In order to obtain a hybrid synthetic peptide with a more potent antifungal activity than magainin-2 but without hemolytic activity, four hybrid peptides were designed from the sequences of magainin 2 and cecropin A and their antifungal activities against Trichosporon beigelii were investigated. The result showed that analogue 2 and 4 exhibited better antifungal activity against T. beigelii than magainin-2 but no hemolytic activities. The peptides, therefore, could be used as models for the development of potent antifungal peptides.
CA(1-8)ME(1-12), the CA-ME hybrid peptide of the amino terminal segments of cecropin A (CA) and melittin (ME), has been reported to have a broad spectrum and improved potency without a hemolytic property. In order to obtain new synthetic peptides with powerful antibacterial activity without hemolytic activity, several hybrid peptides were designed from the sequences of CA, ME, magainin 2, bombinin and lactoferricin. All hybrid peptides were constructed to form an amphipathically basic-flexible-hydrophobic structure and synthesized by the solid phase method. Their hemolytic activities against human red blood cells and antibacterial activities against both Gram-positive and Gram-negative bacteria were detennined. CA(1-8)MA(1-12), CA(1-8)BO(1-12), MA(10-17)ME(1-12) and LF(20-29)ME(1-12) showed comparable activities with broad spectra against both Gram-positive and Gram-negative bacteria relative to CA(1-8)ME(1-12) but without hemolytic properties. These hybrid peptides, therefore, could be useful as model peptides to design a novel peptide with improved antibacterial activity and study on structure-activity relationships of antimicrobial peptides.
본 연구에서는 타이로신이 풍부한 펩타이드, Tyr-Tyr-Leu-Tyr-Tyr (YYLYY)를 이용하여 금 나노입자를 담지한 균일한 금-펩타이드 계층적 초분자 구조체의 합성에 대해 연구하였다. 펩타이드의 광가교 반응을 통해 다이타이로신 결합으로 자기조립된 펩타이드 나노입자를 합성하였고, 타이로신의 생체 광물화 특성을 이용하여 금-펩타이드 하이브리드 나노입자를 친환경적 방법으로 합성하였다. 합성된 금-펩타이드 하이브리드 나노입자는 투과 전자 현미경(TEM), 주사투과 전자 현미경(SEM), 동적 광산란(DLS), 자외선-가시광선 분광광도계(UV-Vis spectroscopy), 에너지 분산 X선 분광법(STEM-EDS), X선 회절 분석법(XRD)을 통해 분석하였다. 또한 합성된 금-펩타이드 하이브리드 나노입자는 메틸렌블루의 환원 반응에서 13.4 × 10-3 s-1의 반응속도 상수를 가지는 촉매 특성을 확인하였다.
펩타이드-고분자 하이브리드 소재(PPs)들은 선택적 용매에서 나노구조 형성을 위한 잠재적 구성 요소로서 많은 연구분야에 이용되고 있다. PPs는 잘 정의된 펩타이드-고분자로 이루어진 바이오콘주게이트의 손쉬운 제조방법과 다양한 응용분야에서 이들의 고유활성도에 대한 연구는 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 atom transfer radical polymerization(ATRP)와 고체상 펩타이드 합성법을 이용하여 펩타이드-고분자 하이브리드 소재를 제조하였다. PYGK(proline-tyrosine-glycine-lysine) 펩타이드를 제조하기 위하여 일반적인 고체상 펩타이드 합성법을 이용하였다. PYGK 펩타이드는 섬유소용해(fibrinolysis) 과정에서 플라스미노젠과 반응하는 PFGK(proline-phenylalanine-glycine-lysine)와 유사한 펩타이드이다. 펩타이드와 펩타이드 개시제는 MALDI-TOF와 $^1H$ NMR을 이용하여 분석하였다. 펩타이드-고분자인 pSt-PYGK는 GPC, IR, $^1H$ NMR 분석법, 그리고 TLC를 이용하여 분석하였다. 구형 마이셀 집합체는 TEM과 SEM으로 측정하였다. 본 합성방법은 고유결합 활성도를 가진 잘 정의된 펩타이드-고분자 하이브리드 소재를 합성할 수 있는 기회를 제공한다.
Cecropin A(1-8)-magainin 2(1-12) and cecropm A(1-8)-melittin(1-12) hybrid peptides were known to have potent antitumor and antibacterial activity. In particular, cecropm A(l-8)-magainin 2(1-12) has powerful antibacterial and antitumor activity with no hemolytic effect.(omitted)
The salt resistance of antibacterial activity and synergistic effect with clinically used antibiotic agents are critical factors in developing effective peptide antibiotic drugs. For this reason, we investigated the resistance of antibacterial activity to antagonism induced by NaCl and $MgCl_2$ and the synergistic effect of P20 with cefotaxime. P20 is a 20-residue synthetic peptide derived from a cecropin A (CA)-melittin(ME) hybrid peptide. In this study, P20 was found to have potent antibacterial activity against clinically isolated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strains without hemolytic activity against human erythrocytes. The combination study revealed that P20 in combination with cefotaxime showed synergistic antibacterial activity in an energy-dependent manner. We also confirmed the synergism between P20 and cefotaxime by fluorescence-activated flow cytometric analysis by staining bacterial cells with propidium iodide (PI) and bis-(1,3-dibutylbarbituric acid) trimethine oxonol (BOX). This study suggests that P20 may be useful as a therapeutic antibiotic peptide with synergistic effect in combination with conventional antibiotic agents.
Melittin (ME) from honeybee venom has a broad range of strong antimicrobial activity, but it has hemolytic activity against eukaryotic cells. In order to design peptides with powerful antifungal activity without cytotoxic property of ME and understand structure-antifungal activity relationships, the hybrid peptides derived from the sequences of ME and cecropin A (CA) or magainin 2 (MA), MA(10-17)ME(1-12) and CA(1-8)ME(1-12). were synthesized by solid phase method. MA(10-17)ME(1-12) showed potent antifungal activity comparable to ME against Fusarium oxysporum with no hemolytic activity against human red blood cells. The hybrid peptides showed strong inhibi- tion of (1, 3)-$\beta$-D-glucan synthase. This result indicates that the antifungal activity of the hybrid peptides against Fusarium oxysporum is attributed to the inhibition of cell wall synthesis. The results therefore showed a successful design of a peptide having antifungal activity without hemolytic property.
Kim, Seong Ryul;Choi, Kwang-Ho;Kim, Kee-Young;Kwon, Hye-Yong;Park, Seung-Won
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제30권9호
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pp.1305-1309
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2020
Insects possess biological defense systems that can effectively combat the invasion of external microorganisms and viruses, thereby supporting their survival in diverse environments. Antimicrobial peptides (AMPs) represent a fast-acting weapon against invading pathogens, including various bacterial or fungal strains. A 37-residue antimicrobial peptide, papiliocin, derived from the swallowtail butterfly Papilio xuthus larvae, showed significant antimicrobial activities against several human pathogenic bacterial and fungal strains. Jelleines, isolated as novel antibacterial peptides from the Royal Jelly (RJ) of bees, exhibit broad-spectrum protection against microbial infections. In this study, we developed a novel antimicrobial peptide, PAJE (RWKIFKKPFKISIHL-NH2), which is a hybrid peptide prepared by combining 1-7 amino acid residues (RWKIFKK-NH2) of papiliocin and 1-8 amino acid residues (PFKISIHL-NH2) of Jelleine-1 to alter length, charge distribution, net charge, volume, amphipaticity, and improve bacterial membrane interactions. This novel peptide exhibited increased hydrophobicity and net positive charge for binding effectively to the negatively charged membrane. PAJE demonstrated antimicrobial activity against both gram-negative and gram-positive bacteria, with very low toxicity to eukaryotic cells and an inexpensive process of synthesis. Collectively, these findings suggest that this novel peptide possesses great potential as an antimicrobial agent.
In a previous study, we showed that Cecropin A (1-8)-Magainin 2 (1-12) hybrid peptide (CA-MA)'s analogue, Anal P5, exhibit broad-spectrum antimicrobial activity. Anal P5, designed by flexible region (positions 9, 10)-substitution, Lys- (positions 4, 8, 14, 15) and Leu- (positions 5, 6, 12, 13, 16, 17, 20) substitutions, showed an enhanced antimicrobial and antitumor activity without hemolysis. The primary objective of the present study was to gain insight into the relevant mechanisms of antimicrobial activities of Anal P5 by using flow cytometric analysis. Anal P5 exhibits strong antifungal activity in a salt concentration independent manner. In addition, Anal P5 causes significant morphological alterations of the bacterial surfaces as shown by scanning electron microscopy, supporting its antibacterial activity. Its potent antibiotic activity suggests that Anal P5 is an excellent candidate as a lead compound for the development of novel antibiotic agents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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