Antimicrobial Activity and Characteristics of Protamine Extracted from Tuna Spermary

참치백자로부터 추출한 Protamine 의 특성 및 항균활성

The purpose of this study was to investigate the antimicrobial effects and characteristics of protamine extracted from spermary of tuna. The result of amino acids analysis showed that the contents of arginine were 46%. It was 10% lower when compared to standard protamine (SP: Asama kasei LTD, Japan). Also, there were significant difference in the contents of proline adn glycine. The average molecular weights of main protein in TP were 13,400 Da, whereas those in SP were 11,300 Da and 2,600 Da. To increase antimicrobial activities of TP, pepsin or trypsin was treated at $37^{\circ}C$. After TP was hydrolyzed with pepsin (pepsin hydrolyzed protamine: PHP) for 4hrs, the average molecular weights of the main protein were 11,300 Da and 3,900 Da, and the antimicrobial activities were significantly increased compared to TP. After TP was hydrolyzed with trypsin (trypsin hydrolyzed protamine: THP) for more than 10 min, the average molecular weights of the main protein were below 2,500 Da. PHP had higher antimicrobial effects on some gram positive bacteria (Staphylococcus aureus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus plantarum) than SP. However, THP had no antimicrobial activities. When TP was hydrolyzed with pepsin (PHP), its antimicrobial activities increased in the same level with those of SP, and this increase might be resulted rather from the changes of molecular weights of the main protein than from the contents of arginine in protamine.

참치 백자의 항균제호서의 사용 가능성 검토를 위하여 참치 백자의 특성 및 항균력 실험을 하였다. 아미노산 분석결과 arginine 함량은 약 46%로 연어 백자로부터 추출한 standard protamine (SP, Asama 화성, Japan)에 비해 약 10%가 낮았으며, proline및 glycine등 아미노산 조성에서도 큰 차이가 있었다. 주된 단백질의 평균 분자량은 SP가 11,300 Da과 2,600 Da이었으며, TP는 13,400 Da이었다. 그리고 SP와 TP의 항균활성 비교 실험에서 TP는 SP보다 약한 것으로 나타났다. 항균활성을 높이기 위해 $37^{\circ}C$에서 효소처리한 pepsine hydrolyzed protamine (PHP)과 trypsine hydrolyzed protamine (THP)의 주된 단백질의 평균 분자량은 PHP의 경우 11,300 Da과 3,900 Da으로 확인되었고, THP의 분자량은 2,500 Da 이하로 나타났다. PHP의 항균활성을 확인한 결과 TP보다 높은 항균력을 보였으며, 주된 단백질의 평균 분자량이 비슷한 SP와 유사하게 항균활성이 향상됨을 알 수 있었다. 그러나 gram (+)균인 Stap. aureus, L. helveticus, L. plantarum 등에서는 PHP가 SP보다 강한 항균활성을 보여 주었다. 그리고 분자량이 2,500 Da 이하인 THP의 경우 항균활성이 없는 것으로 밝혀졌다. 이와같이 PHP의 항균활성이 향상된 것은 protamine의 arginine의 함량이 증가하지 않더라도 주된 단백질의 평균 분자량이 변화되었기 때문으로 생각된다. 따라서 참치 백자로부터 추출한 TP를 pepsin처리했을 때 SP와 유사한 수준으로 항균활성 향상되는 것을 확인하였다.