• 식품과학과 산업
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• 제51권4호
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• pp.278-301
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• 2018

최근 들어 먹거리와 건강에 대한 사람들의 관심이 점점 높아지면서 이에 관한 정보 또한 중요시 되고 있다. 우리나라 전체 사회가 고령화 사회로 접어들면서 환경의 악화로부터 오는 질병과 생활 습관병의 증가를 자기 자신의 문제로 받아들이는 사람들이 늘고 있기 때문이다. 의료 분야는 치료 중심에서 예방 의학으로 관심이 높아지고 있지만 예방약이라고 할 수 있는 약품은 매우 적다. 암, 동맥경화, 당뇨병 같은 성인병을 예방하려면 약에 의한 예방이 아닌 먹거리에 의한 예방을 적극적으로 도입시킬 필요가 있다. 해양은 육상과는 다른 특이한 생태계를 이루는 환경 때문에 적자생존의 경쟁 속에서 살아남기 위하여 특히 물리적 방어 능력이 부족한 해양생물의 2차 대사산물은 육상생물의 그것과는 상이한 화학적 특성을 가진다. 이러한 다양한 2차 대사산물은 화학적 방어 수단의 일환으로 생성되는 것으로 알려져 있는데 이들 물질이 인체나 다른 포유동물에 투여되면 강력한 생리활성을 발현하는 경우가 많다. 이러한 이유들 때문에 해양생물로부터 새로운 생리활성 선도물질을 개발하여 인류의 건강 보전에 이용하고자 하는 연구가 최근 각광받고 있다. 해조류, 어패류 및 수산가공부산물(폐기물)에서 기능성을 나타내는 단백질 가수분해물 및 펩티드의 제조 방법 및 항균, 항산화, 심장보호(항고혈압, 항동맥경화 및 항응고), 면역조절, 항당뇨, 식욕억제 및 신경보호 활성과 같은 여러가지 생리 기능성에 대하여 살펴보았다. 무엇보다도 해양단백질 가수분해물 및 펩티드가 다양한 생리활성을 갖고 있어 건강식품 및 식의약 산업에서 응용이 가능하고 원료인 해조류 및 수산가공부산물이 대부분 미이용자원이므로 관련기업에서의 상품화 개발이 이루어질 것으로 기대된다. 최근에 소비자나 환자들도 의약품에 대한 바람직하지 않은 부작용을 의식하고 있고 화학적으로 합성된 의약품을 기피하는 경향이 있고 자연식품이나 천연 생리기능성 물질에 대한 욕구로 자가치료에 대한 사고방식이 높아지고 있어 의약품 보다는 효능이 다소 낮을지라도 어떤 질병의 예방이나 치료를 위해 특수한 생리기능성 물질의 섭취는 더욱 더 인기를 끌게 될 것으로 기대된다. 그러나 단백질 가수분해물이나 펩티드가 신체에서 나타내는 상태와 생리기능성 효과 사이에 상호관계를 충분히 밝혀져야 하며 이들을 이용한 제품의 보다 확실한 생리기능성의 작용 메커니즘과 임상에서의 효능의 확인이 이루어져야 하며 마켓팅을 위해서는 무엇보다도 공인기관인 식약처 또는 FDA에 인증을 받아야 할 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권8호
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• pp.1070-1075
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• 2013

Streptococcus mutans is the primary etiological agent of dental caries. The antimicrobial peptide $\small{D}$-Nal-Pac-525 was designed by replacing the tryptophans of the Trp-rich peptide Pac-525 with $\small{D}$-${\beta}$-naphthyalanines. To assess the effect of $\small{D}$-Nal-Pac-525 on cariogenic bacteria, the activity of $\small{D}$-Nal-Pac-525 on the growth of S. mutans and its biofilm formation were examined. $\small{D}$-Nal-Pac-525 showed robust antimicrobial activity against S. mutans (minimum inhibitory concentration of 4 ${\mu}g/ml$). Using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, it was shown that $\small{D}$-Nal-Pac-525 caused morphological changes and damaged the cell membrane of S. mutans. $\small{D}$-Nal-Pac-525 inhibited biofilm formation of S. mutans at 2 ${\mu}g/ml$. The results of this study suggest that $\small{D}$-Nal-Pac-525 has great potential for clinical application as a dental caries-preventing agent.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권3호
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• pp.461-468
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• 2016

In recent years, various naturally occurring defence peptides such as plectasin have attracted considerable research interest because they could serve as alternatives to antibiotics. However, the production of plectasin from natural microorganisms is still not commercially feasible because of its low expression levels and weak stability. A tandemly arrayed plectasin gene (1,002 bp) from Pseudoplectania nigrella was generated using the isoschizomer construction method, and was inserted into the pPICZαA vector and expressed in Pichia pastoris. The selected P. pastoris strain yielded 143 μg/ml recombinant plectasin (Ple) under the control of the methanol-inducible alcohol oxidase 1 (AOX1) promoter. Ple was estimated by SDS-PAGE to be 41 kDa. In vitro studies have shown that Ple efficiently inhibited the growth of several gram-positive bacteria such as Streptococcus suis and Staphylococcus aureus. S. suis is the most sensitive bacterial species to Ple, with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 4 μg/ml. Importantly, Ple exhibited resistance to pepsin but it was quite sensitive to trypsin and maintained antimicrobial activity over a wide pH range (pH 2.0 to 10.0). P. pastoris offers an attractive system for the cost-effective production of Ple. The antimicrobial activity of Ple suggested that it could be a potential alternative to antibiotics against S. suis and S. aureus infections.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제13권1호
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• pp.39-47
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• 2009

Gaegurin 4(GGN 4), an antimicrobial peptide isolated from a Korean frog, is five times more potent against Gram-positive than Gram-negative bacteria, but has little hemolytic activity. To understand the mechanism of such cell selectivity, we examined GGN4-induced $K^+$ efflux from target cells, and membrane conductances in planar lipid bilayers. The $K^+$ efflux from Gram-positive M. luteus(2.5 ${\mu}g/ml$) was faster and larger than that from Gram-negative E. coli(75 ${\mu}g/ml$), while that from RBC was negligible even at higher concentration(100 ${\mu}g/ml$). GGN4 induced larger conductances in the planar bilayers which were formed with lipids extracted from Gram-positive B. subtilis than in those from E. coli(p<0.01), however, the effects of GGN4 were not selective in the bilayers formed with lipids from E. coli and red blood cells. Addition of an acidic phospholipid, phosphatidylserine to planar bilayers increased the GGN4-induced membrane conductance(p<0.05), but addition of phosphatidylcholine or cholesterol reduced it(p<0.05). Transmission electron microscopy revealed that GGN4 induced pore-like damages in M. luteus and dis-layering damages on the outer wall of E. coli. Taken together, the present results indicate that the selectivity of GGN4 toward Gram-positive over Gram-negative bacteria is due to negative surface charges, and interaction of GGN4 with outer walls. The selectivity toward bacteria over RBC is due to the presence of phosphatidylcholine and cholesterol, and the trans-bilayer lipid asymmetry in RBC. The results suggest that design of selective antimicrobial peptides should be based on the composition and topology of membrane lipids in the target cells.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권9호
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• pp.3327-3332
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• 2011

Antimicrobial peptides have recently gained the much attention because of their ability to make defense system from attacking bacterial infections. Drosocin has been considered as very attractive antibiotic agents because of low toxicity against human erythrocytes and active at the low concentration. We have studied the structureactivity relationship of a glycopeptide drosocin focused on the N-acetyl-D-galactoside at $Thr^{11}$ residue. Based on the radial diffusion assay, we found that the acetylation of carbohydrate moiety increased the antimicrobial activity and the $Pro^{10}$, present in the middle of drosocin plays an important role in the antimicrobial activity. Our results provide a good lead compound for further studies on the design of drosocin-based analogues targeting glyco linked Thr site.

• Molecules and Cells
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• 제42권3호
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• pp.262-269
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• 2019

The porcine myeloid antimicrobial peptide (PMAP), one of the cathelicidin family members, contains small cationic peptides with amphipathic properties. We used a putative lysozyme originated from the bacteriophage P22 (P22 lysozyme) as a fusion partner, which was connected to the N-terminus of the PMAP36 peptide, to markedly increase the expression levels of recombinant PMAP36. The PMAP36-P22 lysozyme fusion protein with high solubility was produced in Escherichia coli. The final purified yield was approximately 1.8 mg/L. The purified PMAP36-P22 lysozyme fusion protein exhibited antimicrobial activity against both Gram-negative and Grampositive bacteria (Staphylococcus aureus, Salmonella enterica serovar Typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, and Bacillus subtilis). Furthermore, we estimated its hemolytic activity against pig erythrocytes as 6% at the high concentration ($128{\mu}M$) of the PMAP36-P22 lysozyme fusion protein. Compared with the PMAP36 peptide (12%), our fusion protein exhibited half of the hemolytic activity. Overall, our recombinant PMAP36-P22 lysozyme fusion protein sustained the antimicrobial activity with the lower hemolytic activity associated with the synthetic PMAP36 peptide. This study suggests that the PMAP36-P22 lysozyme fusion system could be a crucial addition to the plethora of novel antimicrobials.

• Animal Bioscience
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• 제35권2_spc호
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• pp.332-346
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• 2022

Shortage of protein feed resources is the major challenge to the world farm animal industry. Insects are known as an alternative protein source for poultry. A wide range of insects are available for use in poultry diets. Insect larvae thrive in manure, and organic waste, and produce antimicrobial peptides to protect themselves from microbial infections, and additionally these peptides might also be functional in poultry feed. The feed containing antimicrobial peptides can improve the growth performance, nutrient digestibility, intestinal health, and immune function in poultry. Insect meal contains a higher amount of essential amino acids compared to conventional feedstuffs. Black soldier fly, mealworm, housefly, cricket/Grasshopper/Locust (Orthoptera), silkworm, and earthworm are the commonly used insect meals in broiler and laying hen diets. This paper summarizes the nutrient profiles of the insect meals and reviews their efficacy when included in poultry diets. Due to the differences in insect meal products, and breeds of poultry, inconsistent results were noticed among studies. The main challenge for proper utilization, and the promising prospect of insect meal in poultry diet are also addressed in the paper. To fully exploit insect meal as an alternative protein resource, and exert their functional effects, modes of action need to be understood. With the emergence of more accurate and reliable studies, insect meals will undoubtedly play more important role in poultry feed industry.

• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1218-1226
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• 2019

흰점박이꽃무지는 약용으로서 매우 유용하고 중요한 곤충종이다. 선행연구를 통해 전사체 분석결과를 바탕으로 인실리코(in silico) 분석을 실시하여 전사체유래 항균 펩타이드를 스크리닝하고 선발하여 항균활성 및 용혈활성을 확인하였다. 그 결과 선발된 항균 펩타이드들은 박테리아와 칸디다 진균에 강한 항균활성을 나타낸 반면 적혈구에 대한 용혈활성은 전혀 없었다. 선발한 펩타이드들 중 프로테티아마이신 2로 명명한 양이온 항균 펩타이드를 이용하여 항균활성뿐만 아니라 마우스의 대식세포 Raw264.7 세포주를 이용하여 프로테티아마이신 2의 항염증활성을 확인하였다. 그 결과 프로테티아마이신 2는 LPS로 유도된 Raw264.7 세포들의 산화질소 생성을 감소시키는 결과를 보여주었다. 또한 프로테티아마이신 2가 산화질소 합성효소(iNOS), 고리형 산소화 효소-2(COX-2)의 발현을 감소시킨다는 것을 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR) 방법과 웨스턴 블랏(western blot)을 통해 확인하였다. 더욱이 Raw264.7 세포에서 전염증성 사이토카인($TNF-{\alpha}$, IL-6, $IL-1{\beta}$)의 발현이 MAPKs와 $NF-{\kappa}B$ 신호전달과정을 통해 약화되어짐을 알 수 있었다. 게다가 프로테티아마이신 2가 LPS와 상호작용을 통해 결합한다는 것을 확인하였다. 종합하여 보면 프로테티아마이신 2는 항균활성과 함께 LPS로 유도된 Raw264.7 세포에서 항염증활성도 가지고 있음을 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권1호
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• pp.111-119
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• 2021

본 연구에서는 국내 자생 식물인 아욱으로부터 새로운 균주를 분리 및 동정하였고 해당 미생물이 생산하는 항미생물질의 활성과 관련 생합성 유전자들을 확인하고자 하였다. 16S rRNA 유전자 서열 정보를 토대로 비교한 결과, 아욱에서 분리된 균주는 Bacillus velezensis이었으며 strain은 MV2라고 명명되었다. 유전체 염기서열 분석을 통해 전체 유전정보를 확인할 수 있었으며, 45.57% GC 함량을 가지는 4,191,702 bp 크기의 1개 컨티그(contig)가 존재하는 것으로 확인되었다. B. velezensis MV2가 정지기에 생산하는 물질 중 항균 활성이 확인된 소수성 물질 분획을 이용하여 항균 활성 스펙트럼 테스트를 진행한 결과, 그람음성균보다 그람양성균에서 더 높은 억제능이 확인되었다. 6종의 곰팡이를 이용한 항진균 활성 테스트에서는 모든 진균에 대해 강한 저해 활성을 보였으며, 특히 F. fujikuroi와 F. graminearum에 대한 항진균 활성이 매우 강하게 나타났다. 세균에 대한 항균물질의 작용 기작 분석을 통해 해당 항균물질은 균을 용해시키는 살균(bactericidal) 특성을 가진 것으로 추측할 수 있었다. B. velezensis MV2의 유전체 염기서열 정보를 통해 이차대사산물 생합성 유전자 cluster를 탐색한 결과 총 47가지 이차대사산물 생산이 예측되었으며, 기존에 밝혀져 있는 물질들과 유사도 80% 이상인 물질은 14개로 확인되었다. 앞서 확인된 내용들을 바탕으로 B. velezensis MV2에서 생성되는 항균물질은 비리보솜 펩타이드성 물질로 예상되며, 향후 항균물질의 동정과 활용 가능성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각되었다. 기존에 상업적으로 이용되었던 곰팡이에 대한 활성이 낮은 항균물질 생물제제들과 함께 복합기능성 미생물제로 활용하여 식품산업 및 농업에서의 이용 가능성이 있음을 보여주었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제35권2호
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• pp.127-131
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• 2006

효소에 의한 옥수수 단백가수분해물의 천연항균제로서의 이용가능성을 조사하기 위하여 zein 단백질에 단백 가수분해 효소를 작용시켜 얻어진 가수분해물의 항균활성을 측정하고 membrane filter로 한외 여과하여 항균활성이 가장 높은 분획을 HPLC로 분취한 후 항균활성을 측정하고 MIC, 각종 세균에 대한 생육저해농도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. Zein 단백질에 6종의 단백분해효소를 작용시켜 제조한 가수분해물 중 pepsin으로 작용시킨 것이 항균활성이 가장높았다. Membrane filter에 의하여 여과한가수분해물의 항균활성은 M.W. $10,000\~30,000$에서 가장 높았으며 $121^{\circ}C$에서 10분간 처리하여도 항균활성에 변화가 없는 열안정성이 매우 높았고 MIC는 2.5 mg/mL이었다. HPLC로 분리한 항균성 peptide의 N-말단 아미노산 조성은 leucine, glutamic acid, proline, phenylalanine, aspartic acid, argenine 순이었다. 분자량 $10,000\~30,000$의 가수분해 동결건조물을 3 mg/mL 농도로 nutrient broth 배지에 첨가하고 $37^{\circ}C$에서 배양하였을 때 크게 생육이 저해되었다.