CxxC 亜鉛フィンガー蛋白質由来ペプチド、MF18 のバイオフィルム形成抑制作用について

CxxC Zinc Finger Protein Derived Peptide, MF18 Functions Against Biofilm Formation.

• Prabha Nagaram
• Mukesh Pasupuleti
• Jesu Arockiaraj

抄録

現代医学における大きな脅威はバイオフィルムを形成する細菌関連感染症であり、それらは従来の抗生物質に対して高い耐性を有しており、新薬に対する無限の需要があった。この点から、抗菌ペプチド（AMP）は従来の抗生物質の代替薬としての可能性が考えられてきた。本研究では、CxxCジンクフィンガータンパク質由来のペプチドであるMF18と、そのバイオフィルム形成菌に対する活性を含む様々な生物学的役割について報告した。ジンクフィンガータンパク質は、いくつかの細胞プロセスや分子機能の調節に重要な役割を果たしています。CxxC 亜鉛フィンガータンパク質は、テレポスト魚の cDNA ライブラリーから同定され、さらに様々なオンラインバイオインフォマティクスプログラムを用いて特徴付けされました。インシリコ解析の結果、CxxCジンクフィンガータンパク質からMF18というAMPが同定され、さらにそれを合成して生物学的活性の研究を行いました。MF18の抗菌活性は、黄色ブドウ球菌や大腸菌などのバイオフィルムの臨床分離株に対して確認されました。これら2つのバイオフィルム菌に対して，320μMの濃度での抗菌ペプチドのMICが観察された。また，抗菌ペプチドの膜透過性について，細菌を用いて走査型電子顕微鏡を用いてそのメカニズムを解析した。その結果、MF18が細菌の形態を破壊する可能性があることが明らかになった。また、連続細胞株（RAW 264.7）に対するMF18の毒性をMTTアッセイ、末梢赤血球を用いた溶血試験で確認したところ、いずれのアッセイにおいても低濃度の細胞に対しては毒性がないことが示されました。本研究は、本ペプチドが製薬業界での治療に応用できる可能性を示しています。

The major threat in modern medicine was biofilm forming bacterial related infections and they were highly tolerant to conventional antibiotics and a boundless demand for new drugs. In this regard, antimicrobial peptide (AMP) have been considered as potential alternative agents to conventional antibiotics. In this study, we have reported a CxxC zinc finger protein derived peptide, MF18 and its various biological role including activity against biofilm forming bacteria. Zinc finger protein are important in regulation of several cellular processes and wide range of molecular functions. The CxxC zinc finger protein identified from the cDNA library of a teleost fish; further it was characterised using various online bioinformatics programs. During the in-silico analysis, an AMP named MF18 was identified from the CxxC zinc finger protein, then it was synthesised for further biological activity studies. The antimicrobial activity of MF18 was confirmed against the biofilm clinical isolates such as Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The MIC of the antimicrobial peptide at the concentration of 320 µM was observed against these two biofilm bacteria. The mechanism of the peptides was determined using bacteria on its membrane permeabilization ability by scanning electron microscopy. It is exhibited that the MF18 potentially influenced in damaging the morphology of the bacteria. The toxicity of MF18 against the continuous cell line (RAW 264.7) was demonstrated by MTT assay and also using peripheral red blood cells by haemolytic assay; both assays showed that the peptide have no toxicity on the cells at lower concentration. Overall, the study showed the potential therapeutic application of the peptide in pharma industry.