pseudis paradoxa에서 분리된 항균펩타이드 Pseudin-2의 작용기작에 대한 연구

Abstract

개구리(Pseudis paradoxa)의 피부에서 항균 펩타이드인 Pseuin-2를 분리하였다. 24개의 아미노산 잔기(GLNALKKVFQGIHEAIKLINHVQ)로 구성된 항균 펩타이드 pseudin-2는 넓은 범위의 항균 활성을 가지는 반면 상대적으로 낮은 세포독성을 나타냈다. 이 펩타이드는 세포막에 pore를 형성하여 항균 활성을 나타낼 것으로 추정된다. 본 연구에서는 미생물과 인공 지질 막에서 pseudin-2의 작용기작에 대해 연구를 수행하였다. Circular dichroism(CD) 분석을 통해 pseudin-2의 α-helical 구조가 중성 전하를 나타내는 인공 지질 막보다 음 전하를 갖는 인공 지질 막에서 증가하는 것을 확인하였다. 항균활성에 영향을 주었던 염은 펩타이드의 구조적 변화에는 영향을 주지 못하였다. 따라서 염은 펩타이드에 영향을 주지 않는 반면, 막 전위 에너지에 영향을 주는 것으로 추정된다. Pseudin-2와 liposomes과의 반응에서 음 전하의 인공 지질 막과 중성 전하의 인공 지질 막 모두에 영향을 주었고, 지질 막 구성성분에 따라 펩타이드의 작용 기작이 다르게 나타났다. 더욱이 pseudin-2는 중성 전하의 인공 지질 막에서 oligomeric 형태를 나타내었다. Psedin-2는 형광 물질을 크기 의존적으로 활성을 나타내었고 중성 전하를 갖는 인공 지질 막에서는 대조군 펩타이드로 사용된 melittin보다 pore의 크기가 큰 것으로 확인되었다. 전자 현미경으로 pseudin-2에 의한 미생물과 인공 지질막의 형태변화를 관찰하였다. 최종적으로 중성 전하의 인공 지질 막에서 pseudin-2는 oligomerization을 통해 toroidal pore기작을 나타내었고, 반면에 음 전하의 인공 지질 막에서는 barrel-stave 작용기작을 나타내었다.|Pseudin-2 was isolated from an extract of the skin of the paradoxical frog pseudis paradoxa (Pseudidae). Pseudin-2, a naturally occurring 24 residues antimicrobial peptide (GLNALKKVFQGIHEAIKLINHVQ), had broad-spectral antimicrobial activity and relatively low cytotoxicity. This peptide was believed to exert its antimicrobial activity via formation of pores in the target cell membrane. In this study, The mechanical action of pseudin-2 on microorganisms and artificial model membranes were investigated. Circular dichroism (CD) studies showed that Pseudin-2 has an more amphipathic α-helical structure in negative liposome than in zwitterionic liposome. The peptide had no structural change in the increased salt concentration which affected in antimicrobial activity. Therefore, it was found that salt did not affect to peptide conformation but did to membrane potential energy. A study of interaction of pseudin-2 with several liposomes revealed that it causes perturbation of bilayer integrity of both neutral and negatively charged membranes and that the action of peptide is modulated to some extent by membrane lipid composition. In addition, pseudin-2 formed self-associated oligomeric structure in zwiterionic liposome. It also confirmed be found that the release of fluorescent markers caused by pseudin-2 was size-dependent and it formed larger pore than that by melittin used as a control peptide on the zwitterionic liposome. It was also confirmed that pseudin-2 gave a rise to effect morphological changes of microorganisms and liposomes using electron microscopy. In conclusion, the data presented in this study show that oligomerization of pseudin-2 is required for pore formation which follows the toroidal pore-forming mechanism in zwittrerionic liposome and barrel-stave model in negatively charged liposome.