[논문]새로운 천연 항생물질로서의 항균 펩타이드

차연경; 김영수; 최유성

doi:10.7841/ksbbj.2012.27.1.009

새로운 천연 항생물질로서의 항균 펩타이드
Antimicrobial Peptides as Natural Antibiotic Materials 원문보기

KSBB Journal, v.27 no.1, 2012년, pp.9 - 15

차연경 (포항제철고등학교) , 김영수 (삼성석유화학(주) 중앙연구소) , 최유성 (충남대학교 화학공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Antimicrobial peptides are widely used in various organisms as a defense system against infection. The peptides are lethal towards bacteria and fungi, however have minimal toxicity in mammalian and plant cells. In this aspect, it is considered that antimicrobial peptides are new alternative materials for defensing against microbial infection. Here, we describe overall characteristics of antimicrobial peptides based on the mechanism of action, classification of the peptides, report detection/screening methods and chemical/biological production. It is expected that understanding of innate immune system based on antimicrobial peptides tends to develop novel natural antimicrobial agents, which might be applied for defensing pathogenic microorganisms resistant to conventional antibiotics.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이는 각각의 생물체가 자신이 살고 있는 환경에 적합하도록 자신의 펩타이드 구조 및 서열을 각기 다르게 진화시켜왔기 때문이라고 생각된다. 이러한 측면에서, 본논문에서는전반적인 항균펩타이드의 특성을설명하고, 새로운 항균 펩타이드의 탐색과 생산에 관하여 주로 기술하려한다.

제안 방법

④ Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) method: 수많은 항균 펩타이드 후보물질로부터, 단시간에 효율적으로 고활성의 항균 펩타이드를 스크리닝하는 방법의 일환으로, FRET의 효율과 항균 펩타이드의 항균성을 연계하여 수많은 항균 펩타이드의 활성을 빠르게 측정하는 방법이다 [22]. 구체적으로 항균 펩타이드의 항균활성에 의해 세포가 파쇄될 경우, 세포 내부와 외부에서 나타나는 pH 변화를 FRET 효율로서 측정할 수 있도록하였으며, 이를 위하여 FRET이 가능한 서로 다른 형광 단백질을 융합단백질로 제작하여 세포 내부에서 발현시키고, 항균 펩타이드에 의해 세포가 파쇄됨에 따라 세포 외부로 유출된 형광 융합단백질의 발광특성이 FRET 효율로 나타나게 하였다. 전반적인 시스템은 Fig.

성능/효과

세크로핀 (cecropin) 이외에도 많은 종류의 α-나선형 항균 펩타이드가 다양한 생물체들로부터 발견되어왔다 [17]. 둘째, 시스테인 (Cysteine)이 없고 특정 아미노산의 함량이 높은 선형 항균 펩타이드로 분류되며, 이들은 프롤린 (proline), 아르기닌 (arginine), 글리신 (glycine), 등의 아미노산이 다른 잔기들에 비해 특히 많이 포함하고 있다. 셋째, 하나의 이황화결합 (disulfide bond)을 포함하는 항균 펩타이드는, 주로 개구리의 표피에서 발견된 것들로써 C-말단 부위에서 이황화결합에 의해 7개의 아미노산으로 이루어진 루프 구조를 지닌 것이 하나의 특징이다.
기존의 항생제가 세포막 구성성분의 합성이나 세포의 활성을 화학적으로 저해하는 반면 항균 펩타이드는 SMH 모델에서 제시되었듯이 화학적인 방법이 아니라 물리적인 방법으로 세포막의 파쇄를 유도한다는 차이를 지닌다는 큰 차이점이 있다. 따라서, 기존의 항생제에 대하여, 세포는 자체의 화학적 활성 내지는 화학적 구조를 변화시킴으로써 항생제에 내성이 생기도록 하는 반면, 항균 펩타이드의 경우 이와 같은 장점으로 인해 기존의 내성균주에 대하여 강한 활성을 가지며, 또한 항생제 남용에 의한 내성균의 발생 측면에서도 안전한 것으로 여겨지고 있다. 또한 박테이아 뿐만 아니라 진균류에 대한 항균 기능도 있고, 무엇보다 가장 큰 장점은 펩타이드로 구성되어 이의 서열분석을 통한 유전공학적 대량생산이 가능하고 실제 그러한 연구들이 수행 중에 있다 [11,12].
둘째, 시스테인 (Cysteine)이 없고 특정 아미노산의 함량이 높은 선형 항균 펩타이드로 분류되며, 이들은 프롤린 (proline), 아르기닌 (arginine), 글리신 (glycine), 등의 아미노산이 다른 잔기들에 비해 특히 많이 포함하고 있다. 셋째, 하나의 이황화결합 (disulfide bond)을 포함하는 항균 펩타이드는, 주로 개구리의 표피에서 발견된 것들로써 C-말단 부위에서 이황화결합에 의해 7개의 아미노산으로 이루어진 루프 구조를 지닌 것이 하나의 특징이다. 항균활성 분포가 매우 광범위하다.

후속연구

항균 펩타이드는 자연계의 생명체에서 사용되는 방어기작 중 하나로, 이에 대한 연구는 자연계에서 환경친화적으로 일어나는 생명현상을 이해하는 데 기여한다고 판단된다. 또한, 실용적 측면에서 기존의 항생제 내성 문제를 극복할 수 있는 하나의 대안으로, 최근 더욱 삶의 질 향상과 건강을 지향하는 인류의 욕구에 부흥하는 천연 소재로서, 각종 유제품을 비롯한 가공식품의 저장성 증진을 위한 식품보존제, 기존 항생제의 활성을 촉진시켜 주는 보조제, 식품첨가제, 농약, 항균성을 필요로 하는 다양한 소재 등에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있다. 최근 스크리닝 기법의 발달로 빠르게 탐색되고 확보된 항균성이 높은 새로운 항균 펩타이드는 향후 항암제, 항바이러스제, 생체기능을 모방한 의료용 소재 개발에도 적용될 가능성이 있다.
특히, 해양생명체의 경우 육상생물과는 달린 해양에 존재하는 수많은 미생물에 직접적으로 노출되어 있어, 해양생명체로부터 지금까지 알려지지 않은 새로운 해양생물 유래의 항균성이 높은 펩타이드를 탐색 및 확보하고자 하는 데 점점 더 많은 관심들을 보이고 있다. 뿐만 아니라, 항균 펩타이드의 화학적 합성뿐만 아니라 유전공학적 대량생산 기술과 분리정제의 기술 개발은 궁극적으로 항균 펩타이드 경제적인 생산과 함께 산업화를 촉진시킬 수 있는 발판이 될 것으로 판단된다.
또한, 실용적 측면에서 기존의 항생제 내성 문제를 극복할 수 있는 하나의 대안으로, 최근 더욱 삶의 질 향상과 건강을 지향하는 인류의 욕구에 부흥하는 천연 소재로서, 각종 유제품을 비롯한 가공식품의 저장성 증진을 위한 식품보존제, 기존 항생제의 활성을 촉진시켜 주는 보조제, 식품첨가제, 농약, 항균성을 필요로 하는 다양한 소재 등에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있다. 최근 스크리닝 기법의 발달로 빠르게 탐색되고 확보된 항균성이 높은 새로운 항균 펩타이드는 향후 항암제, 항바이러스제, 생체기능을 모방한 의료용 소재 개발에도 적용될 가능성이 있다. 특히, 해양생명체의 경우 육상생물과는 달린 해양에 존재하는 수많은 미생물에 직접적으로 노출되어 있어, 해양생명체로부터 지금까지 알려지지 않은 새로운 해양생물 유래의 항균성이 높은 펩타이드를 탐색 및 확보하고자 하는 데 점점 더 많은 관심들을 보이고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	새로운 항균 펩타이드는 의학적으로 어떻게 사용될 수 있는가?	또한, 실용적 측면에서 기존의 항생제 내성 문제를 극복할 수 있는 하나의 대안으로, 최근 더욱 삶의 질 향상과 건강을 지향하는 인류의 욕구에 부흥하는 천연 소재로서, 각종 유제품을 비롯한 가공식품의 저장성 증진을 위한 식품보존제, 기존 항생제의 활성을 촉진시켜 주는 보조제, 식품첨가제, 농약, 항균성을 필요로 하는 다양한 소재 등에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있다. 최근 스크리닝 기법의 발달로 빠르게 탐색되고 확보된 항균성이 높은 새로운 항균 펩타이드는 향후 항암제, 항바이러스제, 생체기능을 모방한 의료용 소재 개발에도 적용될 가능성이 있다. 특히, 해양생명체의 경우 육상생물과는 달린 해양에 존재하는 수많은 미생물에 직접적으로 노출되어 있어, 해양생명체로부터 지금까지 알려지지 않은 새로운 해양생물 유래의 항균성이 높은 펩타이드를 탐색 및 확보하고자 하는 데 점점 더 많은 관심들을 보이고 있다.
	항균 펩타이드의 역할은?	지구에 살고 있는 대부분의 생명체들은 외부 미생물로부터의 침입을 막고, 이를 방지하기 위하여 항균 펩타이드들을 만들고 이를 분비하는 것으로 알려져 있다. 이는 고등생물에 있어서 병원균에 의한 면역반응이 일어나기 전에 일차적으로 여러 형태의 박테리아로부터의 침입을 막아주는 역할을 하는 것으로, 생명체들은 일차적으로 다양한 항균 펩타이드(antimicrobial peptide)들을 생산할 것으로 판단된다. 특히, 최근 기존 항생제들의 과도한 남용과 새로운 형태의 항생제 개발이 상대적으로 저조하여 항생제 내성균의 출현이 빠르게 증가하고 있고, 이에 대한 대안으로, 자연계에 존재하는 생명체들의 방어기작 중 하나인, 항균 펩타이드에 대한 관심과 탐색에 많은 관심들을 보이고 있다.
	향균 펩타이드들이 아미노산의 서열상 유사성을 보이지 않는 이유는?	그러나 이제까지 발견된 많은 항균 펩타이드들에 대한 연구들을 보았을 때 구조나 활성의 측면에서 일반적 경향성을 가지고 있기는 하지만 아미노산의 서열상에서는 거의 유사성을 보이지 않고 있다. 이는 각각의 생물체가 자신이 살고 있는 환경에 적합하도록 자신의 펩타이드 구조 및 서열을 각기 다르게 진화시켜왔기 때문이라고 생각된다. 이러한 측면에서, 본논문에서는전반적인 항균펩타이드의 특성을설명하고, 새로운 항균 펩타이드의 탐색과 생산에 관하여 주로 기술하려한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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