Molecular Cloning and Expression of the Novel Attacin-Like Antibacterial Protein Gene Isolated from the Bombyx mori

집누에로부터 새로운 attactin 유산 항세균성 펩타이드 유전자의 분리 및 발현

Hyalophora cecropia attacin-like antibacterial gene was isolated from Bombyx mori induced with nonpathogenic bacteria. It was expressed in Spodopfera frugiperda 9 (Sf9 cells using baculovirus expression vector system (BEVS), and examined its antibacterial activity. With a cDNA library constructed from fifthinstar B. mori injected with Escherichia coli(4 X IOhcellsllarva), differential screening was performed using naive and induced mRNA probes. BmInc6 clone was screened by partial nucleotide sequence and GenBank database analysis. A complete nucleotide sequence of Bmlnc6 cDNA was determined (GenBank, AF005384). Its insert size was 852 bp and had open reading frame that started translation at position 35 and stopped at 679. And its putative polyadenylational signal existed at 812 bp. The number of amino acid deduced from Bmlnc6 cDNA was 214 and hydropathy analysis showed that this peptide was hydrophilic. This peptide deduced by BmInc6 was named nuecin. When the nuecin gene was expressed in Sf9 cells using BEVS, about 950 bp of the transcripts was detected. In addition, SDS-PAGE analysis showed that the molecular weights of intracellular expressed protein and the mature protein secreted to culture media were approximately 23 and 20 kDa, respectively. The antibacterial activity of nuecin against E. coli and Bacillus subtilis was significantly high, demonstrating that nuecin had a wider antibacterial spectrum with gram negative and positive bacteria than attacin.

곤충 유전자를 이용한 항세균성 펩타이드 생산 및 응용에 관한 기초 연구로서 비병원성 세균(Escherichia coli K12)으로 면역 반응을 유도한 누에로부터 발현량이 증가하는 유전자 중 Hyalophora cecropia의 attacin과 cDNA 상동성을 나타내는 BmInc6 클론을 분리하고 그 특성을 조사하였다. BmInc6 cDNA의 전체염기서열을 분석한 결과 그 크기는 852 bp이고, 35번째 염기에서 변역이 개시되어 679 bp 위치에서 종결되는 open reading frame을 가지며 812번째 위치에 잠정 전사 종결 신호의 존재가 확인되었다(GenBank, AF005384). BmInc6에 의해 coding되는 아미노산은 214개이며, hydropathy 분석 결과 친수성을 나타내는 단백질이었다. 그리고 BmInc6 유전자에 의해 연역되는 펩타이드를 nuecin으로 명명하였다. Nuecin 유전자를 baculovirus 발현 백터계를 이용하여 곤충세포주에서 발현시킨 결과 전사체의 크기는 약 950 bp였고, 세포내 벌현 펩타이드의 분자량은 약 23 kDa이었다. 세포내에서 발현된 nuecin 전구체로 추정되는 23 kDa 펩타이드는 세포외로 분비되는 과정에서 약 3 kDa의 signal 펩타이드가 제거됨으로서 약 20 kDa의 성숙 nuecin으로 된다는 사실을 단백질 전기영동상으로 확인하였다. Nuecin 단백질의 항세균 활성을 수종의 그람 음성 및 양성 세균에 대해 검정한 결과, 특히 E. coli와 Bacillus subtilis에 높은 활성을 나타내었으며, attacin이 한정된 그람 음성 세균에만 항세균 활성을 나타내는데 비해 nuecin은 그람 음성은 물론 그람 양성에도 항세균 활성을 나타내어, 보다 넓은 항세균 스펙트럼을 가지는 것을 알 수 있었다.