KR20040035248A - Method for identification and analysis of certain molecules using single strand nucleic acid array and nucleic acid ligands to e. coli therefor - Google Patents

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KR20040035248A KR1020020064027A KR20020064027A KR20040035248A KR 20040035248 A KR20040035248 A KR 20040035248A KR 1020020064027 A KR1020020064027 A KR 1020020064027A KR 20020064027 A KR20020064027 A KR 20020064027A KR 20040035248 A KR20040035248 A KR 20040035248A
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Abstract

PURPOSE: A method for identification and analysis of certain molecules using single strand nucleic acid array and nucleic acid ligands to E. coli therefor are provided, thereby rapidly identifying and analyzing the certain molecules from various samples. CONSTITUTION: A method for identification and analysis of certain molecules comprises the steps of: (i) fixing capture probes as single strand nucleic acids consisting of reaction group(X)-spacer domain(R)-recognition site(V) on a solid substrate to prepare an array; (ii) reacting a reaction product between reagent treated certain molecules and target probes with the single strand nucleic acid treated array; and (iii) screening the target probe-labeled molecules, wherein the certain molecule is bacteria, fungus, virus, cell line, tissue, protein isolated therefrom, carbohydrate, lipid, polysaccharide, glycoprotein, hormone, receptor, antigen, antibody and enzyme; the capture probe is 5'-primer having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:1 wherein 5' is modified by amine, single strand nucleic acid nucleotide sequence having the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NO:3 to SEQ ID NO:26 and 3'-primer having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2; and the reagent consists of 50mM tris HCl(pH 7.4), 5mM potassium chloride, 100mM sodium chloride, 1mM magnesium chloride, and 0.1% sodium azide and is buffer solution containing 0.2% bovine serum albumin or single strand nucleic acid.

Description

단일가닥핵산 어레이를 이용한 특정물질 동정 및 분석방법 및 대장균에 대한 핵산 리간드{Method for identification and analysis of certain molecules using single strand nucleic acid array and Nucleic acid ligands to E. coli therefor}Method for identification and analysis of certain molecules using single strand nucleic acid array and Nucleic acid ligands to E. coli therefor}

본 발명은 특정물질의 동정 및 정량적 분석방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 어레이에 부착된 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브들과 타겟 프로브들을 이용하여 특정물질의 동정 및 정량적인 변화에 대한 탐색 및 분석하는 단순하고 새로운 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for identifying and quantitative analysis of a specific substance, and more specifically, to search and analyze for identification and quantitative change of a specific substance using capture probes and target probes, which are single-stranded nucleic acids attached to an array. It's about a simple new way.

특정물질의 동정 및 정량적인 변화에 대한 탐색 및 분석하는 기술은 물리학 및 생화학의 발달로 많이 개발되었으나 기존 방법이나 기기의 사용 및 유지비, 용이성, 정확도, 민감도, 검사시간 및 과정의 자동화 등에 대한 문제로 효율적인 새로운 방법 및 기기에 대한 필요성이 매우 높다. 특정물질을 분석하는 방법은 그 자체가 궁극적인 목표가 아니라 전 과정의 한 부분이며 이런 방법은 미생물 및 바이러스 동정, 세포, 단백질, 유기물질 분석 등에 유용하게 사용할 수 있어 의학, 수의학, 환경공학, 식품공학, 농업 등에 광범위하게 응용되고 있다.The technology to search for and analyze the identification and quantitative change of a specific substance has been developed due to the development of physics and biochemistry, but the problems related to the use and maintenance cost, ease, accuracy, sensitivity, inspection time and process automation of existing methods or devices The need for efficient new methods and devices is very high. Analyzing specific substances is not an ultimate goal in itself, but rather a part of the whole process, which can be useful for microbial and viral identification, cell, protein, and organic material analysis, leading to medical, veterinary, environmental and food engineering. It is widely applied to agriculture and agriculture.

대장균(Escherichia coli)은 온혈 동물의 장내에 상주하는 세균으로서, 그램음성편모를 가지고 있는 간균이다. 보통 장 내에서는 병원성을 갖지 않지만 요도나 담도에 들어 가서 방광염, 신우염, 담낭염을 일으키는 경우가 있으며 또 소아에서는 급성 장염을 일으킨다. 대변 오염의 지표가 되며, 수질검사에 많이 이용된다. Escherichia coli is a bacterium that resides in the intestines of warm-blooded animals and has a Gram-negative flagella. It is not usually pathogenic in the intestine, but enters the urethra or biliary tract, causing cystitis, pyelitis, and cholecystitis. In children, it causes acute enteritis. It is an indicator of fecal contamination and is often used for water quality tests.

핵산은 뉴클레오티드가 공유결합으로 연결된 선형적인 다합체이며 뉴클레오티드는 작은 유기화합물로 인산, 당 및 퓨린(아데닌 혹은 구아닌) 혹은 피리미딘(사이토신, 티미딘, 우라실)이다. 핵산은 단일가닥 혹은 이중가닥으로 존재하는데, 단일가닥은 특정한 물리적인 조건에서 뉴클레오티드들간의 수소결합 및 상호작용에 의해 결합하여 독특한 입체구조를 형성하는데, 이런 구조는 단일가닥의 염기서열에 의해 결정된다. 일반적으로 데옥시리보핵산(DNA) 및 리보핵산(RNA)와 같은 핵산들은 세포구조 및 효소 등의 활성을 가진 단백질들을 발현하기 위한 정보의 저장체이나, 1982년에 RNA가 특정한 구조를 형성함으로써 효소적 활성도 갖고 있다는 보고가 나온 후로 핵산이 구조적인 특성과 그에 따른 특정 기능에 대한 많은 보고가 있다. 핵산은 4개의 염기의 반복으로 구성되어 높은 다양성을 유지하여 많은 입체구조를 형성하며 이런 입체구조는 특정물질과 상호작용을 하여 복합체를 형성하여 안정화된다.Nucleic acids are linear multimers in which nucleotides are covalently linked, and nucleotides are small organic compounds that are phosphoric acid, sugars and purines (adenine or guanine) or pyrimidines (cytosine, thymidine, uracil). Nucleic acids exist in single- or double-stranded strands, which bind together by hydrogen bonds and interactions between nucleotides under specific physical conditions to form unique conformations, which are determined by single-stranded nucleotide sequences. . In general, nucleic acids such as deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) are stores of information for expressing proteins with cell structure and enzyme activity, but in 1982, RNA forms a specific structure. Since the publication of its activity, there have been many reports on the structural properties of a nucleic acid and its specific function. Nucleic acid is composed of four base repeats to maintain a high diversity to form a large number of three-dimensional structure, these three-dimensional structure is stabilized by interacting with a specific material to form a complex.

핵산이 단백질을 포함하는 특정물질에 대하여 하나의 리간드(ligand)로서 작용할 수 있는 바, 다양한 염기순서로 배열된 단일가닥 핵산이 조합된 라이브러리로부터 일정한 선별과정과 염기서열결정을 통하여 높은 결합력과 특이성으로 특정물질과 결합하는 핵산들을 선별되고 있다. 특정물질과 결합하는 핵산을 선별하는 방법은 셀렉스 (SELEX, Systematic Evolution of Ligand by Exponential enrichment)라 하고, 선별된 산물인 핵산을 압타머(aptamer)라 하며(Tuerk C. and Gold L.;Science,249, pp505-510, 1990), SELEX를 통하여 자연상태에서 핵산과 결합할 수있는 단백질뿐만 아니라 핵산과 결합하고 있지 않은 단백질을 비롯한 여러 생체분자와도 매우 높은 친화력으로 결합할 수 있는 분자들이 선별되고 있다. 이와 같이 선별된 단일가닥핵산을 바탕으로 특정물질을 동정 및 분석하는 기술은 분자적 비콘(molecular beacon, Li JJ et al.;Biochem Biophys Res Commun., 292(1), pp31-40, 2002), 열량측정법(calorimetric method, Stojanovic MN, Landry DW.;J. AM. CHEM. SOC., 124, pp9678-9679, 2002), 전기화학형광법 및 효소법 (Electrochemiluminescence and enzymatic method, Bruno JG, Kiel JL.;Biotechniques;32(1), pp178-80, pp182-3, 2002) 등을 이용하여 개발되고 있으나, 어레이 방식에 기초하여 특정물질을 동정 및 분석하는 기술이 구체적으로 보고된 바는 없다.Nucleic acid can act as a ligand to a specific substance containing a protein, with high binding capacity and specificity through a constant screening process and sequencing from a library of single stranded nucleic acids arranged in various nucleotide sequences. Nucleic acids that bind to specific substances are being screened. The method of selecting nucleic acid binding to a specific substance is called SELEX (Systematic Evolution of Ligand by Exponential enrichment), and the selected product nucleic acid is called aptamer (Tuerk C. and Gold L .; Science , 249 , pp505-510, 1990), SELEX selects molecules that can bind with a very high affinity not only to proteins that can bind nucleic acids in nature, but also to many biomolecules, including proteins that do not bind nucleic acids. have. Techniques for identifying and analyzing specific substances based on the single-stranded nucleic acids thus selected include molecular beacons (Molecular beacon, Li JJ et al .; Biochem Biophys Res Commun., 292 (1) , pp31-40, 2002), Calorimetric method, Stojanovic MN, Landry DW . ; J. AM. CHEM. SOC., 124 , pp9678-9679, 2002), electrochemiluminescence and enzymatic method, Bruno JG, Kiel JL .; Biotechniques 32 (1) , pp178-80, pp182-3, 2002), but there are no specific techniques for identifying and analyzing specific substances based on the array method.

특정물질의 동정 및 분석은 물리, 화학적인 성질을 이용하여 많이 수행되고 있으며 물질상호간의 특이성 및 친화력을 이용한 분석은 통상적으로 면역학적인 방법을 바탕으로 개발된 방법으로 수행되고 있다. 면역학적인 방법은 항원-항체 반응에 따라 항체가 시료에 있는 특정한 항원과 결합하여 복합체를 형성하며 이 때 표지된 이차 항체를 사용하여 항원-항체 복합체를 분석하는 기법이다. 예를 들면, ELISA는 일차 항체를 고체매질에 고정하며 항원이 있는 시료와 반응시킨 후, 이 복합체를 인지하는 표지된 이차 항체를 처리하여 특정항원에 대한 분석하는 방법이다. 표지된 이차 항체가 고체매질에 고정된 일차항체-항원 복합체를 인지하여 결합하면 표지체가 고체매질에 결합하게 된다. ELISA에 사용하는 프로브는 형광지시약, 디옥시제닌(dioxygenin), 호올스래디쉬 퍼록시데이즈(horseradish peroxidase), 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase) 등으로 표지한다.Identification and analysis of specific substances are frequently performed using physical and chemical properties, and analysis using specificity and affinity between materials is usually performed by methods developed based on immunological methods. An immunological method is a technique in which an antibody binds to a specific antigen in a sample to form a complex according to an antigen-antibody reaction, and then the antigen-antibody complex is analyzed using a labeled secondary antibody. For example, ELISA is a method of analyzing a specific antigen by immobilizing a primary antibody in a solid medium and reacting with a sample containing an antigen, followed by processing a labeled secondary antibody that recognizes the complex. When the labeled secondary antibody recognizes and binds to the primary antibody-antigen complex immobilized on the solid medium, the label binds to the solid medium. Probes used in ELISA are labeled with a fluorescent indicator, dioxygenin, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase and the like.

최근에는 단백질을 대량 고속으로 분석하기 위해 단백질칩(Protein chip)이 개발되어 사용되고 있다. 단백질칩은 항체의 배열 상태를 알고 있기 때문에 특정물질의 구분 및 정량에 대한 탐색 및 분석이 가능하다. 단백질칩의 제작 방법은 항체를 마이크로어레이어(Microarrayer)를 이용하여 스팟팅(spotting)하여 고정하는 방법이 있다. 단백질칩 감지기술은 단백질칩이 하나의 칩으로 가능한 많은 정보를 제공하기 위해 좁은 면적에 고밀도로 여러 항체들이 집적되어 있는 상태에서 발생하는 매우 약한 신호를 감지할 수 있어야 한다. 또한 단백질에 대한 생체정보가 늘어남에 따라 그 집적도가 더욱 높아질 추세로 발달하고 있어 이를 정량적으로 빠르고 정확하게 검출하는 새로운 방법이 요구되고 있다. 현재까지 검출방법은 주로 레이저 유발 형광법(laser induced fluorescence)이 많이 쓰이고 있으며 전기화학적 검출 방법 등이 개발되고 있다. 상기와 같이 다양한 과정을 통해 단백질칩을 이용한 특정 단백질의 구분 및 정량에 대한 탐색 및 분석하는 방법들이 개발되어 있지만 고가의 기기 및 시약을 사용하고 있으며 복잡한 과정을 수행해야 하는 등의 문제가 있다.Recently, protein chips have been developed and used to analyze proteins at high speed. Since the protein chip knows the arrangement of the antibodies, it is possible to search and analyze the classification and quantification of specific substances. Protein chip manufacturing method is a method of fixing by spotting (spotting) the antibody using a microarrayer (Microarrayer). Protein chip detection technology needs to be able to detect very weak signals that occur when protein chips are packed with high density of antibodies in a small area to provide as much information as possible on a single chip. In addition, as the bioinformation on proteins increases, the degree of integration is increasing. Accordingly, a new method for detecting quantitatively and quickly and accurately is required. Until now, the detection method is mainly used laser induced fluorescence (laser induced fluorescence) and the electrochemical detection method has been developed. As described above, methods for searching and analyzing the identification and quantification of specific proteins using protein chips have been developed, but there are problems such as using expensive instruments and reagents and performing complicated processes.

이에 본 발명자들은 단일가닥핵산을 유리 슬라이드에 부착시켰으며 표지된 타겟 프로브(target probes)를 사용하여 반응 및 세척과정을 수행한 후, 레이저 유발 형광법으로 특정물질 동정 및 정량적인 변화를 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors attached single-stranded nucleic acid to a glass slide and performed reaction and washing using labeled target probes, and then identified specific substances and quantitative changes by laser-induced fluorescence. Was completed.

본 발명의 목적은, 선정된 단일가닥핵산이 부착된 유리 슬라이드 및 형광이 표지된 타겟 프로브를 이용하여 특정물질의 동정 및 정량적인 변화를 확인함에 따라 이들 이용하여 미생물, 세포, 단백질을 포함한 다양한 생체분자에 대한 탐색 및 분석하는 시스템을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to identify and quantitatively change specific substances by using selected single-stranded nucleic acid-attached glass slides and fluorescently labeled target probes, thereby using a variety of living organisms including microorganisms, cells, and proteins. It is an attempt to provide a system for searching and analyzing molecules.

도 1 은 단일가닥핵산을 이용하여 제작된 어레이의 도면이고,1 is a diagram of an array fabricated using a single stranded nucleic acid,

도 2 는 어레이에 부착된 단일가닥핵산의 형상의 도면이고,2 is a diagram of the shape of a single stranded nucleic acid attached to an array,

도 3 은 단일가닥핵산 어레이 및 타겟 프로브들을 사용하여 시료를 분석하는 방법을 나타낸 도이고,3 is a diagram showing a method of analyzing a sample using a single stranded nucleic acid array and target probes,

도 4 는 어레이의 스팟(spot)을 분석하는 레이저형광유발시스템의 도면이고,4 is a diagram of a laser fluorescence triggering system for analyzing the spots of an array;

도 5 는 어레이의 스팟을 분석하는 타원편광분석 탐지 시스템(ellipsometric detection system)의 도면이고,5 is a diagram of an ellipsometric detection system for analyzing the spots of an array;

도 6 은 단일가닥핵산 어레이에 고정된 캡쳐 프로브들인 단일가닥핵산의 배열에 대한 도면이며,6 is a diagram of an array of single stranded nucleic acids that are capture probes immobilized on a single stranded nucleic acid array,

도 7a 는 단일가닥핵산 어레이에 대장균 100 cfu 과 타겟 프로브들의 복합체를 처리하여 반응시켜 얻은 결과도이고,7a is a result obtained by reacting a complex of a single stranded nucleic acid array with E. coli 100 cfu and a target probe,

도 7b 는 단일가닥핵산 어레이에 대장균 1000 cfu 과 타겟 프로브들의 복합체를 처리하여 반응시켜 얻은 결과도이다.FIG. 7B is a result obtained by treating a single stranded nucleic acid array by treating a complex of E. coli 1000 cfu and a target probe.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (ⅰ) 반응기(X)-스페이서 부위(R)-인식부위(V)로 구성된 단일가닥핵산을 고체 기판 위에 고착시켜 어레이를 제작하는 단계; (ⅱ) 특정물질과 타겟 프로브간의 반응물 및 단일가닥핵산을 처리한 어레이와의 반응단계; (ⅲ) 타겟 프로브에 표지된 물질을 탐색단계를 포함하는, 단일가닥핵산어레이를 이용한 특정물질의 동정 및 정량적인 분석방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: (i) preparing an array by fixing a single stranded nucleic acid consisting of a reactor (X) -spacer site (R) -recognition site (V) on a solid substrate; (Ii) a reaction between the reactant between the specific material and the target probe and the single stranded nucleic acid array; (Iii) Provides a method for identifying and quantitatively identifying a specific substance using a single stranded nucleic acid array, comprising searching for a substance labeled on a target probe.

상기 특정물질은 세균, 진균류, 바이러스, 세포주, 조직, 이로부터 분리된 단백질, 탄수화물, 지질, 다당체, 당단백, 호르몬, 수용체, 항원, 항체, 효소 등을 포함한다.The specific substance includes bacteria, fungi, viruses, cell lines, tissues, proteins, carbohydrates, lipids, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, antigens, antibodies, enzymes, and the like.

또한, 본 발명은 대장균에 특이적 결합력을 가진, 서열번호 3 내지 20에 기재된 올리고 뉴클레오티드를 제공한다.The present invention also provides oligonucleotides set forth in SEQ ID NOs: 3 to 20, which have a specific binding capacity to E. coli.

본 발명은 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용한 생체분자에 대한 동정 및 정량적 분석에 있어서, 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브와 타겟 프로브와 특정물질간의 특이적 결합을 위한 분석 시약을 제공한다.The present invention provides an analytical reagent for specific binding between a single-stranded nucleic acid capture probe, a target probe, and a specific substance in identification and quantitative analysis of a biomolecule using an array to which a single-stranded nucleic acid is attached.

또한, 본 발명은 대장균에 대한 특이적 결합 염기서열을 포함하는 캡쳐프로브로 제작된 단일가닥핵산 어레이, 타겟프로브와 대장균의 결합반응시 사용되는, 단일가닥핵산 또는 0.2% BSA이 포함된 분석시약, Cy-5가 부착된 5'-프라이머, 3'-프라이머를 포함하는 대장균 동정 및 정량분석을 위한 분석키트를 제공한다.In addition, the present invention is a single-stranded nucleic acid array made of a capture probe containing a specific binding sequence for E. coli, an assay reagent containing a single-stranded nucleic acid or 0.2% BSA, which is used in the reaction of the target probe and E. coli, It provides an analysis kit for E. coli identification and quantitative analysis, including 5'-primer, 3'-primer with Cy-5 attached.

또한, 본 발명은 단일가닥핵산 어레이, 선택버퍼 등의 분석시약 및 표지물질을 탐색하는 방법을 포함하는 생체분자에 대한 탐색 및 분석하는 시스템을 제공한다.The present invention also provides a system for searching and analyzing biomolecules, including a method for searching for analyte reagents and labeling agents such as single-stranded nucleic acid arrays, selection buffers, and the like.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 특정물질의 동정 및 정량적인 분석방법은 단일가닥핵산 어레이 제작단계(ⅰ), 반응단계(ⅱ), 탐색단계(ⅲ)로 구성된다.Identification and quantitative analysis of a specific substance according to the present invention consists of a single-stranded nucleic acid array manufacturing step (iii), reaction step (ii), search step (iii).

본 발명의 제 1 단계인 단일가닥핵산이 부착된 어레이 제작단계(ⅰ)는 다음과 같다.The first step of the present invention is an array fabrication step (ⅰ) attached to a single stranded nucleic acid is as follows.

본 발명은 단일가닥핵산 어레이에 고정할 캡쳐 프로브(capture probe)로, 반응기(X)-스페이서 부위(R)-인식부위(V)인 세 부분으로 구성되는 단일가닥핵산을 제공한다.The present invention provides a single stranded nucleic acid consisting of three parts, a capture probe to be fixed to a single stranded nucleic acid array, a reactor (X) -spacer site (R) -recognition site (V).

상기 인식부위는 SELEX에 의해 선별된 단일가닥핵산의 염기서열로, 특정물질을 인식하는 부위이고, 50 내지 100bp의 염기서열을 갖는 단일가닥핵산으로, 바람직하게는 본 발명에서 SELEX 표준방법(Bock LC et al.;Nature,355(6360), pp564-6, 1992)으로 선택된 단일가닥핵산인 압타머(aptamer)들 중 대장균에 특이적으로 결합하는 단일가닥핵산을 분리하여 분석한 염기서열을 갖는 서열번호 3 내지 26의염기서열을 포함한다.The recognition site is a nucleotide sequence of a single-stranded nucleic acid selected by SELEX, a site for recognizing a specific substance, a single-stranded nucleic acid having a nucleotide sequence of 50 to 100bp, preferably in the present invention SELEX standard method (Bock LC et al .; Nature , 355 (6360) , pp564-6, 1992). A sequence having a nucleotide sequence isolated from the single-stranded nucleic acid aptamers that specifically binds to E. coli. Base numbers of the numbers 3 to 26;

또한, 본 발명은 대장균에 특이적 결합력을 가진, 서열번호 3 내지 20에 기재된 올리고 뉴클레오티드를 제공한다.The present invention also provides oligonucleotides set forth in SEQ ID NOs: 3 to 20, which have a specific binding capacity to E. coli.

또한, 상기 스페이서(spacer) 부위는 기판 표면에 부착할 때 발생하는 문제를 고려한 부위이며, 스페이서로는 10 내지 30bp의 염기서열을 갖는 단일가닥핵산 및 5 내지 20 아미노산서열을 갖는 펩티드를 포함하고, 본 발명의 바람직한 실시예로 서열번호 1의 염기서열을 제공한다.In addition, the spacer (spacer) is a site in consideration of the problems occurring when attached to the substrate surface, the spacer includes a single stranded nucleic acid having a base sequence of 10 to 30bp and a peptide having 5 to 20 amino acid sequences, In a preferred embodiment of the present invention provides a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

또한, 상기 반응기부분은 어레이의 기판에 단일가닥핵산을 부착시키는 반응기가 결합된 부위이며, 반응기는 아민(amine)기, 티올(-SH)기, 비오틴(biotin) 등을 사용할 수 있다.In addition, the reactor portion is a site to which the reactor is attached to attach the single-stranded nucleic acid to the substrate of the array, the reactor may use an amine (amine) group, thiol (-SH) group, biotin (biotin) and the like.

본 발명의 바람직한 단일가닥핵산 캡쳐 프로브로 핵산의 5'을 아민기로 변형시킨 5'-프라이머(서열번호 1), 서열번호 3 내지 26의 단일가닥핵산염기서열 및 3'-프라이머(서열번호 2)로 이루어진 단일가닥핵산을 캡쳐 프로브로 제공하며, 이는 SELEX 표준방법으로 선택된 단일가닥핵산들 중 대장균에 특이적으로 결합하는 단일가닥핵산을 분리한 후, 서열번호 1과 서열번호 2의 프라이머 비율을 조절하여 비대칭 PCR을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다.Preferred single-stranded nucleic acid capture probe of the present invention is a 5'-primer (SEQ ID NO: 1), wherein the 5 'of the nucleic acid is modified with an amine group, the single-stranded nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 to 26 and the 3'-primer (SEQ ID NO: 2) It provides a single-stranded nucleic acid consisting of a capture probe, which isolates the single-stranded nucleic acid that specifically binds to E. coli among the single-stranded nucleic acids selected by SELEX standard method, and then adjust the primer ratio of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 Can be prepared by repeating the asymmetric PCR.

또한, 본 발명은 서열번호 3 내지 26에 기재된 염기서열을 포함하는 캡쳐 프로브들을 사용하여 제조되는 단일가닥핵산 어레이를 이용한 분석 방법을 제공한다.The present invention also provides an analysis method using a single stranded nucleic acid array prepared using capture probes comprising the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NOs: 3 to 26.

상기 기판은 유리, 실리콘 등의 무기물이나 아크릴계나 PET(polyethylene terephtalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 고분자 물질로 제작된 것을 포함하며, 바람직하게는 유리로 제작된 슬라이드 글라스를 의미한다. 기판은 알데히드 또는 폴리 L-리신(lysine) 등으로 코팅된 것을 사용한다.The substrate may be made of an inorganic material such as glass or silicon, or made of a polymer material such as acrylic or PET (polyethylene terephtalate), polycarbonate, polystyrene, polypropylene, and the like. It means the produced slide glass. The substrate is coated with aldehyde or poly L-lysine or the like.

더욱 상세하게는, 유리 슬라이드 표면에 고정시킬 단일가닥핵산(capture probe)은 SELEX 표준 방법으로 선정된 단일가닥핵산이 클로닝된 플라스미드를 주형으로, 5'쪽을 아민기로 변형된 5'-프라이머 및 3'-프라이머로 비대칭 PCR를 수행하여 준비한다. 분리한 1 pg 플라스미드, PCR 반응 용액, 10 pM 5'-프라이머, 1 pM 3'-프라이머, dNTP 혼합물(5mM dATP, 5mM CTP, 5mM dGTP, 5 mM dTTP)에서 표준 비대칭 PCR을 수행하여 단일가닥핵산을 합성한다. PCR 산물 정제 키트로 비결합된 프라이머를 제거하고, 슬라이드에 고정시킬 캡쳐 프로브인 단일가닥핵산을 준비한다. 유리 슬라이드는 알데히드로 도말된 슬라이드를 사용하여 도 6과 같이 단일가닥핵산이 배열된 어레이를 제작한다. 어레이의 제작은 핀(pin) 방식인 마이크로어레이어 시스템(Microarrayer system, GenPak사)을 사용하고, 스팟 간격(spot spacing)은 스팟 중심 사이(center-to-center)가 350 내지 400㎛가 되도록 한다. 각각의 단일가닥핵산을 3×SSC 완충액에 녹여 농도를 조절하고, 이때 어레이어 안의 습도는 70 내지 80%으로 유지하여 스팟팅(spotting)을 수행한다. 스팟팅된 슬라이드들은 습도유지챔머(humidified chamber)에서 방치한 후, 80℃에서 2 내지 4시간 방치하여 굽는(baking)과정을 수행한다. 당업계에 공지된 방법으로 단일가닥핵산을 유리 슬라이드에 고정시킨 후, 슬라이드를 바로 원심 분리하여 건조시킨 다음, 사용 전까지 빛이 차단된 상태로 보관을 한다.More specifically, the capture probe to be immobilized on the glass slide surface is a template of a single stranded nucleic acid cloned plasmid selected by the SELEX standard method, 5'-primer and 3 'modified with an amine group on the 5' side. Prepare by performing asymmetric PCR with '-primer. Single stranded nucleic acid by standard asymmetric PCR on isolated 1 pg plasmid, PCR reaction solution, 10 pM 5'-primer, 1 pM 3'-primer, dNTP mixture (5 mM dATP, 5 mM CTP, 5 mM dGTP, 5 mM dTTP) Synthesize Unbound primers are removed with a PCR product purification kit, and single stranded nucleic acid is prepared, which is a capture probe to be immobilized on a slide. The glass slide uses an aldehyde plated slide to produce an array of single stranded nucleic acids as shown in FIG. 6. The fabrication of the array uses a pin-type microarrayer system (GenPak), and spot spacing allows the center-to-center to be 350-400 μm. . Each single-stranded nucleic acid is dissolved in 3 × SSC buffer to adjust the concentration, and spotting is performed by keeping the humidity in the arrayer at 70 to 80%. The spotted slides are left in a humidified chamber and then baked at 80 ° C. for 2 to 4 hours to perform baking. After the single-stranded nucleic acid is fixed to the glass slide by a method known in the art, the slide is immediately centrifuged and dried, and then stored in a light-blocked state until use.

기존에 공지된 다양한 방법(M. schena; DNA microarray; a practical approach, Oxford, 1999)으로 단일가닥핵산이 배열된 어레이(도 1)를 제작할 수 있으며 단일가닥핵산이 어레이 부착된 형상은 도 2와 같다.An array of single-stranded nucleic acids (Fig. 1) can be prepared by various methods known in the art (M. schena; DNA microarray; a practical approach, Oxford, 1999). same.

도 1은 어레이에 부착된 단일가닥핵산들의 배열된 상태이며, 스팟 1은 어레이 표면에 있다. 도 2는 어레이에 부착된 스팟 형상 도면으로, 단일가닥핵산5이 기판 표면2에 코팅된 단층3에 부착된 상태이며, 스페이서4가 코팅된 단층3에 단일가닥핵산5을 부착시킨다.1 is an arrangement of single stranded nucleic acids attached to the array, with spot 1 at the surface of the array. FIG. 2 is a spot-shaped view attached to an array in which single-stranded nucleic acid 5 is attached to monolayer 3 coated on substrate surface 2 and single-stranded nucleic acid 5 is attached to monolayer 3 coated with spacer 4 .

본 발명은 단일가닥핵산인 캡쳐프로브의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a capture probe that is a single stranded nucleic acid.

또한, 본 발명은 단일가닥핵산 어레이의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a single stranded nucleic acid array.

본 발명의 분석방법의 반응단계(ⅱ)는 1차 반응, 2차 반응 및 3차 반응으로 이루어지며, 나누어 수행하는 것이 이상적이나 2차 반응을 제외하거나 혹은 이를 동시에 수행할 수도 있으며, 이들 반응 형태는 도 3과 같다.The reaction step (ii) of the analytical method of the present invention is composed of a first reaction, a second reaction, and a third reaction, and it is ideal to perform the division, except that the second reaction may be performed or may be performed at the same time. Is the same as FIG.

반응단계(ⅱ)에서 타겟 프로브는 특정물질과 결합하는 단일가닥핵산으로 표지를 하여 준비되며, 탐색단계에서 신호를 원활히 인지할 수 있는 여러 종류의 표지물질을 사용할 수 있다. 타겟 프로브는 SELEX를 통해 선별된 단일가닥핵산 또는 타겟 물질과 특이적 결합을 할 수 있는 구조를 보유한 단일가닥핵산이고, 이를 위해 핵산의 이차구조를 모델링하는 MFOLD 프로그램을 사용하여 이차구조 및 구조체 자유에너지를 확인한 후, 가장 안정도가 높은 이차구조를 갖는 단일가닥핵산을 선정한다.In the reaction step (ii), the target probe is prepared by labeling with a single-stranded nucleic acid which binds to a specific substance, and various kinds of labeling substances capable of smoothly recognizing a signal may be used in the searching step. The target probe is a single-stranded nucleic acid selected through SELEX or a single-stranded nucleic acid having a structure capable of specific binding with a target substance. For this purpose, a secondary structure and structure free energy using an MFOLD program that models a secondary structure of nucleic acid. After confirming, single-stranded nucleic acid having the highest stability secondary structure is selected.

상기 타겟 프로브의 표지물질로는 방사성 동위원소, 플로레신(Fluorescein),Cy3 또는 Cy5 등과 같은 형광물질 또는 바이오틴 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 형광물질을 사용한다. 상기 특정물질은 세균(bacteria), 진균류(fungi), 바이러스(virus), 세포주, 조직, 이로부터 분리된 단백질, 탄수화물, 지질, 다당체, 당단백, 호르몬, 수용체, 항원, 항체, 효소 등을 포함한다. 상기 세포주 및 조직은 원핵생물 또는 진핵생물에서 유래한 것을 포함하며, 진핵생물은 인간, 동물, 식물을 의미한다.As a label of the target probe, a fluorescent substance such as radioisotope, fluorescein, Cy3 or Cy5, or biotin may be used, and preferably, a fluorescent substance is used. The specific substance includes bacteria, fungi, viruses, cell lines, tissues, proteins, carbohydrates, lipids, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, antigens, antibodies, enzymes, and the like isolated therefrom. . The cell lines and tissues include those derived from prokaryotes or eukaryotes, and eukaryotes refer to humans, animals and plants.

1차 반응은 특정물질과 단일가닥핵산인 타겟 프로브 간의 반응이며, 반응용액은 단일가닥핵산이 특정물질과 잘 결합할 수 있는 염의 조성, 비특이적 결합을 방지하는 요소 등으로 구성된다. 바람직하게는 50mM 트리스(Tris)·염산(pH 7.4), 5mM 염화칼륨, 100mM 염화나트륨, 1mM 염화마그네슘, 0.1% 소듐아지드를 함유한 선택버퍼와 이에 0.2% 우혈청알부민 또는 단일핵산가닥이 첨가된 용액을 포함하는 분석시약을 사용한다. 반응온도는 SELEX 수행온도보다 낮은 온도에서 수행하는 것이 이상적이며, 바람직하게는 20 내지 30℃의 온도에서 반응을 수행한다. 보편적으로 단백질 및 단일가닥 핵산을 과량으로 처리하여 타겟 프로브의 비특이적인 결합을 방지하며, 바람직하게는 타겟 프로브의 안티센스가닥인 단일가닥핵산, 효모 tRNA(yeast tRNA), 살몬스펌 DNA(salmon sperm DNA) 또는 인간 태반 DNA(human placental DNA)를 사용할 수 있다. 그 다음 특정물질과 타겟 프로브들의 복합체 및 미결합된 타겟 프로브들은 막 여과법 혹은 원심 분리법 등으로 분리할 수 있다. 1차 반응에서 시료가 미생물 및 세포인 경우는, 타겟 프로브 용액을 시료가 포함된 선택버퍼에 혼합하여 실온에서 30분간 반응한 후, 바로 원심분리법 혹은 0.42 ㎛막을 이용한 여과방법으로 비결합 타겟 프로브를 제거하여 3차 반응에 사용할 수도 있다. 단백질인 경우는 단일가닥핵산과 단백질 복합체 및 비결합 단일가닥핵산을 0.45 ㎛ 니트로셀룰로오즈막 필터를 이용한 여과방법으로 분리할 수도 있다.The first reaction is a reaction between a specific substance and a target probe, which is a single stranded nucleic acid, and the reaction solution is composed of a salt composition capable of binding the single stranded nucleic acid to a specific substance well, and an element that prevents nonspecific binding. Preferably a selection buffer containing 50 mM Tris hydrochloric acid (pH 7.4), 5 mM potassium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride, 0.1% sodium azide and 0.2% bovine serum albumin or mononucleic acid strands added thereto. Use an assay reagent containing a. The reaction temperature is ideally carried out at a temperature lower than the SELEX operating temperature, preferably the reaction is carried out at a temperature of 20 to 30 ℃. In general, the protein and single-stranded nucleic acid is excessively treated to prevent nonspecific binding of the target probe. Preferably, the antisense strand of the target probe is a single-stranded nucleic acid, a yeast tRNA, and a salmon sperm DNA. Alternatively, human placental DNA may be used. Then, the complex of specific substances and target probes and the unbound target probes can be separated by membrane filtration or centrifugation. If the sample is a microorganism or a cell in the first reaction, the target probe solution is mixed with a selection buffer containing the sample and reacted at room temperature for 30 minutes, and then the non-binding target probe is directly removed by centrifugation or filtration using 0.42 μm membrane. It can also be removed and used for the tertiary reaction. In the case of proteins, single-stranded nucleic acids, protein complexes and unbound single-stranded nucleic acids may be separated by a filtration method using a 0.45 μm nitrocellulose membrane filter.

2차 반응은 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브가 부착된 어레이에 과량의 단일가닥핵산을 처리하여 반응시키고 세척하는 단계로, 바람직하게는 단일가닥핵산으로 효모 tRNA(yeast tRNA), 살몬스펌 DNA(salmon sperm DNA) 또는 인간 태반 DNA(human placental DNA)를 사용할 수 있다.The secondary reaction is a step of reacting and washing excess single-stranded nucleic acid in an array to which a capture probe, which is a single-stranded nucleic acid, is attached. Preferably, the yeast tRNA and salmon sperm DNA are treated with the single-stranded nucleic acid. DNA) or human placental DNA.

3차 반응은 1차 반응산물과 2차 반응산물을 반응시킨 후, 세척 및 건조하는 단계이다.The third reaction is a step of washing and drying the first reaction product and the second reaction product.

또한 본 발명의 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용한 생체분자에 대한 동정 및 정량적 분석에 있어서, 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브와 타겟 프로브와 특정물질간의 특이적 결합을 위한 분석 시약을 제공한다.In addition, in the identification and quantitative analysis of biomolecules using the single-stranded nucleic acid-attached array of the present invention, an assay reagent for specific binding between a single-stranded nucleic acid capture probe and a target probe and a specific substance is provided.

상기 분석시약으로 이의 구성요소는 (ⅰ) pH에 대한 완충작용을 위한 20 내지 100mM, 바람직하게는 50mM의 트리스·염산(pH 7.4), (ⅱ) 단일가닥핵산의 이차구조안정화에 관련된 물질로 염화칼륨, 염화나트륨, 염화마그네슘을 각각 0 내지 200mM로 함유하며, 바람직하게는 5mM 염화칼륨, 100mM 염화나트륨, 1mM 염화마그네슘를 함유하고, (ⅲ) 세균번식저해용으로 0.05 내지 0.2%의 소듐아지드를 함유하고, 바람직하게는 0.1% 소듐아지드이며, (ⅳ) 비특이적 결합 저해용으로 0.1 내지 0.3%, 바람직하게는 0.2%의 우혈청알부민 또는 타겟프로브를 기준으로 1 내지 10배의 몰수를 가진 단일가닥핵산 또는 비특이적인 결합을 저해하는 핵산으로 이는 프로브의 특이성을 고려하여 결정된 핵산이다. 상기 분석시약은 앞서 언급된 기본적인 4가지 구성요소 중 세가지 이상을 포함하여 이루어진 시약이다.The assay reagent comprises (i) potassium chloride as a substance involved in the secondary structure stabilization of tris hydrochloric acid (pH 7.4), (ii) single stranded nucleic acid at 20 to 100 mM, preferably 50 mM for buffering pH. , Sodium chloride and magnesium chloride, respectively, 0 to 200 mM, preferably 5 mM potassium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride, and (iii) 0.05 to 0.2% sodium azide for bacterial propagation inhibition. Preferably 0.1% sodium azide and (iii) single stranded nucleic acid or nonspecific having a molar number of 1 to 10-fold based on 0.1% to 0.3%, preferably 0.2% bovine serum albumin or target probe for nonspecific binding inhibition A nucleic acid that inhibits phosphorus binding is a nucleic acid determined in consideration of the specificity of the probe. The assay reagent is a reagent comprising three or more of the four basic components mentioned above.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 분석시약으로, 50mM 트리스·염산(pH 7.4), 5mM 염화칼륨, 100mM 염화나트륨, 1mM 염화마그네슘, 0.1% 소듐아지드 또는 단일가닥핵산을 포함하는 시약을 사용한다.In a preferred embodiment of the present invention, a reagent containing 50 mM tris-hydrochloric acid (pH 7.4), 5 mM potassium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride, 0.1% sodium azide or single stranded nucleic acid is used as an assay reagent.

캡쳐 프로브, 특정물질 및 타겟 프로브 복합체는 이들 간의 특이성 및 결합력에 따라 결합정도가 결정되며 이로부터 특정물질을 동정하여 정량할 수 있다. 프로브와 특정물질의 특이성 및 결합력은 복합체의 결합정도를 변화시키고, 이는 탐지 결과에 영향을 준다. 따라서 탐지 정도를 분석하여 특정물질의 종류 및 정량적인 변화를 확인할 수 있게 된다.The capture probe, the specific substance and the target probe complex are determined by the specificity and the binding force between them, from which specific substances can be identified and quantified. The specificity and binding strength of the probe and the specific substance change the degree of binding of the complex, which affects the detection result. Therefore, by analyzing the detection degree, it is possible to confirm the kind and quantitative change of a specific substance.

본 발명의 분석방법의 3번째 단계인 탐색단계(ⅲ)는 특정물질의 동정 및 정량적인 분석을 수행하는 단계로, 타겟 프로브에 표지하는 물질의 종류에 따라 도 4 및 도 5 등 같은 다양한 방법을 선택할 수 있다.The search step (iii), which is the third step of the analytical method of the present invention, is to perform identification and quantitative analysis of a specific substance, and various methods such as FIG. 4 and FIG. You can choose.

도 4는 어레이7을 플레이트6에 올려 놓은 후, 램프 11에서 조사되는 빛이 여기필터(excitation filter)10를 통하여 분광기9에 도달한다. 빛은 렌즈8를 통해서 어레이7에 조사된다. 어레이7에서 나오는 형광은 렌즈8을 통해서 분광기9에 모인 후, 방출필터(emission filter)12를 통하여 CCD카메라13에 도달한다. 이 카메라는 CPU14에 연결되어 VCR15과 모니터16에 이미지를 형성시켜 특정물질을 분석할 수 있다.4 shows that after placing the array 7 on the plate 6 , the light irradiated from the lamp 11 reaches the spectroscope 9 through an excitation filter 10 . Light is emitted to array 7 through lens 8 . The fluorescence from the array 7 is collected in the spectroscope 9 through the lens 8 and then reaches the CCD camera 13 through the emission filter 12 . The camera is connected to the CPU 14 and can be imaged on the VCR 15 and the monitor 16 to analyze specific materials.

도 5는 타원편광분석법(ellipsometry)에 기초한 측정방법으로, 엘립소메트리는 반사되는 빛의 파장에 대한 편광 변화를 측정하는 방법이다. 스팟(spot)내의 캡쳐 프로브들과 특정물질의 결합으로 스팟 부위의 밀도가 증가하여 표면에서 반사되는 표면-편광 라이트 빔(plane-polarized light beam)의 편광이 변화되며, 이를 용액 내에서 바로 모니터링하는 것이 가능하다. 전형적인 방법은 헬륨-네온 레이져(He-Ne laser)17에서 조사되는 단색 빛은 편광자(polarizer)18에 의해 표면-편광(plane polarized)으로 전환되어 시료의 표면에 조사된 후, 검출기(detector)21에 도달된다. 보상기(Compensator)19는 타원형으로 편광된 굴절빔(elliptically polarized reflected beam)을 표면편광으로 전환시킨다. 분석기(analyzer)29에 의해 상응하는 각도가 측정되어, 타원편광분석 파라메터(ellipsometric parameter)인 프사이(Psi)와 델타(Delta)가 계산되며, 이로부터 캡쳐 프로브에 결합된 특정물질을 확인할 수 있다(Azzamet al., Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland Publishing Company: Amsterdam, 1977).5 is a measurement method based on ellipsometry, and the ellipsometry is a method of measuring a change in polarization with respect to a wavelength of reflected light. The combination of the capture probes and the specific material in the spot increases the density of the spot site and changes the polarization of the plane-polarized light beam reflected from the surface, which is monitored directly in solution. It is possible. A typical method is that monochromatic light irradiated from a He-Ne laser 17 is converted to plane polarized by a polarizer 18 and irradiated to the surface of the sample, and then detector 21 Is reached. Compensator 19 converts the elliptically polarized reflected beam into surface polarization. Corresponding angles are measured by analyzer 29 to calculate the ellipsometric parameters Psi and Delta, from which the specific material bound to the capture probe can be identified. (Azzam et al. , Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland Publishing Company: Amsterdam, 1977).

상기 방법으로 미생물, 세포 및 단백질을 포함하는 생체분자에 대한 탐색 및 분석할 수 있는 시스템으로 유용성을 갖게 된다.This method is useful as a system for searching and analyzing biomolecules including microorganisms, cells and proteins.

본 발명은 대장균에 대한 특이적 결합 염기서열을 포함하는 캡쳐프로브로 제작된 단일가닥핵산 어레이, 상기 어레이, 타겟프로브와 대장균의 결합반응시 사용되는, 단일가닥핵산 또는 0.2% BSA이 포함된 분석시약, Cy-5가 부착된 5'-프라이머, 3'-프라이머를 포함하는 대장균 동정 및 정량분석을 위한 분석키트를 제공한다.The present invention is a single-stranded nucleic acid array made of a capture probe containing a specific binding sequence for E. coli, an assay reagent containing a single-stranded nucleic acid or 0.2% BSA used in the binding reaction of the array, target probe and E. coli Provides an analysis kit for E. coli identification and quantitative analysis, including 5'-primer, 3'-primer attached to Cy-5.

본 발명은 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용하여 시료에서 미생물, 세포 및 단백질을 포함하는 생체분자 등에 대한 탐색 및 분석하는 시스템을 제공한다.The present invention provides a system for searching and analyzing biomolecules including microorganisms, cells, and proteins in a sample using a single-stranded nucleic acid array.

상기 생체분자 등에 대한 탐색 및 분석하는 시스템은 본 발명의 단일가닥핵산이 고정된 어레이, 분석시약, 표지물질을 탐색하는 방법으로 구성된다.The system for searching and analyzing the biomolecules and the like is composed of a method for detecting a single-stranded nucleic acid fixed array, analytical reagent, and a labeling substance of the present invention.

상기 생체분자는 세균 및 바이러스와 같은 미생물, 세포주, 이로부터 분리된 단백질 또는 효소 등을 포함한다.The biomolecules include microorganisms such as bacteria and viruses, cell lines, proteins or enzymes isolated therefrom, and the like.

상기 단일가닥핵산이 고정된 어레이는 반응기-스페이서부위-인식부위로 구성된 본 발명의 단일가닥핵산(capture probe)이 슬라이드 글라스 위에 고착된 어레이를 의미하며, 상기 관련 시약은 상기 선택버퍼, 0.2% 우혈청알부민(BSA)을 함유한 선택버퍼 또는 단일핵산가닥을 함유한 분석시약을 포함하며, 신호물질을 탐색하는 방법은 레이저유발 형광법 또는 타원편광분석탐지법을 사용할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예로 레이저유발 형광법을 의미하며, 상기 동정 및 분석하는 시스템을 사용하여 생체 분자를 분석할 수 있다.The single-stranded nucleic acid-fixed array means an array in which a single-stranded nucleic acid (capture probe) of the present invention consisting of a reactor-spacer site-recognition site is fixed on a slide glass, and the related reagent is 0.2% of the selection buffer. An analysis reagent containing a selection buffer or a single nucleic acid strand containing serum albumin (BSA), and a method for searching for a signal material may use laser-induced fluorescence or elliptical polarization detection, and a preferred embodiment of the present invention. By laser induced fluorescence method, it is possible to analyze the biomolecules using the system for identifying and analyzing.

이하, 실시예와 첨부도면을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예 1: 단일가닥핵산의 선정Example 1: Selection of single stranded nucleic acid

SELEX 라이브러리, 프라이머 및 단일가닥핵산은 다음과 같이 준비하였다. HPLC 정제된 SELEX 라이브러리는 18개의 뉴클레오티드인 프라이머 결합 서열을 사이에 60개의 뉴클레오티드가 임의로 배열된 염기서열(5'-ATA CCA GCT TAT TCA ATT (N)60 AGA TAG TAA GTG CAA TCT-3': MWG-Biotech AG)로 구성되었다. 서열번호 1로 기재되는 5'-프라이머 (5'-ATA CCA GCT TAT TCA ATT-3'; spacer)와 서열번호 2로 기재되는 3'-프라이머 (5'-AGA TTG CAC TTA CTA TCT-3')는 이중가닥 혹은 단일가닥 DNA의 합성을 위한 PCR(polymerase chain reaction) 할 때, 반응 프라이머로 사용하였다. 단일가닥핵산은 5'-프라이머 및 3'-프라이머의 비율을 조절하여 비대칭 PCR((Asymmetric PCR)을 수행하여 준비하였다.SELEX libraries, primers and single stranded nucleic acids were prepared as follows. The HPLC purified SELEX library contains a nucleotide sequence of 60 nucleotides randomly arranged between a primer binding sequence of 18 nucleotides (5'-ATA CCA GCT TAT TCA ATT (N) 60 AGA TAG TAA GTG CAA TCT-3 ': MWG). -Biotech AG). 5'-primer (SEQ ID NO: 1) (5'-ATA CCA GCT TAT TCA ATT-3 '; spacer) and 3'-primer (SEQ ID NO: 2) (5'-AGA TTG CAC TTA CTA TCT-3' ) Was used as a reaction primer when PCR (polymerase chain reaction) for the synthesis of double-stranded or single-stranded DNA. Single-stranded nucleic acids were prepared by performing asymmetric PCR ((Asymmetric PCR) by adjusting the ratio of the 5'- primer and 3'-primer.

표적물질에 대한 단일가닥핵산인 압타머들(aptamers)의 선정은 SELEX 표준방법으로 수행하였다(Bock LC et al.;Nature,355(6360), pp564-6, 1992). 압타머는 특정물질에 대한 특이 결합력을 보이는 올리고뉴클레오티드로, 선택(selection) 과정을 반복함으로써 고도로 특이적인 염기서열을 얻을 수 있게 된다.Selection of aptamers, single-stranded nucleic acids for the target material, was performed by SELEX standard method (Bock LC et al .; Nature , 355 (6360) , pp564-6, 1992). Aptamers are oligonucleotides that show specific binding ability to a specific substance, and thus, a highly specific sequence can be obtained by repeating a selection process.

상기에서 합성된 단일가닥핵산을 첫회는 1015염기서열/1㎖의 농도로, 다음 회부터는 200 pmol/200 ㎕의 농도로 선택버퍼(50 mM Tris·Cl (pH 7.4), 5 mM KCl, 100 mM NaCl, 1 mM MgCl2, 0.1% NaN3)에서 80℃에서 10분간 가열한 후, 얼음에 10분간 방치하였다. 사용한 단일가닥핵산의 5배의 효모 tRNA(yeast tRNA, Life Technologies사) 및 0.2 % BSA(bovine serum albumin, Merck사)을 첨가하여 반응용액을 준비하였다. 단일가닥핵산을 106개의 대장균 DH-5α(Amershambiosciences 사)가 있는 선택버퍼에서 첨가하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 대장균과 결합하는 단일가닥핵산은 원심분리하여 분리한 후, 1 ㎖ 선택버퍼(0.2% BSA 포함)로 세척하였다. 용액 I(선택버퍼, 10mM EDTA)을 상기 반응물에 처리하여 단일가닥핵산을 분리한 후, 페놀 추출 및 에탄올 침전으로 단일가닥핵산을 완전히 분리하였다.The single-stranded nucleic acid synthesized in the above was selected at a concentration of 10 15 nucleotide sequences / 1 ml, and at a concentration of 200 pmol / 200 μl from the next time (50 mM TrisCl (pH 7.4), 5 mM KCl, 100). mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 0.1% NaN 3 ) was heated at 80 ° C. for 10 minutes, and then left on ice for 10 minutes. The reaction solution was prepared by adding 5 times yeast tRNA (yeast tRNA, Life Technologies) and 0.2% BSA (bovine serum albumin, Merck) of the used single-stranded nucleic acid. Single-stranded nucleic acid was added in a selection buffer containing 10 6 Escherichia coli DH-5α (Amershambiosciences) and reacted at 37 ° C. for 30 minutes. Single-stranded nucleic acid binding to E. coli was centrifuged and separated, and washed with 1 ml selection buffer (containing 0.2% BSA). Solution I (selection buffer, 10 mM EDTA) was treated with the reaction to separate the single stranded nucleic acid, followed by complete separation of the single stranded nucleic acid by phenol extraction and ethanol precipitation.

두 번째 과정을 수행하기 위해, 에탄올 침전으로 얻은 단일가닥핵산에 5'-프라이머 및 3'-프라이머를 이용하여 비대칭 PCR (asymmetric PCR)을 수행하여, 다시 단일가닥핵산을 준비한 후 상기 기술한 방법을 반복적으로 수행하였다. 최종 8회를 수행한 후, 최종 분리된 단일가닥핵산을 5'-프라이머 및 3'-프라이머를 이용하여 PCR를 수행하여 이중가닥핵산을 합성하였다. 이 PCR 산물을 T-벡터에 클로닝하여 염기서열을 결정한 후, 대장균과 높은 결합력이 있는 단일가닥핵산을 18개를 선정하여 E1 내지 18 (서열번호 3 내지 20)로, 결합력이 없는 단일가닥핵산을 N1 내지 6(서열번호 21 내지 26)으로 명명하였다. 표 1은 본 발명의 단일가닥핵산의 염기서열 E1 내지 E18을 나열한 것이고, 표 2는 본 발명의 단일가닥핵산의 염기서열 N1 내지 N6을 나열한 것이다.In order to perform the second process, the single stranded nucleic acid obtained by ethanol precipitation was subjected to asymmetric PCR (asymmetric PCR) using a 5'-primer and a 3'-primer. It was performed repeatedly. After performing the final eight times, the final isolated single-stranded nucleic acid was PCR using 5'-primer and 3'-primer to synthesize double-stranded nucleic acid. The PCR product was cloned into a T-vector to determine the nucleotide sequence. Then, 18 single-stranded nucleic acids having high binding ability with E. coli were selected, and E1-18 (SEQ ID NOs: 3-20) were selected. Named N1-6 (SEQ ID NOS: 21-26). Table 1 lists the nucleotide sequences E1 to E18 of the single-stranded nucleic acids of the present invention, Table 2 lists the nucleotide sequences N1 to N6 of the single-stranded nucleic acids of the present invention.

구분division 단일가닥핵산(ata cca gct tat tca att(N60)aga tag taa gtg caa tct)의 N60의 염기서열Nucleotide sequence of N60 of single stranded nucleic acid ( ata cca gct tat tca att (N60) aga tag taa gtg caa tct ) E1E1 CTT TCT TAC TCG GAT GAT CCT CTT GTG GTC GTC ATA GTC GTT GAA TAC GCT ATT GGG TTGCTT TCT TAC TCG GAT GAT CCT CTT GTG GTC GTC ATA GTC GTT GAA TAC GCT ATT GGG TTG E2E2 GGT GTG GCA AGG GGT AAC GGT GCG GGA ACG CTA TTC TCG TGT GAT GGT GTA GCC TTG GAAGGT GTG GCA AGG GGT AAC GGT GCG GGA ACG CTA TTC TCG TGT GAT GGT GTA GCC TTG GAA E3E3 AGT TCG ATG AGG GTG ACA CCG CCA GGA GTG TTT GCT AGA CTT GAG GAA AGG GGC CCG GTGAGT TCG ATG AGG GTG ACA CCG CCA GGA GTG TTT GCT AGA CTT GAG GAA AGG GGC CCG GTG E4E4 ACC CGT CGA TAA TGA CTG AAC TTC CTC TAT CTT AAA GGG GGT GCG CTT GTT GGG AAG GAGACC CGT CGA TAA TGA CTG AAC TTC CTC TAT CTT AAA GGG GGT GCG CTT GTT GGG AAG GAG E5E5 GGG TAA GGG GAT GTT TCT GGG ATT CAA GCG CCT GAT TCT GAG GTG GGC CTC CGC TAC GAGGGG TAA GGG GAT GTT TCT GGG ATT CAA GCG CCT GAT TCT GAG GTG GGC CTC CGC TAC GAG E6E6 TCT GTA TTT GTA CGC ACC GAA GAT AAG AGA GGG AGT GGA TGG GCT GAA ATG GAG GAC AGGTCT GTA TTT GTA CGC ACC GAA GAT AAG AGA GGG AGT GGA TGG GCT GAA ATG GAG GAC AGG E7E7 CAT GGG CGG GCC GCG GTC TAT TCG GGA TTA TTG CGG ATC CAA GCG TTT TTG GTG TAT GAGCAT GGG CGG GCC GCG GTC TAT TCG GGA TTA TTG CGG ATC CAA GCG TTT TTG GTG TAT GAG E8E8 TCA GGG TGT GAA GTT CTT CCG CGC TAG TGG CTT GTA TGT TAT GGA TAA TAC CGC CTC ATGTCA GGG TGT GAA GTT CTT CCG CGC TAG TGG CTT GTA TGT TAT GGA TAA TAC CGC CTC ATG E9E9 GTC GGG GTT GCA AGG CGT CGT AGC GTG TAT TTG TGA TGG TGA GGA GGT GAA AGG CTG TGAGTC GGG GTT GCA AGG CGT CGT AGC GTG TAT TTG TGA TGG TGA GGA GGT GAA AGG CTG TGA E10E10 GCG TAT GGG CGG GTC ATT AGG ACA ATT TAA CCA CTC GCG AAA GGG GGC AGC TTG AGT TGGGCG TAT GGG CGG GTC ATT AGG ACA ATT TAA CCA CTC GCG AAA GGG GGC AGC TTG AGT TGG E11E11 ATT GTC TGT GTG ACT AGT CGG TCT AGT GTG GGG GAG AAG AGT AAA CAA TCG GCG GTG AAGATT GTC TGT GTG ACT AGT CGG TCT AGT GTG GGG GAG AAG AGT AAA CAA TCG GCG GTG AAG E12E12 TTA CCA CTG AGT TAA TTT GTA CGG TCT GCG GTG TAC TTT AAG TAT GAA GGG GAC TAC ACATTA CCA CTG AGT TAA TTT GTA CGG TCT GCG GTG TAC TTT AAG TAT GAA GGG GAC TAC ACA E13E13 GCT ATC AAT ATT ATA GAG GCG GTC GGG GTA GTG TCA TCG TGG ATA TTT TTT ATG GGC GGGGCT ATC AAT ATT ATA GAG GCG GTC GGG GTA GTG TCA TCG TGG ATA TTT TTT ATG GGC GGG E14E14 TAG GAG AGC GGG AGC TGA GAA CTT AGA GGC GCC GAT ACA CGA GGA CGG ATT TCT CAA TGGTAG GAG AGC GGG AGC TGA GAA CTT AGA GGC GCC GAT ACA CGA GGA CGG ATT TCT CAA TGG E15E15 GAC GTA TTA CAG TTA AGT TGG CGC CAT TCG ATT TCT GAT CAC CGG CCG GCA TCA GAG GGGGAC GTA TTA CAG TTA AGT TGG CGC CAT TCG ATT TCT GAT CAC CGG CCG GCA TCA GAG GGG E16E16 ATA CCA GCT TAT TCA ATT ATA CCA GCT TAT TCA ATT TTG TGG GTG GAT TGG TTG GTG TAGATA CCA GCT TAT TCA ATT ATA CCA GCT TAT TCA ATT TTG TGG GTG GAT TGG TTG GTG TAG E17E17 CCG TAA GTC CGG TCT TCC TTG CTG AGT CGC CCT TTC AGG TGC CCA AGC TAC GTG CTG AGACCG TAA GTC CGG TCT TCC TTG CTG AGT CGC CCT TTC AGG TGC CCA AGC TAC GTG CTG AGA E18E18 TTG GTG GGG AGG GCC AGT TAG GTC TAA TTT CCG ACG CGC AAG AAT GTC TAC TCA GGT CCGTTG GTG GGG AGG GCC AGT TAG GTC TAA TTT CCG ACG CGC AAG AAT GTC TAC TCA GGT CCG

구분division 단일가닥핵산(ata cca gct tat tca att(N60)aga tag taa gtg caa tct)의 N60의 염기서열Nucleotide sequence of N60 of single stranded nucleic acid ( ata cca gct tat tca att (N60) aga tag taa gtg caa tct ) N1N1 GTC TAC AAA GGC GAG ACA TGT GCT GTA AAC GTT TTT GTA ATA AGA GTC CGC GTT AAT CCGGTC TAC AAA GGC GAG ACA TGT GCT GTA AAC GTT TTT GTA ATA AGA GTC CGC GTT AAT CCG N2N2 CTG CTA CGC GAG GCG GGT AAA TTC GGT GGG CTA GAG GCG AGC GAC ATA GTA GTG TAG GGACTG CTA CGC GAG GCG GGT AAA TTC GGT GGG CTA GAG GCG AGC GAC ATA GTA GTG TAG GGA N3N3 TAT TTG TAG GGG GCT ACT GGT TAA CGT AAT TGG TCT TTA AGG AGG TTT AGT CGG TGG GTGTAT TTG TAG GGG GCT ACT GGT TAA CGT AAT TGG TCT TTA AGG AGG TTT AGT CGG TGG GTG N4N4 TAT AAA GGC GGG GTG CAT AGT TGG GAC GGG AGA ATC TTT GGG GCG ATG TTT TTG GGT GCGTAT AAA GGC GGG GTG CAT AGT TGG GAC GGG AGA ATC TTT GGG GCG ATG TTT TTG GGT GCG N5N5 TCC GGG AGA CGG GTG GTG CGT GTG CCT TTC GAT AGT TAA CGG GGA TGA CCA AAT GCA TAGTCC GGG AGA CGG GTG GTG CGT GTG CCT TTC GAT AGT TAA CGG GGA TGA CCA AAT GCA TAG N6N6 TCG CAG TTG TGG CTA ATG GGT GAG AGG GAG TGA GTG TTC TAT AAA TAA TTC GAA AAG TCCTCG CAG TTG TGG CTA ATG GGT GAG AGG GAG TGA GTG TTC TAT AAA TAA TTC GAA AAG TCC

실시예 2: 단일가닥핵산 어레이의 제작Example 2: Preparation of Single Strand Nucleic Acid Array

유리 슬라이드 표면에 고정시킬 단일가닥핵산(capture probe)은 선정된 단일가닥핵산이 클로닝된 플라스미드를 주형(template)으로 하여 5'쪽을 아민기(amine group)로 변형된 5'-프라이머 및 3'-프라이머로 비대칭 PCR를 수행하여 준비하였다. 분리한 1 pg 플라스미드, PCR 반응 용액, 10 pM 5'-프라이머, 1 pM 3'-프라이머, dNTP 혼합물(5mM dATP, 5mM CTP, 5mM dGTP, 5 mM dTTP)에서 표준 비대칭 PCR 방법으로 94℃ 30초, 52℃ 30초, 72℃ 20 초 조건으로 30회 사이클을 반복 수행하여 단일가닥핵산을 합성하였다. PCR 산물 정제 키트(QIAquick PCR Purification Kit, Qiagen사)의 프로토콜에 준하여 비결합된 프라이머를 제거하고, 슬라이드에 고정시킬 캡쳐 프로브인 단일가닥핵산을 준비하였다. 유리 슬라이드는 알데히드로 도말된 슬라이드인 CSS (BMS사)를 사용하여 도 6과 같이 단일가닥핵산이 배열된 어레이를 제작하였다. 어레이의 제작은 핀(pin) 방식인 마이크로어레이어 시스템(Microarrayer system, GenPak사)을 사용하였고, 스팟 간격(spot spacing)은 스팟 중심 사이(center-to-center)가 370㎛가 되도록 하였다. 각각의 단일가닥핵산을 3×SSC 완충액에 녹여 농도를 조절하였다. 이때 어레이어 안의 습도는 70%로 유지하여 스팟팅(spotting)을 수행하였다. 스팟팅된 슬라이드들은 습도유지챔머 (humidified chamber)에서 15분간 방치한 후, 80℃에서 2 내지 4시간 방치하여 굽는(baking)과정을 수행하였다. 공지된 방법으로 단일가닥핵산을 유리 슬라이드에 고정시킨 후, 슬라이드를 바로 원심 분리하여 건조시킨 다음, 빛이 차단된 상태로 보관을 하였다.The single stranded nucleic acid (capture probe) to be immobilized on the glass slide surface is a 5'-primer and 3 'modified with an amine group on the 5' side by using a templated clone of the selected single stranded nucleic acid. Prepared by performing asymmetric PCR with primers. Isolated 1 pg plasmid, PCR reaction solution, 10 pM 5'-primer, 1 pM 3'-primer, dNTP mixture (5 mM dATP, 5 mM CTP, 5 mM dGTP, 5 mM dTTP) at 94 ° C for 30 seconds 30 cycles were repeated at 52 ° C., 30 seconds, and 72 ° C. for 20 seconds to synthesize single-stranded nucleic acids. According to the protocol of the PCR product purification kit (QIAquick PCR Purification Kit, Qiagen), unbound primers were removed, and single-stranded nucleic acid, which was a capture probe to be immobilized on a slide, was prepared. Glass slides were prepared using an aldehyde-plated slide, CSS (BMS), to prepare an array of single-stranded nucleic acids as shown in FIG. 6. The array was fabricated using a pin-type microarrayer system (GenPak, Inc.), and the spot spacing was such that the center-to-center was 370 μm. Each single stranded nucleic acid was dissolved in 3 × SSC buffer to adjust the concentration. At this time, the humidity in the arrayer was maintained at 70% to perform spotting. The spotted slides were left in a humidified chamber for 15 minutes, and then baked at 80 ° C. for 2 to 4 hours to perform baking. After the single-stranded nucleic acid was fixed to the glass slide by a known method, the slide was immediately centrifuged and dried, and then stored in a light-blocked state.

실시예 3: 반 응Example 3: Reaction

타겟 프로브(Target probes)으로 사용된 단일가닥핵산은 SELEX로 선정된 단일가닥핵산인 E5가 클로닝된 플라스미드를 주형으로 하여 5'쪽에 형광표지체인 Cy5(sulfoindocyanine)가 부착된 5'-프라이머(서열번호 1) 및 3'-프라이머(서열번호 2)를 사용하여 비대칭 PCR로 준비하였다. 분리한 1 pg 플라스미드, PCR 반응 용액[10 pM Cy5가 부착된 5'-프라이머, 1 pM 3'-프라이머, dNTP 혼합물(5mM dATP, 5mM CTP, 5mM dGTP, 5 mM dTTP)]에서 표준 비대칭 PCR 방법으로 94℃ 30초, 52℃ 30초, 72℃ 20 초 조건으로 30 사이클 반복 수행하여 단일가닥핵산에 형광을 표지하였다. PCR 산물 정제 키트(QIAquick PCR Purification Kit, Qiagen사)의 프로토콜에 준하여서 비결합된 염기와 프라이머를 제거하였다.The single-stranded nucleic acid used as target probes was a 5'-primer (SEQ ID NO: 5) attached with a fluorescent label Cy5 (sulfoindocyanine) on the 5 'side using a plasmid cloned with E5, a single-stranded nucleic acid selected from SELEX. 1) and 3'-primer (SEQ ID NO: 2) was used to prepare by asymmetric PCR. Standard asymmetric PCR method in isolated 1 pg plasmid, PCR reaction solution [5'-primer with 10 pM Cy5, 1 pM 3'-primer, dNTP mixture (5 mM dATP, 5 mM CTP, 5 mM dGTP, 5 mM dTTP)] 30 cycles were repeated under conditions of 94 ° C. 30 sec, 52 ° C. 30 sec, and 72 ° C. 20 sec. Unbound bases and primers were removed according to the protocol of the PCR Product Purification Kit (QIAquick PCR Purification Kit, Qiagen).

반응은 1차 반응, 2차 반응 및 3차 반응 세단계로 수행되었다. 시료는 대장균(DH-5 α)을 12시간동안 배양한 후, 희석하여 준비하였으며 표준방법에 따라 콜로니형성단위(colony forming unit, cfu)를 측정하였다.The reaction was carried out in three steps: first reaction, second reaction and third reaction. Samples were prepared by diluting E. coli (DH-5α) for 12 hours, diluting them, and measuring colony forming units (cfu) according to standard methods.

1차 반응으로, 정제된 타겟 프로브 용액과 시료가 포함된 150㎕ 선택버퍼 (0.2% BSA 포함)를 혼합하여 실온에서 30분간 반응한 후, 바로 타겟 프로브의 안티센스 가닥(antisense strand)인 단일가닥핵산 혹은 단일가닥핵산(yeast tRNA)을 첨가하여 실온에서 10분간 반응시켰다.In the first reaction, the purified target probe solution and the 150 μl selection buffer containing the sample (containing 0.2% BSA) were mixed and reacted at room temperature for 30 minutes, followed by the single-stranded nucleic acid that is the antisense strand of the target probe. Alternatively, single-stranded nucleic acid (yeast tRNA) was added and reacted at room temperature for 10 minutes.

2차 반응으로, 실시예 2에서 준비된 단일가닥핵산이 부착된 유리 슬라이드에 용액 II(선택버퍼+단일가닥핵산)를 처리하여 실온에서 10분간 반응시킨 후, 선택버퍼로 세척하였다.In the second reaction, the glass slide with the single-stranded nucleic acid prepared in Example 2 was treated with Solution II (selective buffer + single-stranded nucleic acid), reacted for 10 minutes at room temperature, and washed with the selective buffer.

3차 반응으로는 상기 1차 반응산물을 상기 2차 반응이 끝난 유리 슬라이드에 처리하여 실온에서 30분간 반응시킨 후, 선택버퍼로 세척하였다.In the third reaction, the first reaction product was treated on the glass slide after the second reaction, and reacted at room temperature for 30 minutes, followed by washing with a selective buffer.

실시예 4: 탐색 및 분석Example 4: Exploration and Analysis

3차 반응이 종결된 유리 슬라이드를 원심분리로 건조한 후, 사용한 형광염료를 여기(excitation)하기 위한 적절한 파장의 레이저(Cy5, 635 nm)를 갖는 레이저 스캐너(laser scanner, GenePix4000, Axon사)를 이용하였으며, 형광이미지는 다중-이미지-태그된 이미지 파일(multi-image-tagged image file, TIFF) 포맷으로 저장한 후, 적절한 화상분석(image analysis) 소프트웨어(GenePix Pro 3.0, Axon사)로 분석하였다(도 3). 스팟(spot)당 시그날 강도(signal intensity, 단위: quanta)는 주위배경의 기본 시그날을 뺀 것을 사용하는데, 여기서 배경 시그날은 특정 스팟의 주위에 있는 4개 스팟의 주변 시그날로 구성된 지역적 배경(local background)을 의미한다. 스팟이 가지고 있는 화소(pixel)의 90% 이상이 배경 시그날 + 2 표준편차(S.D.; standard deviation)를 초과하는 시그날 강도를 보일 때 데이타 분석에 포함시키며, 위 조건을 충족시키지 못하면 데이터에 포함시키지 않는 스팟(bad spot)으로 분류하고, 분석에 포함하지 않는 것이 일반적이다. 표지 효율(Labeling efficient)에 따른 편차(variation)는 내부표준(internal standard, IS)의 시그날을 이용하여 평준화(e.g., Normalized Intensity = Probe Intensity / IS intensity)하며, 단일표지(monolabeling)를 한 경우에는 Cy5 채널의 시그날 강도(signal intensity)로 그 결과를 기록하며 스팟팅(spotting)이 두 배 이상으로 된 경우는 평균값을 사용한다. 프로브의 시그날 강도 (signal intensity, S)는 스팟이 갖는 픽셀(pixel)들에 대해서 각각의 시그날 강도를 구한 다음 이들의 중심값(median)을 사용한다(median value of pixel-by-pixel). 시그날 강도(S)는내부표준(IS)을 이용해서 표지효율에 따른 편차를 평준화한다.After drying the glass slide after tertiary reaction by centrifugation, a laser scanner (Laser scanner, GenePix4000, Axon) having an appropriate wavelength laser (Cy5, 635 nm) for excitation of the used fluorescent dye was used. The fluorescence images were stored in a multi-image-tagged image file (TIFF) format and analyzed with an appropriate image analysis software (GenePix Pro 3.0, Axon). 3). The signal intensity per spot (quanta) is used by subtracting the base signal of the surrounding background, where the background signal is a local background consisting of the surrounding signals of four spots around a particular spot. ). If more than 90% of the pixels in the spot show a signal intensity that exceeds the background signal + 2 standard deviation (SD), then it is included in the data analysis. It is common to classify as a bad spot and not include it in the analysis. Variation according to labeling efficiency is normalized (eg, Normalized Intensity = Probe Intensity / IS intensity) using the signal of the internal standard (IS), and in the case of monolabeling The result is recorded as the signal intensity of the Cy5 channel and the average value is used when the spotting is more than doubled. The signal intensity (S) of the probe is obtained by obtaining the respective signal intensities for the pixels of the spot and then using their median value (median value of pixel-by-pixel). Signal intensity (S) is averaged by the labeling efficiency using the internal standard (IS).

S'(normalized value) = S (Cy5-reference) ×(Cy5-IS).S '(normalized value) = S (Cy5-reference) x (Cy5-IS).

이상의 방법으로 픽셀 밀도의 분석 결과와 실제 시료량 사이의 관계를 규명하여 그 상관관계를 작성하여 어레이 형광 데이타로부터 시료내 세균의 수를 정량할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.By the above method, the relationship between the analysis result of the pixel density and the actual sample amount can be identified and the correlation can be created to provide a method for quantifying the number of bacteria in the sample from the array fluorescence data.

형광정도는 캡쳐 프로브(capture probes), 특정물질 및 타겟 프로브(target probe)가 형성하는 복합체에 따라 다양하게 표시된다. 캡쳐 프로브, 특정물질 및 타겟 프로브 복합체는 이들 간의 특이성 및 결합력에 따라 결합정도가 결정되며 이로부터 특정물질을 동정하여 정량할 수 있다. 프로브와 특정물질의 특이성 및 결합력은 복합체의 결합정도를 변화시키고, 이는 형광정도에 영향을 준다. 따라서 형광정도를 분석하여 특정물질의 종류 및 정량적인 변화를 확인할 수 있게 된다.Fluorescence levels vary depending on the complex formed by capture probes, specific materials, and target probes. The capture probe, the specific substance and the target probe complex are determined by the specificity and the binding force between them, from which specific substances can be identified and quantified. The specificity and binding force of the probe and the specific substance change the degree of binding of the complex, which affects the degree of fluorescence. Therefore, by analyzing the degree of fluorescence it is possible to confirm the type and quantitative change of a specific material.

이상의 테스트 결과는 도 7a 및 7b와 같으며, 도식된 바와 같이 단일가닥핵산이 부착된 유리 슬라이드에서 대장균(E. coli)에 대한 압타머가 부착된 부위 (E1 내지 18, 서열번호 3 내지 20)에서는 형광이 있나, 음의 대조구 (N1 내지 6, 서열번호 21 내지 26)는 형광이 없었다. 또한, 리스테리아균(Listeria monocytogenes,ATCC #19118)을 시료로 하여 동일한 방법으로 검사한 결과, 형광을 확인할 수 없었다. 이상의 결과로부터 SELEX로 선정된 도 6 의 E1 내지 18(서열번호 3 내지 20)의 염기서열은 대장균에 대한 특이적인 결합력이 있음을 확인할 수 있었다.The results of the above test are shown in FIGS. 7A and 7B, and as shown in the aptamer-attached site (E1-18, SEQ ID NOs: 3-20) on E. coli in a glass slide with single-stranded nucleic acid There was fluorescence, but the negative controls (N1-6, SEQ ID NOs: 21-26) were not fluorescence. In addition, when tested with the same method using Listeria monocytogenes ( ATCC # 19118) as a sample, the fluorescence could not be confirmed. From the above results, it was confirmed that the nucleotide sequence of E1 to 18 (SEQ ID NOS: 3 to 20) of FIG. 6 selected as SELEX has specific binding ability to E. coli.

또한, 대장균 100 cfu의 경우(도 7a) 및 대장균 10,000 cfu의 경우 (도 7b)의 비교한 결과, 형광정도가 대장균 10,000 cfu의 경우가 100 cfu 경우보다 상대적으로 높아 형광정도의 차이는 대장균의 cfu의 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 캡쳐 프로브에 대장균과 타겟 프로브의 복합체가 부착되어 이 복합체 수에 따라 형광정도가 상이하며 이는 미생물의 수와 상관관계가 있으며 이를 이용하여 미생물의 수를 결정할 수 있었다.In addition, as a result of comparing 100 cfu of E. coli (Fig. 7a) and 10,000 cfu of E. coli (Fig. 7b), the degree of fluorescence is relatively higher than that of 100 cfu of E. coli 10,000 cfu than the difference in fluorescence of cfu of E. coli It can be confirmed that there is a correlation. That is, the complex of the E. coli and the target probe is attached to the capture probe, and the degree of fluorescence is different according to the number of the complexes, which is correlated with the number of microorganisms.

상기의 방법으로 다양한 물질에 대한 인식부위를 가진 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용하여 한 시료에서 다양한 물질의 동정 및 정량적인 변화를 탐색 및 분석할 수 있다.By the above method, the single-stranded nucleic acid attached array having recognition sites for various materials can be used to search for and analyze the identification and quantitative changes of various materials in one sample.

이상에서 설명한 본 발명은 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용한 특정물질의 동정과 정량적인 변화까지 확인할 수 있는 분석방법 및 시스템은 미생물, 세포, 단백질을 포함하는 생체분자 등에 대한 탐색 및 분석 등에 사용할 수 있어 궁극적으로는 의학, 수의학, 환경공학, 식품공학, 농업 등에 광범위하게 응용될 수 있다.The present invention described above can be used for the analysis and analysis of biomolecules including microorganisms, cells, and proteins, and the like. Ultimately, it can be widely applied in medicine, veterinary medicine, environmental engineering, food engineering and agriculture.

Claims (9)

(ⅰ) 반응기(X)-스페이서 부위(R)-인식부위(V)로 구성된 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브들을 고체 기판 위에 고착시켜 어레이를 제작하는 단계; (ⅱ) 분석시약을 처리한 특정물질과 타겟 프로브간의 반응물 및 단일가닥핵산을 처리한 어레이와의 반응단계; (ⅲ) 타겟 프로브에 표지된 물질을 탐색하는 단계를 포함하는, 단일가닥핵산 어레이를 이용한 특정물질의 동정 및 정량적인 분석방법.(Iii) attaching capture probes, which are single-stranded nucleic acids consisting of a reactor (X) -spacer site (R) -recognition site (V), onto a solid substrate to fabricate an array; (Ii) a reaction between the specific material treated with the assay reagent and the target probe and a reaction with the single stranded nucleic acid array; (Iii) A method of identifying and quantitatively analyzing specific substances using a single stranded nucleic acid array, comprising searching for a substance labeled on a target probe. 제 1항에 있어서, 특정물질은 세균, 진균류, 바이러스, 세포주, 조직, 이로부터 분리된 단백질, 탄수화물, 지질, 다당체, 당단백, 호르몬, 수용체, 항원, 항체, 효소인 분석방법.The method of claim 1, wherein the specific substance is bacteria, fungi, viruses, cell lines, tissues, proteins, carbohydrates, lipids, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, antigens, antibodies, enzymes. 제 1항에 있어서, 캡쳐 프로브는 5'이 아민기로 변형된 서열번호 1의 5'-프라이머, 서열번호 3 내지 26에 기재된 단일핵산염기서열 및 서열번호 2의 3'-프라이머로 이루어진 프로브인 분석방법.The analysis according to claim 1, wherein the capture probe is a probe consisting of a 5'-primer of SEQ ID NO: 1 in which 5 'is modified with an amine group, a mononucleate sequence described in SEQ ID NOs: 3 to 26, and a 3'-primer of SEQ ID NO: 2 Way. 제 1항에 있어서, 분석시약은 50mM 트리스·염산(pH 7.4), 5mM 염화칼륨, 100mM 염화나트륨, 1mM 염화마그네슘, 0.1% 소듐아지드로 구성되는 조성을 갖으며, 0.2% 우혈청알부민 또는 단일가닥핵산을 포함하는 완충액인 분석방법.The assay reagent of claim 1 has a composition consisting of 50 mM Tris hydrochloric acid (pH 7.4), 5 mM potassium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride, 0.1% sodium azide, and comprises 0.2% bovine serum albumin or single stranded nucleic acid. Analysis method which is a buffer solution. 대장균에 특이적 결합력을 가진, 서열번호 3 내지 20에 기재된 올리고뉴클레오티드.An oligonucleotide according to SEQ ID NOs: 3 to 20, having specific binding ability to E. coli. 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용한 특정물질에 대한 동정 및 정량적 분석에 있어서, 단일가닥핵산인 캡쳐 프로브와 타겟 프로브와 특정물질간의 특이적 결합을 위한 하기의 조성을 함유하는 분석 시약;In the identification and quantitative analysis of a specific substance using a single-stranded nucleic acid array, an assay reagent containing the following composition for specific binding between a single-stranded nucleic acid capture probe and a target probe and the specific substance; (ⅰ) 20 내지 100mM 트리스·염산(pH 7.4),(Iii) 20 to 100 mM tris hydrochloric acid (pH 7.4), (ⅱ) 각각 0 내지 200mM의 염화칼륨, 염화나트륨 또는 염화마그네슘, 그리고 이들의 혼합용액,(Ii) 0 to 200 mM potassium chloride, sodium chloride or magnesium chloride, and a mixed solution thereof, respectively; (ⅲ) 0.05 내지 0.2%의 소듐아지드,(Iii) 0.05 to 0.2% sodium azide, (ⅳ) 0.1 내지 0.3%의 우혈청알부민 또는 타겟프로브를 기준으로 1 내지 10배의 몰수를 가진 단일가닥핵산 또는 비특이적인 결합을 저해하는 핵산.(Iii) 0.1-0.3% bovine serum albumin or single-stranded nucleic acid with a molar number of 1 to 10-fold based on target probe or nucleic acid that inhibits nonspecific binding. 제 6항에 있어서, 50mM 트리스·염산(pH 7.4), 5mM 염화칼륨, 100mM 염화나트륨, 1mM 염화마그네슘, 0.1% 소듐아지드 또는 단일가닥핵산인 분석시약.The assay reagent according to claim 6, which is 50 mM Tris hydrochloric acid (pH 7.4), 5 mM potassium chloride, 100 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride, 0.1% sodium azide or single stranded nucleic acid. 대장균에 대한 특이적 결합 염기서열을 포함하는 캡쳐프로브로 제작된 단일가닥핵산 어레이, 상기 어레이, 타겟프로브와 대장균의 결합반응시 사용되는, 단일가닥핵산 또는 0.2% BSA가 포함된 분석시약, Cy-5가 부착된 5'-프라이머, 3'-프라이머를 포함하는 대장균 동정 및 정량분석을 위한 분석키트.Single-stranded nucleic acid array made with a capture probe containing a specific binding sequence to E. coli, the assay reagent used for the binding reaction between the array and the target probe and E. coli, single-stranded nucleic acid or 0.2% BSA, Cy- Analytical kit for identification and quantitative analysis of E. coli, including 5'-primer, 3'-primer with 5 attached. 단일가닥핵산이 부착된 어레이를 이용하여 시료에서 미생물, 세포 및 단백질을 포함하는 생체분자 등에 대한 탐색 및 분석하는 하기의 것으로 구성되는 구성 시스템;A system consisting of the following to search for and analyze biomolecules including microorganisms, cells, and proteins in a sample using an array with a single stranded nucleic acid; (ⅰ) 반응기-스페이서부위-인식부위로 구성된 단일가닥핵산이 슬라이드 글라스에 고정된 어레이,(Iii) an array in which a single-stranded nucleic acid consisting of a reactor-spacer site-recognition site is fixed to a slide glass, (ⅱ) 제 6항의 분석시약,(Ii) the analytical reagent of paragraph 6; (ⅲ ) 표지물질을 탐색하는 레이저형광유발 탐지법.(Iii) Laser fluorescence induction detection methods to detect markers.
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