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보존제로서의 항균 펩타이드에 대한 글을 실어 드립니다. 기작부타 활용범위 등까지 나와 있으니 참고가 되시리라 생각됩니다. (6) Synthetic Peptides 새로운 항생제로써 peptides를 이용하기 위해선 이들의 작용방식을 규명하는 일이 매우 중요하다. 이러한 맥락에서 자연에서 발견된 항균 peptide들의 구조를 기초로 한 다양한 peptide들이 합성되어 항균활성을 증가시키는 구조를 찾아내기 위해서나 혹은 작용기전을 밝히기 위한 연구에서 이용되었다. 이러한 synthetic peptide의 첫 번째 예는 항균활성을 증가시키고 세포독성을 낮추기 위해 고안된 Cecropin-melittin의 hybrid form이라고 할 수 있다. 이외에도 여러 다른 유사한 연구들이 진행되어 많은 신물질 특허가 등록되어 있는 실정이다. 특히, Bessalle 연구팀은 다양한 길이와 소수성을 지닌 다양한 항균 peptide들을 합성하였다. 이들은 16∼17개의 아미노산으로 구성된 양극성의 peptide가 높은 항균력과 세포독성을 갖는다는 것을 확인하였다. 그런데 소수성 아미노산인 Tryptophan이나 Pherylalanine를 Leucine으로 치환시키면 (즉, peptide의 소수성을 감소시키면) 세포독성이 크게 줄어드나 항균력의 감소는 별로 없게 된다는 사실을 밝혀냈다. 또한 9∼10개의 아미노산으로 이루어진 peptide의 경우엔 매우 낮은 항균 활성을 갖게 되는데, 이 peptide는 길이가 긴 peptide에 비해 매우 낮게 α-helix form을 이룬다는 사실을 알게 되었다. 그러나 bactenecin(12개), indolcidin(14개), gramicidin(10개) 등은 비록 길이가 짧지만 우수하고 광범위한 항균력을 지니고 있는데, 이는 이 peptide들이 길이가 긴 peptide들과 다른 방식으로 항균력을 갖게 됨을 의미하는 것이다. 따라서 항 미생물 활성을 갖은 데에 있어선 peptide 길이 보다는 구조가 더욱 중요한 요인이 되는 것이다. 또한 특이성, 안정성 및 세포독성을 개선시키기 위한 목적으로 여러 peptide가 합성되었다. D-form의 아미노산들로만 구성된 magainin은 원래의 peptide (L-magainin)와 동일한 생물학적 활성을 보였다. 이 결과는 D-form의 아미노산들로 이루어진 peptide가 단백질 분해 효소에 대해 안정하며 따라서 이론적으로 안정된 in vivo 활성을 지닐 수 있다는 점에서 매우 흥미로운 것이었다. 비록 많은 경우에 있어 synthetic peptide들은 천연 peptide의 구조를 근거로 하여 합성되지만, 임의로 아미노산들을 배열시켜 합성하는 방식의 연구도 현재는 병행되고 있다. 4. Peptide의 작용 mechanism 아미노산들의 서열만을 가지고 peptide의 활성이나 2차 구조를 예상하는 것은 어렵다. S-S결합이 없는 대부분의 항균 peptide들은 수용액 속에서는 random 구조를 취하지만 생체막에 결합되거나 소수성 환경과 만나게 되면 어떤 구조를 갖게 된다. 예를 들면 cecropins과 melittin은 막 환경 하에서 양극성의 α-helix구조로 folding 되어진다. peptide의 양전하와 소수성의 두 가지 구조적 특성은 peptide와 세균의 막사이의 초기 결합에 있어 매우 중요한 것으로 알려져 있다. peptide의 양전하는 세균 막과의 인력을 증가시키는 데에 중요하며 소수성은 막과의 소수성 결합력을 증가시켜줌으로써 막에 결합되는 데에 크게 기여한다. 대부분의 peptide들은 Gram 음성균의 외막에 존재하는 LPS에서 결합된 후 self-promote 방식에 따라 세균으로 들어가는 것으로 확인되었다. peptide가 LPS에 결합되는 친화력은 Ca2＋,와 Mg2＋보다 최소 3배 이상 강한 것으로 측정되었다. 따라서 peptides은 Ca2＋, Mg2＋등과 경쟁하여 이 이온들이 결합되는 부위에 합하여 정상적인 막의 barrier 특성은 교란된다. peptide에 의해 영향을 받은 막의 부위는 일시적인 틈이 생기게 되는데, 이 곳으로 여러 분자들(peptide를 포함한)이 유입되게 된다. 그러나 이러한 초기의 peptide와 세균 막사이의 interaction이 일어난 후, 세균이 어떻게 죽게 되는 가에 대해선 아직 명확히 밝혀지지 않았다. model membrane을 가지고 수행된 연구에 따르면 defensins, cecropins bacteriocins와 indolicidin 등은 기질 이중막에 voltage-dependent ion channels을 형성시키는 것으로 확인되었으며, 이 channel들은 크기와 life time에 있어 매우 다양하다. 일반적으로 이러한 작용기전은 막에 결합되어 삽입된 후 pore(barrel-like pore)를 형성하게 되면 더 많은 monomer들이 pore쪽으로 이끌려 와서는 pore크기를 확장시킨다는 것이다. peptide의 작용기전에 대한 또 다른 가설은 「carpet model」로써 설명되는 것인데, 즉 peptide가 세균 막 표면에 포화된 후, 막 전체를 파괴시킨다는 것이다. 이외에도 막 안에서 다양한 갯수의 peptide들이 부분적인 aggregation을 일으켜 ions이 통과되는 route를 제공한다는 가설이 있다. peptide가 membrane potential을 교란하는 정도를 측정한 연구에서는 일부 peptides만이 MIC 농도에서 E. coli의 cytoplasmic membrane을 완전히 depolarite 시킬 수 있음을 확인하였고, MIC 이하의 농도에서도 membrane potential을 부분적으로 파괴시켰다. 이 사실을 peptide가 일정한 역치 농도 이상에서만 막을 파괴 할 수 있다는 기존의 carpet model의 가설과 모순되는 결과이었다. 그러나 indolicidin과 bactenecin 같은 peptide들은 그들의 MIC에서도 cytoplasmic membrane을 투과하지 못했다. 이는 이들이 다른 action mechanism을 지니고 있음을 시사하는 결과이다. peptide의 항균 kinetic은 대단히 빠르다. 보통 2∼3분내에 killing 효과를 보인다. 따라서 peptide가 bacteria를 죽이는 단계를 monitor하는 것은 매우 어렵다. 결론적으로 peptide의 항균 작용 mechanism에 대해선 아직 완전한 해명이 이루어져 있지 않고 있다. 또한 항균활성과 세포독성을 갖게 하는 peptide의 구조적 motif에 대해서도 일관성 있는 규칙을 찾아내지 못한 실정에 있다. 따라서 in vivo 활성의 존재만을 가지고 peptide의 in vivo 활성을 예측하는 것에는 무리가 있는 것이다. 하지만 실험동물 체내에서 cytotoxicity가 없이 항균활성을 지니는 많은 항균 peptides들이 규명되고 있는 실정이다. 그러므로 머지않아 실제 임상 및 식품산업에서 항균 peptide가 사용되어질 수 있을 것이란 가능성은 매우 높다고 하겠다.

첨부문서가 뜨지 않아 다시 올립니다. 위에 이야기 한 것 이외에 또 다른 글도 하나 첨부합니다.

잘 읽어봤습니다. 많은 도움이 되었습니다. 감사합니다. 다만, 읽다보니 모르는 용어가 있어서 그러는데 “LPS, self-promote 방식 MIC 농도 “ 이런 용어를 모르겠네요..

>잘 읽어봤습니다. >많은 도움이 되었습니다. >감사합니다. > >다만, 읽다보니 모르는 용어가 있어서 그러는데 >“LPS, > self-promote 방식 > MIC 농도 “ > >이런 용어를 모르겠네요.. 용어에 대해서 간단히 설명드리겠습니다. MIC는 minimal inhibitory concentration(최소억제농도)로서 억제 또는 사멸 효과가 나타나는 가장 작은 농도를 이야기 합니다. LPS는 Lipopolysaccharide를 이야기 하는 것 같습니다. self-promote 방식은 문맥상의 의미로 보아 자가 침투정도의 의미로 보아야 할 것으로 보입니다. 즉 LPS에 결합된 후 스스로 침투하는 방식을 택한다는 의미(? 저도 정확하지 않습니다.) 제가 배웠을 때 bacteriocin과 같은 짧은 체인의 펩타이드들은 LPS와 결합한 후 세포막에 구멍을 내고 이 구멍에 의해 내부 물질들이 외부로 유출되는 과정을 거쳐 사멸까지 이르게 된다고 간단하게 배웠었습니다. self-promote 방식이라는 것이 보내드린 파일의 reference(Hancock R.E., Raffle V.J., Nicas T.I.. Involvement of the outer membrane in gentamicin and streptomycin uptake and killing in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother. 1981 May;19(5):777-85.)에 보다 자세히 나와 있는 것으로 보입니다. 한번 찾아서 읽어 보시는 것도 괜찮을 듯.. 혹시 제 설명이 틀린 곳이 있으며..다른 분들이 대답 좀 해 주시길 부탁드립니다. 혹시 전주홍님께서 이야기 해 주시지 않을려나..^^

BRIC webzine에 발표된 내용을 하나 첨부합니다. 그리고 hankukm.com.ne.kr에서 왼쪽편의 미생물학 정보에 들어가셔서 감수성 검사를 보시면 MIC에 대한 설명을 조금 더 볼 수 있을 겁니다. MIC는 항생제(항균제) 내성 문제와 직결되는 중요한 개념이죠... Self-promoting은 아마도 LPS (lipopolysaccharide)와 결합하면 더 이상 diffusion에 의해 이동하는 것이 아니라 막단백질이기 때문에 LPS와 상호작요을 통해 쉽게 이동하여 세포막에 막히는 걸 의미하는 게 아닐까요... LPS는 파일을 참고 해 보세요...