カテリシジン由来抗菌ペプチドPMAP-23の類似体が安定性と抗菌活性を向上させる

Analogs of the Cathelicidin-Derived Antimicrobial Peptide PMAP-23 Exhibit Improved Stability and Antibacterial Activity.

• Yongqing Liu
• Tengfei Shen
• Liangliang Chen
• Jiangfei Zhou
• Chen Wang

抄録

抗菌ペプチド（AMP）は新しいタイプの抗菌剤として注目を集めている。カテリシジン由来の抗菌ペプチドPMAP-23は幅広い抗菌活性を有しているが、その抗菌活性を向上させるために、PMAP-23の5位または19位のアミノ酸置換を利用して、PMAP-23R（Leu-Arg）、PMAP-23I（Thr-Ile）、PMAP-23RI（Leu-Arg、Thr-Ile）の3つのアナログペプチドを設計した。その結果、これらのアナログペプチドは、PMAP-23と比較して安定性が高く、抗菌活性が向上していることが分かりました。さらに、PMAP-23IおよびPMAP-23RIは、S. flexneri CICC 21534の生育を阻害したが、PMAP-23およびPMAP-23RはS. flexneri CICC 21534に対して抗菌活性を示さなかった。また、PMAP-23およびPMAP-23RはS. flexneri CICC 21534に対しては抗菌活性を示さなかったが、PMAP-23およびPMAP-23RはS. flexneri CICC 21534に対しては抗菌活性を示さなかった。また、黄色ブドウ球菌ATCC 25923とサルモネラ菌Typhimurium SL1344に感染したマウスに対しても、PMAP-23RIは優れた治療効果を示した。また、PMAP-23RIは、肺組織や肝臓組織の病理学的損傷の減少と細菌遺伝子コピーの減少を誘導し、マウスの死亡率を大幅に減少させました。以上のことから、PMAP-23R、PMAP-23I、PMAP-23RIはPMAP-23の安定性と抗菌活性を向上させたが、PMAP-23RIは細菌感染症治療のための新たな抗菌薬候補として有望であることがわかった。

Antimicrobial peptides (AMPs) have gained interesting as a new type of antimicrobial agent. The cathelicidin-derived antimicrobial peptide PMAP-23 has broad-spectrum antibacterial activity, and to improve its antimicrobial activity, we used amino acid substitution at position 5 or 19 of PMAP-23 to design three analogs, named PMAP-23R (Leu--Arg), PMAP-23I (Thr--Ile), and PMAP-23RI (Leu--Arg and Thr--Ile). We found that the analog peptides exhibited higher stability and improved antibacterial activity compared with PMAP-23. Additionally, the analog peptides PMAP-23I and PMAP-23RI inhibited the growth of Shigella flexneri CICC 21534, whereas PMAP-23 and PMAP-23R exhibited no antibacterial activity against S. flexneri CICC 21534. Moreover, the peptide analogs showed negligible hemolysis and cytotoxicity. We also found that PMAP-23RI exerted impressive therapeutic effects on mice infected with Staphylococcus aureus ATCC 25923 and Salmonella enterica serovar Typhimurium SL1344. PMAP-23RI induced a greater reduction in pathological damage and a higher decrease in the bacterial gene copies in the lung and liver tissues and greatly reduced mouse mortality. In conclusion, the peptide analogs PMAP-23R, PMAP-23I, and PMAP-23RI enhanced the stability and antimicrobial activity of PMAP-23, but PMAP-23RI exhibits more promise as a new antimicrobial agent candidate for the treatment of bacterial infections.