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아메리카왕거저리 유래 항균 펩타이드 조포바신 1의 항염증활성

Anti-inflammatory Activity of Antimicrobial Peptide Zophobacin 1 Derived from the Zophobas atratus

Journal of Life Science 2020년 30권 9호 p.804 ~ 812
신용표, 이준하, 김인우, 서민철, 김미애, 이화정, 백민희, 김성현, 황재삼,
소속 상세정보
신용표 ( Shin Yong-Pyo ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
이준하 ( Lee Joon-Ha ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
김인우 ( Kim In-Woo ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
서민철 ( Seo Min-Chul ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
김미애 ( Kim Mi-Ae ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
이화정 ( Lee Hwa-Jeong ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
백민희 ( Baek Min-Hee ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
김성현 ( Kim Seong-Hyun ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology
황재삼 ( Hwang Jae-Sam ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences Department of Agricultural Biology

Abstract

본 연구에서는 아메리카왕거저리에 대한 기능성 연구의 일환으로 아메리카왕거저리 유충의 유전체 분석을 통해 선별된 조포바신 1의 항균 및 항염증 활성을 확인하였다. 선행연구에서 RNA 시퀀싱을 통해 아메리카왕거저리의 전사체를 분석하였으며, 결과를 바탕으로 인실리코(in silico) 분석을 수행하여 전사체 유래 항균 펩타이드를 스크리닝하고 선발하였다. 수행된 항균활성 및 용혈활성 테스트에서 조포바신 1은 세균 및 칸디다 진균에 대해 광범위한 항균활성을 나타낸 반면 마우스 적혈구에 대한 용혈활성은 전혀 없었다. 다음으로 마우스 대식세포주 Raw264.7 세포를 이용하여 조포바신 1의 항염증활성을 확인하였다. 그 결과 조포바신 1은 LPS로부터 유도된 Raw264.7 세포들의 산화질소 생성을 감소시키는 결과를 보여주었다. 뿐만 아니라 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR) 방법과 효소결합면역흡착측정법(ELISA)을 통해 조포바신 1이 Raw264.7 세포에서 전염증성 사이토카인(IL-6, IL-1β)의 발현을 감소시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 염증반응의 신호전달인자들(MAPKs, NF-κB)의 인산화를 억제하는 것을 확인하였다. 게다가 조포바신 1은 LPS와의 상호작용을 통해 결합한다는 것을 확인하였다. 이러한 연구결과들은 아메리카왕거저리 유전체 분석을 통해 확인된 조포바신 1이 항균 및 항염증 치료를 위한 물질로서 개발하는데 가능성이 있을 것으로 사료된다.

The giant mealworm beetle, Zophobas atratus (Coleoptera: Tenebrionidae) has been used as a protein source for small pets and mammals. Recently, it was temporarily registered in the list of the Food Code. We previously performed an in silico analysis of the Zophobas atratus transcriptome to identify putative antimicrobial peptides and identified several antimicrobial peptide candidates. Among them, we assessed the antimicrobial and anti-inflammatory activities of zophobacin 1 that was selected bioinformatically based on its physicochemical properties against microorganisms and mouse macrophage Raw264.7 cells. Zophobacin 1 showed antimicrobial activities against microorganisms without inducing hemolysis and decreased the nitric oxide production of the lipopolysaccharide-induced Raw264.7 cells. Moreover, ELISA and Western blot analysis revealed that zophobacin 1 reduced expression levels of pro-inflammatory enzymes such as inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2). We also investigated expression of pro-inflammatory cytokines (interleukin-6 and interleukin- 1β) production through quantitative real time-PCR and ELISA. Zophobacin 1 markedly reduced the expression level of cytokines through the regulation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling. We confirmed that zophobacin 1 bound to bacterial cell membranes via a specific interaction with lipopolysaccharides. These data suggest that zophobacin 1 could be promising molecules for development as antimicrobial and anti-inflammatory therapeutic agents.

키워드

Anti-inflammatory activity; antimicrobial activity; antimicrobial peptide; RNA sequencing; Zophobas atratus

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