoprecipitation assay, dual luciferase reporter assay, enzyme immunoassay (ELISA), and immunity. The method for screening an antifungal agent is measured by any one method selected from the group consisting of histochemical method.
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