In this study, we carried out to isolate lactoferrin from Korean native cattle and Holstein cow by batch extraction, ion exchange chromatography, gel filtration, and affinity chromatography. The purity of the isolated lactoferrin was higher than that of lactoferrin purchased from Sigma, when determined by SDS-PAGE and HPLC analysis. Antibacterial activity of E. coli O111 by Korean native cattle lactoferrin was lower than that of Holstein lactoferrin. A minimal inhibitory concentration(MIC) of Korean native cattle lactoferrin and Holstein lactoferrin was 2.75 mg/ ml and 1.5 mg/ml respectively. The lactoferrin hydrolyzate of Korean native cattle exhibited antimicrobial activity at 0.25 mg/ml, whereas that of Holstein cow exhibited antimicrobial activity at 0.12 mg/ml. The antibacterial potency of the hydrolyzate was at least tenfold greater than that of undigeated lactoferrin with strains tested. The effect of hydrolyzate was bactericidal as indicated by rapid loss of viability of E. coli O111.
본 연구는 포유동물의 젖에 함유되어 있는 lactoferrin(LF)의 생리적 특성을 밝혀 기능성 식품 특히 항균작용을 이용한 식품제조업에의 이용을 위한 기초자료를 얻고자 실시하였다. 따라서 젖소의 초유로부터 lactoferrin을 분리 정제하여, 소화부위에 따른 lactoferrin의 항균활성을 분석하고자 pepsin, trypsin 및 chymotrypsin으로 분해하여 lactoferrin의 항균력을 측정하고, gel-filtration으로 분리 정제된 각각의 fraction별로 단백질을 정량하여 Escherichia coli와 Staphylococcus aureus에 접종하여 항균효과를 지니는 각 효소별 fraction의 분자량과 peptide fragment를 검토하였다. 1. 젖소의 초유로부터 분리 정제된 lactoferrin(LF)을 단백질 분해 효소인 pepsin, trypsin 및 chymotrypsin으로 분해한 결과 bovine lactoferrin은 SDS-PAGE를 수행하여 band를 확인할 수 있었다. pepsin으로 분해된 lactoferrin은 분자량 14KDa까지에서도 band를 확인할 수가 없었으며, trypsin과 chymotrypsin으로 분해한 lactoferrin은 분해되지 않은 lactoferrin이 존재함을 나타내고, 33KDa에서도 band를 확인할 수 있었다. 2. Sephadex G-50 column을 사용하여 bovine lactoferrin를 효과적으로 정제하였다. Sephadex G-50 column chromatography를 수행 한 결과 bovine lactoferrin은 Tris-HCl사이에서 용출되었으며, pepsin, trypsin 및 chymotrypsin으로 분해한 lactoferrin은 각각 2, 3, 2 개의 peak를 보였고, HPLC 분석결과 첫번째 peak는 주로 분해되지 않은 lactoferrin 수용체가 존재하는 것으로 확인되었으며, trypsin과 chymotrypsin처리에서 항균효과도 유사점을 관찰할 수 있었다. 3. 효소처리한 lactoferrin의 항균효과를 알아보기 위하여 Escherichia coli와 Staphylococcus aureus를 접종하여 항균활성을 비교하였다. 그 결과 각 효소에 대하여 pepsin으로 처리한 lactoferrin을 접종한 시험구가 대조구에 비하여 낮은 생장율을 보여 현저한 항균활성을 지님을 알 수 있었다. 그리고 trypsin과 chymotrysin에 의한 분해물도 미생물 배양 8시간까지는 효소 처리전 bovine lactoferrin보다는 항균활성을 나타냄을 알 수 있었다. 4. Sephadex G-50 column을 사용하여 분리 정제된 bovine lactoferrin fraction별로 SDS-PAGE를 실시한 결과 lactoferrin fraction의 경우는 chromatography 수행 결과와 비교하여, pepsin과 chymotrypsin 분해물은 저분자량임을 알 수 있었고, trypsin에 의한 lactoferrin만이 단일 band를 보임으로서 단백질 분해의 특징을 볼 수 있었다.
A time-dependent folding process was used to determine whether or not protein disulfide isomerase (PDI) plays an important role in the maturation of nascent lactoferrin polypeptides. Interaction between lactoferrin and PDI was analyzed according to the co-immunoprecipitation of the two proteins. The results indicate that lactoferrin folding requires a significant interaction with PDI and its binding is relatively brief compared to other nascent polypeptides. The amount of lactoferrin interacting with PDI increases up to half a minute and sharply decreases beyond this time point. During the refolding process that follows reduction by DTT, lactoferrin polypeptides heavily interact with PDI and the interaction period was extended compared to the normal folding process. In terms of the temperature effect on PDI-lactoferrin interaction, PDI binds to lactoferrin polypeptides longer at a lower temperature (here, $25^{\circ}C$) than $37^{\circ}C$. The lactoferrin-PDI interaction was also studied in vitro. According to the in vitro experiment data, PDI was still functional in cell lysates assisting lactoferrin folding into the mature form. PDI interacts with lactoferrin polypeptides for an extended period during the folding in vitro. During the refolding process in vitro, intermolecular aggregates and refolding oligomers matured into a functional form after PDI binds to the lactoferrin. These results suggest that PDI provides a prolonged chaperoning activity in the refolding processes and that there appears to be a greater requirement for PDI chaperone activity in the refolding of lactoferrin polypeptides.
Apo, holo, native-type of lactoferrin showed a similar pattern of circular dichroism(CD) spectra. Lactoferrin appeared to interact more easily with negatively charged liposome than neutral liposome. Holo-type of lactoferrin showed the highest degree of leakage, whereas apo-type of lactoferrin showed the lowest level of leakage. Holo-type lactoferrin could more easily interact with phospholipid liposomes than apo-type lactoferrin, when used as an artificial membrane.
Lactococcus lactis subsp. cremoris FC는 카스피해 요구르트의 명칭으로 강한 점성을 가지는 것을 특징으로 하는 코카커스 지방 유래의 발효유로부터 분리된 균주로 있다. 본 연구는 Lc. lactis subsp. cremoris FC의 생장에 대한 lactoferrin group(native-lactoferrin, apo-lactoferrin, 그리고 holo-lactoferrin)과 transferrin (apo-transferrin과 holo-transferrin)의 첨가가 생장에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. Lc. lactis subsp. cremoris FC의 생장에 lactoferrin과 transferrin의 첨가효과는 0.5 또는 1 mg/mL의 농도로 첨가하는 것이 생장 촉진에 좋은 효과를 나타내는 것으로 조사되었다.
면역활성, 항균성 등의 기능성을 보여 식품첨가물로 전량 수입에 의존하여 사용되는 human lactoferrin을 진핵세포에서의 생산을 시도하였다. 우선, 항균성을 보이는 lactoferrin에 대하여 생육저해가 없는 host cell에 lactoferrin 유전자를 발현시키고자 lactoferrin에 대한 항균력을 실험한 결과 Pichia pastoris는 생육저해를 일으키지 않아 이를 lactoferrin 생산균주로 선정하였다. Pichia를 숙주로 하는 pHIL-SI expression vector에 lactoferrin 유전자를 삽입 하였을 때 genomic DNA에 유전자가 integration 되었다. 즉, transformant JY-1, JY-2는 PCR(polymerase chain reaction)과 southern blotting에 의하여 2.4Kb의 크기의 HLF(human lactoferrin) 유전자가 삽입되었음을 확인하였다. 유전자 발현을 검토한 결과 transformant JY-1는 immunoblotting에 의하여 lactoferrin 단백질 생산을 확인하였다. 배양시간에 따른 HLF의 생산성을 알아본 결과 48시간 이후에 75KDa의 HLF단백질이 분비됨을 확인하였다
It has long been known that lactoferrin prevents human beings from infection of virus. To prove this activity of lactoferrin, we evaluated the activities of different lactoferrins to an isolate human rotavirus K-21. Bovine lactoferrin inhibited infection of K-21 to MA-104 cell at the concentration of $25.9\;{\mu}M$ whereas bovine hydrolysed lactoferrin prevented rotavirus infection at $103.8\;{\mu}M$. However human lactoferrin prevented infection of K-21 at the concentration of $217.5\;{\mu}M$. These data suggested that lactoferrin activity may be unaffected by the intestinal digestive enzymes and bovine lactoferrin is more active than human lactoferrin with respect to prevention of rotavirus infection.
배경: Lactoferrin은 위장 점막에서 H. pylori의 철분의 공급원으로 알려져 있다. 본 연구는 H. pylori에 감염된 위장 점막의 조직검체에서 lactoferrin 값을 측정하고 철 결핍성 빈혈의 유무에 따라 lactoferrin 발현의 주요 위치를 정하는 방법을 이용하여 lactoferrin과 철 결핍성 빈혈을 동반한 H. pylori감염 사이의 연관성을 밝히기 위해 시행하였다. 방법: 상부 위장관 내시경을 시행한 55명의 환아를 세 군으로 분류하였다: 정상군(NL, n=19), H. pylori 감염군(HP, n=15), H. pylori 감염이 동반된 철 결핍성 빈혈군(IDA, n=21). 조직 병리학 소견은 Updated Sydney System을 이용하여 정도를 나누었다. 위장 점막의 lactoferrin 값은 면역 측정법으로 측정하였다. lactoferrin의 발현 위치와 양을 측정하는 것은 면역조직화학적 염색방법을 이용하였다. 결과: 위 전정부에서의 lactoferrin의 값은 조직 검체의 H. pylori 밀도나 다형핵세포의 침습정도, 만성 염증에 비례하여 의미있게 증가되었다. HP와 IDA군에서는 정상군에 비하여 lactoferrin의 수치가 통계학적으로 유의하게 증가되었다(p=0.0001). IDA군은 HP군에 비하여 lactoferrin의 수치가 높은 경향이 있었다(p=0.2614). 면역조직화학적 방법에 의한 lactoferrin 발현의 주요부위는 상피세포내의 분비샘과 호중구에 있었다. Lactoferrin은 정상군에서는 약하게 염색되었고 HP와 IDA군에서는 강하게 염색되었다. 결론: IDA군에서 위장 점막내 lactoferrin 격리가 현저하였으며 이 소견은 H. pylori 감염이 철 결핍성 빈혈에 영향을 미치는 기전을 밝히는데 중요한 단서로 작용할 것이다.
락토페린은 트랜스페린 패밀리에 속하며, 철 결합성 당단백질로 대부분 포유동물의 젖에서 발견되고 있다 락토페린의 생리학적 기능으로는 항균활성, 항바이러스활성, 항염증반응, 항암효과, 세포의 성장과 항산화 효과 등이 알려져 있다. 본 연구는 PTip vector를 이용한 Rhodococcus erythropolis(R. erythropolis) 숙주로부터 재조합 젖소 락토페린과 락토페린 N-lobe의 생산을 시도하였다. 이들 단백질의 발현은 다양한 온도 범위에서 발현시켰다. 그리고 R. erythropolis의 숙주 내에서 이들 단백질의 발현은 낮은 온도 내에서도 가능함을 보여주었다. 생산된 재조합 단백질들은 Ni-NTA 정제 담체를 이용하여 정제하였다. 정제의 방법은 비변성 조건과 변성조건으로 수행하였다. 그리고 정제된 재조합 젖소 락토페린과 락토페린 N-lobe는 SDS-전기영동과 Western blot분석을 통하여 확인하였다. 생산된 재조합 젖소 락토페린은 분자량 80kDa, 그리고 락토페린 N-lobe가 43kDa의 분자량을 나타내었다.
유청단백질의 일종인 lactoferrin은 이미 많은 보고에 의해서 여러 가지 생리활성기능이 있는 것으로 밝혀지고 있는데, U937, NK92, 수지상세포의 분화된 상태인 mutz-3와 muDC를 이용하여 과민반응과 천식, 면역 관련 유전자의 발현에 미치는 영향을 조사 한 결과 의미 있는 결과를 도출하였다. Lactoferrin 단독 또는 면역증강물질인 PMA와 혼합하여 처리 한 경우 상승효과 작용으로 과민반응과 천식, 면역 관련 유전자의 발현을 강하게 유도하였다. 이는 유청단백질의 주요 성분 중 하나인 lactoferrin이 면역기전에 중요한 역할을 하고 있다는 결과로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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