A 20-residue hybrid peptide CA(1-8)-MA(1-12) (CAMA) incorporating residues 1-8 of cecropin A (CA) and residues 1-12 of magainin 2 (MA) has high antimicrobial activity without toxicity. To investigate the effects of the total positive charges of CAMA on the antibacterial activity and toxicity, a hybrid peptide analogue (CAMA-syn) was designed with substitutions of $Ile^{10}\;and\;Ser^{16}$ with Lys. According to CD spectra, structure of CAMA-syn with increase of cationicity was very similar to that of CAMA in DPC micelle. CAMA-syn showed antimicrobial activity similar with CAMA while CAMA-syn has no hemolytic activity and much lower cytotoxicity against RAW 264.7 macrophage cells than CAMA. Also, CAMA and CAMA-syn significantly inhibited NO production by LPSstimulated RAW264.7 macrophage at 10.0∼20.0 $\mu$M. CAMA-syn displayed salt resistance on antimicrobial activity against Escherichia coli at the physiological concentrations of $CaCl_2\;and\;MgCl_2$. The combination studies of peptides and antibiotics showed that CAMA-syn has synergistic effects with synthetic compound and flavonoid against Enterococcus faecalis and VREF. CAMA-syn can be a good candidate for the development of new antibiotics with potent antibacterial and synergistic activity but without cytotoxicity.
Although ovalbumin makes up 54% of the total egg white proteins, individual protein usage is rare. The primary applications of ovalbumin in the food industry relate to other proteins, such as whole egg whites. Ovalbumin has remarkable functional properties, such as those of gelation, foaming, and emulsification, which are crucial in the processing of food, however, its application as a standalone functional protein is severely constrained due to separation issues. In recent years, new methodologies for the large-scale separation of ovalbumin have emerged. Meantime, ovalbumin was identified as a good source to produce bioactive peptides with a variety of functional properties, including antibacterial, antioxidant, and angiotensin-converting-enzyme inhibitory actions, according to research. Newly discovered bioactive peptides from ovalbumin can be used in the food sector in addition to their well-known functional properties to create health-promoting products. Benefits extend beyond the food business to numerous other sectors, such as the pharmaceutical and cosmetic industries. Consequently, a gap between the existing and prospective future uses is found. The main goals of this study were to determine some possible factors for the long-term neglect of the major protein and to determine the growing potential for applications of ovalbumin and peptides.
Four hundred and fifty tilapias ($6.77{\pm}0.23$ g) were assigned randomly to six groups to evaluate the feasibility of the tested antibacterial peptides (ABPs) and oligosaccharides as substitutes for antibiotics. The control group was fed with a commercial tilapia diet; other five groups were fed with the same commercial diet supplemented with konjac glucomannan (KGLM), cluster bean galactomannan (CBGAM), and three animal intestinal ABPs derived from chicken, pig and rabbit at 100 mg/kg respectively. After 21 days of feeding, growth, disease resistance, and in vivo anti-adherence were determined. Furthermore, the inhibitory effect of tested agents on adhesion of Aeromonas veronii biovar sobria (A.vbs) strain BJCP-5 to tilapia enteric epithelia in vitro was assessed by cell-ELISA system. As a result, the tested agents supplemented at 100 mg/kg show significant benefit to tilapia growth and disease resistance (p<0.05), and the benefit may be correlated with their interfering in the contact of bacteria with host mucosal surface. Although none of the tested agents did inhibit the growth of BJCP-5 in tryptic soy broth at $100{\mu}g/ml$, all of them did inhibit the adhesion of A.vbs to tilapia enteric epithelia in vivo and in vitro. In vitro mimic assays show that three ABPs at low concentrations of $25{\mu}g/ml$ and $2.5{\mu}g/ml$ have the reciprocal dose-dependent anti-adherence effect. The inhibition of ABPs may be correlated with a cation bridging and/or receptor-ligand binding, but not with hydrophobicity. The KGLM and CBGAM inhibited the adherence of BJCP-5 to tilapia enteric epithelia with dose-dependent manner in vitro, and this may be through altering bacterial hydrophobicity and interfering with receptor-ligand binding. Our results indicate that the anti-adherence of the tested ABPs and oligosaccharides may be one of the mechanisms in promoting tilapia growth and resistance to A.vbs.
Antimicrobial peptides of insects are found and reported as immune defence system against infectious agents. The peptides are produced by fat body cells and thrombocytoids, a blood cell type. Defensin is 38-45 amino acids long and consists of an ${\alpha}$-helix linked by a loop to an antiparallel ${\beta}$-sheet. Defensin from a bumblebee, Bombus ignitus, is known to comprise 52 amino acid residues. This peptide consists of two ${\alpha}$-helixes; ACAANCLSM and KTNFKDLWDKRF and one ${\beta}$-sheet; GGRCENGVCLCR. We carried out antibacterial activity test by radial diffusion assay against Staphylococcus aureus (Gram positive), Escherichia coli (Gram negative), Pseudomonas syringae (Gram negative), Candida albicans (fungi), MDRPA, MRSA, and VRE (antimicrobial resistant microbes) with synthetic oligopeptides from Peptron (Daejeon, Korea). The predicted curtailment fragment (GGRCEVCLCR-$NH_2$) for ${\beta}$-sheet had strong antibacterial activity when internal amino acids were removed. But, curtailment fragments (ACAANCLSM-$NH_2$ and TNFKDLWDKR-$NH_2$) of ${\alpha}$-helix were not showed antibacterial activity. These synthetic oligopeptides were showed the great activity against Gram positive and negative bacteria.
Hong, Yeojin;Lee, Gi Yong;Yang, Soo-Jin;Lillehoj, Hyun Soon;Hong, Yeong Ho
Korean Journal of Poultry Science
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v.49
no.2
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pp.69-77
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2022
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.
RV-23 is a melittin-related antibacterial peptide (MRP) with lower cytotoxicity than either melittin or AR-23, another MRP. The aim of this study was to explore the mechanism of RV-23's antibacterial selectivity and its hemocompatibility. The results showed that all the peptides exhibited lytic activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, with RV-23 showing the highest potency. Moreover, RV-23 had lower cytotoxicity than melittin or AR-23 at their minimal inhibitory concentration. In addition, CD experiments showed that melittin, RV-23, and AR-23 all had a typical α-helical structure, and RV-23 had the lowest α-helix content. The structural information showed that RV-23 has the lowest hydrophobicity and highest hydrophobic moment. Because hydrophobicity and α-helix content are believed to correlate with hemolysis, the results indicate that the selective lytic activity against bacteria of RV-23 may be due to its low hydrophobicity and α-helicity, which lead to low cytotoxicity without affecting antibacterial activity. Furthermore, RV-23 did not affect the structure and function of blood components such as red blood cells, platelets, albumin, and the blood coagulation system. In conclusion, RV-23 is a cell-selective antibacterial peptide with high hemocompatibility due to its unique structure.
Indolicidin has been known to have a broad spectrum of antimicrobial activities against Gram negative and positive bacteria. Its eight analogues were chemically synthesized. The analogue design was based on the analysis of sequence to elucidate the role of some residues in the antibacterial mechanism of indolicidin. Bactericidal activities were assayed against Escherichia coli and Proteus vulgaris, and the membrane perturbing abilities of the peptides were assayed using a dye containing liposome. Among the eight analogues, $[Gly^4, Gly^6]-Indo,\;[Ile^6,Ile^8]-Indo,\;[Lys^{12}]-Indo$ and $[Thr^2,Tyr^9]-Indo$ showed enhanced antibacterial activities. These results suggest that proline and cationic residues are important in the bactericidal activity of indolicidin. We tried to describe the antimicrobial mechanism of indolicidin with these results.
Various antimicrobial peptides (AMPs) from microalgae have shown antibacterial, antiviral, antifungal, anticancer, and antioxidant effects, and play crucial roles in medical applications, aquaculture-related disease management, and the food industry. Magainin 2 (MAG2), an AMP, exhibits high antibacterial and antitumor activity, necessitating an efficient recombinant expression system for low-cost, large-scale production. To enhance MAG2 secretion efficiency in Chlorella, we constructed the SS:MAG2:His vector using the known Chlamydomonas reinhardtii CA1 signal sequence (SS) and obtained a stable transformant via an Agrobacterium-mediated transformation method and RT-qPCR. ELISA results revealed that the MAG2 content secreted into the medium by the SS:MAG2:His transformants increased proportionally with mRNA expression. These findings offer a strategy for high MAG2 secretion in the Chlorella vulgaris platform, potentially minimizing downstream processing costs.
Park, Kyoungsoo;Songyub Shin;Kyungsoo Hahm;Kim, Yangmee
Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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2001.06a
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pp.29-29
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2001
Leukocytes are important elements in the host defense against microbial infections. A variety of antimicrobial peptides named as the cathelicidin family have been identified from leukocytes. PMAP-23 derived from porcine myeloid cells is an antimicrobial peptide belong to the cathelicidin family. PMAP-23 was reported to have potent growth inhibition activity against bacterial and tumor cells with no hemolytic activity.(omitted)
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.26
no.2
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pp.119-123
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2013
The insect baculovirus expression vector system (BEVS) is useful for producing biologically active recombinant proteins. However, the overexpression of heterologous proteins using this system often results in misfolded proteins and the formation of protein aggregates. To overcome this limitation, we developed a versatile baculovirus expression and secretion system using Bombyx mori protein disulfide isomerase (bPDI) as a fusion partner. bPDI gene fusion was found to improve the secretions and antibacterial activities of recombinant nuecin and enbocin proteins. Thus, we conclude that bPDI gene fusion is a useful addition to BEVS for the large-scale production of bioactive recombinant proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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