초록 ▼

생체방어 펩타이드는 항생제 내성균 및 다제약물내성균을 포함한 다양한 폭넓은 균주에 대해 강한 항균력을 보유하고 있으므로 새로운 항생제로서 많은 장점을 가지고 있지만, 실제로 치료제로서 사용하기에는 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 대표적 인체유래 생체방어 펩타이드인 LL-37은 37개의 아미노산으로 이루어져 높은 합성단가 및 생체내에서의 빠른 분해성등을 들 수 있다. ① LL-37의 비교적 긴 서열에 의한 높은 합성단가을 극복하고, LL-37보다 짧으면서도 강력한 항균 및 항-염증활성을 나타내는 항균/항-염증제를 개발하기위해서, LL

생체방어 펩타이드는 항생제 내성균 및 다제약물내성균을 포함한 다양한 폭넓은 균주에 대해 강한 항균력을 보유하고 있으므로 새로운 항생제로서 많은 장점을 가지고 있지만, 실제로 치료제로서 사용하기에는 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 대표적 인체유래 생체방어 펩타이드인 LL-37은 37개의 아미노산으로 이루어져 높은 합성단가 및 생체내에서의 빠른 분해성등을 들 수 있다. ① LL-37의 비교적 긴 서열에 의한 높은 합성단가을 극복하고, LL-37보다 짧으면서도 강력한 항균 및 항-염증활성을 나타내는 항균/항-염증제를 개발하기위해서, LL-37의 13-31까지의 서열로 이루어진 fragment인 IG-19의 아미노산 서열을 바탕으로 특정부위의 아미노산을 다른 종류의 아미노산으로 치환한 12종의 analogs를 설계, 합성하고 항균활성을 측정하였다. 그 결과, a4펩타이드가 LL-37과 비교하여 가장 높은 원핵세포 선택성를 나타낸 반면에, 항-염증활성은 비교적 약한 편이였다. 따라서 a4펩타이드의 항-염증활성을 높이기 위해 a4펩타이드의 α-helical wheel diagram으로 부터 소수성영역과 친수성영역의 중앙위치에 존재하는 Phe-6, 소수성영역과 친수성영역의 경계면에 존재하는 Phe-16을 Trp으로 치환한 a4-W1 및 a4-W2를 설계·합성하였다. 그 결과, a4-W1 및 a4-W2는 LL-37보다 2.8배 증가한 원핵세포 선택성(인체독성이 없으며 박테리아에 대해 강한 항균력을 나타내는 것)을 나타냈으며, 항-염증활성에서는 a4-W2가 a4-W1보다 높은 항-염증활성을 나타내었다. 따라서 높은 원핵세포 선택성 및 항-염증활성을 나타내는 a4-W2가 항균제 뿐 만 아니라 항-염증제로서 유용성이 입증되었다. ② 펩타이드의 아미노산 서열이 아주 짧으면서, 생체방어펩타이드의 생체내에서의 각종 protease에 대한 빠른 분해성을 극복하기 위해, 생체방어 펩타이드의 구조적 특징인 양전하를 띤 영역과 소수성영역이 입체적으로 반대편에 위치하는 amphipathic structure를 모방하며, 비자연형 아미노산을 포함하는 초-짧은 항균 펩타이드(ultra-short host defense peptide)를 설계 및 합성하여 항생제 내성균주에 대해서도 강한 항균 및 항염증활성을 나타내면서 사람의 적혈구세포에 대한 용혈활성이 전혀 없는 즉 인체무독성이며, 아울러 salt저항성, protease저항성을 나타내는 임상용으로 사용이 가능한 항균/항염증 펩타이드를 개발하고자 하였다. Trimeric HDAMPs로서 RHR-NH₂을 기본 골격구조로 His의 N(p)- 및 N(t)-position에 hydrophobic alkyl tails를 가지면서 서로 다른 chain length, aromaticy, hydrophobicity를 달리하는 histidine-derived amntimicrobial peptides (HDAMP1∼HDAMP6)를 설계하고 합성하였다. 또한 trimeric HDAMPs로서 RHR-NH2을 기본 골격구조로 His의 N(p)- 및 N(t)-position에 서로 다른 길이의 lipid tails을 가진 histidine-derived lipo-peptide (HDLP1∼HDLP8)를 설계하고 합성하였다. 설계/합성한 펩타이드중에서 HDAMP1, HDAMP3, HDAMP5 및 HDAMP6가 적혈구 용혈활성(인체독성)이 없으며, 비교적 높은 항균 및 항염증활성을 나타내었다. Transmission electron microscopy, membrane depolarization, confocal laser-scanning microscopy 및 calcein-dye leakage를 통하여 HDAMP-1는 박테리아 세포막에 pore/ion channel를 형성하므로서 membrane potential을 dissipation시킴으로서 세균을 죽인다는 것을 규명하였다. HDAMP1, 3, 5, 6는 강한 protease stability를 가지고 있음이 radial diffusion assay 및 RP-HPLC method에 의해 확인되었다. ③ Multi-Lys잔기를 포함하고, 서로 다른 길이의 lipid tails을 가진 초-짧은 모방형 항균 펩타이드14종(K1∼K14)를 설계하고 합성하였다. 합성한 모방형 펩타이드중에 K1, K8, K10 및 K12 펩타이드가 적혈구용 혈활성(독성)이 약하면서 강한 항균활성 (MIC: 2-8μg/ml)을 나타내었다. 따라서 K1, K8, K10 및 K12 펩타이드가 항균제로서의 유용성이 입중되었다. K1, K8, K10 및 K12 펩타이드는 S. aureus를 이용한 membrane depolarization assay에서 32μg/ml농도에서도 전혀 membrane depolarization을 일으키지 않았으며, calcein-entrapped negatively charged EYPE/EYPG (7:3, w/w) LUVs에서의 dye leakage test에서 8μM에서도 약간 dye leakage를 일으켰으며, E. coli ML-35을 이용한 inner membrane permeabilization assay에서 매우 약한 membrane permeabilization activity를 나타내었으므로, K1, K8, K10 및 K12 펩타이드의 항균작용기작이 intracellular-targeting mechanism임을 확인하였다. ④ 초-짧은 모델형 항균 펩타이드인 P1∼P16의 16종 펩타이드를 설계하고 합성하였다. P10, P11, 및 P16 펩타이드가 적혈구용혈활성(독성)이 없으며, 항생제 내성균주인 MRSA에 대해서도 강한 항균활성을 나타내었다. Transmission Electron Microscopy (TEM)에 의하여 P11, 및 P16펩타이드의 E. coli 및 S. aureus에 대한 작용기작을 조사한 결과 이들 펩타이는 세균의 세포막에 손상을 주는 작용기작임이 증명되었다.
(출처:요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5 1. 연구과제의 개요 ... 5 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6 5. 연구결과의 활용계획 ... 7 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7Ⅲ. 연구성과 ... 8끝페이지 ... 18