Hybrid striped bass로부터 분리한 piscidin 1의 구조와 항균활성간의 상관관계

Abstract

Ⅴ. 요 약 Piscidin 1은 hybrid striped bass 유래의 22개의 잔기로 이루어진 amphipathic cationic α-helical 펩타이드이며, bacteria, virus, fungi 및 parasite에 강력한 활성을 나타낸다. 이러한 piscidin 1의 구조와 활성간의 상관관계 및 항균활성 메커니즘을 규명하기 위해 반복, 절단, 치환 등의 방법으로 piscidin 1 – 3를 포함하여 총 30종의 유도체를 합성하였다. CD 스펙트럼을 이용한 2차 구조 예측에서 piscidin 1 – 3은 TES buffer 상태에서는 모두 random한 구조를 취하였으나, TFE 및 인공막 존재하에서는 모두 α-helix 구조를 취하였다. Dimer 펩타이드들은 α-helix 구조를 취하지 않고, α와 β구조가 혼합된 구조이거나 β 구조 또는 random한 구조를 취하는 것으로 나타났다. Piscidin 1의 N-말단 영역, 중간 영역 및 C-말단 영역의 fragment들은 random한 구조를 취하였으며, (1-18)-P1은 α-helix 구조를 취하였다. N-말단을 제거한 유도체 및 아미노산을 치환한 유도체들은 모두 buffer 이외의 조건에서 α-helix 구조를 취하였다. 항균활성에 있어서 (1-18)-P1은 최소한의 항균활성을 유지하였으나, (5-18)-P1, (5-18)-P1 및 (14-22)-P1은 항균활성을 상실하였다. N-말단을 순차적으로 제거한 유도체들의 경우에는 S. aureus에 대해서만 N-말단쪽 2번째 아미노산까지를 제거하였을 때 항균활성이 사라졌으나, 나머지 균주들에 대해서는 N-말단 4번째 잔기까지를 제거하였어도 항균활성을 유지하였다. 아미노산을 치환한 유도체들중 G8A-P1과 G8K-P1은 piscidin 1보다 활성이 증가 되었다. 특히 piscidin 1이 활성을 나타내지 않았던 E. tarda 및 V. anguillarium에 대해서도 활성을 나타내었다. 강력한 항균활성을 가지는 G8A-P1은 piscidin 1보다 높은 용혈활성을 나타내었으나, G8K-P1은 piscidin 1의 약 1/4정도의 용혈활성을 나타내었다. Lipid titration 연구에서는 I16W-P1이 산성 및 중성 리포좀에서 가장 강한 상호작용을 하는 것으로 나타났으며, I10W-P1이 막과 가장 낮은 interaction을 하는 것으로 나타났다. Acrylamide를 이용한 Trp의 소광현상 실험에 의하면 인공막 존재하에서 Trp을 치환한 유도체들은 모두 인공막 속에 위치하고 있는 것으로 나타났으며, I16W-P1이 인공막의 가장 깊은 곳에 위치하며, I10W-P1은 막의 가장 바깥쪽에 위치하는 것으로 나타나 lipid titration 실험과 일치하는 결과를 나타내었다. Bromine이 치환된 6,7-DBrPC, 9,10-DBrPC 및 11,12-DBrPC를 이용한 소광실험 결과 DPPC 리포좀에서 F6W-P1은 9,10-DBrPC, I10W-P1은 6,7-DBrPC, I16W-P1은 11,12-DBrPC 그리고 L19W-P1은 6,7-DBrPC에서 가장 강한 소광현상을 나타내었다. 이러한 결과를 종합한 결과, piscidin 1은 C-말단이 liposome의 inner layer 쪽으로 먼저 들어가 수직으로 세워져 존재한다는 것으로 나타났으며, 산성 지질의 경우에는 산성 지질의 negative charge와 piscidin 1의 hydrophilic region이 정전기적인 상호작용으로 결합한 후 piscidin 1의 hydrophobic region은 막의 소수성 부분으로 돌아들어가 막과 수평으로 배열되어 있는 구조를 예측할 수 있었다.