초록 ▼

거의 모든 생물체들이 외부 균의 침입으로부터 자신을 방어하기 위한 생체방어기작으로 면역체계와는 별도로 항균 펩타이드를 이용하고 있음이 밝혀졌다. 본 연구진도 최근 한국산 두꺼비의 위와 메기의 표피에서 histone H2A에서 유래한 강력한 항균물질을 탐색하였다. 본 연구에서는 한국산 두꺼비 및 메기에서 분리한 histone H2A 유래의 강력한 항균 펩타이드의 구조와 활성간의 관계를 규명하고 고등동물의 부위별 생합성과 발현조절기작을 밝혀 histone H2A 유래 펩타이드와 면역체계와의 상호작용을 이해하고자 한다. 또한 이들 his

거의 모든 생물체들이 외부 균의 침입으로부터 자신을 방어하기 위한 생체방어기작으로 면역체계와는 별도로 항균 펩타이드를 이용하고 있음이 밝혀졌다. 본 연구진도 최근 한국산 두꺼비의 위와 메기의 표피에서 histone H2A에서 유래한 강력한 항균물질을 탐색하였다. 본 연구에서는 한국산 두꺼비 및 메기에서 분리한 histone H2A 유래의 강력한 항균 펩타이드의 구조와 활성간의 관계를 규명하고 고등동물의 부위별 생합성과 발현조절기작을 밝혀 histone H2A 유래 펩타이드와 면역체계와의 상호작용을 이해하고자 한다. 또한 이들 histone H2A 유래 펩타이드의 병원균에 대한 항균작용 기작을 연구할 것이다. 본 연구를 통하여 생물체의 생체방어기작을 보다 정확하게 이해하고 인체 유용의약품으로 개발하는데 필요한 이론적 근거를 제시하고자 한다.
본 연구목표의 달성을 위하여 CD와 NMR을 사용 항균 펩타이드의 구조분석을 통한 이차구조와 항균활성과의 상관관계를 규명하고, 항체를 제작하여 한국산
두꺼비와 메기의 부위별 항균 펩타이드의 생합성과 발현조절 기작을 연구하였으며, cDNA와 genomic cloning을 하여 유전자 구조 및 발현양상을
규명하였다. 그리고 생체에서 분리한 histone H2A 유래 항균 펩타이드의 항생제로서의 적합성을 펩타이드의 특성 및 안전성 연구를 동물세포 및 실험쥐를
이용하여 규명하고, 펩타이드의 병원균들에 대한 항균 스펙트럼을 밝혀 새로운 항균제재로의 개발에 필요한 이론적 기반을 마련하였다.
Histone H2A 유래의 강력 항균 펩타이드인 buforin과 parasin의 생성기작과 병원균에 대한 작용기작 연구결과 buforin의 경우, 위(胃)에서 pepsin C에 의해
histone H2A가 buforin으로 전환되어 생성되며 위강(胃腔) 및 위벽(胃壁)에 존재하였다. Buforin은 다른 항균 펩타이드와는 달리 세포막이 아니라 세포내의
고분자 물질인 DNA 및 RNA와 결합하여 균을 수 분 이내에 죽였으며 buforin은 hemolytic activity가 없었다. 그리고 parasin의 경우, 메기의 표피가 상처를 입었을 때 metalloprotease인 aspartic protease가 활성화 되어 procathepsin D를 cathepsin
D로 전환시키며, 전환된 cathepsin D가 histone H2A로부터 parasin을 생성함을 밝혔다. Parasin의 세포상의 작용부위는 세포막이며 세포막과 결합한 후 outer
membrane과 inner membrane을 차례로permeabilization시켜 세포 대사를
멈춤으로써 수 분 이내에 균을 죽였다. 그리고 histone H2A 유래 항균 펩타이드의
대량 발현을 위한 시스템 개발에 성공하였으며, 실험쥐를 통해 이들 항균 펩타이드의 효능과 안전성을 테스트하여 이들의 신약 개발 가능성을 확인하였다.
본 연구를 통해 인간을 비롯한 고등생물의 생체방어기작을 보다 자세히 이해하게 되었으며, 이들의 구조와 활성간의 관계를 규명하여 이들의 항생제 등 인체
유용물질로의 개발에 필요한 이론적 근거를 제시하였다. 그리고 이와 관련된 가시적인 성과로, 연구 수행기간 중 총 20여 편의 논문과 특허를 발표하였다.

Abstract ▼

Almost all organisms have antimicrobial peptides as part of their innate immune
system to protect against the invading microorganisms. Recently our laboratory has
found potent antimicrobial peptides generated from histone H2A in the toad
stomach and catfish skin. The purpose of this researc

Almost all organisms have antimicrobial peptides as part of their innate immune
system to protect against the invading microorganisms. Recently our laboratory has
found potent antimicrobial peptides generated from histone H2A in the toad
stomach and catfish skin. The purpose of this research is to determine the
relationship between histone H2A-derived antimicrobial peptides and the innate
immune system by performing structure-activity study of the antimicrobial peptides
and by analyzing the expression profile of these peptides in the various tissues. In
addition, the mechanism of action of the histone H2A-derived antimicrobial
peptides will be studied to provide a theoretical basis for the development of new
pharmaceuticals.
To accomplish the specific objectives described above, we have studied the
structure-function relationship of the antimicrobial peptides and their analogs with
CD and NMR, the biosynthesis and expression profile of the peptides in various
tissues using antibodies, and the characteristics of the genes involved in the
biosynthesis of the antimicrobial peptides with cDNA and genomic cloning. In
addition, to determine the therapeutic effect of histone H2A-derived antimicrobial
peptides, we have also examined the antimicrobial activity spectra of these
peptides against clinical pathogens with mice and the cytotoxicity against normal
human cells.
The study on the synthesis of histone H2A-derived antimicrobial peptides buforin
and parasin revealed that buforin is produced by the action of pepsin C
isoenzyme on exocytotic histone H2A in the toad stomach and forms an
antimicrobial barrier on the mucosal surface, whereas parasin is generated from
histone H2A by a sequential action of Pa-metalloprotease and cathepsin D in
wounded skin of catfish, providing an antimicrobial barrier on the skin. Buforin kills
microorganisms within a few minutes by inhibiting macromolecule synthesis such
as DNA and RNA after penetrating the cell membrane. However, parasin kills
microorganisms by permeabilizing the cell membrane, inducing the leakage of
cellular metabolites. Both buforin and parasin don't have any hemolytic activity.
The antimicrobial activity and cytotoxicity of there antimicrobial peptides were also
confirmed with lab mice. Of these two peptides, only buforin shows anticancer
activity. We have successfully developed a mass production system of
antimicrobial peptides. The results from this study will provide a basis for better
understanding of the innate immune system of living organisms and a foundation
for the development of novel drugs, such antimicrobial agents. With this research
we have produced over 20 papers and patents.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...12
• 3. 결과 및 고찰...21
• 4. 결론...72
• 5. 인용문헌...74