Mytilin B, an Antimicrobial Peptide from the Hemocyte of the Hard-shelled Mussel, Mytilus coruscus : Isolation, Purification, and Characterization

We purified an antimicrobial peptide from the acidified hemocyte extract of Mytilus coruscus by $C_{18}$ reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). The peptide was 4041.866 Da based on matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrophotometer (MALDI-TOF/MS) and the 25 amino acids of the N-terminus sequence were identified. Comparison of this sequence of the purified peptide with the N-terminus sequences of other antimicrobial peptides revealed 100% identity with the mytilin B precursor of Mytilus coruscus. We also identified a 312 bp open-reading frame (ORF) encoding 103 amino acids based on the obtained amino acid residues. The nucleotide sequence of this ORF and the amino acid sequence also revealed 100% identity with the mytilin B precursor of Mytilus coruscus. We synthesized two antimicrobial peptides with an alanine residue in the C-terminus, and designated them mytilin B1 and B2. These two antimicrobial peptides showed antimicrobial activity against gram-positive bacteria, including Bacillus cereus and Streptococcus parauberis (minimal effective concentration, MECs $41.6-89.7{\mu}g/ml$), gram-negative bacteria, including Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Providencia stuartii, Pseudomonas aeruginosa, and Vibrio ichthyoenteri (MECs $7.4-39.5{\mu}g/ml$), and the fungus Candida albicans (MECs $26.0-31.8{\mu}g/ml$). This antimicrobial activity was stable under heat and salt conditions. Furthermore, the peptides did not exhibit significant hemolytic activity or cytotoxic effects. These results suggest that mytilin B could be applied as alternative antibiotic agent, and they add to the understanding of the innate immunity of hard-shelled mussels.

참담치(Mytilus coruscus) 혈구(hemocyte) 유래 항균 펩타이드 mytilin B의 정제 및 특성 분석

참담치(Mytilus coruscus)의 혈구 유래의 항균 펩타이드를 역상 column들을 사용한 reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC)로 분리 및 정제하였다. 정제된 펩타이드는 matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrophotometer (MALDI-TOF/MS)를 통해 분자량이 4041.866 Da으로 밝혀졌으며 Edman degradation법을 통해 25개의 N-말단 서열을 확보하였다. 이는 참담치의 mytilin B precursor와 100%, mytilin 8 precursor, mytilin 4 precursor와 96% 일치하였다. 또한 103개의 아미노산 서열을 코딩하고 있는 312 bp의 open-reading frame (ORF)을 밝혔으며 이는 참담치의 mytilin B precursor와 100% 일치하였다. 밝혀진 분자량과 아미노산 서열을 바탕으로 C-말단 alanine 잔기의 유무에 따라 2개의 펩타이드를 합성하였으며 이는 mytilin B1과 B2라고 명명하였다. 이들은 그람 양성 균주 Bacillus cereus, Streptococcus parauberis [minimal effective concentrations, MECs $41.6-89.7{\mu}g/ml$], 그람 음성 균주 Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Providencia stuartii, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio ichthyoenteri [MECs $7.4-39.5{\mu}g/ml$] 그리고 진균류인 Candida albicans [MECs $26.0-31.8{\mu}g/ml$]에 항균활성을 나타냈다. 본 연구 결과, 참담치 혈구 유래 mytilin B1과 mytilin B2는 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 열과 염분에 대한 안정성이 높으며 용혈현상과 세포독성은 나타나지 않았다. 이러한 특성은 기능성 사료첨가제 및 항생제 대체제로써 충분히 안정적인 역할을 할 뿐만 아니라 추후 mytilin의 구조적 중요성과 참담치의 면역학적 측면에서 다양한 자료를 제시할 것으로 사료된다.