KR100995426B1 - DNA aptamer specifically binding to arsenic and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유해 중금속에 의한 환경오염문제 해결에 DNA 앱타머를 활용한 것으로, 여러 중금속 중 특히 비소에 특이적으로 결합하는 비소 결합 DNA 앱타머 선별에 관한 것이다. 구체적으로는 비소 결합 DNA 앱타머 선별을 위한 컬럼 제작 및 비소 결합 DNA 앱타머 선별 과정과 이를 통하여 획득한 비소 결합 DNA 앱타머의 다양한 산업적/환경적 응용성 및 상기 비소 결합 DNA 앱타머를 포함하는 조성물에 관한 것이다.The present invention utilizes DNA aptamers to solve environmental pollution problems caused by harmful heavy metals, and relates to selection of arsenic binding DNA aptamers that specifically bind to arsenic, among other heavy metals. Specifically, a process for preparing a arsenic binding DNA aptamer and a arsenic binding DNA aptamer screening process, and various industrial / environmental applications of the arsenic binding DNA aptamer obtained therefrom and a composition comprising the arsenic binding DNA aptamer It is about.

비소 결합, DNA 앱타머, 중금속, 마이크로어레이, 키트, SELEX Arsenic binding, DNA aptamers, heavy metals, microarrays, kits, SELEX

Description

비소에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 그의 용도{DNA aptamer specifically binding to arsenic and uses thereof}DNA aptamer specifically binding to arsenic and uses according to arsenic

본 발명은 독성 물질인 비소에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 그 앱타머의 활성에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 착색제, 농약(살충제, 살초제 등), 폐건전지, 방부제 등의 우리 일상생활에 다양한 형태로 포함되어 있는 비소 제거 및 비소 감지 칩에 DNA 앱타머를 활용하기 위하여, 비소 결합 DNA 앱타머 선별을 위한 비소 결합 컬럼 제작 과정, 비소 결합 DNA 앱타머 선별 과정, 최적 비소 결합 DNA 앱타머 선별 과정, 최적 비소 결합 DNA 앱타머 특징 및 비소 특이성, 다양한 시료액에 함유된 비소를 제거하기 위한 DNA 앱타머 컬럼 제작 과정, 이를 이용한 환경 분야에서의 다양한 응용 가능성 및 상기 비소 결합 DNA 앱타머를 포함하는 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to the activity of DNA aptamers and their aptamers specifically binding to arsenic, which is a toxic substance, and more specifically, to our daily lives such as colorants, pesticides (pesticides, herbicides, etc.), waste batteries, and preservatives. In order to utilize DNA aptamers in arsenic removal and arsenic detection chips, which are included in various forms, arsenic binding column preparation, arsenic binding DNA aptamer selection, and optimal arsenic binding DNA aptamer selection for arsenic binding DNA aptamer selection Process, optimal arsenic binding DNA aptamer characteristics and arsenic specificity, DNA aptamer column manufacturing process for removing arsenic contained in various sample solutions, various applications in the environmental field using the same and the arsenic binding DNA 결합 aptamer It relates to a composition.

현재 각종 산업의 발달로 지구환경은 급속히 오염되고 있으며, 이로 인해 인간뿐 아니라, 모든 동식물에서 그 피해가 나타나고 있다. 특히 인간은 먹이 피라미드의 최종 소비자로 각종 독성오염물질 섭취로 인한 발암률 증가, 기형아 출산 문제들에 무방비 상태로 노출되어 있다. 특히, 각종 독성오염물질 중 비소는 주변 환경을 크게 오염시키는 독성이 강한 발암성 물질로, 비소 오염물질을 포함하는 토양이나 물을 기반으로 한 음식물의 섭취, 비소 혼합물의 직접적 흡입, 피부 노출 등 다양한 경로에 의하여 유입되어 인체의 피부, 호흡계, 소화계, 신경계 등 여러 기관에 걸쳐서 치명적인 독성을 나타낸다. 한편, 비소는 토양 및 지하수 등 자연 환경에서는 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)의 산화음이온 (oxyanion) 두 가지 형태로 존재하며, 자연환경의 산소 수준에서는 비산이온이 열역학적으로 더 안정된 것으로 알려져 있다. 한편, 비소의 화학종에 따라 용해도, 이동성 및 독성에 있어 현저한 차이를 보이는 것으로 알려져 있다. 특히, 독성은 산화상태와 유기, 무기 형태의 분급 정도에 의존하며 환원, 무기 형태가 산화, 유기 형태보다 일반적으로 독성이 큰 것으로 알려져 있다. 아비산이온은 용해도 및 이동성에 있어 비산이온보다 높아 독성도가 20~60 배 이상 높은 것으로 알려져 있다. At present, the global environment is rapidly being polluted due to the development of various industries, which causes the damage not only to humans but also to all animals and plants. In particular, humans are end consumers of the food pyramid and are unprotected from increasing carcinogenesis and birth defects due to the consumption of various toxic pollutants. In particular, arsenic is a highly toxic carcinogenic substance that greatly contaminates the surrounding environment, and is widely used for ingesting food based on soil or water containing arsenic contaminants, inhaling arsenic mixtures, and exposing skin. Influenced by the pathway, it shows fatal toxicity across various organs such as skin, respiratory system, digestive system and nervous system. On the other hand, arsenic exists in the natural environment such as soil and groundwater in the form of arsenic ion (+3, arsenite) or oxyanion of arsenate (+5, arsenate). It is known to be more thermodynamically stable. On the other hand, it is known to show a significant difference in solubility, mobility and toxicity according to the species of arsenic. In particular, toxicity depends on the oxidation state and the degree of classification of organic and inorganic forms, and reduction, inorganic forms are generally known to be more toxic than oxidation and organic forms. It is known that arsenic ions are 20 to 60 times higher in toxicity and mobility than arsenic ions.

상기한 바와 같이 치명적인 독성을 갖는 비소를 포함한 여러 중금속들이 심각한 환경 오염원으로 부각되고 있는바, 이들을 효과적으로 처리할 수 있는 친환경적 기술이 요구되고 있다.As described above, various heavy metals, including arsenic with lethal toxicity, have emerged as serious environmental pollutants. Therefore, there is a need for an environment-friendly technology capable of effectively treating them.

종래 환경에 포함되어 있는 비소 및 여러 중금속을 처리하는 기술로는 일반적인 고형화/안정화, 매립처리, 토양 객토, 유리화, 식물 정화법, 토양 세척법 등이 알려져 있다. As a technique for treating arsenic and various heavy metals included in the conventional environment, general solidification / stabilization, landfilling, soil cover, vitrification, plant purification, soil washing, and the like are known.

이러한 방법들은 오염되어 있는 토양이나 오염수를 수거하여 특수 용액 등을 처리하여 물리 화학적으로 정화시키는 기법으로 오염 지역이 적은 경우에는 비 교적 효과적으로 오염물 제거가 가능하지만 특정 오염물만을 특이적으로 제거할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 특히, 자연 상태에서의 오염은 광범위할 뿐만 아니라, 다양한 구조물의 형태, 오염 현장의 다양한 pH, 온도 등의 유동적인 현장 상태에 적용되는 효과적인 비소 제거 방법이 아직까지 개발된 적이 없다.These methods collect contaminated soil or contaminated water and treat them with special solutions to purify them physically and chemically.In the case of a small contaminated area, they can effectively remove contaminants but cannot remove only specific contaminants. It has a disadvantage. In particular, contamination in the natural state is not only extensive, but effective arsenic removal methods have not been developed that are applicable to fluid field conditions such as various structure types, various pH, temperature, etc. at the pollution site.

DNA 앱타머는 환경 및 산업 분야에서 높은 응용 잠재 가능성으로 인하여 최근 많은 선진국의 연구자들을 중심으로 특정 목적 물질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 제작, 선별하기 위해 많은 노력을 기울였다. 하지만 현재까지 제작/개발된 DNA 앱타머의 경우 특허 및 핵심기술이 대부분 선진국의 대형 연구소 및 다국적기업에 의해 독점되어 있어 국내 연구자 및 산업체에서의 연구 및 응용이 제한적일 수밖에 없다. 따라서 목적 물질에 특이적으로 결합하는 특정 앱타머 제작 및 선별 기술 확보를 통한 산업적 응용 가능한 경제성 있는 앱타머 확보 및 응용기술개발이 매우 시급한 실정이다.Due to the high potential for application in the environment and industry, DNA aptamers have recently made a lot of efforts to produce and screen DNA aptamers that specifically bind to specific target materials, mainly by researchers from many developed countries. However, in the case of DNA aptamer produced / developed up to now, patents and core technologies are mostly monopolized by large research institutes and multinational corporations in developed countries, so research and application in domestic researchers and industries are limited. Therefore, it is very urgent to secure economically applicable aptamers and develop application technologies by securing a specific aptamer production and screening technology specifically binding to the target substance.

한국특허공개 제1994-7000545호에는 생체분자에 특이적인 압타머 및 그의 제조방법이 개시되어 있으며, PCT 국제공개 WO 2007/043784에는 RNA 압타머 및 그의 용도가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 194-7000545 discloses aptamers specific for biomolecules and a method for their preparation, and RNA aptamers and their use are disclosed in PCT International Publication WO 2007/043784.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 자연계의 다양한 환경 내 심각한 환경오염 유발의 주요원인 중금속인 비소에 특이적으로 결합하는 비소 결합 DNA 앱타머 제작 방법, 상기 방법을 활용한 비소 결합 DNA 앱타머 선별 과정,다양한 시료액에 함유된 비소를 제거하기 위한 DNA 앱타머 컬럼 제작 방법, 이를 이용한 환경 분야에서의 다양한 응용 가능성, 상기 선별한 비소 결합 DNA 앱타머를 활용한 다양한 산업적 응용성 및 상기 비소 결합 DNA 앱타머를 포함한 조성물을 제공하고자 한다.The present invention has been made in accordance with the above requirements, a method for producing arsenic-binding DNA aptamer specifically binding to arsenic, a heavy metal that is a major cause of serious environmental pollution in various environments of nature, arsenic binding DNA using the method Aptamer screening process, DNA aptamer column production method for removing arsenic in various sample solutions, various applications in the environmental field using the same, various industrial applications using the selected arsenic binding DNA aptamer and the It is intended to provide a composition comprising an arsenic binding DNA aptamer.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 중금속에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a DNA aptamer specifically binding to heavy metals.

또한, 본 발명은 유효성분으로 상기 DNA 앱타머를 포함하는 중금속 제거 또는 검출용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for removing or detecting heavy metals containing the DNA aptamer as an active ingredient.

또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머 또는 이를 포함하는 조성물을 이용하여 시료 내 중금속을 검출하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for detecting a heavy metal in a sample using the DNA aptamer or a composition comprising the same.

또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머가 고정화된 기판을 갖는 마이크로어레이를 제공한다.The present invention also provides a microarray having a substrate on which the DNA aptamer is immobilized.

또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 중금속 검출용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for heavy metal detection comprising the DNA aptamer.

또한, 본 발명은 비소 결합 DNA 앱타머 선별을 위한 비소 결합 센서 칩 제작 방법을 제공한다.The present invention also provides a arsenic binding sensor chip manufacturing method for arsenic binding DNA aptamer screening.

또한, 본 발명은 중금속에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 방법을 제공한다.The present invention also provides a DNA aptamer screening method that specifically binds to heavy metals.

또한, 본 발명은 최적 비소 결합 DNA 앱타머 선별 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for optimal arsenic binding DNA aptamer selection.

또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머 또는 이를 포함하는 조성물을 이용하여 시료 내 중금속을 제거하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for removing heavy metals in a sample using the DNA aptamer or a composition comprising the same.

본 발명은 유해 중금속에 의한 환경오염문제 해결에 DNA 앱타머를 활용한 것으로, 여러 중금속 중 특히 비소에 특이적으로 결합하는 비소 결합 DNA 앱타머 선별에 관한 것이다. 구체적으로는 비소 결합 DNA 앱타머 선별을 위한 컬럼 제작 및 비소 결합 DNA 앱타머 선별 과정과 이를 통하여 획득한 비소 결합 DNA 앱타머의 다양한 산업적/환경적 응용성 및 상기 비소 결합 DNA 앱타머를 포함하는 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명을 통해, 환경오염의 주범인 중금속을 제거하는 새로운 형태의 방법을 제시할 수 있었으며, 이는 선진국 및 다국적 기업에 의해 독점되어 있는 환경오염물질 제거 기술에 대한 핵심기술을 확보함으로써, 국가 바이오산업 경쟁력 및 환경 친화적인 차세대 공정으로서의 전환 등의 폭 넓은 산업적 응용성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.The present invention utilizes DNA aptamers to solve environmental pollution problems caused by harmful heavy metals, and relates to selection of arsenic binding DNA aptamers that specifically bind to arsenic, among other heavy metals. Specifically, a process for preparing a arsenic binding DNA aptamer and a arsenic binding DNA aptamer screening process, and various industrial / environmental applications of the arsenic binding DNA aptamer obtained therefrom and a composition comprising the arsenic binding DNA aptamer Can be provided. Through the present invention, it was possible to propose a new type of method for removing heavy metals, which is the main culprit of environmental pollution, which secured the core technology for the technology of removing environmental pollutants, which is monopolized by developed countries and multinational corporations, thereby leading It is expected to be able to secure a wide range of industrial applications such as conversion to a next generation process that is competitive and environmentally friendly.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중금속에 특이적으로 결합하 는 DNA 앱타머를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a DNA aptamer that specifically binds to heavy metals.

본 명세서에서, 앱타머(aptamer)란 목적 물질에 높은 친화력을 가지는 DNA를 말하는 것으로서, SELEX (Systematic Evolution of Ligands of Exponential enrichment)라는 방법으로 원하는 다양한 목적 물질 (단백질, 당, 염색물질, DNA,금속이온, 세포 등)에 대한 앱타머를 개발할 수 있다.In the present specification, the aptamer refers to DNA having a high affinity for a target substance, and various target substances (proteins, sugars, stains, DNAs, metals) desired by a method called SELEX (Systematic Evolution of Ligands of Exponential enrichment). Aptamers for ions, cells, etc.).

상기 중금속은 비소(As), Cd, Pb, Cu, Fe, Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Mg 등일 수 있으며, 바람직하게는 인체에 유해한 중금속인 As, Cd, Pb 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 As 이다.The heavy metal may be arsenic (As), Cd, Pb, Cu, Fe, Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Mg, etc., preferably As, Cd, Pb which is a heavy metal harmful to the human body, more preferably It is As.

본 발명의 일 구현예에 따른 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가질 수 있으며, 바람직하게는 서열번호 3의 염기서열을 가질 수 있다. 또한, 상기 서열과 상보적인 서열도 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 상기 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다. 변이체는 염기 서열은 변화되지만, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기 서열과 유사한 기능적 특성을 갖는 염기 서열이다. 구체적으로, DNA 앱타머 유전자는 서열번호 1 내지 8의 염기 서열과 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다.DNA aptamer according to an embodiment of the present invention may have at least one nucleotide sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8, preferably may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. In addition, sequences complementary to the sequences can also be included within the scope of the present invention. In addition, variants of the sequences may be included within the scope of the present invention. A variant is a nucleotide sequence that changes in nucleotide sequence but has similar functional properties to the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1-8. Specifically, the DNA aptamer gene has at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, most preferably at least 95% homology with the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1-8 It may include a base sequence.

폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않 음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.The "% sequence homology" for a polynucleotide is identified by comparing two optimally arranged sequences with a comparison region, wherein part of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence (addition or deletion) for the optimal alignment of the two sequences. It may include additions or deletions (ie, gaps) as compared to not including).

본 발명의 일 구현예에 따른 DNA 앱타머는 단일가닥 DNA일 수 있다. 단일가닥 DNA 앱타머는 2차 구조를 형성하여 중금속, 바람직하게는 비소에 결합할 수 있다 (도 7 참고).DNA aptamers according to one embodiment of the invention may be single stranded DNA. Single-stranded DNA aptamers can form secondary structures that bind to heavy metals, preferably arsenic (see FIG. 7).

본 발명은 또한, 유효성분으로 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 포함하는 중금속 제거 또는 검출용 조성물을 제공한다. 상기 중금속은 바람직하게는 비소이다. 본 발명의 DNA 앱타머는 중금속, 바람직하게는 비소에 특이적으로 결합하는 성질을 가지므로 중금속 제거 또는 검출을 가능하게 할 수 있다.The present invention also provides a composition for heavy metal removal or detection comprising a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 as an active ingredient. The heavy metal is preferably arsenic. Since the DNA aptamer of the present invention has a property of specifically binding to heavy metals, preferably arsenic, it may enable heavy metal removal or detection.

본 발명은 또한, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머가 고정화된 기판을 갖는 마이크로어레이를 제공한다. 상기 마이크로어레이는 중금속 검출에 이용될 수 있으며, 상기 중금속은 바람직하게는 비소일 수 있다.The present invention also provides a microarray having a substrate on which a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 is immobilized. The microarray may be used for heavy metal detection, and the heavy metal may be preferably arsenic.

본 발명의 마이크로어레이에 있어서, "마이크로어레이"란 기판 상에 올리고뉴클레오티드 그룹이 높은 밀도로 고정화되어 있는 것으로서, 상기 올리고뉴클레오티드 그룹은 각각 일정한 영역에 고정화되어 있는 마이크로어레이를 의미한다. 이러한 마이크로어레이는 당업계에 잘 알려져 있다. 마이크로어레이에 관하여는 예를 들면, 미국특허 제5,445,934호 및 제5,744,305호에 개시되어 있으며, 이들 특허의 내용은 참조에 의하여 본 명세서에 포함된다. 상기 DNA 앱타머에 대하여는 상기 기재한 바와 같다.In the microarray of the present invention, "microarray" refers to a microarray in which oligonucleotide groups are immobilized at a high density on a substrate, and the oligonucleotide groups are immobilized in a predetermined region, respectively. Such microarrays are well known in the art. Microarrays are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 5,445,934 and 5,744,305, the contents of which are incorporated herein by reference. The DNA aptamer is as described above.

용어 "기판"은 결합 특성을 보유하고, 결합의 배경 수준이 낮게 유지되는 조건하에 DNA 앱타머가 부착될 수 있는 임의의 기판을 말한다. 통상적으로, 상기 기판은 미세역가(microtiter) 플레이트, 막(예를 들면, 나일론 또는 니트로셀룰로오스) 또는 미세구(비드) 또는 칩일 수 있다. 막에 적용 또는 고정 전에, DNA 앱타머를 변형시켜 고정화를 촉진시키거나 결합 효율을 개선시킬 수 있다. 상기 변형은 단독중합체 테일링(homopolymer tailing), 지방족기, NH2 기, SH 기 및 카르복실기와 같은 상이한 반응성 작용기와의 커플링, 또는 바이오틴, 합텐 또는 단백질과의 커플링을 포함할 수 있다.The term "substrate" refers to any substrate to which a DNA aptamer can be attached under conditions that retain binding properties and keep the background level of binding low. Typically, the substrate may be a microtiter plate, membrane (eg, nylon or nitrocellulose) or microspheres (beads) or chips. Prior to application or fixation to the membrane, DNA aptamers can be modified to promote immobilization or improve binding efficiency. Such modifications may include homopolymer tailing, coupling with different reactive functional groups such as aliphatic groups, NH 2 groups, SH groups and carboxyl groups, or coupling with biotin, hapten or protein.

본 발명은 또한, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 포함하는 중금속 검출용 키트를 제공한다. 본 발명의 키트에서 상기 중금속은 바람직하게는 비소일 수 있다. 또한, 본 발명의 키트는 최적의 반응 수행 조건을 기재한 사용자 설명서를 추가로 포함할 수 있다.The present invention also provides a kit for heavy metal detection comprising a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8. In the kit of the present invention, the heavy metal may be preferably arsenic. In addition, the kit of the present invention may further include a user manual describing the conditions for performing the optimal reaction.

본 발명은 또한, 중금속을 함유하는 것으로 의심되는 시료와, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 접촉시키는 단계 및 중금속과 DNA 앱타머의 결합을 검출하는 단계를 포함하는 시료 내 중금속을 검출하는 방법을 제공한다. 본 발명의 중금속 검출 방법에서, 상기 중금속은 바람직하게는 비소일 수 있으며, DNA 앱타머는 바람직하게는 서열번호 3의 염기서열을 가질 수 있다.The present invention also comprises contacting a sample suspected of containing a heavy metal with a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 and detecting the binding of the heavy metal and DNA aptamer It provides a method for detecting a heavy metal in a sample comprising the step of. In the heavy metal detection method of the present invention, the heavy metal may be preferably arsenic, DNA aptamer may preferably have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.

중금속을 함유하는 것으로 의심되는 시료는 착색제, 농약 (살충제, 살초제 등), 폐건전지, 방부제, 하천수 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 중금속과 DNA 앱타머의 결합을 검출하기 위한 앱타머의 표지물질로는 방사성 동위원소, 플루오레신(fluorescein), Cy3 또는 Cy5 등과 같은 형광물질 또는 바이오틴 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 형광물질을 이용할 수 있다.Samples suspected of containing heavy metals may be, but are not limited to, colorants, pesticides (pesticides, herbicides, etc.), spent batteries, preservatives, river water, and the like. As a label of the aptamer for detecting the binding of the heavy metal and the DNA aptamer, a radioactive isotope, a fluorescent substance such as fluorescein, Cy3 or Cy5, or biotin may be used. It is available.

본 발명은 또한, 중금속을 함유하는 것으로 의심되는 시료와, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 접촉시켜 중금속 및 DNA 앱타머 복합체를 형성하는 단계 및 상기 복합체를 제거하는 단계를 포함하는 시료 내 중금속을 제거하는 방법을 제공한다. 본 발명의 중금속 제거 방법에서, 상기 중금속은 바람직하게는 비소일 수 있으며, DNA 앱타머는 바람직하게는 서열번호 3의 염기서열을 가질 수 있다.The present invention also comprises the steps of contacting a sample suspected of containing a heavy metal with a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 to form a heavy metal and DNA aptamer complex and It provides a method for removing heavy metals in a sample comprising the step of removing the complex. In the heavy metal removal method of the present invention, the heavy metal may be preferably arsenic, DNA aptamer may preferably have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.

본 발명의 방법의 일 구현예는 DNA 앱타머를 비드 (bead) 표면에 고정화하기 위해 한쪽 끝을 바이오틴으로 변형시키는 단계; 상기 변형된 DNA 앱타머를 비드 표면에 고정화하는 단계; 및 상기 고정화된 DNA 앱타머와 중금속의 결합을 유도하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비드는 변형된 DNA 앱타머의 바이오틴과 결합 가능한 어떠한 것으로도 코팅될 수 있으나, 바람직하게는 스트렙트아비딘 (streptavidin)으로 코팅될 수 있다. 이는 스트렙트아비딘을 표면에 코팅하게 되면 바이오틴과 결합을 잘하는 아비딘과 같은 생체 분자가 쉽게 결합하는 것을 이용한 것으로, 다시 말해서 당 업계에서 통상적으로 사용하는 아비딘-바이오틴 결합을 이용한 것이다. 본 발명의 중금속 제거 방법에서, 바람직하게는 상기 비드는 자성비드 (magnetic bead)이고, 자석을 이용하여 중금속과 결합된 DNA 앱타머를 제거하는 단계를 더 포 함할 수 있다. 자성비드에 DNA 앱타머를 고정화시켜 중금속을 결합시키게 되면 결합된 DNA 앱타머-중금속 복합체를 자석을 이용하여 분리할 수 있게 되고, 이 복합체로부터 다시 중금속을 분리함으로써 중금속만을 선택적으로 제거할 수 있게 된다.One embodiment of the method of the present invention comprises the steps of modifying one end with biotin to immobilize the DNA aptamer on the bead surface; Immobilizing the modified DNA aptamer on a bead surface; And inducing binding of the immobilized DNA aptamer and heavy metal. The beads may be coated with any one capable of binding to the biotin of the modified DNA aptamer, but may preferably be coated with streptavidin. When the surface coating of streptavidin is a biomolecule such as avidin that binds well to biotin is easily used, that is, using avidin-biotin binding commonly used in the art. In the heavy metal removal method of the present invention, preferably the bead is a magnetic bead (magnetic bead), may further comprise the step of removing the DNA aptamer bound to the heavy metal using a magnet. By binding DNA aptamers to magnetic beads to bind heavy metals, the bound DNA aptamer-heavy metal complexes can be separated using magnets, and the heavy metals can be selectively removed from the complexes. .

본 발명은 또한,The present invention also provides

1) PCR과 비대칭(asymmetric) PCR 기법을 이용하여 DNA 앱타머를 증폭하고, ssDNA 앱타머를 선별하는 단계;1) amplifying DNA aptamers using PCR and asymmetric PCR techniques and selecting ssDNA aptamers;

2) 컬럼에 중금속을 선택적으로 고정하는 단계; 및2) optionally fixing the heavy metal to the column; And

3) 중금속 결합 컬럼과 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 중금속에 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 단계;3) screening DNA aptamers that bind heavy metals through heavy metal binding columns and SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment);

를 포함하는 중금속에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 방법을 제공한다.It provides a DNA aptamer screening method that specifically binds to a heavy metal comprising a.

본 발명의 DNA 앱타머 선별 방법에서, PCR을 이용하여 증폭한 dsDNA 중 ssDNA (single strand DNA)만을 증폭하기 위해 비대칭(asymmetric) PCR을 수행한다. 비대칭 PCR은 정방향 프라이머와 역방향 프라이머 중 하나의 프라이머, 예를 들면, 정방향 프라이머만을 이용하여 PCR을 수행함으로써 단일가닥 DNA를 수득할 수 있게 된다. ssDNA 앱타머를 선별하는 방법은 예를 들면, PCR 수행시 역방향 프라이머에 바이오틴을 부착시켜 dsDNA를 증폭하고, 증폭 산물에 스트렙트아비딘을 처리하여 바이오틴-스트렙트아비딘 복합체를 형성하여 복합체를 선택적으로 제거함 으로써 ssDNA 앱타머만을 선별할 수 있게 된다. 수득한 ssDNA 앱타머에 S1 nuclease를 처리하여 ssDNA인지를 확인할 수 있다 (도 1 참고).In the DNA aptamer selection method of the present invention, asymmetric PCR is performed to amplify only single strand DNA (ssDNA) among dsDNAs amplified using PCR. Asymmetric PCR enables single stranded DNA to be obtained by performing PCR using only one of the forward and reverse primers, for example, the forward primer. The method for screening ssDNA aptamer, for example, amplifies dsDNA by attaching biotin to a reverse primer during PCR, and treating the amplification product with streptavidin to form a biotin-streptavidin complex to selectively remove the complex. As a result, only ssDNA aptamers can be selected. The obtained ssDNA aptamer may be treated with S1 nuclease to determine whether it is ssDNA (see FIG. 1).

본 발명의 비소에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 방법은 affi-Gel 10 resin (Bio-rad, USA)에 4-aminophenylarsine oxide (4PAO)을 coupling하는 단계 및 SELEX 방법을 이용하여 비소 특이 결합 DNA 앱타머 선별 방법을 포함할 수 있으며 (도 2 참고), 중금속을 선택적으로 고정시켜 특정 중금속에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 방법은 카르복실기로 코팅된 센서 칩에 아민기를 부착하는 단계; 및 상기 아민기가 부착된 센서 칩에 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)을 부착시키는 단계; 중금속에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 단계로 이루어질 수 있다 (도 4 참고). 카르복실기로 코팅된 센서 칩은 CM5일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.DNA aptamer screening method that specifically binds to arsenic of the present invention is the step of coupling 4-aminophenylarsine oxide (4PAO) to affi-Gel 10 resin (Bio-rad, USA) and arsenic specific binding DNA using SELEX method Aptamer screening may include a method (see FIG. 2), and DNA aptamer screening methods for selectively binding heavy metals to specifically bind to specific heavy metals may include attaching an amine group to a sensor chip coated with a carboxyl group; And attaching ionized arsenite ions (+3, arsenite) or arsenate (+5, arsenate) to the sensor chip to which the amine group is attached in various forms according to the aqueous solution environment. DNA aptamer selection step that specifically binds heavy metals (see Figure 4). The sensor chip coated with a carboxyl group may be CM5, but is not limited thereto.

본 발명의 DNA 앱타머 선별 방법에서, 중금속 결합 컬럼과 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 중금속에 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 단계는 최적 친화성(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계; 최적 SELEX 라운드에서 중금속 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝 단계; 및 선별된 중금속 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열 결정 단계;로 이루어지질 수 있다.In the DNA aptamer screening method of the present invention, the step of screening the DNA aptamer binding to the heavy metal through a heavy metal binding column and SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) technique is SELEX round screening having an optimal affinity (affinity) Real time PCR step for; PCR and cloning steps for screening heavy metal binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round; And DNA sequence determination of the selected heavy metal binding DNA aptamer candidate group.

본 발명의 SELEX 방법이란 임의적으로 합성된 DNA의 집합에서 특정 분자에 대해 높은 결합력을 지니는 DNA를 선별하여 증폭시킴으로써 해당 분자의 DNA 결합 서열을 알아내는 방법 (Louis et al. 1992. Nature 355, 564-566)을 말한다.SELEX method of the present invention is a method for determining the DNA binding sequence of a molecule by selecting and amplifying a DNA having a high binding capacity to a specific molecule in a set of randomly synthesized DNA (Louis et al. 1992. Nature 355, 564- 566).

최적 친화성(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계에서, SELEX를 10회까지 마친 후 SELEX의 계속적 진행 여부 및 최적 라운드 선별을 위하여 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머의 친화성을 실시간 PCR 기법을 이용하여 정량적으로 확인한 결과, 9 라운드에서 획득한 ssDNA 앱타머의 비소 결합 효율이 가장 높다는 것을 확인하였다 (표 1 참고). 최적 SELEX 라운드에서 중금속 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝을 수행한 후, 선별된 중금속 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열을 결정하였다. 최종적으로 선별된 8가지 DNA 앱타머의 서열은 표 2에 나타낸다.In the real-time PCR step for SELEX round selection with optimal affinity, real-time PCR of the affinity of ssDNA aptamer eluted in each round for continuous progress and optimal round selection after SELEX up to 10 times As a result of quantitative confirmation using the technique, it was confirmed that the arsenic binding efficiency of the ssDNA aptamer obtained in the ninth round was the highest (see Table 1). PCR and cloning were performed to select heavy metal binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round, and then the DNA sequences of the selected heavy metal binding DNA aptamer candidates were determined. The sequences of the eight finally selected DNA aptamers are shown in Table 2.

본 발명의 DNA 앱타머 선별 방법에서, 상기 중금속은 바람직하게는 비소일 수 있다.In the DNA aptamer screening method of the present invention, the heavy metal may preferably be arsenic.

본 발명은 또한, 카르복실기로 코팅된 센서 칩 표면에 아민기를 부착하는 단계; 및 상기 아민기가 부착된 센서 칩에 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)을 부착시키는 단계;를 포함하는 비소 결합 센서 칩 제작 방법을 제공한다 (도 4 참고). The present invention also comprises the steps of attaching an amine group to the surface of the sensor chip coated with a carboxyl group; And attaching ionized arsenite ions (+3, arsenite) or arsenic ions (+5, arsenate) to the sensor chip to which the amine group is attached in various forms according to the aqueous solution environment. (See Figure 4).

본 발명의 비소 결합 센서 칩 제작 방법은 구체적으로 표면이 카르복실기로 코팅된 센서 칩, 예를 들면, 센서 칩 CM5 (GE Healthcare)을 이용할 수 있다. 센서 칩 CM5는 카르복실기를 반응성이 더 좋은 N-hydroxysuccinimide ester로 전환한 후에, NHS-ester로 활성화된 센서 칩 CM5의 표면을 1,8-diaminooctane와 sodium borate 버퍼를 처리하여 칩 표면에 아민기를 형성한다. 이렇게 아민기가 형성된 센 서 칩 CM5의 채널 2번에는 Na2HAsO4을 처리하여 칩 표면에 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(H3AsO4, H2AsO4 -, HAsO4 2 -, AsO4 3 -)을 고정하고(도 4의 (1) 참고), 채널 3번은 NaAsO2을 처리하여 칩 표면을 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(H3AsO3, H2AsO3 -, HAsO3 2 -, AsO3 3 -)을 고정한다 (도 4의 (2) 참고). 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)이 고정된 센서 칩 표면은 에탄올아민 하이드로클로라이드로 불활성화시켜 다른 시약 및 ssDNA 앱타머가 칩 표면에 직접 붙는 것을 방지한다.Specifically, the arsenic bond sensor chip manufacturing method of the present invention may use a sensor chip coated with a carboxyl group, for example, a sensor chip CM5 (GE Healthcare). The sensor chip CM5 converts the carboxyl group into a more reactive N-hydroxysuccinimide ester, and then treats the surface of the sensor chip CM5 activated with NHS-ester with 1,8-diaminooctane and sodium borate buffer to form amine groups on the chip surface. . This channel 2 of the sensor chip CM5 amine groups are formed, the fugitive ions ionized in various forms according to the aqueous environment on the chip surface by treating the Na 2 HAsO 4 (H 3 AsO 4, H 2 AsO 4 -, HAsO 4 2 - , AsO 4 3 -) fixed and ((1 in Fig. 4) Note) the arsenite ions ionize the chip surface was treated in the channel # 3 NaAsO 2 in various forms according to the aqueous environment (H 3 AsO 3, H 2 AsO 3 -, HAsO 3 2 -, AsO 3 3 -) and a fixed reference ((2 in Fig. 4)). The surface of the sensor chip immobilized with arsenic ions (+3, arsenite) or arsenate (+5, arsenate) in various forms according to the aqueous solution environment is inactivated with ethanolamine hydrochloride so that other reagents and ssDNA aptamers Prevents direct sticking.

본 발명은 또한, 카르복실기로 코팅된 센서 칩 표면에 아민기를 부착하는 단계;The present invention also comprises the steps of attaching an amine group to the surface of the sensor chip coated with a carboxyl group;

상기 아민기가 부착된 센서 칩에 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)을 부착시키는 단계;Attaching ionized arsenite ions (+3, arsenite) or arsenate (+5, arsenate) to the sensor chip to which the amine group is attached in various forms according to the aqueous solution environment;

비소 결합 센서 칩을 이용한 최적 비소 결합 DNA 앱타머 선별 단계; 및Optimal arsenic binding DNA aptamer selection step using an arsenic binding sensor chip; And

최적 비소 결합 DNA 앱타머에 대한 비소 결합력 측정 단계;Arsenic binding measurement for optimal arsenic binding DNA aptamer;

를 포함하는 최적 비소 결합 DNA 앱타머 선별 방법을 제공한다.It provides an optimal arsenic binding DNA aptamer selection method comprising a.

본 발명에서 비소 결합 DNA 앱타머 후보군의 친화력을 측정한 결과, 서열번호 3의 염기서열을 갖는 Ars-3 앱타머가 비소 결합력이 가장 좋은 것을 확인하였다 (도 5 및 도 6 참고).As a result of measuring the affinity of the arsenic binding DNA aptamer candidate group in the present invention, it was confirmed that Ars-3 aptamer having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 has the best arsenic binding ability (see FIGS. 5 and 6).

본 발명에 따른 최적 비소 결합 DNA 앱타머는 다양한 환경 분야에 활용될 수 있으며, 구체적으로는 착색제, 농약(살충제, 살초제 등), 폐건전지, 방부제 등에 포함되어 있는 비소 제거 및 비소 감지 칩 등으로 널리 활용될 수 있다.Optimum arsenic binding DNA aptamers according to the present invention can be utilized in various environmental fields, specifically arsenic removal and arsenic detection chips contained in colorants, pesticides (pesticides, herbicides, etc.), spent batteries, preservatives, etc. Can be.

본 발명은 또한, 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 제작하는 단계; 및 상기 제작된 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 이용하여 수용액 내 비소를 제거하는 방법을 제공한다. 선별된 최적 비소 결합 DNA 앱타머의 환경 친화 공정으로의 응용가능성 및 산업 응용성을 제공하기 위하여 상기 획득한 최적 비소 결합 DNA 앱타머를 이용하여 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 제작한다. 본 발명의 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼 제작 방법은 구체적으로 비소 결합 DNA 앱타머를 바이오틴으로 modification 시킨 후, 85℃에서 5분간 반응시킨 후 실온에서 서서히 식혀 2차 구조를 형성한다. 이렇게 획득한 비소 결합 DNA 앱타머는 스트렙트아비딘으로 충전되어 있는 컬럼에 주입하여 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 제작한다.The invention also comprises the steps of preparing an arsenic binding DNA aptamer column; And it provides a method for removing arsenic in aqueous solution using the prepared arsenic binding DNA aptamer column. An arsenic binding DNA aptamer column is constructed using the obtained optimal arsenic binding DNA aptamer to provide applicability to the environmentally friendly process of the selected optimal arsenic binding DNA aptamer and industrial applicability. Specifically, the method for preparing the arsenic binding DNA aptamer column of the present invention is modified by arsenic binding DNA aptamer with biotin, and then reacted at 85 ° C. for 5 minutes, and then cooled slowly at room temperature to form a secondary structure. The arsenic binding DNA aptamer thus obtained is injected into a column filled with streptavidin to produce an arsenic binding DNA aptamer column.

비소 결합 DNA 앱타머 컬럼의 비소 제거율을 알아보기 위하여 유도결합 플라즈마 분광기(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES)를 이용하여 비소 수용액의 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼 통과 전/후의 비소 농도 변화를 확인한다. 이 단계를 통하여 상기 최적 비소 결합 DNA 앱타머를 활용한 환경 친화적 중금속 제거공정으로의 응용가능성 및 다양한 산업에서의 활용 가능성을 제공한다.In order to determine the arsenic removal rate of the arsenic-binding DNA aptamer column, the arsenic concentration change before and after the arsenic-binding DNA aptamer column of the arsenic aqueous solution was confirmed by using an inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). do. This step provides the applicability to environmentally friendly heavy metal removal processes utilizing the optimal arsenic binding DNA aptamers and their applicability in various industries.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발 명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention, the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example

실시예 1:Example 1: DNA 앱타머 제작 과정 DNA aptamer production process

1.1 PCR 기법을 활용한 랜덤 DNA 라이브러리 증폭1.1 Amplification of Random DNA Libraries Using PCR Technique

비소에 특이적으로 결합하는 ssDNA(single strand DNA)를 제작하기 위하여 40개의 랜덤 서열을 dA : dG : dC : dT = 1.5 : 1.15 : 1.25 : 1 비율로 포함하고 있는 100bp의 주형 DNA (5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-N40-AGAT TGCACTTACTATCT-3'; 서열번호 9)와 이를 증폭할 수 있는 프라이머 한 쌍을 bioneer(Korea)에 주문 제작하였다 (정방향 프라이머: 5'-GGTAATACGACTCAC TATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-3'(서열번호 10), 바이오티닐화된(biotinylated) 역방향 프라이머: 5'-바이오틴-AGATTGCACTTACTATCT-3'(서열번호 11)). 임의의 DNA 라이브러리는 PCR(Biorad, USA)을 이용하여 증폭하였다. PCR에 의한 100bp DNA 라이브러리의 증폭을 위한 반응 조성은 주형 DNA 5~10㎕, 10X PCR 완충용액 10㎕, 각 2.5mM dNTP 혼합물 8㎕, 25uM 정방향 프라이머 1㎕, 25uM 바이오티닐화된 역방향 프라이머 1㎕, 5M 베타인 20㎕, Ex Taq 중합효소(Takara, Japan) 1㎕ (1unit/㎕)와 49~54㎕의 물로 이루어져 있다. PCR 반응 조건은 우선 94℃에서 5분간 변성 시키고, 94℃에서 30초, 52℃에서 1분, 그리고 72℃에서 1분간 반응을 4주기 반복한 후, 72℃에서 5분간 연장시키는 반응을 이용하였다. PCR 반응 후 2㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔을 이용하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였다. 나머지 DNA는 PCR 정제 키트(Qiagen, USA)을 이용하여 DNA만을 회수하였다.To prepare ssDNA (single strand DNA) that specifically binds to arsenic, 100bp of template DNA (5'- containing 40 random sequences in the ratio dA: dG: dC: dT = 1.5: 1.15: 1.25: 1) GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-N40-AGAT TGCACTTACTATCT-3 '; SEQ ID NO: 9) and a pair of primers capable of amplifying it were custom-made to bioneer (Korea). Biotinylated reverse primer: 5'-biotin-AGATTGCACTTACTATCT-3 '(SEQ ID NO: 11)). Any DNA library was amplified using PCR (Biorad, USA). The reaction composition for amplification of the 100bp DNA library by PCR was 5-10 μl of template DNA, 10 μl of 10X PCR buffer, 8 μl of each 2.5 mM dNTP mixture, 1 μl of 25 uM forward primer, 1 μl of 25 uM biotinylated reverse primer. It consists of 20 μl of 5M betaine, 1 μl of Ex Taq polymerase (Takara, Japan) (1 unit / μl) and 49-54 μl of water. PCR reaction conditions were first denatured at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 4 cycles of reaction for 30 seconds at 94 ° C., 1 minute at 52 ° C., and 1 minute at 72 ° C., followed by extension at 72 ° C. for 5 minutes. . After the PCR reaction, 2 μl was taken, and the band of the correct size appeared using a 2% agarose gel. The remaining DNA was recovered only DNA using a PCR purification kit (Qiagen, USA).

1.2 비대칭(asymmetric) PCR 기법을 활용한 ssDNA 증폭1.2 ssDNA amplification using asymmetric PCR

PCR 기법을 이용하여 증폭한 dsDNA 중 ssDNA만을 증폭하기 위하여 비대칭 PCR를 수행하였다. 비대칭 PCR 반응 조성은 1.1을 통하여 획득한 주형 DNA 50㎕, 10X PCR 완충용액 10㎕, 10mM dNTP 혼합물 8㎕, 25uM 정방향 프라이머 2㎕, Ex Taq 중합효소 (Takara, Japan) 1㎕ (1unit/㎕)와 29㎕의 물로 이루어져 있다. 비대칭 PCR 반응 조건은 우선 94℃에서 5분간 변성시키고, 94℃에서 30초, 52℃에서 1분, 그리고 72℃에서 1분간 반응을 15주기 반복한 후, 72℃에서 5분간 연장시키는 반응을 이용하였다. PCR 반응 후 2㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔을 이용하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였으며, 나머지 DNA에는 1/10 부피의 3M NaOAc (pH4.5)와 2~3 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 1시간 반응 후, 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 DNA만을 회수한다. 회수된 DNA는 공기 중에서 말린 후, 100㎕의 증류수에 녹인다. Asymmetric PCR was performed to amplify only ssDNA out of the amplified dsDNA using the PCR technique. The asymmetric PCR reaction composition consisted of 50 μl template DNA obtained through 1.1, 10 μl of 10X PCR buffer, 8 μl of 10 mM dNTP mixture, 2 μl of 25 uM forward primer, 1 μl of Ex Taq polymerase (Takara, Japan) (1 unit / μl) And 29 μl of water. Asymmetric PCR reaction conditions were first denatured at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 15 cycles of reaction at 30 ° C. at 94 ° C., 1 minute at 52 ° C., and 1 minute at 72 ° C., followed by extension at 72 ° C. for 5 minutes. It was. After the PCR reaction, 2 µl was taken to confirm that the band of the correct size appeared using a 2% agarose gel, and the remaining DNA was added with 1/10 volume of 3M NaOAc (pH4.5) and 2 to 3 volumes of 100% ethanol. After the reaction for 1 hour at -70 ℃, centrifuged for 20 minutes at 13,000 rpm at 4 ℃ to recover only DNA. The recovered DNA is dried in air and then dissolved in 100 µl of distilled water.

1.3 ssDNA의 선별 및 회수1.3 Screening and Recovery of ssDNA

비대칭 PCR을 이용하여 증폭한 PCR 산물 중 바이오틴이 붙어 있는 dsDNA 및 ssDNA를 제거하고 순수한 정방향의 ssDNA만을 확보하기 위하여, 100㎕에 스트렙트아비딘(Pierce, USA) 50㎕를 첨가 후, 4℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝난 후, 반응액은 4℃, 13,000 rpm의 원심분리기를 이용하여 10분간 원심분리한 후, 상층액만을 회수하여 1/10 부피의 3M NaOAc (pH4.5)와 2~3 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 1시간 동안 방치한다. 반응 후에는 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 DNA만을 회수한다. 회수된 DNA는 공기 중에서 말린 후, 100㎕의 증류수에 녹인다. 회수된 DNA 중 2㎕를 취하여 2% 아가로스 겔을 이용하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였다 (도 1, 레인 2 참고). 나머지 DNA 중 2㎕를 취하여 S1 nuclease를 처리하고, 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 2% 아가로스 겔을 이용하여 회수한 ssDNA가 완벽하게 제거됨을 확인하였다 (도 1, 레인 3 참고).In order to remove dsDNA and ssDNA with biotin from the PCR product amplified by asymmetric PCR and to secure only pure forward ssDNA, 50 μl of streptavidin (Pierce, USA) was added to 100 μl, followed by 2 at 4 ° C. React for hours. After the reaction, the reaction solution was centrifuged for 10 minutes using a centrifugal separator at 4 ° C. and 13,000 rpm, and only the supernatant was recovered. Then, 1/10 volume of 3M NaOAc (pH4.5) and 2 to 3 volumes of 100 Add% ethanol and leave for 1 hour at -70 ℃. After the reaction, centrifuged at 13,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C to recover only DNA. The recovered DNA is dried in air and then dissolved in 100 µl of distilled water. 2 μl of the recovered DNA was taken to confirm that a band of the correct size appeared using a 2% agarose gel (see FIG. 1, lane 2). 2 μl of the remaining DNA was taken to treat S1 nuclease, and reacted at 37 ° C. for 1 hour. The recovered ssDNA was completely removed using a 2% agarose gel (see FIG. 1, lane 3).

실시예 2:Example 2: SELEX 기법을 이용한 비소와 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별 DNA Aptamer Screening for Specific Binding with Arsenic Using SELEX Technique

2.1 SELEX에 이용되는 각 용액의 조성2.1 Composition of each solution used in SELEX

레진 평형 및 활성 용액: 10mM MOPS 버퍼(pH7.5), 1mM EDTA, 20mM β-mercaptoethanolResin Equilibrium and Active Solution: 10 mM MOPS Buffer (pH7.5), 1 mM EDTA, 20 mM β-mercaptoethanol

2X DNA 앱타머 선별 용액: 300mM NaCl, 100mM HEPES, 1mM MgCl2, 1mM CaCl2 2X DNA Aptamer Selection Solution: 300mM NaCl, 100mM HEPES, 1mM MgCl 2 , 1mM CaCl 2

컬럼 세척 용액: 1X DNA 앱타머 선별 용액, 0.1% tween 20Column Wash Solution: 1X DNA Aptamer Selection Solution, 0.1% tween 20

DNA 앱타머 용출 용액: 150mM NaCl, 1mM MgCl2, 1mM CaCl2, 40mM β-mercaptoethanol, 45% DMSO, 50mM HEPESDNA aptamer elution solution: 150 mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 1 mM CaCl 2 , 40 mM β-mercaptoethanol, 45% DMSO, 50 mM HEPES

2.2 SELEX에 이용될 ssDNA 앱타머 제작2.2 Create ssDNA Aptamer for SELEX

비소에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 기 제작 확보한 ssDNA 95㎕에 증류수 55㎕을 첨가하고, 2X DNA 앱타머 선별 용액 150㎕을 첨가한 후 95℃에서 5분간 끓여 변성(Denaturation) 시켰다가 상온에서 서서히 식혀 ssDNA 앱타머의 안정한 3차원 구조를 형성시킨다.To select DNA aptamers that specifically bind to arsenic, 55 μl of distilled water was added to 95 μl of ssDNA, which was prepared and secured, 150 μl of 2X DNA aptamer selection solution was added, and boiled at 95 ° C. for 5 minutes for denaturation. Cool slowly at room temperature to form a stable three-dimensional structure of ssDNA aptamer.

2.3 비소 결합 DNA 앱타머 선별을 위한 비소 결합 컬럼 제작 및 SELEX 방법을 이용한 ssDNA 앱타머의 선별2.3 Arsenic binding column preparation for arsenic binding DNA aptamer screening and screening of ssDNA aptamer using SELEX method

비소 결합 컬럼(Affinity column)을 제작하기 위하여 먼저 4-aminophenylarsine oxide (4PAO) (Sigma, USA)를 DMSO 용액에 1.7mg/ml의 농도로 녹인다. 비소를 고정하기 위하여 affi-Gel 10 레진 (Bio-rad, USA) 0.5g의 레진 평형 및 활성 용액 5ml을 이용하여 레진에 4PAO가 커플링할 수 있도록 활성화한다. 활성화된 레진에 DMSO에 녹인 4PAO 용액을 흘려 레진에 4PAO가 커플링할 수 있도록 4℃에서 1시간 동안 반응한다 (도 2 참고). 원심분리를 통하여 레진과 4PAO 용액을 분리시켜 제거하고 레진과 결합하지 않고 남은 4PAO 용액을 제거하기 위하여 레진 부피의 5배 양의 1X DNA 앱타머 선별 용액을 이용하여 레진을 씻어주었다. 제작된 비소 결합 컬럼에 상온에서 식힌 ssDNA 앱타머를 넣고 4℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 이후 비소에 특이적으로 붙지 않는 ssDNA 앱타머는 컬럼 세척 용액 5ml을 이용하여 제거하였다. 비소에 특이적으로 결합하는 ssDNA 앱타머는 DNA 앱타머 용출 용액을 이용하여 ssDNA 앱타머만을 용출하였다 (도 3A 또는 3B 참고).To prepare an arsenic binding column, 4-aminophenylarsine oxide (4PAO) (Sigma, USA) is first dissolved in a DMSO solution at a concentration of 1.7 mg / ml. In order to fix arsenic, 4PAO is coupled to the resin using 0.5 ml of affi-Gel 10 resin (Bio-rad, USA) resin equilibrium and 5 ml of active solution. 4PAO solution dissolved in DMSO was poured onto the activated resin and reacted at 4 ° C. for 1 hour to allow 4PAO to couple to the resin (see FIG. 2). Resin and 4PAO solution were separated and removed by centrifugation, and the resin was washed with 5 × volume of 1X DNA aptamer selection solution to remove the remaining 4PAO solution without binding to the resin. The ssDNA aptamer cooled at room temperature was added to the prepared arsenic binding column and reacted at 4 ° C. for 2 hours. Since ssDNA aptamer that does not specifically adhere to arsenic was removed using 5ml of column washing solution. SsDNA aptamer specifically binding to arsenic eluted only ssDNA aptamer using DNA aptamer elution solution (see FIG. 3A or 3B).

2.4 Negative SELEX을 통한 비특이적 ssDNA 앱타머 제거2.4 Nonspecific ssDNA Aptamer Removal with Negative SELEX

비소가 아닌 레진에 흡착하는 ssDNA 앱타머를 제거하기 위하여 SELEX 7회와 8회 사이에는 4PAO가 고정되어 있지 않은 pre 컬럼을 제작하여 negative SELEX을 진행하였다. 레진 평형 및 활성 용액을 이용하여 활성화된 affi-Gel 10 레진만을 충전시킨 pre 컬럼에 상온에서 식힌 ssDNA 앱타머를 1시간 동안 반응시킨 후 컬럼에 결합하지 않고 나온 ssDNA 앱타머 용액을 8회 SELEX에 이용하였다 (도 3A 또는 3B 참고). SELEX는 10회까지 진행하였으며, SELEX의 결합 조건은 횟수가 증가할수록 ssDNA 앱타머 양과 반응 시간을 줄였으며, 횟수가 거듭될수록 반응 조건을 거칠게 하여 목표 물질인 비소에 특이적으로 결합하는 앱타머를 얻고자 하였다. In order to remove the ssDNA aptamer adsorbed on the resin other than arsenic, negative SELEX was performed by preparing a pre-column with 4PAO not fixed between 7 and 8 times in SELEX. SsDNA aptamer solution, which was cooled at room temperature, was reacted for 1 hour in a pre-column filled with activated affi-Gel 10 resin using resin equilibrium and an active solution, and ssDNA aptamer solution, which was not bound to the column, was used for 8 times in SELEX. (See FIG. 3A or 3B). SELEX was performed up to 10 times, and the binding condition of SELEX decreased the amount of ssDNA aptamer and reaction time as the number of times increased, and as the number of times increased, the reaction condition was roughened to obtain an aptamer that specifically binds to arsenic as a target substance. Now.

실시예 3: 실시간(Real time) PCR 방법을 이용한 친화성 테스트Example 3: Affinity Test Using Real Time PCR Method

SELEX를 10회까지 마친 후 SELEX 진행 여부 및 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머의 친화성을 정량적으로 확인하기 위하여 실시간 PCR을 수행하였다. 먼저 초기 ssDNA 라이브러리와 8 라운드, 9 라운드, 10 라운드에서 용리된 각각의 ssDNA 앱타머를 PCR을 통하여 증폭하고, 비대칭 PCR하여 ssDNA 앱타머를 확보하였다. 만들어진 ssDNA 앱타머의 농도를 0㎍, 4㎍, 40㎍으로 나누어 비소 결합 컬럼과 1시간 동안 반응시킨다. 획득한 ssDNA 앱타머 각각을 105개, 106개, 107개로 구분하여 실시간 PCR을 진행하였다. 실시간 PCR은 Biorad사의 iQ SYBR Green Supermix (Bio-rad, USA)를 이용하였으며, 실시간 PCR 반응 조건은 우선 94℃에서 5분간 변성시키 고, 94℃에서 20초, 52℃에서 20초, 그리고 72℃에서 20초간 반응을 40주기 반복한 후, 72℃에서 5분간 연장시키는 반응 조건으로 반응을 진행하였다. 실시간 PCR 결과, 8 라운드와 9 라운드의 ssDNA 4㎍을 SELEX에 이용한 후 106개의 ssDNA를 실시간 PCR의 주형 DNA로 이용한 실시간 PCR 결과의 효율이 각각 84.16% 및 85.23%로 가장 높았으며, 10 라운드에서 획득한 ssDNA의 실시간 PCR 결과의 효율은 80.16%로 9 라운드의 결과 보다 효율이 떨어지는 것으로 보아 더 이상 SELEX를 진행할 필요가 없음을 보여주고 있다. 뿐만 아니라, 실시간 PCR 결과를 토대로 9 라운드에서 획득한 ssDNA 앱타머의 비소 결합 효율이 가장 높다는 것을 확인할 수 있었다. 표 1은 비소 결합 컬럼을 이용하여 총 10 라운드의 SELEX를 진행하여 획득한 ssDNA 앱타머 중 초기 ssDNA 라이브러리와 8 라운드, 9 라운드, 10 라운드에서 용리된 ssDNA에 대해 각 라운드의 친화성을 정량적으로 확인하기 위하여 실시간 PCR을 수행한 결과를 나타낸 표이다.After completing SELEX up to 10 times, real-time PCR was performed to quantitatively confirm SELEX progress and affinity of the ssDNA aptamer eluted in each round. First, the ssDNA library and each of the ssDNA aptamers eluted at 8, 9, and 10 rounds were amplified by PCR, and asymmetric PCR was used to secure ssDNA aptamers. The concentration of the prepared ssDNA aptamer was divided into 0 µg, 4 µg and 40 µg, and reacted with the arsenic binding column for 1 hour. Each of the obtained ssDNA aptamers was divided into 10 5 , 10 6 , and 10 7 to proceed with real-time PCR. Real-time PCR was performed using Biorad's iQ SYBR Green Supermix (Bio-rad, USA), and real-time PCR reaction conditions were first denatured at 94 ° C. for 5 minutes, 20 seconds at 94 ° C., 20 seconds at 52 ° C., and 72 ° C. After repeating the reaction for 40 seconds at 20 seconds, the reaction proceeded to the reaction conditions extending for 5 minutes at 72 ℃. According to the real-time PCR, the efficiency of real-time PCR using the 8 and 9 rounds of ssDNA 4 ㎍ for SELEX and 10 6 ssDNA as the template DNA of the real-time PCR was the highest at 84.16% and 85.23%, respectively. The efficiency of the real-time PCR results of the obtained ssDNA is 80.16%, which is inferior to the results of the 9th round, indicating that there is no need to proceed with SELEX. In addition, the ssDNA aptamer obtained in the 9th round based on the real-time PCR results was confirmed that the highest arsenic binding efficiency. Table 1 quantitatively confirms the affinity of each round for the initial ssDNA library and ssDNA eluted at round 8, 9, and 10 of the ssDNA aptamers obtained by performing a total of 10 rounds of SELEX using an arsenic binding column. Table shows the results of performing real-time PCR in order to.

표 1.Table 1.

Figure 112008051539869-pat00001
Figure 112008051539869-pat00001

실시예 4:Example 4: 비소 특이 결합 DNA 앱타머 후보군의 클로닝Cloning of Arsenic Specific Binding DNA Aptamer Candidates

실시간 PCR을 통하여 비소 결합 효율이 가장 높은 것으로 판단된 9 라운드의 ssDNA 앱타머에 대해 정방향 프라이머: 5'-GGTAATACGACTCAC TATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-3'(서열번호 10)와 역방향 프라이머: 5'-바이오틴-AGATTGCACTTACTATCT-3'(서열번호 11)를 이용한 PCR 수행으로 dsDNA를 획득하였다. 이렇게 획득한 dsDNA는 RBC의 T&A 클로닝 키트를 이용하여 TA 클로닝을 수행하였다. TA 클로닝은 T-벡터 (25ng/㎕) 2㎕와 PCR 산물 (20ng/㎕) 5㎕, 리가아제(3unit) 1㎕, 10X 라이게이션 버퍼 A 1㎕, 10X 라이게이션 버퍼 B 1㎕을 섞어서 4℃에서 16시간 동안 반응시키는 조건을 이용하였다. TA 클로닝한 ligate 10㎕는 200㎕의 DH5α와 섞은 후 42℃에서 1분 30초 동안 열충격(heat shock)을 주고 얼음에 놓아둔다. 여기에 800㎕의 LB broth 800㎕을 첨가한 후, 37℃에서 1시간 동안 배양한다. 배양 후, 200㎕의 용액을 취하여 앰피실린(ampicillin, 50ng/ml), X-gal(50㎍/ml), IPTG (5㎍/ml)이 포함되어 있는 LB 배양 플레이트(LB plate)에 스프레딩하고 37℃에서 15시간 동안 배양시킨 후 흰색 콜로니만을 선별하여 솔젠트(solgent, Korea)에 의뢰하여 앱타머의 염기서열을 결정하였다. 표 2는 비소 결합 컬럼을 활용한 SELEX 과정 중 획득한 비소 결합 DNA 앱타머 후보군 8개에 대한 서열을 나타낸 것이다.Forward primers: 5'-GGTAATACGACTCAC TATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-3 '(SEQ ID NO: 10) and reverse primers: 5'-biotin-AGATTGCACTTACTATCT-3' for 9 rounds of ssDNA aptamers determined to have the highest arsenic binding efficiency by real-time PCR DsDNA was obtained by PCR using (SEQ ID NO: 11). The dsDNA thus obtained was subjected to TA cloning using the T & A cloning kit of RBC. TA cloning was performed by mixing 2 μl of T-vector (25 ng / μl) with 5 μl of PCR product (20 ng / μl), 1 μl of ligase (3 unit), 1 μl of 10 × ligation buffer A, and 1 μl of 10 × ligation buffer B. The reaction was used for 16 hours at ℃. 10 μl of TA cloned ligate was mixed with 200 μl of DH5α and subjected to a heat shock at 42 ° C. for 1 minute and 30 seconds and placed on ice. 800 μl of LB broth was added thereto, and then incubated at 37 ° C. for 1 hour. After incubation, 200 μl of solution was taken and spread on an LB culture plate (LB plate) containing ampicillin (ampicillin, 50 ng / ml), X-gal (50 μg / ml) and IPTG (5 μg / ml). After culturing at 37 ° C. for 15 hours, only white colonies were selected and commissioned by Solgent (Korea) to determine the nucleotide sequence of the aptamer. Table 2 Sequences for eight arsenic binding DNA aptamer candidate groups obtained during the SELEX process using an arsenic binding column are shown.

표 2.Table 2.

Figure 112008051539869-pat00002
Figure 112008051539869-pat00002

실시예 5:Example 5: SPR을 이용한 비소와 결합하는 앱타머 후보군의 친화도 테스트Affinity test of aptamer candidates binding to arsenic using SPR

5.1 비소와 결합하는 앱타머 후보군의 각 친화도 테스트를 위한 비소 코팅 센서 칩 CM5 제작 실험5.1 Fabrication of arsenic-coated sensor chip CM5 for each affinity test of aptamer candidates combined with arsenic

비소와 실시예 4에서 획득한 앱타머 후보군과의 친화도를 정량하기 위하여, 본 발명자들은 SPR 검출 시스템 기기인 BIAcore 2000(BIACORE)을 이용하여 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 실험을 실시하였다. In order to quantify the affinity between arsenic and the aptamer candidate group obtained in Example 4, the inventors conducted a surface plasmon resonance (SPR) experiment using BIAcore 2000 (BIACORE), an SPR detection system device. .

비소와 앱타머 후보군과의 친화도를 확인하기 위하여, 표면이 카르복실기로 코팅된 센서 칩 CM5 (GE Healthcare)을 이용하였다. 센서 칩 CM5는 0.1M N-hydroxysuccinimide (NHS)와 0.4M N-ethyl-N'-(dimethyl aminopropyl)carbodiimide(EDC) 혼합액을 5㎕/min의 속도로 10분 동안 칩에 흘려 활성화시켜 카르복실기를 반응성이 더 좋은 N-hydroxysuccinimide ester로 바꿨다. NHS-ester로 활성화된 센서 칩 CM5의 표면을 아민 표면으로 바꾸기 위하여 0.1M 1,8-diaminooctane와 50mM sodium borate (pH 8.5) 버퍼를 5㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하여 칩 표면에 아민기를 형성하였다. 이렇게 아민기가 형성된 센서 칩 CM5의 채널 2번에는 1M Na2HAsO4을 5㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하여 칩 표면에 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(H3AsO4, H2AsO4 -, HAsO4 2-, AsO4 3 -)으로 고정하였다 (도 4의 (1) 참고). 아민기가 형성된 센서 칩 CM5의 채널 3번은 1M NaAsO2을 5㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하여 칩 표면을 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(H3AsO3, H2AsO3 -, HAsO3 2 -, AsO3 3-)으로 고정하였다 (도 4의 (2) 참고). 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)이 고정된 센서 칩은 1M 에탄올아민 하이드로클로라이드(pH8.5)로 불활성화시켜 다른 시약 및 ssDNA 앱타머가 칩에 직접 붙는 것을 방지하였으며, 각 실험 후 센서 칩은 10mM EGTA로 재생시켰다. 속도 변수는 BIA 평가프로그램 (BIACORE)으로 수득하였다. In order to confirm the affinity between the arsenic and the aptamer candidate group, a sensor chip CM5 (GE Healthcare) whose surface was coated with a carboxyl group was used. The sensor chip CM5 is activated by flowing 0.1M N-hydroxysuccinimide (NHS) and 0.4M N-ethyl-N '-(dimethyl aminopropyl) carbodiimide (EDC) mixture into the chip for 10 minutes at a rate of 5 µl / min. Switched to this better N-hydroxysuccinimide ester. In order to change the surface of the sensor chip CM5 activated with NHS-ester to the amine surface, 0.1M 1,8-diaminooctane and 50mM sodium borate (pH 8.5) buffer were treated for 10 minutes at a rate of 5 μl / min, and the amine was applied to the chip surface. A group was formed. Thus, channel number 2 of the sensor chip CM5 in which the amine group was formed was treated with 1M Na 2 HAsO 4 at a rate of 5 μl / min for 10 minutes, and ionized non-acid ions (H 3 AsO 4 , H 2 AsO 4 -, HAsO 4 2-, AsO 4 3 - was fixed) reference ((1 in Fig. 4)). Channel number 3 of the sensor chip CM5 having an amine group was treated with 1M NaAsO 2 at a rate of 5 μl / min for 10 minutes, and the surface of the chip was ionized in various forms according to the aqueous solution environment (H 3 AsO 3 , H 2 AsO 3). -, HAsO 3 2 -, and fixed to AsO 3 3-) reference ((2 in Fig. 4)). Sensor chips immobilized with arsenic ions (+3, arsenite) or arsenates (+5, arsenate) in various forms depending on the aqueous environment can be inactivated with 1M ethanolamine hydrochloride (pH8.5) to inactivate other reagents and ssDNA. The aptamer was prevented from sticking directly to the chip, and after each experiment the sensor chip was regenerated with 10 mM EGTA. Rate variables were obtained with the BIA Assessment Program (BIACORE).

5.2 비소 결합 DNA 앱타머 후보군의 친화력 측정5.2 Determination of Affinity of Arsenic Binding DNA Aptamer Candidates

비소에 대해 가장 좋은 친화도를 가지는 앱타머를 선별하기 위하여 각 후보군의 ssDNA 앱타머를 HBS2P 버퍼(GE Healthcare)에 녹여 각 200nM의 농도로 정량하여 확보한다. 확보된 ssDNA 앱타머는 85℃에서 5분간 반응시킨 후, 상온에서 천천 히 식혀 안정한 3차원 구조를 형성시킨다. 제작된 ssDNA 앱타머는 아무것도 붙지 않은 센서 칩 (채널 1), 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite, 채널 3) 또는 비산이온(+5, arsenate, 채널 2)이 고정된 센서 칩에 순차적으로 흘려 비소 결합 앱타머 후보군과 아비산이온(+3, arsenite, 채널 3) 또는 비산이온(+5, arsenate, 채널 2)간의 친화도를 확인하였다 (도 5 및 도 6 참고). Biacore를 활용한 실험 결과 Ars-3인 비소 결합 DNA 앱타머 후보군이 비소와의 결합력이 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다. In order to select the aptamer having the best affinity for arsenic, ssDNA aptamer of each candidate group is dissolved in HBS2P buffer (GE Healthcare) and quantified and secured at a concentration of 200 nM. The secured ssDNA aptamer is reacted at 85 ° C. for 5 minutes and then cooled slowly at room temperature to form a stable three-dimensional structure. The fabricated ssDNA aptamer is immobilized with an immobilized sensor chip (channel 1), ionized arsenite ion (+3, arsenite, channel 3) or arsenate ion (+5, arsenate, channel 2) in various forms depending on the aqueous solution environment. Sequential flow to the sensor chip confirmed the affinity between the arsenic binding aptamer candidate group and the arsenite ion (+3, arsenite, channel 3) or arsenate ion (+5, arsenate, channel 2) (see FIGS. 5 and 6). As a result of the experiment using Biacore, Ars-3 binding DNA aptamer candidate group showed the best binding ability with arsenic.

실시예 6:Example 6: SPR 분석을 통하여 획득한 최적 비소 결합 DNA 앱타머의 구조 결정 및 비소 친화력 측정Determination of Arsenic Affinity and Structure Determination of Optimal Arsenic Binding DNA Aptamers Obtained by SPR Analysis

상기 SPR 분석을 통하여 획득한 비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3의 구조는 Rensselear polytechnic institute에서 제공하는 DNA mfold 프로그램을 활용하여 이미지화 할 수 있었다 (도 7A 또는 7B 참고). The structure of the arsenic binding DNA aptamer Ars-3 obtained through the SPR analysis could be imaged using a DNA mfold program provided by Rensselear polytechnic institute (see FIG. 7A or 7B).

아무것도 붙지 않은 센서 칩 CM5, 아비산이온(+3, arsenite) 또는 비산이온(+5, arsenate)이 고정된 센서 칩에 실시예 5를 통하여 선정한 최적 비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3를 속도론적 조건하에서 다양한 농도 (300nM, 200nM, 100nM, 50nM, 10nM)의 DNA 앱타머를 주입함으로써 본 발명자들은 Ars-3의 해리상수 (Kd, dissociation)를 수득하였다 (도 8 참고). 그 결과, 비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3에 대한 해리상수는 1.80±0.27 x 10-7M 이었는데 이는 SPR 분석에 의해 측정된 작은 크기의 DNA 앱타머의 해리상수로는 매우 높은 값이다.The optimal arsenic-binding DNA aptamer Ars-3 selected in Example 5 was applied to a sensor chip to which nothing was attached, either CM5, arsenite (+3), or arsenate (+5) (arsenate), under kinetic conditions. By injecting DNA aptamers of various concentrations (300 nM, 200 nM, 100 nM, 50 nM, 10 nM), we obtained the dissociation constant (Kd, dissociation) of Ars-3 (see FIG. 8). As a result, the dissociation constant for arsenic binding DNA aptamer Ars-3 was 1.80 ± 0.27 × 10 −7 M, which is a very high dissociation constant for small size DNA aptamer measured by SPR analysis.

실시예 7:Example 7: SPR 분석을 통한 최적 비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3와 다른 중금속간의 친화도 테스트Optimal Arsenic Binding DNA Aptamer Ars-3 and Other Heavy Metals by SPR Analysis

비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3와 다른 중금속간의 친화도를 측정하기 위하여 스트렙트아비딘으로 코팅되어 있는 센서 칩 SA를 이용하였다. 센서 칩 SA는 50mM NaOH와 1M NaCl 혼합액을 5㎕/min의 속도로 1분 동안 칩에 흘려 센서 칩을 활성화시킨다. 여기에 바이오틴이 붙어 있는 500nM 비소 결합 앱타머를 5㎕/min의 속도로 10분 동안 점차적으로 흘려 스트렙트아비딘에 앱타머를 고정시켰다. 이렇게 제작한 센서 칩에 1M의 다양한 중금속 용액(FeCl2, MnCl2, NiCl2, CoSO4, ZnCl2, CaCl2, MgCl2, CdCl2, NaAsO2, Na2HAsO4, CuSO4)을 20㎕/min의 속도로 2분 동안 반응시켰다. 반응 결과 Ars-3 DNA 앱타머는 비소 Na2HAsO4와 최적의 반응을 일으켰으며, 다른 중금속들과는 반응이 매우 미미하였다 (도 9 참고). In order to measure the affinity between the arsenic binding DNA aptamer Ars-3 and other heavy metals, a sensor chip SA coated with streptavidin was used. The sensor chip SA activates the sensor chip by flowing 50mM NaOH and 1M NaCl mixture into the chip for 1 minute at a rate of 5µl / min. The aptamer was fixed to streptavidin by gradually flowing a 500 nM arsenic binding aptamer to which biotin was attached at a rate of 5 µl / min for 10 minutes. Various heavy metals, a solution of 1M to do so, the sensor chip production (FeCl 2, MnCl 2, NiCl 2, CoSO 4, ZnCl 2, CaCl 2, MgCl 2, CdCl 2, NaAsO 2, Na 2 HAsO 4, CuSO 4 ) was reacted for 2 minutes at a rate of 20 μl / min. As a result, Ars-3 DNA aptamers reacted optimally with arsenic Na 2 HAsO 4 and reacted very little with other heavy metals (see FIG. 9).

실시예 8: 최적 비소 결합 DNA 앱타머 Ars-3를 활용한 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼 제작Example 8: Construction of Arsenic Binding DNA Aptamer Column Using Optimum Arsenic Binding DNA Aptamer Ars-3

상기에서 발굴한 최적 비소 결합 DNA 앱타머를 바이오틴으로 modification한 후 85℃에서 5분간 반응시킨 후 실온에서 서서히 식혀 2차 구조를 형성한다. 이렇게 획득한 비소 결합 DNA 앱타머는 스트렙트아비딘으로 충전되어 있는 컬럼에 주 입하여 스트렙트아비딘에 비소 결합 DNA 앱타머를 반응시킨 후, 스트렙트아비딘에 완전히 결합되지 않은 DNA 앱타머를 제거하기 위하여 증류수 10ml을 이용하여 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 세척하였다. 대조군으로는 스트렙트아비딘으로 충전되어 있는 컬럼을 이용하였다 (도 10 참고).The optimal arsenic binding DNA aptamer discovered above was modified with biotin, reacted at 85 ° C. for 5 minutes, and then cooled slowly at room temperature to form a secondary structure. The arsenic binding DNA aptamer thus obtained was injected into a column filled with streptavidin to react the arsenic binding DNA aptamer with streptavidin, and then distilled water was removed to remove DNA aptamers not completely bound to streptavidin. 10 ml was used to wash the arsenic binding DNA aptamer column. As a control, a column filled with streptavidin was used (see FIG. 10).

실시예 9: 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 활용한 비소 제거 및 제거효율 측정Example 9 Arsenic Removal and Removal Efficiency Measurement Using Arsenic Binding DNA Aptamer Column

제작된 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼과 대조군으로 사용된 스트렙트아비딘 컬럼에 각각 100 ppm NaAsO2, 100 ppm Na2HAsO4, 50 ppm NaAsO2, 50 ppm Na2HAsO4가 함유된 비소 수용액을 흘려주어 수용액 내에 포함되어 있는 비소 농도 변화를 측정하였다. 수용액상의 비소 농도 변화는 ICP-AES를 이용하여 측정하였다 (도 11 및 도 12 참고). 수용액 내의 비소의 농도 변화는 비소를 포함하고 있는 수용액의 비소 농도, 스트렙트아비딘 컬럼을 통과한 수용액의 비소 농도 변화값 (대조군 컬럼 통과전, 도 10의 A-(a); 대조군 컬럼 통과 후, 도 10의 A-(b))과 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 통과한 수용액 내의 비소 농도 변화값 (비소 결합 DNA 앱타머 컬럼 통과 전, 도 10의 B-(c); 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼 통과 후, 도 10의 B-(d)) 등으로 나누어 ICP-AES를 이용하여 변화된 비소의 농도를 측정하였다. ICP-AES를 이용하여 시료내 비소 농도 변화를 측정한 결과, 스트렙트아비딘을 포함하고 있는 대조군 컬럼은 시료내 비소를 전혀 제거하지 못한 반면, 스트렙트아비딘에 비소 결합 DNA 앱 타머를 붙여 제작한 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼은 시료내 비소를 100% 제거하는 효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다 (도 11 및 도 12 참고).An aqueous arsenic solution containing 100 ppm NaAsO 2 , 100 ppm Na 2 HAsO 4 , 50 ppm NaAsO 2 , and 50 ppm Na 2 HAsO 4 was flowed into the prepared arsenic binding DNA aptamer column and the streptavidin column used as a control. The arsenic concentration change contained in the aqueous solution was measured. Arsenic concentration change in aqueous solution was measured using ICP-AES (see FIGS. 11 and 12). The change in the concentration of arsenic in the aqueous solution is the arsenic concentration of the aqueous solution containing arsenic, the arsenic concentration change value of the aqueous solution passed through the streptavidin column (before the control column, Fig. 10A (a); after passing the control column, A- (b) of FIG. 10 and the arsenic concentration change in the aqueous solution passing through the arsenic binding DNA aptamer column (B- (c) of FIG. 10 before passing the arsenic binding DNA aptamer column; arsenic binding DNA aptamer column) After the passage, the concentration of arsenic changed by ICP-AES was measured by dividing by B- (d) of FIG. 10 and the like. As a result of measuring the change in arsenic concentration in the sample using ICP-AES, the control column containing streptavidin did not remove any arsenic in the sample, whereas arsenic prepared by attaching arsenic binding DNA aptamer to streptavidin The binding DNA aptamer column was confirmed to have an efficiency of removing 100% of arsenic in the sample (see FIGS. 11 and 12).

도 1은 랜덤 DNA 앱타머를 PCR 및 비대칭 PCR 기법을 이용하여 증폭한 후, 스트렙트아비딘 비드를 이용하여 ssDNA만을 선택적으로 회수한 결과와 회수된 ssDNA에 S1 nuclease 처리한 결과를 아가로스 전기영동을 통하여 확인한 결과를 나타낸다.Figure 1 shows amplification of the random DNA aptamer using PCR and asymmetric PCR techniques, and selectively recovers only ssDNA using streptavidin beads and S1 nuclease treatment of the recovered ssDNA. It shows the result confirmed through.

레인 1: 100 bp DNA 마커Lane 1: 100 bp DNA marker

레인 2: DNA 앱타머를 PCR 기법을 이용하여 증폭한 후, 스트렙트아비딘 비드를 이용하여 ssDNA만을 선택적으로 회수한 결과Lane 2: amplification of DNA aptamer using PCR technique, followed by selective recovery of ssDNA using streptavidin beads.

레인 3: 스트렙트아비딘 비드를 이용하여 회수한 ssDNA에 S1 nuclease를 처리한 결과.Lane 3: S1 nuclease treatment of ssDNA recovered using streptavidin beads.

도 2는 비소와 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 제작한 비소 결합 컬럼 제작 과정에 활용된 원리를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the principle utilized in the arsenic binding column fabrication process to select the DNA aptamer specifically binding to arsenic.

도 3A 내지 도 3B는 비소가 결합되어 있는 컬럼을 이용하여 비소와 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별할 수 있음을 실험으로 증명한 결과이다. 3A to 3B show experimental results that the DNA aptamer specifically binding to arsenic can be selected using a column to which arsenic is bound.

A: 비소 결합 컬럼에 cy5로 라벨링되어 있는 DNA 앱타머를 부착하고 용출한 후 형광 스캐너를 이용하여 확인한 결과. A: Attached and eluted the DNA aptamer labeled with cy5 to the arsenic binding column and confirmed by fluorescence scanner.

B: 비소를 결합시키지 않은 컬럼에 cy5로 라벨링되어 있는 DNA 앱타머를 부착하고 용출한 후 형광 스캐너를 이용하여 확인한 결과.B: After attaching and eluting a DNA aptamer labeled with cy5 to the column which did not bind arsenic, it was confirmed using a fluorescence scanner.

도 4는 센서 칩 CM5 표면에 아민기를 형성하고, 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(+5, arsenate, 패널 (1)) 또는 아비산이온(+3, arsenite, 패널 (2))을 고정하는 과정을 나타낸 것이다.4 shows amine groups formed on the surface of the sensor chip CM5 and ionized non-acid ions (+5, arsenate, panel (1)) or arsenite ions (+3, arsenite, panel (2)) in various forms according to the aqueous solution environment. It shows the process of fixing.

도 5는 확보한 비소 결합 DNA 앱타머 후보군을 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(+5, arsenate)이 고정되어 있는 센서 칩 CM5에 흘려 가장 친화성이 좋은 DNA 앱타머를 확인한 결과이다.5 is a result of confirming the most affinity DNA aptamer obtained by flowing the obtained arsenic binding DNA aptamer candidate group to the sensor chip CM5 in which ionized non-acid ions (+5, arsenate) are fixed in various forms according to the aqueous solution environment. .

도 6은 확보한 비소 결합 DNA 앱타머 후보군을 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 아비산이온(+3, arsenite)이 고정되어 있는 센서 칩 CM5에 흘려 가장 친화성이 좋은 DNA 앱타머를 확인한 결과이다.6 is a result of confirming the most affinity DNA aptamer by flowing the obtained arsenic binding DNA aptamer candidate group to the sensor chip CM5 in which ionized arsenic ions (+3, arsenite) are fixed in various forms according to the aqueous solution environment. .

도 7은 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(+5, arsenate) 또는 아비산이온(+3, arsenite)에 가장 결합력이 좋은 것으로 나타난 Ars-3 DNA 앱타머의 2차 구조를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the secondary structure of the Ars-3 DNA aptamer shown to have the best binding to ions (+5, arsenate) or arsenite (+3, ions) ionized in various forms depending on the aqueous environment.

도 8은 Ars-3 DNA의 농도에 따른 수용액 환경에 따른 다양한 형태로 이온화된 비산이온(+5, arsenate)과의 결합력의 변화를 나타낸 것이다. Figure 8 shows the change in the binding force of the ionized non-acid ions (+5, arsenate) in various forms according to the aqueous solution environment according to the concentration of Ars-3 DNA.

도 9는 비소와 결합 효율이 가장 좋은 것으로 나타난 Ars-3 DNA 앱타머와 다양한 다른 중금속(FeCl2, MnCl2, NiCl2, CoSO4, ZnCl2, CaCl2, MgCl2, CdCl2, NaAsO2, Na2HAsO4, CuSO4)들과의 결합력을 측정한 결과이다. Figure 9 is the coupling efficiency and the Arsenic appears to be the best Ars-3 DNA aptamer and a variety of other heavy metals (FeCl 2, MnCl 2, NiCl 2, CoSO 4, ZnCl 2, CaCl 2, MgCl 2, CdCl 2, NaAsO 2, Na 2 HAsO 4 , CuSO 4 ) is the result of measuring the binding force.

도 10은 비소와 최적 결합하는 Ars-3 DNA 앱타머를 이용하여 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 제작하고, 이를 이용하여 수용액 내 비소 제거를 확인하기 위한 실험 설계를 나타내는 그림이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an experimental design for confirming arsenic removal in an aqueous solution by using the Ars-3 DNA aptamer that optimally binds to arsenic and constructs an arsenic binding DNA aptamer column.

도 11은 상기 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 이용하여 NaAsO2 수용액 상태의 비소 제거율을 확인하기 위하여 수용액 내의 비소 농도 변화 값을 ICP-AES를 이용하여 측정한 그래프이다. 비소 농도는 50 ppm, 100 ppm으로 나누어 실험을 진행하였으며, NaAsO2 수용액, 스트렙트아비딘 컬럼을 통과한 NaAsO2 수용액, 스트렙트아비딘에 DNA 앱타머를 부착시킨 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 통과한 NaAsO2 수용액의 농도를 각각 나누어 측정한 결과, 스트렙트아비딘 컬럼을 통과한 수용액에서는 통과 전후 모두 비소 농도가 동일하게 50 ppm 혹은 100ppm이 검출되었으나, 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 통과한 경우 NaAsO2 수용액에 포함되어 있는 비소가 100% 제거되었음을 보여준다.FIG. 11 is a graph of measuring arsenic concentration change in an aqueous solution using ICP-AES to confirm the removal of arsenic in an aqueous NaAsO 2 solution using the arsenic binding DNA aptamer column. Arsenic concentration was divided into 50 ppm and 100 ppm, and the experiment was conducted. The NaAsO 2 aqueous solution, the NaAsO 2 aqueous solution passed through the streptavidin column, and the NaAsO passed through the arsenic binding DNA aptamer column having the DNA aptamer attached to the streptavidin in NaAsO 2 solution if the result of each divided measuring the concentration of the second aqueous solution, streptavidin both before and after passing the aqueous solution through the avidin column but the same arsenic concentrations to 50 ppm or 100ppm is detected, through the non-small binding DNA aptamer column It shows 100% removal of arsenic.

도 12는 상기 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 이용하여 Na2HAsO4 수용액 상태의 비소 제거율을 확인하기 위하여 수용액 내의 비소 농도 변화 값을 ICP-AES를 이용하여 측정한 그래프이다. 비소 농도는 50 ppm, 100 ppm으로 나누어 실험을 진행하였으며, Na2HAsO4 수용액, 스트렙트아비딘 컬럼을 통과한 Na2HAsO4 수용액, 스트렙트아비딘에 DNA 앱타머를 부착시킨 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 통과한 Na2HAsO4 수용액의 농도를 각각 나누어 측정한 결과, 스트렙트아비딘 컬럼을 통과한 수용액에서는 통과 전후 모두 비소 농도가 동일하게 50 ppm 혹은 100ppm이 검출되었으나, 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 통과한 경우 Na2HAsO4 수용액에 포함되어 있는 비소가 100% 제거되었음을 보여준다.12 is Na 2 HAsO 4 using the arsenic binding DNA aptamer column In order to confirm the arsenic removal rate in the aqueous solution state, the arsenic concentration change in the aqueous solution was measured using ICP-AES. Arsenic concentrations of 50 ppm, was the experiment divided by 100 ppm, Na 2 HAsO 4 aqueous solution, streptavidin-one Na 2 HAsO passed through the column 4, an aqueous solution, which attach the DNA aptamer arsenic bound to streptavidin-DNA aptamer column As a result of dividing and measuring the concentrations of the Na 2 HAsO 4 aqueous solution passed through the solution, 50 ppm or 100 ppm of arsenic concentration was detected before and after the passage through the streptavidin column, but passed through the arsenic binding DNA aptamer column. In one case, 100% of the arsenic contained in the Na 2 HAsO 4 aqueous solution was removed.

<110> KIM, Yang-Hoon MIN, Jiho OH, Suk Jung <120> DNA aptamer specifically binding to arsenic and uses thereof <130> PN08128 <160> 11 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 1 accatcgcgg aagtccagtc tgccatcaaa atccgaagtg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 2 cacgcgttca acccccggaa tttagcaata gcagattacg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 3 ttacagaaca accaacgtcg ctccgggtac ttcttcatcg 40 <210> 4 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 4 ttccgctagg ggaacatgat caacatggac caagtaaac 39 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 5 cagtcagaat ccgggcttac acccatttgt ttattgtgca 40 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 6 caatctaagc gaaccgcgtg cagaccaatt actcgcgcta 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 7 atgcaaaccc ttaagaaagt ggtcgtccaa aaaaccattg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 8 tggggattgt acgtacacca ccaattcaca cgcgagtatg 40 <210> 9 <211> 100 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> template DNA <400> 9 ggtaatacga ctcactatag ggagatacca gcttattcaa ttnnnnnnnn nnnnnnnnnn 60 nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnagattgca cttactatct 100 <210> 10 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer <400> 10 ggtaatacga ctcactatag ggagatacca gcttattcaa tt 42 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer <400> 11 agattgcact tactatct 18 <110> KIM, Yang-Hoon          MIN, Jiho          OH, Suk Jung <120> DNA aptamer specifically binding to arsenic and uses <130> PN08128 <160> 11 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 1 accatcgcgg aagtccagtc tgccatcaaa atccgaagtg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 2 cacgcgttca acccccggaa tttagcaata gcagattacg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 3 ttacagaaca accaacgtcg ctccgggtac ttcttcatcg 40 <210> 4 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 4 ttccgctagg ggaacatgat caacatggac caagtaaac 39 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 5 cagtcagaat ccgggcttac acccatttgt ttattgtgca 40 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 6 caatctaagc gaaccgcgtg cagaccaatt actcgcgcta 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 7 atgcaaaccc ttaagaaagt ggtcgtccaa aaaaccattg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA aptamer <400> 8 tggggattgt acgtacacca ccaattcaca cgcgagtatg 40 <210> 9 <211> 100 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> template DNA <400> 9 ggtaatacga ctcactatag ggagatacca gcttattcaa ttnnnnnnnn nnnnnnnnnn 60 nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnagattgca cttactatct 100 <210> 10 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer <400> 10 ggtaatacga ctcactatag ggagatacca gcttattcaa tt 42 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer <400> 11 agattgcact tactatct 18  

Claims (21)

서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 비소(As)에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머.DNA aptamer specifically binding to arsenic (As) having at least one nucleotide sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 단일가닥 DNA인 것을 특징으로 하는 DNA 앱타머.The DNA aptamer according to claim 1, wherein the DNA aptamer is single stranded DNA. 유효성분으로 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 포함하는 비소 제거 또는 검출용 조성물.Arsenic removal or detection composition comprising a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 as an active ingredient. 삭제delete 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머가 고정화된 기판을 갖는 비소 검출용 마이크로어레이.A microarray for detecting arsenic having a substrate on which a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 is immobilized. 삭제delete 삭제delete 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 포함하는 비소 검출용 키트.Arsenic detection kit comprising a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8. 삭제delete 비소를 함유하는 것으로 의심되는 시료와, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 접촉시키는 단계 및 비소와 DNA 앱타머의 결합을 검출하는 단계를 포함하는 시료 내 비소를 검출하는 방법.Contacting a sample suspected of containing arsenic with a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 and detecting the binding of the arsenic to the DNA aptamer; A method for detecting arsenic in a sample. 삭제delete 비소를 함유하는 것으로 의심되는 시료와, 서열번호 1 내지 서열번호 8의 염기서열 중 적어도 하나의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머를 접촉시켜 비소 및 DNA 앱타머 복합체를 형성하는 단계 및 상기 복합체를 제거하는 단계를 포함하는 시료 내 비소를 제거하는 방법.Contacting a sample suspected of containing arsenic with a DNA aptamer having at least one nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 to form an arsenic and DNA aptamer complex and removing the complex A method for removing arsenic in a sample comprising the step. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 비소에 결합하는 서열번호 3의 염기서열을 가지는 DNA 앱타머 컬럼을 제작하는 단계; 및 상기 제작된 비소 결합 DNA 앱타머 컬럼을 이용하여 수용액 내 비소를 제거하는 방법.Preparing a DNA aptamer column having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 that binds to arsenic; And removing arsenic in the aqueous solution using the prepared arsenic binding DNA aptamer column.
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