호박벌 유래 디펜신의 전체 아미노산 서열의 구조 분석 후에 항균활성을 갖는 서열을 선발하였고, 전체 및 펩타이드 길이와 구조적 차이에 대한 종합적인 결과로서 기존에 보고되어진 ${\alpha}$-helix 구조의 펩타이드 보다는 ${\beta}$-sheet의 일부 서열과 ${\alpha}$-helix의 서열이 공존할 때 항균 활성이 보다 뛰어남을 확인하였다. 특히 시스테인-아르기닌 (38C-39R)이 포함되어 있는 펩타이드 서열에서 항균력이 우수하였고, 이는 세포벽에 친화력이 있는 염기성 펩타이드의 특성으로 예상하고 있다.
메기(Silurus asotus)의 껍질로부터 항균성 펩타이드를 정제하였다. 메기 껍질의 산 추출물은 단계적 농도구배조건으로 Sep-Pak C18에 의해 부분적으로 정제되었으며, 그 중에서 특히 60% 메탄올 분획(RM60)이 Escherichia coli D31에 대해 가장 좋은 항균활성을 나타내었다. 이 RM60을 사용하여 이온교환 및 5단계의 연속적인 역상 HPLC로 정제하였다. 정제된 펩타이드의 분자량과 아미노산 서열분석은 MALDI-TOF MS와 에드만 분해법으로 분석하였다. 이 펩타이드의 분자량은 약 4182.1 [M+H]+이었으며, 분석된 이 물질의 부분적인 일차구조서열은 다음과 같다; PALXXKARREAKVKF. 이러한 결과는 메기의 껍질에서 존재하는 이 펩타이드가 메기의 껍질에서 반응하는 선천성 방어 시스템에서 중요한 역할을 하고 있다고 여겨진다.
다제약제 내성을 가지는 슈퍼 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 기생충 감염은 주요한 건강위협인자들이다. 하지만, 건강위협 상황을 극복하기위해 현재 약제의 대안들중 항생펩타이드를 들 수 있다. 항생펩타이드는 자연계 다양한 종에서 생산된다. 항생펩타이드는 작은 단백질로 어류, 양서류, 파충류, 식물 그리고 동물의 감염으로부터 다세포생명체를 보호하는 선천성 면역에 관여하고 있다. 1980년대 이후로 매년 항생펩타이드의 수가 증가하고 있다. 박테리아, 원생생물, 곰팡이, 식물, 동물로부터 동정된 2,000가지 이상의 항생펩타이드가 항생펩타이드 데이터베이스에 등록되어 있다. 이러한 항생펩타이드의 대부분은 11-50개의 아미노산으로 구성되어 있고 하전상태는 0에서 +7까지이며 소수성은 31-70%를 차지하고 있다. 본 보고는 항생펩타이드를 생물학적 원천, 생물학적 기능, 펩타이드 성질, 공유결합패턴, 3차구조등에 의해 분류하였다. 항생펩타이드의 기능은 항균작용외에 세포주화성과 같은 세포생물학적 활성에도 기능성을 가지고 있다. 더욱이 림프절 스트로마로부터 기원한 fibroblastic reticular cell (FRC)에 염증상황 유도시 항생펩타이드가 발현되는 것을 확인하였다. FRC로부터 유도된 항생펩타이드는 whey acidic protein (WAP) 도메인을 포함하고 있었다. 이것은 단백질 도메인에 의해서도 항생펩타이드를 분류 할 수 있다는 것을 제시한다.
작물 근권 토양으로부터 분리한 5,000여 길항 균주로부터 Erwinia 및 Pseudomonas등의 세균과 Trichoderma, Colletotrichum 등 곰팡이의 성장을 동시에 억제하는 Bacillus sp. N 32 균주를 선발 동정 하였다. 특히 Bacillus sp. N32 균주는 고추 탄저병균인 Colletotrichum gloeosporioides에 대하여 열에 저항성이 있는 단백질과 열에 민감한 단백질의 2종류의 항균 단백질을 동시에 생산함을 단백질 침전과 활성 검정을 통하여 확인하였다. 이 항균 단백질들을 FPLC를 이용한 gel filtration chromatography방법으로 분리한 후 SDS-PAGE와 bioautography로 항균력을 확인하였다. 또한 이 항균 단백질의 유전자들을 선발하기 위하여 기존의 알려진 그람양성 세균의 대표적인 열 저항성 항균 펩타이드 생합성 유전자 서열을 primer로 이용한 PCR 방법으로 fengycin의 생합성 유전자 단편을 분리하고 이 PCR 산물을 이용하여 Bacillus sp. N32 균주의 cosmid library로부터 fengycin의 생합성 유전자 cluster중 일부를 분리하여 염기서열을 분석하였다. 또한 열에 민감한 항균 단백질 생산 유전자는 이 항균 단백질을 SDS-PAGE 및 electroblotting으로 분리한 뒤 N-terminal 부위의 15개의 아미노산 서열을 분석하고 이를 DNA 염기배열로 치환한 다음 probe로 이용하여 ${\lambda}-ZAP$ library로부터 항균 단백질 생산 유전자가 포함된 다수의 clone을 선발하였다.
최근 중추신경계에서 면역기능을 담당하는 미세아교세포(microglia)의 염증반응을 효율적으로 조절하는 것은 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 헌팅턴 병과 같은 퇴행성 뇌질환의 치료를 위한 중요한 타겟으로 인식되고 있다. 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma)는 다양한 치료효능으로 인해 세계적으로 널리 이용되고 있으며, 본 연구팀에서는 최근 왕귀뚜라미의 전사체 분석을 통하여 항균활성을 가지는 다양한 종류의 새로운 항균 펩타이드(antimicrobial peptide; AMP) 후보들을 선별한 바 있다. 항균 펩타이드는 미생물에서부터 포유류까지 매우 다양한 종으로부터 발견되었으며, 현재는 항균활성뿐만 아니라 염증반응과 같은 다양한 질병의 치료제 개발을 위한 후보 물질로 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 선행연구를 통하여 선별된 왕귀뚜라미 유래 항균 펩타이드들 중에서 Teleogryllusine(VKWKR-LNNNKVLQKIYFVKI-NH2)으로 명명된 항균 펩타이드의 신경염증 억제 효능을 관찰하였다. Teleogryllusine의 신경염증 억제 효능을 관찰 하기 위하여 immortalized mouse microglia 세포주인 BV-2 세포에 Teleogryllusine을 1시간 전처리 한 후 LPS를 이용하여 BV-2 세포의 염증 반응을 유도하였다. 그 결과 Teleogryllusin은 최대 처리 농도인 80 ㎍/ml까지 세포독성 없이 nitric oxide (NO) 생성을 현저히 감소시킴을 확인할 수 있었다. 또한 염증반응 매개인자인 iNOS와 COX-2 및 cytokine (Il-6, TNF-α)의 발현을 유전자 수준과 단백질 수준에서 확인한 결과 Teleogryllusine 처리농도에 의존적으로 감소됨을 확인할 수 있었다. 또한 Teleogryllusine의 신경염증 억제작용 기작을 확인한 결과 mitogen activated protein kinases (MAPKs)와 IκB의 인산화 및 proteosome에 의한 IκB의 분해를 억제함으로서 BV-2 세포의 신경염증반응이 조절됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 왕귀뚜라미 유래 Teleogryllusine 펩타이드는 신경염증반응에 의해 유도되는 퇴행성 뇌질환 치료 및 예방을 위한 의료용 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
꿀벌 (Apis mellifera)의 lymph 액으로부터 정제된 항균성 펩타이드인, Apidaecin Ⅰb는 18개의 아미노산 잔기로 구성된 염기성 non-helical 펩타이드이다. 본 연구에서는 우리나라 연안의 적조 (HABs, harmful algal blooms)를 일으키는 4종의 적조생물 (Alexandrium tamarense, Chattonella marina, Cochlodinium polykrikoides 및 Gymnodinium catenatum)에 대한 Apidaecin Ⅰb의 살조효과를 조사하였다. Apidaecin Ⅰb의 4종의 적조생물에 대한 살조효과는 12.5$\mu{g}/mL$부터 50$\mu{g}/mL$에서 세포의 lysis 또는 ecdysis와 같은 형태로 현미경으로 관찰할 수 있었다. 또한 Apidaecin Ⅰb는 C. marina에 대해서 A. tamarense, C. polykrikorides 및 G. catenatum보다 더욱 강한 살조효과를 나타내었다. 이러한 HABs에 대한 Apidaecin Ⅰb의 살조효과 연구는 새로운 살조물질을 개발하기 위한 자료가 될 것으로 생각된다.
토양에서 분리한 방선균류(actinomycetes) GT103 균주의 배양여액 및 균체추출물은 담배의 주요 병원균인 담배 줄기속마름병균(Erwinia carotovora subsp. carotovora), 담배 탄저병균(Colletotrichum tabacum), 담배역병균(Phytophthora nicotianae var. nicotianae)등에 강한 항균활성을 보였다. 항균활성물질은 용매 추출, silica gel chromatography, HPLC 등을 실시하여 분리.정제하였으며 UV, IR, FAB-MS, \ulcornerH-NMR, \ulcornerC-NMR 분석결과 actinomycin group의 펩타이드계 항생 물질인 actinomycin C\ulcorner로 동정되었다. 이 활성물질의 담배 탄저병에 대한 방제효과는 50$\mu\textrm{g}$/ml 농도에서 100%, 10$\mu\textrm{g}$/ml 농도에서 90%의 방제효과를 보였다.
서해안에 서식하는 해양생물인 전복은 항산화 및 항염증 효과가 있으며, 항생제 개발 및 화장품 원료 등 다양한 산업에 활용될 수 있는 잠재력을 가진 자원이다. 본 연구에서 우리는 서해안의 다양한 해양 생물 중에서 전복을 선택하였으며, 전복에서 분리한 항균펩타이드(AMP)를 이용하여 항균펩타이드 유도체인 Ab4-7를 규명하고 생리활성을 연구하였다. Ab4-7의 항염증 효능을 확인하기 위해 염증이 유도된 RAW 264.7에 Ab4-7을 처리한 결과, 염증성 사이토카인, TLR4, TNF-α, IL-1β, COX-2, iNOS 등을 억제하고 항산화와 관련된 유전인자인 HO-1의 mRNA 발현을 증가시켰다. Ab4-7의 강력한 항산화 및 항염증 효과를 바탕으로, 염증이 유도된 RAW 264.7 세포에서 Ab4-7이 extrocellular matrix metalloproteinase (ECM) 분해에 관여하여 다양한 염증성 피부질환을 유도하는 유전자인 matrix metalloproteinase (MMPs)를 조절하는 효과를 RT-PCR을 통해 확인하였다. Ab4-7은 강력한 항염증 및 항산화 효과를 가지고 있으며, 항염증 및 항산화 효과를 통한 MMPs 관련 유전인자 조절을 통해 다양한 염증성 피부질환 치료제의 기능성 재료로 활용될 수 있다고 사료된다.
항생제는 병원성 미생물 및 그 밖의 유해한 세포의 발육 또는 기능을 억제하는 물질로써, 가축의 사료에 이러한 항생제를 첨가하여 급여하게 되면 장내에서 유해한 미생물의 증식과 발육을 억제하고 정상적인 균총을 유지함으로써 질병을 예방할 수 있으며, 과도한 장내 미생물의 증식에 의한 불필요한 영양소 손실을 막고 영양소의 소화와 흡수촉진 및 사료 섭취량을 증진시키는 등의 효과를 얻을 수 있기 때문에, 축산업에서 가축의 생산성 향상 및 질병예방을 위하여 일정수준의 항생제가 첨가된 배합사료를 급여하는 것이 일반적이었다.(중략)
식물 및 동물성 단백질 유래 펩타이드 형태의 단백질 가수분해물들은 항산화, 고혈압 완화, 면역조절, 진통완화 및 항균작용 등 생리활성이 있는 것으로 알려져 왔다. 본 연구는 건조 해삼으로부터 해삼육 슬러리를 제조하고 flavourzyme 프로티아제를 이용하여 단백질 가수분해 최적공정을 수행하였다. 이어서 생산된 펩타이드의 항산화 특성을 연구하였다. 효소반응 최적공정은 표면반응 분석법을 이용하여 수행을 하였고 공정의 범위는 반응온도 $40-60^{\circ}C$, 반응 pH 6-8, 효소의 농도 0.5-1.5%(w/v) 이었다. 해삼의 단백질 최적 효소가수분해 공정조건은 효소 반응온도 $48-50^{\circ}C$, 반응 pH 7.0-7.2, 효소의 양은 1.0-1.1%(w/v)에서 결정 되었다. 이때 단백질 가수분해 수율은 43-45%에 도달하였다. 생산된 대부분 가수분해물의 분자량들은 전형적인 펩타이드인 분자량 500-3,500Da로 분포되었다. 펩타이드들은 항산화 능력은 금속 킬레이션 능력($IC_{50}$, 1.25 mg/mL), DPPH 소거능($IC_{50}$, 3.40 mg/mL), 슈퍼옥사이드 라디칼 소거능($IC_{50}$, 10.3 mg/mL), 하이드록시 라디칼 소거능($IC_{50}$, 22.11 mg/mL) 순서로 저해농도가 낮음을 보여 주었다. 따라서 해삼 단백질 가수분해물은 건강 기능 식품소재로서 활용할 가치가 높을 것으로 기대를 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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