닭과 돼지의 항균펩타이드 NK-Lysin으로부터 조합된 펩타이드의 In Vitro 항균효과

Abstract

가축에서 항생제의 남용은 항생제 내성균의 발생을 유도하므로 가축과 사람의 건강을 위협할 수 있다. 이에 따라 항생제를 대체할 수 있는 물질 중 하나로 항균펩타이드 (antimicrobial peptides)가 연구되고 있다. 항균펩타이드는 12-50개의 아미노산으로 구성된 펩타이드로 숙주에 감염된 다양한 박테리아를 사멸시키고 면역작용을 조절하는 등 선천성 면역에 중요한 물질이다. 본 연구에서는 닭과 돼지의 NK-2를 조합하여 cpNK라는 chimeric 펩타이드를 합성하였으며 이것의 항균효과를 검증하였다. 그 결과, cpNK는 그람 음성균인 E. coli와 Salmonella spp. 그리고 그람 양성균인 L. monocytogenes과 S. aureus를 사멸시켰으며, cpNK는 그람 음성균에서 더 강력한 살균효과를 보였다. 특히, cpNK는 메티실린 내성 황색포도상구균 (methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)에 대해서도 항균효과를 보여주었다. 또한, 27aa인 cpNK의 크기를 줄인 21aa의 cpNK-a1과 13aa의 cpNK-a2를 합성하여 마찬가지로 항균효과를 측정한 결과, cpNK보다는 약한 항균효과를 보였지만 여러 병원균의 생존율을 감소시켰다. 따라서 본 연구를 통해 우수한 항균효과를 갖는 cpNK와 cpNK로부터 유도된 펩타이드들을 항생제 대체제로 사용할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

Antimicrobial peptides (AMPs) play an important role in innate immunity against pathogenic infections. AMPs exterminate pathogenic bacteria by disrupting cell membranes or inhibiting intracellular molecules. NK-2, first identified in pigs and derived from NK-lysin, has antimicrobial effects against bacteria and parasites. In this study, chimeric peptides (cpNK) of chicken and pig NK-2 and cpNK-derived peptides (cpNK-a1 and cpNK-a2) were synthesized, and their antimicrobial effects against various pathogenic bacteria such as Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) were investigated. The structure of chimeric peptides from chicken and pig NK-2, cpNK, include α-helix like NK-2 and peptide net charge was +9 like porcine NK-2. The cpNK peptide showed powerful bactericidal effects against most bacterial species, including MRSA, especially against gram-negative bacteria. Furthermore, cpNK-derived short peptides, cpNK-a1 and a2 also showed bactericidal activity, but the effects were weaker than those of cpNK. Therefore, we conclude that cpNK- and cpNK-derived short peptides have the potential to be used as antibiotic alternatives.