WO2017188498A1 - 병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물 - Google Patents

병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물 Download PDF

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김지선
정지호
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한국외국어대학교 연구산학협력단
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    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Definitions

  • the present invention relates to a peptide having an anti-biological activity against a pathogen and an antibiotic peptide composition comprising the same, and more particularly, LPcin I which significantly increases the antibiotic ability by deleting and / or replacing some amino acids in an LPcin I peptide having antibiotic activity.
  • the present invention relates to a peptide having anti-biological activity against a pathogen derived from a peptide and an antibiotic peptide composition comprising the same.
  • the merganine of the peptide antibiotic is a peptide having a 23 amino acid composition isolated from the amphibian epidermis (Zasloff, M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, pp5449-5453, 1987), as well as pathogens It has also been reported to work on lung cancer cells.
  • most of the antibiotic peptides specifically act on the cells to kill the target cells quickly, and most of them show an active spectrum in a wide range (Park, CB et al., Biochem. Biophys. Res. Comm., 218, pp 408-). 413, 1996).
  • the antibiotic peptides first, have a strong antibiotic against a wide range of microorganisms, second, the host cell acts only on pathogens invading from the outside without destroying, acting as an antibiotic harmless to the human body, and third, the induction of resistance of microorganisms It is unlikely to be a problem with conventional antibiotics, and its activity mechanism is completely different. Therefore, it is less likely to induce resistance. Fourth, since there is no secondary modification such as glycosylation, it can be mass-produced through genetic manipulation. Fifth, since it has a strong physicochemical stability, such as heat, acid or alkali, it has the advantage that the industrial utility in the pharmaceutical and food fields is very large.
  • antibiotic peptides The mechanism of action of antibiotic peptides reported to date is largely classified into two categories. First, most antibiotic peptides have a mechanism of action that increases the permeability of bacterial cell membranes, disrupting membrane potential and stopping cell metabolism. Second, a few other antibiotic peptides exhibit a potent mechanism of penetration into fungal cells and binding to DNA or RNA to inhibit transcription or translation.
  • Structural factors known to be important for the activity of these antibiotic peptides include: first, amphipathic helix, second, distribution of residues that stabilize the helix, third, distribution of basic residues, and fourth. , The distribution of hydrophobic residues, fifth, the interaction between charged residues and the dipole of the helical structure, and sixth, the salt bridge between the oppositely charged residues.
  • lactoporic acid present in cow's milk is a cationic, amphiphilic peptide having 23 amino acid residues and is located at the carboxy terminal 113-135 region of PP3.
  • LPcin-I inhibits the growth of both Gram-positive and Gram-negative bacteria but shows no hemolysis at concentrations below 200 ⁇ M.
  • LPcin-II corresponding to amino acids 119-135 of PP3, is known to have no antibiotic function.
  • LPcin-I known to have antimicrobial activity, requires commercial development of antibiotic peptides consisting of shorter amino acid sequences in order to commercialize them.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the first problem to be solved of the present invention, compared to the wild-type lactoporicin (LPcin-I) antibiotic peptide consisting of 23 amino acids, while the number of amino acid sequence is less antibiotic It is to provide a peptide having anti-biosis against markedly improved pathogens.
  • LPcin-I lactoporicin
  • the second object of the present invention is to provide an antibiotic composition comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.
  • the present invention provides a peptide represented by the following general formula (I) having anti-bioactivity against pathogens.
  • X 1 is I or W; If X 1 is I, X 2 is Y, and if X 1 is W, X 2 is W; X 3 is S or K; X 4 is L or K; X 5 is S or K.
  • the present invention also provides the use of a peptide represented by the above sequence [Formula I] having antibiosis against pathogens.
  • the peptide may be deleted X 3 X 4 FX 5 or FX 5 in formula (I).
  • the peptide may comprise any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 to 10.
  • an antibiotic peptide composition comprising the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.
  • the present invention also provides the use of an antibiotic peptide composition comprising the antibiotic peptide as an active ingredient.
  • the antibiotic activity of Staphylococcus aureus may be one or more of the antimicrobial to the bacteria selected from the group consisting of.
  • the antibiotic peptide of the present invention and the antibiotic peptide composition comprising the same have a significantly higher antimicrobial activity against gram (+) and gram (-) strains compared to wild type LPcin-I having an antibiotic activity consisting of 23 amino acid sequences.
  • the shorter the amino acid length in the drug delivery process the easier it is to be transported to where it is needed without being digested in vivo.
  • the number of amino acids is smaller than that of wild type LPcin-I, it is easy to synthesize and is very advantageous in reducing the production cost.
  • coli KCTC 1682 shows one Gram-positive bacterium ( Staphylococcus aureus ATCC 6538) and two Gram-negative bacteria ( Salmonella ATCC 19430 and Escherichia).
  • coli KCTC 1682) is a photograph showing the results of anti-bioactivity test on three microorganisms consisting of.
  • Figure 2 shows two Gram-positive bacteria ( Listeria innocua MC2 KCTC 3658 and Staphylococcus aureus ATCC 6538) and three Gram-negative bacteria ( Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682) is a graph and chart measuring the minimum inhibitory concentration.
  • lactoporic acid (LPcin-I) present in bovine milk is a cationic, amphiphilic peptide with 23 amino acid residues and is the carboxy terminus 113-135 region of PP3.
  • LPcin-I inhibits the growth of both Gram-positive and Gram-negative bacteria but shows no hemolysis at concentrations below 200 ⁇ M.
  • LPcin-I which is known to have antibiotic activity, is higher than wild type LPcin-I to commercialize it. There is an urgent need for the development of technology for producing antibiotic peptides consisting of shorter amino acid sequences in order to reduce antibiotic activity and manufacturing cost.
  • the antibiotic peptide of the present invention and the antibiotic peptide composition comprising the same have significantly higher antimicrobial activity against gram (+) and gram (-) strains compared to wild type LPcin-I having an antibiotic activity consisting of 23 amino acid sequences. . Furthermore, since the number of amino acids is smaller than that of wild type LPcin-I, it is easy to synthesize and is very advantageous in reducing the production cost.
  • X 1 is I or W; If X 1 is I, X 2 is Y, and if X 1 is W, X 2 is W; X 3 is S or K; X 4 is L or K; X 5 is S or K.
  • Amino acid sequences used in the present invention are abbreviated as follows according to the IUPAC-IUB nomenclature.
  • X 1 may be any of I, W, or non-polar amino acid, if X 1 is I and X 2 is Y, if X 1 X 2 is W is W.
  • the nonpolar amino acid is glycine (G), alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), phenylalanine (F), tryptophan (W), methionine (M), cysteine (C) and proline (P).
  • Polar amino acids are composed of serine (S), threonine (T), tyrosine (Y), asparagine (N) and glutamine (Q).
  • Acidic amino acids are composed of aspartic acid (D), glutamic acid (E), and basic amino acids are composed of lysine (K), arginine (R), histidine (H).
  • the peptide may be deleted X 3 X 4 FX 5 or FX 5 from the C-terminal.
  • the antimicrobial peptides represented by SEQ ID NOs: 9 to 11 of the present invention are antimicrobial peptides deleted with FX 5
  • the antimicrobial peptides represented by SEQ ID NO: 12 are antimicrobial peptides deleted with X 3 X 4 FX 5 .
  • the antimicrobial peptides consisting of these SEQ ID NOS: 1 to 12 show significantly superior antimicrobial activity compared to wild type LPcin-I (SEQ ID NO: 13) (see Experimental Example 2).
  • the peptide comprises any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 to 10 to reduce the production cost and exhibit excellent antimicrobial activity (see Experimental Example 1).
  • the antimicrobial peptides exhibiting excellent antimicrobial activity may be YK5 (SEQ ID NO: 3), YK8 (SEQ ID NO: 6) and YK11 peptide (SEQ ID NO: 9).
  • the antimicrobial peptides YK5, YK8 and YK11 of the present invention are more economical because they can effectively inhibit the five strains mentioned above at lower concentrations compared to YK3.
  • YK11 has an amino acid sequence of less than 2mer than YK3, there is an economic advantage to manufacture commercially.
  • LPcin-I peptide consisting of 23 amino acids represented by SEQ ID NO: 13 can be produced through a conventional peptide synthesis method, specifically manufactured through an automatic peptide synthesizer, Recombinant expression vectors can be prepared and purified, and Korean Patent Application No. 2008-130593 relating to a method for synthesizing an LPcin-I antibiotic peptide through the recombinant expression vector is incorporated herein by reference.
  • Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) can be synthesized using the liquid phase solidification method of Merrifield using an amino group protective container (Merrifield, RB., J. Am. Chem. Soc., 85, 2149, 1963). ).
  • the antibiotic peptide represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 to 10 can be prepared by a conventional method as in the preparation of the antibiotic peptide of SEQ ID NO: 13.
  • Antibiotic peptides of the present invention produced through this have high antibiotic activity against gram (+) strains, gram (-) strains, and two representative gram-positive bacteria ( Listeria) innocua MC2 KCTC 3658 and Staphylococcus aureus ATCC 6538) and three Gram-negative bacteria ( Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682) has a high antimicrobial activity, but is not limited thereto.
  • the present invention also relates to an antibiotic composition containing the antibiotic peptide as an active ingredient.
  • Antibiotics containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient may be usefully used as additives of antibiotics, antifungals, food preservatives, cosmetic preservatives, trauma, eye drops and pharmaceutical preservatives.
  • the antibiotic peptide of the present invention can be administered parenterally during clinical administration and can be used in the form of general pharmaceutical preparations.
  • Antibiotic peptides of the present invention may be administered in a variety of parenteral formulations, which, when formulated, may be prepared using conventional diluents or excipients, such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, surfactants, and the like. have.
  • Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories.
  • non-aqueous solvent and the suspension solvent propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate, and the like can be used.
  • base of the suppository witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.
  • antibiotic peptide of the present invention can be used in combination with a number of carriers (pharmaceutically acceptable carrier) such as physiological saline or organic solvent, carbohydrates such as glucose, sucrose or dextran, in order to increase the stability or absorption
  • carriers pharmaceutically acceptable carrier
  • Antioxidants such as ascorbic acid or glutathione, chelating agents, small molecule proteins or other stabilizers can be used as medicaments.
  • the effective dose of the antibiotic peptide of the present invention is 0.1 to 3 mg / kg, preferably 0.5 to 1 mg / kg, and may be administered 1 to 3 times a day.
  • Antibiotics containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient may be administered to a patient in a single dose by bolus form or by infusion for a relatively short period of time, and may be administered in multiple doses. dose) may be administered by a fractionated treatment protocol with long term administration.
  • the effective dose of the antibiotic peptide of the present invention is determined in consideration of various factors such as the age and health condition of the patient, as well as the route of administration and the number of treatments of the drug, it is common knowledge in this field.
  • anyone with A can determine the appropriate effective dose.
  • the present invention provides a feed composition containing the antibiotic peptide of the present invention as an active ingredient.
  • the effective dose may contain 0.01 to 100 mg per 1 kg of feed, and may be administered 1 to 3 times a day.
  • SEQ ID NO: 11 is a wild-type LPcin-I antibiotic peptide having 23 amino acid sequences
  • SEQ ID NOs 1 to 6 are antibiotic peptide sequences having 15 amino acid sequences
  • SEQ ID NOs 7 to 9 are 13 amino acids
  • SEQ ID NO: 10 is an antibiotic peptide sequence having 11 amino acid sequences.
  • NKVKE WIKYL KSLFS One YK4 (15mer) NKVKE WWKWL KSLFS 2 YK5 (15mer) NKVKE WIKYL KSLFK 3 YK6 (15mer) NKVKE WIKYL KSKFS 4 YK7 (15mer) NKVKE WWKWL KSLFK 5 YK8 (15mer) NKVKE WIKYL KSKFK 6 YK9 (13mer) NKVKE WWKWL KSL 7 YK10 (13mer) NKVKE WIKYL KKL 8 YK11 (13mer) NKVKE WWKWL KKL 9 YK12 (11mer) NKVKE WWKWL K 10 LPcin-I (23mer) NTVKE TIKYL KSLFS HAFEV VKT 11
  • Antibiotics were measured for 11 peptides 1 to 11 synthesized in Example 1 above. Specifically, antibiotic activity against microorganisms was performed using Brain heart infusion agar (BactoTM). Two Gram-positive bacteria ( Listeria innocua MC2 KCTC 3658 and Staphylococcus aureus ATCC 6538) and three Gram-negative bacteria ( Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia Five microorganisms of coli KCTC 1682) were based on agar disc diffusion tests. Inoculum was prepared by incubating the bacteria overnight at 37 ° C., 5 ml of 3.7% Brain heart infusion.
  • the turbidity of the suspension was adjusted to a final concentration equal to 0.05 standard turbidity (1 x 108 CFU / mL) by spectrophotometer at 600 nm.
  • 20 ml of Brain heart infusion agar was applied to a cell culture plate of ⁇ 90 mm.
  • Agar plates were inoculated with 30 ul of bacterial suspension using a sterile spreader.
  • Inoculated agar plates were dried at room temperature for 30 minutes.
  • a sterile 6 mm filter paper (Whatman No. 1) was placed on the surface of the Agar plate and antibiotic peptides were dissolved in sterile at a concentration of 10 mM to inoculate 20 ul of solution onto the filter paper.
  • the plates were incubated at 37 ° C. for 24 hours. After 24 hours, the sensitivity of the antibiotic peptides to the bacterial group was determined by the size and extent of inhibition of bacterial growth by measuring the growth inhibition diameter of the bacterial group around the filter paper. The measurement was repeated twice.
  • FIG. 1 is a photograph showing the results of an agar disc diffusion test observed after 24 hours have elapsed. Among them, YK3 was carried out for comparison with a new peptide as a peptide having anti-life according to the method described in Korean Patent Application No. 2011-0049538.
  • Cytotoxicity experiments were performed using the Cyto XTM cell viability assay kit (LPS solution) assay.
  • 96-well cell culture plates were roasted from corning and mammalian cell lines were purchased from ATCC.
  • Cyto XTM cell visualization kit was also purchased from LPS solution.
  • cryopreserved cells were thawed and cultured in DMEM or RPMI1640 medium containing 10% FBS, and then passaged at 2-3 days intervals when the cell density reached 80-90%. .
  • the cells were detached by treatment with Trypsin-EDTA for the experiment, and then dispensed into 96-well so that the number of cells was 10,000. Then, it was incubated for 24 hours in 37 degreeC CO2 incubator.
  • the prepared peptide was diluted in DMSO to prepare a concentration of 10, 1, 0.1, 0.01, 0.001 mM, and then diluted 1/100 times by adding 1 ⁇ l of DMSO or prepared peptide to each well to be treated.
  • IC50 values in various mammalian cell lines for the four peptides are shown in Table 2 below. If the IC50 by four peptides is 10 ⁇ M or more in each cell line, it is determined that there is no general cytotoxicity. The following four peptides were confirmed to be safe for general cytotoxicity.
  • the YK3 peptide showed IC50 values at 56.2 uM, while the YK5, YK8 and YK11 peptides had IC50 values of 57.0, 71.9 and 86.8 uM, which were higher.
  • YK5, YK8 and YK11 peptides were found to have lower cytotoxicity than YK3 peptides.
  • Antimicrobial assays were performed by measuring minimal inhibitory concentration (MIC) values using a standard broth microdilution method.
  • Antimicrobial activity of each peptide is the two gram-positive bacteria (Listeria innocua MC2 KCTC 3658 and Staphylococcus aureus ATCC 6538) and three Gram-negative bacteria ( Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682). These five bacteria were prepared in 50 ⁇ l, and then mixed in 5 ml of 3.7% BHI and incubated at 37 ° C. and 240 rpm for one day.
  • MIC minimal inhibitory concentration
  • the cultured bacteria were mixed with 5 ml of 3.7% BHI and incubated at 37 ° C. and 240 rpm for 2 hours.
  • the cultured bacteria were diluted with 0.037% BHI solution and prepared at a concentration of 1 ⁇ 108 CFU / mL.
  • the dissolved synthetic peptides were diluted twice in BHIB in 96 well-plates. 5 ⁇ l of each of the bacteria prepared by diluting with 100 ⁇ l of various concentrations of the synthetic peptide was mixed in a 96 well-plate (microreader plate), followed by shaking culture at 37 ° C. for 12 hours. After incubation, the change in absorbance at 600 nm was measured using Microplate Reader Multiskan FC (Thermo scientific, Waltham, MA, USA), and the range of MIC was set to the lowest concentration of peptides at which bacterial growth began to be inhibited. Half maximal Inhibitory Concentration (IC50), in which the growth of bacteria is 50% compared with the control group, was confirmed. As a solvent control, 100 ⁇ l of BHIB solution containing no peptide was mixed with 5 ⁇ l of bacteria, and the same method as the experimental group was performed. This experiment was repeated three times for the accuracy of the experiment.
  • IC50 Half maximal Inhibitory Concentration
  • the antibiotic peptide prepared in the present invention exhibits excellent antimicrobial activity in both Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria and is safe for humans. And eye drops, and the like.

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Abstract

본 발명의 항생 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물은 23개의 아미노산 서열로 이루어진 항생능을 가지는 야생형 LPcin-I에 비하여 그람(+) 및 그람(-) 균주에 대하여 현저하게 높은 항균활성을 가진다. 나아가, 야생형 LPcin-I에 비하여 아미노산의 개수가 적으므로 합성이 용이할 뿐 아니라 생산비용을 절감하는데 매우 유리하다.

Description

병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물
본 출원은 2016년 04월 26일 출원된 대한민국 특허출원 제10-2016-0051073호를 우선권으로 주장하고, 상기 명세서 전체는 본 출원의 참고문헌이다.
본 발명은 병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항생능을 갖는 LPcinⅠ 펩타이드 중 일부 아미노산을 결실 및/또는 치환하여 항생능력을 현저하게 증대시킨 LPcinⅠ 펩타이드 유래의 병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물에 관한 것이다.
미생물의 침입에 대한 곤충의 방어기작에 관한 연구결과로부터 누에 애벌레에서 새로운 펩타이드 항생제인 세크로핀이 발견된 이래, 생리활성 물질로서 펩타이드의 중요성이 크게 인식되었다. 최근 수 년 간의 연구 결과 거의 모든 고등생물이 병원성 미생물에 대한 방어수단으로서 면역체계와 별도의 항생 펩타이드를 체내에 축적하거나 분비하는 것으로 알려졌다. 현재까지 약 2,000 종 이상의 펩타이드 항생제가 발견되고 있으며, 이들 펩타이드들 은 발견된 종마다 그 아미노산 조성이 상이하지만 항생 작용기작은 유사한 것으로 알려지고 있다. 대표적인 항생 펩타이드로 세크로핀(cecropin), 머게이닌(magainin), 봄비닌(bombinin), 디펜신(defensin), 타키플레신(tachyplesin) 및 부포린(buforin) 등이 알려졌는데, 이들 항생 펩타이드들은 공통적으로 17-24개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 그람 음성균 및 그람 양성균뿐만 아니라 원핵생물 또는 곰팡이 등에 대해서도 항생력을 가지며, 일부는 암세포와 바이러스에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
특히, 상기 펩타이드 항생제 중 머게이닌은 양서류 표피에서 분리된 23개의 아미노산 조성을 갖는 펩타이드(Zasloff, M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, pp5449-5453, 1987)로서, 병원균뿐 아니라 인체 폐암세포에도 작용하는 것으로 보고되었다. 또한, 항생 펩타이드의 대부분은 특이적으로 세포에 작용하여 목적세포를 신속하게 죽이고, 대부분 넓은 범위에서 활성 스펙트럼을 나타낸다(Park, C.B. et al., Biochem. Biophys. Res.Comm., 218,pp408-413, 1996).
상기 항생 펩타이드들은, 첫째, 광범위한 미생물에 대하여 강력한 항생력을 가지며, 둘째, 숙주세포는 파괴하지 않으면서 외부에서 침입한 병원균에만 작용하여 인체에 무해한 항생물질로서 작용하며, 셋째, 미생물의 내성유발이 문제시되고 있는 종래의 항생제와는 전혀 다른 활성기작으로 항생활성을 나타내므로 내성유발 가능성이 적고, 넷째, 글리코실레이션(glycosylation)과 같은 2차 변형(secondary modification)이 없기 때문에 유전자 조작을 통하여 대량 생산할 수 있으며, 다섯째, 열, 산 또는 알칼리 등에 강한 이화학적 안정성을 가지고 있기 때문에 제약 및 식품분야에서의 산업적 이용성이 매우 크다는 장점을 갖는다.
현재까지 보고된 항생 펩타이드의 작용기작은 크게 두 가지로 분류된다. 첫째, 대부분의 항생 펩타이드들은 균의 세포막의 투과성을 증가시켜 막전위를 파괴하고 세포대사를 멈추게 하는 작용기작을 갖는다. 둘째, 이 외의 소수의 항생 펩타이드들은 균 세포 내로 침투하여 DNA 또는 RNA와 결합하여 전사(transcription) 또는 번역(translation)을 억제하는 강력한 작용기작을 나타낸다.
이들 항생 펩타이드들의 활성에 중요하다고 알려진 구조적인 요소로서는 다음과 같은 것들이 있다: 첫째, 양친매성 나선구조(amphipathic helix), 둘째, 상기 나선구조를 안정화시키는 잔기들의 분포, 셋째, 염기성 잔기들의 분포, 넷째, 소수성 잔기들의 분포, 다섯째, 전하를 띠는 잔기들과 나선구조의 쌍극자 간의 상호작용, 및 여섯째, 반대 전하를 띠는 잔기들 간의 염다리를 들 수 있다.
한편, 소의 우유에 존재하는 락토포리신 (LPcin-I)은 23 개의 아미노산 잔기를 가진 양이온, 양친매성 펩타이드로 PP3의 카르복시 말단 113 ~ 135 영역이다. LPcin-I은 그람-양성균과 그람-음성균 둘 다의 성장을 억제하지만 200 μM이하의 농도에서 용혈작용이 나타나지 않는다. LPcin-I과 반대로, PP3의 아미노산 119 ~ 135영역에 해당하는 LPcin-II는 항생기능이 없다고 알려져 있다.
그런데 항생능이 있는 것으로 알려진 LPcin-I은 이를 상업화하기 위하여 야생형 LPcin-I보다 높은 항생능 및 제조원가를 낮추기 위하여 보다 짧은 아미노산 서열로 이루어진 항생 펩타이드를 제조하는 기술개발이 절실하게 요구되었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 첫번째 해결하려는 과제는 23개의 아미노산으로 이루어진 야생형 락토포리신 (LPcin-I) 항생 펩타이드에 비하여, 아미노산 서열의 개수는 적으면서도 항생력이 현저하게 향상된 병원균에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드를 제공하는 것이다.
발명의 두번째 해결하려는 과제는 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항생조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 첫번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 병원균에 대한 항생활성을 갖는 하기 서열 일반식Ⅰ로 표현되는 펩타이드를 제공한다.
[일반식 Ⅰ]
[(N-말단)-N K V K E W X1 K X2 L K X3 X4 F X5-(C-말단)]
여기에서, X1은 I 또는 W이고; X1이 I이면, X2는 Y이고, X1이 W이면, X2는 W이며; X3는 S 또는 K이고; X4는 L 또는 K이며; X5는 S 또는 K이다.
또한, 본 발명은 병원균에 대한 항생활성을 갖는 상기 서열 [일반식 Ⅰ]로 표현되는 펩타이드의 용도를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 펩타이드는 일반식Ⅰ에서 X3 X4 F X5 또는 F X5가 결실된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 펩타이드는 서열번호 1 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
본 발명의 두번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항생 펩타이드 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항생 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항생 펩타이드 조성물의 용도를 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 항생 활성은 포도상구균(Staphylococcus aureus), 살모넬라균(Salmonella), 리스테리아 이노쿠아(Listeria innocua), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 및 대장균(Escherichia coli)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균에 대한 항생활성인 것일 수 있다.
본 발명의 항생 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물은 23개의 아미노산 서열로 이루어진 항생능을 가지는 야생형 LPcin-I에 비하여 그람(+) 및 그람(-) 균주에 대하여 현저하게 높은 항균활성을 가진다. 또한 항생펩타이드는 약물 전달 과정에서 아미노산 길이가 짧을수록 생체 내에서 소화 되지 않고 필요한 곳 까지 운반되기 용이하다. 나아가, 야생형 LPcin-I에 비하여 아미노산의 개수가 적으므로 합성이 용이할 뿐 아니라 생산비용을 절감하는데 매우 유리하다.
도 1은 하나의 그람-양성균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 두개의 그람-음성균(Salmonella ATCC 19430 및 Escherichia coli KCTC 1682)으로 구성되는 3종의 미생물에 대하여 항생활성시험을 수행한 결과사진이다.
도 2는 두 개의 그람-양성균(Listeria innocua MC2 KCTC 3658 and Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 세 개의 그람-음성균(Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682)에 대한 최소억제농도를 측정한 그래프 및 도표이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 소의 우유에 존재하는 락토포리신 (LPcin-I)은 23 개의 아미노산 잔기를 가진 양이온, 양친매성 펩타이드로 PP3의 카르복시 말단 113 ~ 135 영역이다. LPcin-I은 그람-양성균과 그람-음성균 둘 다의 성장을 억제하지만 200 μM이하의 농도에서 용혈작용이 나타나지 않는다.그런데 항생능이 있는 것으로 알려진 LPcin-I은 이를 상업화하기 위하여 야생형 LPcin-I보다 높은 항생능 및 제조원가를 낮추기 위하여 보다 짧은 아미노산 서열로 이루어진 항생 펩타이드를 제조하는 기술개발이 절실하게 요청되었다.
이에, 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 첫번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 병원균에 대한 항생활성을 갖는 하기 서열 일반식 Ⅰ로 표현되는 펩타이드를 제공하여 상술한 문제의 해결을 도모하였다. 이를 통해 본 발명의 항생 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물은 23개의 아미노산 서열로 이루어진 항생능을 가지는 야생형 LPcin-I에 비하여 그람(+) 및 그람(-) 균주에 대하여 현저하게 높은 항균활성을 가진다. 나아가, 야생형 LPcin-I에 비하여 아미노산의 개수가 적으므로 합성이 용이할 뿐 아니라 생산비용을 절감하는데 매우 유리하다.
[일반식 Ⅰ]
[(N-말단)-N K V K E W X1 K X2 L K X3 X4 F X5-(C-말단)]
여기에서, X1은 I 또는 W이고; X1이 I이면, X2는 Y이고, X1이 W이면, X2는 W이며; X3는 S 또는 K이고; X4는 L 또는 K이며; X5는 S 또는 K임.
본 발명에서 사용된 아미노산 서열은 IUPAC-IUB 명명법에 따라 다음과 같이 약어로 기재하였다.
알라닌 A, 아르기닌 R, 아스파라긴 N, 아스파르트산 D, 시스테인 C, 글루탐산 E, 글루타민 Q, 글라이신 G, 히스티딘 H, 이소루신 I, 루신 L, 리신 K, 메티오닌 M, 페닐알라닌 F, 프롤린 P, 세린 S, 트레오닌 T, 트립토판 W, 티로신 Y, 발린 V.
본 발명의 일반식 Ⅰ에서 X1은 I, W 또는 무극성 아미노산일 수 있으며, X1이 I이면 X2는 Y이고, X1이 W이면 X2는 W이다.
한편, 본 발명에서 무극성 아미노산은 글라이신(G), 알라닌(A), 발린(V), 루신(L), 이소루신(I), 페닐알라닌(F), 트립토판(W), 메티오닌(M), 시스테인(C), 프롤린(P)으로 구성된다. 극성 아미노산은 세린(S), 트레오닌(T), 티로신(Y), 아스파라긴(N), 글루타민(Q)으로 구성된다. 산성 아미노산은 아스파르트산(D), 글루탐산(E)으로 구성되며, 염기성 아미노산은 리신(K), 아르기닌(R), 히스티딘(H)으로 구성된다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 펩타이드는 C-말단으로부터 X3 X4 F X5 또는 F X5가 결실된 것일 수 있다. 구체적으로 본 발명의 서열번호 9 내지 11로 표시되는 항균 펩타이드들은 F X5 가 결실된 항균 펩타이드이며, 서열번호 12로 표시되는 항균 펩타이드는 X3 X4 F X5 가 결실된 항균 펩타이드이다. 이들 서열번호 1 내지 12로 이루어진 항균펩타이드는 야생형 LPcin-I(서열번호 13)에 비하여 현저하게 우수한 항균활성을 나타낸다(실험예 2 참조).
발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 펩타이드는 서열번호 1 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 아미노산 서열을 포함하는 것이 제작비용을 절감하고 우수한 항균활성을 나타내는데 매우 유리하다(실험예 1 참조). 가장 바람직하게 본 발명에서 우수한 항균활성을 나타내는 항균 펩타이드는 YK5(서열번호 3), YK8(서열번호 6) 및 YK11 펩타이드(서열번호 9)일 수 있다.
본 발명의 항균 펩타이드 YK5, YK8 및 YK11는 YK3과 비교하여 더욱 낮은 농도에서 상기 언급한 5가지 균주를 효과적으로 억제할 수 있으므로, 더욱 경제적이다. 아울러, YK11는 아미노산 서열이 YK3보다 2mer 적게 포함되어 있어, 상업적으로 제조하기에 경제적인 이점이 있다.
한편 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 서열번호 13으로 표시되는 23개의 아미노산으로 이루어진 LPcin-I 펩타이드는 통상의 펩타이드 합성방법을 통해 제작될 수 있으며, 구체적으로 자동 펩타이드 합성기를 통해 제작되거나, 재조합 발현벡터를 제작하고 이를 정제하여 제작될 수 있으며, 재조합 발현벡터를 통해 LPcin-I 항생 펩타이드를 합성하는 방법에 관한 한국특허출원 제2008-130593호는 본 발명에 참조로서 삽입된다.
또한, Fmoc(9-fluorenylmethoxycarbonyl)를 아미노기 보호 용기로 이용하는 메리필드(Merrifield)의 액상 고상법을 사용하여 합성할 수 있다(Merrifield, RB., J. Am. Chem. Soc., 85, 2149, 1963).
또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 서열번호 1 ~ 10로 아미노산 서열로 표시되는 항생 펩타이드는 서열번호 13의 항생 펩타이드의 제작과 마찬가지로 통상의 방법에 의해 제작할 수 있다. 이를 통해 제작된 본 발명의 항생 펩타이드들은 그람(+)균주, 그람(-)균주 등에 대하여 높은 항생 활성을 가지며 이들의 대표적인 균주인 두 개의 그람-양성균(Listeria innocua MC2 KCTC 3658 및 Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 세 개의 그람-음성균(Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682)에 대하여 높은 항생활성을 가지나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생제는 항생제, 항진균제, 식품 방부제, 화장품 보존제, 외상치료제, 안약 및 의약품 보존제의 첨가제 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 항생 펩타이드는 임상투여시에 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품제제의 형태로 사용될 수 있다. 본발명의 항생 펩타이드는 실제로 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 통상적으로 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제할 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 항생 펩타이드는 생리식염수 또는 유기용매와 같이 약제로 허용된 여러 전달체(carrier)와 혼합하여 사용할 수 있고, 안정성이나 흡수성을 증가시키기 위하여 글루코스, 수크로스 또는 덱스트란과 같은 카보하이드레이트, 아스코르브 산(ascorbic acid) 또는 글루타치온과 같은 항산화제(antioxidants), 킬레이팅 물질(chelating agents), 저분자 단백질 또는 다른 안정화제(stabilizers)들을 약제로 사용할 수 있다.
본 발명의 항생 펩타이드의 유효용량은 0.1∼3 ㎎/㎏이고, 바람직하게는 0.5∼1 ㎎/㎏ 이며, 하루 1 내지 3회 투여될 수 있다.
본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 항생제는 거환(bolus) 형태 혹은 상대적으로 짧은 기간 동안 확산(infusion) 등에 의해 단일 투여량(single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량(multiple dose)이 장기간 투여되는 분할 치료 방법(fractionated treatment protocol)에 의해 투여될 수 있다.
본 발명의 항생 펩타이드의 투여 농도는 약의 투여 경로 및 치료 횟수 뿐만 아니라 환자의 나이 및 건강상태 등 다양한 요인들을 고려하여 환자의 유효 투여량이 결정되는 것이므로, 이러한 점을 고려할 때 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 적절한 유효 투여량을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 본 발명의 항생 펩타이드를 유효성분으로 함유하는 사료 조성물을 제공한다. 이 경우 유효용량은 사료 1㎏에 대하여 0.01∼100㎎이 함유될 수 있으며, 하루 1 내지 3회 투여될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
[실시예 1]
신규한 항균 펩타이드의 제조
자동 펩타이드 합성기(Milligen 9050, Millipore, 미국)를 이용하여 하기 표 1에 기재된 서열의 펩타이드들을 합성하고, 이들 합성된 펩타이드들을 preparative 역상 고분해능 액체 크로마토그래피(Shiseido capcell pak C18 column을 사용한 Shimadzu Prominence HPLC)를 이용하여 순수분리하였다.
하기 표 1에서 서열번호 11번은 23개 아미노산 서열을 가지는 야생형 LPcin-I 항생 펩타이드이고, 서열번호 1번 내지 6번은 15개 아미노산 서열을 가지는 항생 펩타이드 서열이며, 서열번호 7번 내지 9번은 13개 아미노산 서열을 가지는 항생 펩타이드 서열이다. 또한, 서열번호 10번은 11개 아미노산 서열을 가지는 항생 펩타이드 서열이다.
펩타이드 명칭 아미노산 서열 서열번호
YK3 (15mer) NKVKE WIKYL KSLFS 1
YK4 (15mer) NKVKE WWKWL KSLFS 2
YK5 (15mer) NKVKE WIKYL KSLFK 3
YK6 (15mer) NKVKE WIKYL KSKFS 4
YK7 (15mer) NKVKE WWKWL KSLFK 5
YK8 (15mer) NKVKE WIKYL KSKFK 6
YK9 (13mer) NKVKE WWKWL KSL 7
YK10 (13mer) NKVKE WIKYL KKL 8
YK11 (13mer) NKVKE WWKWL KKL 9
YK12 (11mer) NKVKE WWKWL K 10
LPcin-I (23mer) NTVKE TIKYL KSLFS HAFEV VKT 11
[ 실시예 2]
항균활성 측정실험
상기 실시예 1에서 합성한 1 내지 11번의 11개의 펩타이드에 대하여 항생활성을 측정하였다. 구체적으로 미생물에 대한 항생 활성은 Brain heart infusion agar (BactoTM)를 사용하여 수행했다. 두 개의 그람-양성균(Listeria innocua MC2 KCTC 3658 및 Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 세 개의 그람-음성균(Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682)의 다섯 가지의 미생물에 대해 agar disc diffusion 테스트에 기초했다. 접종원은 37℃ , 3.7% Brain heart infusion 5 ml에서 박테리아를 하룻밤 동안 배양하는 것으로 준비했다. 현탁액의 혼탁 정도는 600 nm에서 분광 광도계로 0.05 표준탁도액(1 x 108CFU/mL)과 같게 최종농도를 조절했다. 20 ml의 Brain heart infusion agar를 φ90 mm의 세포 배양 플레이트에 도포했다. Agar 플레이트에 멸균된 spreader를 사용하여 30 ul의 박테리아 현탁액을 접종시켰다. 접종된 agar 플레이트는 30분 동안 상온에서 말렸다. Agar 플레이트 표면에 멸균된 6 mm의 filter paper(Whatman No. 1)를 위치시키고 항생 펩타이드들은 10 mM의 농도로 멸균물에 녹여 20 ul의 용액을 filter paper에 접종시켰다. 상온에서 30분 동안 pre-diffusion을 시킨 뒤, 플레이트들을 37 ℃에서 24 시간 동안 배양했다. 24 시간이 지난 후, filter paper 주변의 박테리아 군의 성장 억제 직경을 측정함으로써 박테리아 군에 대한 항생 펩타이드들의 민감도는 박테리아 생장을 억제하는 영역의 크기와 없앤 정도에 의해서 결정했다. 측정은 2 번 반복하여 얻었다.
도 1은 24 시간이 경과한 후 관찰한 agar disc diffusion 테스트 결과를 나타내는 사진이다. 이 중 YK3는 한국특허출원 제2011-0049538호에 기재된 방법에 따라 항생활성을 갖는 펩타이드로써 새로운 펩타이드와의 비교를 위해 실시되었다.
[ 실시예 3]
세포독성 실험
Cyto XTM cell viability assay kit (LPS solution) 시험법을 이용하여 세포독성 실험을 실시하였다. 96-웰 세포 배양 플레이트는 corning社로부터 구이바였으며, 포유세포주는 ATCC로부터 구입하였다. 또한 Cyto XTM 세포 가시분석 키트는 LPS solution으로부터 구입하였다.
실험 방법으로는 동결보관한 세포를 해동하여 10% FBS를 포함하는 DMEM 또는 RPMI1640 배지에 배양한 후, 세포의 밀도가 80 ~ 90%에 도달할 때, 2~3일 간격으로 계대 배양을 실시하였다. 실험을 위하여 Trypsin-EDTA를 처리하여 세포를 떼어낸 후, 세포의 개수가 10,000개가 되도록 96-웰에 분주하였다. 그 후, 37 ℃ CO2 인큐베이터에서 24시간 배양하였다. 준비한 펩타이드를 DMSO에 희석하여 10, 1, 0.1, 0.01, 0.001 mM의 농도로 준비한 후, 각각의 웰에 DMSO 또는 준비된 펩타이드를 1 μl씩 첨가함으로써 1/100배 희석하여 처리되도록 하였다. 그 후 37℃ CO2 인큐베이터에서 24시간 배양하였다. 세포독성을 측정하기 위해, Cyto XTM 세포 가시분석 키트(LPS solution)에 준비한 펩타이드를 10 μl를 각각의 웰에 첨가하였다. 37℃ CO2 인큐베이터에서 1~4시간 배양한 후, 마이크로플레이트 리더기를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다. 그 후, 얻어진 결과를 DMSO 대비 측정값의 퍼센트 값을 구하고, GraphPad prism 5에서 그래프를 그린 후, IC50값을 구하였다.
4종의 펩타이드(YK3, YK5, YK8 및 YK11)에 대한 다양한 포유동물 세포주에서 IC50 값은 하기 표 2에 기재된 바와 같다. 4종의 펩타이드에 의한 IC50가 각각의 세포주에서 10 μM 이상이면 일반 세포독성이 없는것으로 판단되는데, 하기 4종의 펩타이드는 일반 세포독성에 대해 안전한 것으로 확인되었다.
특히, CHO-K1세포주에 4종의 펩타이드를 처리하였을 때, YK3 펩타이드는 56.2uM에서 IC50 값을 보였으나, YK5, YK8 및 YK11 펩타이드는 이보다 높은 값인 57.0, 71.9 및 86.8 uM의 IC50값을 보였다. 즉, YK5, YK8 및 YK11 펩타이드가 YK3 펩타이드보다 더욱 낮은 세포 독성을 띄는 것으로 확인되었다.
세포독성 측정결과
화합물 IC50(μM)
VERO HFL-1 L929 NIH3T3 CHO-K1
YK3 99.1 94.0 >100 76.0 56.2
YK5 >100 >100 >100 >100 57.0
YK8 >100 >100 >100 >100 71.9
YK11 83.7 >100 >100 96.6 86.8
[ 실시예 4]
최소억제농도 측정실험
항균 어세이는 표준 브로스 미량희석법 (broth microdilution method)을 이용하여 최소 억제 농도 (minimal inhibitory concentration, MIC) 값을 측정함으로써 수행하였다. 각 펩타이드의 항균 활성은 두 개의 그람-양성균(Listeria innocua MC2 KCTC 3658 및 Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 세 개의 그람-음성균(Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, Salmonella ATCC 19430, Escherichia coli KCTC 1682)을 이용하여 수행하였다. 이 5가지 균을 50μl로 준비한 후, 5ml의 3.7% BHI에 혼합하고 하룻동안 37℃, 240 rpm 조건에서 배양하였다. 그 후, 배양된 균 50μl을 5ml의 3.7% BHI에 혼합하고 2시간동안 37℃, 240rpm 조건에서 배양하였다. 배양한 균은 0.037% BHI 용액으로 희석하여 1×108 CFU/㎖의 농도로 준비하였다.
용해시킨 합성 펩타이드를 96 well-plate에서 BHIB로 2배씩 단계 희석하였다. 다양한 농도의 합성 펩타이드 100 μl와 희석하여 준비한 각각의 균 5 μl를 96 well-plate(microreader plate)에서 혼합한 후 37℃에서 12시간동안 진탕배양하였다. 배양 후, Microplate Reader Multiskan FC(Thermo scientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 600 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였으며, MIC의 범위는 세균의 성장이 억제되기 시작하는 펩타이드의 가장 낮은 농도로 하였다. MIC 뿐만 아니라 대조군과 비교하여 세균의 성장이 50%가 되는 반수억제농도(Half maximal Inhibitory Concentration, IC50)를 확인하였다. 용매 대조군으로서 펩타이드를 포함하지 않는 BHIB 용액 100 ㎕를 균 5 ㎕와 혼합하여 실험군과 동일한 방법을 수행하였으며, 실험의 정확성을 위해 본 실험은 3회 반복 수행하였다.
그 결과, 하기 도 2에 나타난 바와 같이 실험에 사용된 병원균에 대하여 모든 펩타이드가 항균활성을 나타내었다. 특히, YK3 펩타이드보다 YK5, YK8 및 YK11 펩타이드가 보다 낮은 농도에서 효과적으로 5가지 균에 대하여 항균활성을 나타내었다.
실험 펩타이드 정보
펩타이드 아미노산 서열 분자량 서열번호
15 mer YK3 NKVKE WIKYL KSLFS 1883.2 1
YK5 NKVKE WIKYL KSLFK 1883.2 3
YK8 NKVKE WIKYL KSKFK 1939.2 6
13 mer YK11 NKVKE WWKWL KKL 1786.2 9
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제조한 항생 펩타이드는 그람 양성균 및 그람 음성균 모두에서 탁월한 항균작용을 나타내며 인체에 안전하므로 사료첨가제, 식품방부제, 화장품 및 의약품 보존제, 상처치료 촉진제, 외상치료제, 구강청정제 및 안약 등의 용도로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 병원균에 대한 항생활성을 갖는 하기 서열 [일반식 Ⅰ]로 표현되는 펩타이드:
    [일반식 Ⅰ]
    [(N-말단)-N K V K E W X1 K X2 L K X3 X4 F X5-(C-말단)]
    여기에서, X1은 I 또는 W이고; X1이 I이면, X2는 Y이고, X1이 W이면, X2
    W이며; X3는 S 또는 K이고; X4는 L 또는 K이며; X5는 S 또는 K임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펩타이드는 일반식Ⅰ에서 X3 X4 F X5 또는 F X5가 결실된 것을 특징으로 하는 펩타이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펩타이드는 서열번호 1 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 것을 특징으로 하는 펩타이드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항생 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항생 펩타이드 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 항생 활성은 포도상구균(Staphylococcus aureus), 살모넬라균(Salmonella), 리스테리아 이노쿠아(Listeria innocua), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 및 대장균(Escherichia coli)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균에 대한 항생활성인 것을 특징으로 하는 항생 펩타이드 조성물.
  6. 병원균에 대한 항생활성을 갖는 하기 서열 [일반식 Ⅰ]로 표현되는 펩타이드의 용도:
    [일반식 Ⅰ]
    [(N-말단)-N K V K E W X1 K X2 L K X3 X4 F X5-(C-말단)]
    여기에서, X1은 I 또는 W이고; X1이 I이면, X2는 Y이고, X1이 W이면, X2
    W이며; X3는 S 또는 K이고; X4는 L 또는 K이며; X5는 S 또는 K임.
  7. 제 6항의 항생 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항생 펩타이드 조성물의 용도.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11174288B2 (en) 2016-12-06 2021-11-16 Northeastern University Heparin-binding cationic peptide self-assembling peptide amphiphiles useful against drug-resistant bacteria
CN111909243B (zh) * 2020-08-04 2022-01-18 立康荣健(北京)生物医药科技有限公司 一种抗菌肽和抗菌止痒药物组合物及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100071769A (ko) * 2008-12-19 2010-06-29 한국외국어대학교 연구산학협력단 LPcin-Ⅰ펩타이드 또는 LPcin-Ⅱ 펩타이드를 포함하는 재조합 발현벡터 및 이를 이용한 펩타이드의 대량생산방법
KR20120131399A (ko) * 2011-05-25 2012-12-05 한국외국어대학교 연구산학협력단 미생물에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물
US20150344524A1 (en) * 2011-09-22 2015-12-03 Universitaet Leipzig Modified apidaecin derivatives as antibiotic peptides

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1565478B1 (en) 2002-11-12 2017-08-02 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Polysaccharide vaccine for staphylococcal infections
KR20100123272A (ko) 2009-05-15 2010-11-24 한국외국어대학교 연구산학협력단 강력한 항 감염성 활성을 갖는 사람-락토페리신 단백질 단편 생산 재조합 균주 및 그 균주를 이용한 사람-락토페리신 생산방법
KR101345333B1 (ko) 2011-12-30 2013-12-30 조선대학교산학협력단 라이신 및 트립토판 잔기가 4번 반복된 신규한 항균 및 항진균 펩타이드 및 이의 용도
RU2014133530A (ru) 2012-01-16 2016-03-20 Эйтокс Байо Лтд. Синтетические пептиды для лечения бактериальных инфекций

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100071769A (ko) * 2008-12-19 2010-06-29 한국외국어대학교 연구산학협력단 LPcin-Ⅰ펩타이드 또는 LPcin-Ⅱ 펩타이드를 포함하는 재조합 발현벡터 및 이를 이용한 펩타이드의 대량생산방법
KR20120131399A (ko) * 2011-05-25 2012-12-05 한국외국어대학교 연구산학협력단 미생물에 대한 항생활성을 갖는 펩타이드 및 이를 포함하는 항생 펩타이드 조성물
US20150344524A1 (en) * 2011-09-22 2015-12-03 Universitaet Leipzig Modified apidaecin derivatives as antibiotic peptides

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JEONG ET AL.: "NMR Structural Studies of Antimicrobial Peptides: LPcin Analogs", BIOPHYSICAL JOURNAL, vol. 110, January 2016 (2016-01-01), pages 423 - 430, XP055434865 *
PARK ET AL.: "Solution and Solid-state NMR Structural Studies of Antimicrobial Peptides LPcin-I and LPcin-II", BIOPHYSICAL JOURNAL, vol. 101, 2011, pages 1193 - 1201, XP028279309 *

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