KR101448353B1 - Method for analyzing the protease activity and the application thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단백질분해효소 활성 분석 방법에 관한 것으로, 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부를 금속 나노입자의 표면에 도입하여, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복시기로 개질하는 단계; 분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계; 실험군으로서, 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소 및 상기 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계; 상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 응집 정도를, 분석 대상 단백질분해효소가 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계를 포함하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법을 제공한다. 본 발명의 단백질분해효소 활성 분석 방법은 종래의 기술에 비하여 보다 간단하고 저렴하면서도 빠르게 단백질분해효소의 활성을 분석할 수 있는 바, 단백질분해효소 활성 억제제 스크리닝 방법 및 단백질분해효소 매개 질환의 진단 등에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a method for analyzing proteolytic enzyme activity, comprising the steps of: introducing a modified portion containing a carboxyl group at one end to the surface of metal nanoparticles to modify the surface of the metal nanoparticles to a carboxyl group; Preparing a connection portion into which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by the protease to be analyzed; Aggregating the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced as an experimental group, in a buffer solution containing a divalent metal cation, an analyte to be analyzed and the connecting portion; Measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles; And comparing the measured degree of aggregation with the degree of aggregation of metal nanoparticles in a control group aggregated in a buffer solution containing no protease to be analyzed. The method for analyzing protease activity of the present invention can analyze the activity of protease in a simpler, less expensive and faster manner than the conventional technique, and is useful for screening protease activity inhibitor screening method and diagnosis of protease-mediated diseases Lt; / RTI >
Description
본 발명은 단백질분해효소 활성 분석 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 나노입자의 응집 현상을 이용하여 단백질분해효소의 활성을 분석하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing protease activity, and more particularly, to a method for analyzing the activity of proteolytic enzyme using the aggregation phenomenon of metal nanoparticles.
단백질분해효소는 비가역적인 펩티드 결합의 가수분해를 통하여 단백질의 활성이나 운명을 조절하는 효소이다. 단백질분해효소는 생명체를 구성하고, 수많은 생명현상을 매개하는 단백질을 기질로 한다는 점에서 단백질 이화작용, 혈액응고, 세포 성장과 이동, 단백질의 활성화, 세포조절과 신호, 조직의 발달 등과 같은 생명체의 생리학적 현상과 염증, 암의 발생과 전이, 바이러스 감염 등과 같은 병리학적 진행에 있어 핵심적인 역할을 수행한다. 따라서 단백질 분해효소의 활성을 측정하여 질병을 조기에 진단하거나 질병관련 단백질분해효소의 활성을 억제하는 억제제를 의약품으로 개발할 수 있다.Protease is an enzyme that regulates protein activity or fate through hydrolysis of irreversible peptide bonds. Protease is a living organism that constitutes a protein that mediates a large number of life phenomena. It is a living organism such as protein catabolism, blood coagulation, cell growth and migration, protein activation, cell regulation and signal development, It plays a key role in pathological processes such as physiological phenomena and inflammation, cancer development and metastasis, and viral infection. Therefore, it is possible to develop an inhibitor that can diagnose diseases early or measure the activity of protease related enzymes by measuring the activity of the protease.
특히, 최근 단백질분해효소는 암, 치매, 에이즈 등과 같은 다양한 인간 질병에 중추적인 역할을 하며 원인 제공을 하고 있음이 새로이 밝혀지고 있다. 한 예로서, MMP(matrixmetalloprotease)는 과거 세포 및 체내에서 세포외 기질(extracellular matrix)을 분해하는 인자로 인식되었지만, 최근 다양한 연구를 통해 이들이 인테그린(integrin) 신호전달과 세포주위 기질(pericellular matrix)의 분해에 따른 세포 운동에 관련돼 있음이 밝혀졌고, 신규 혈관형성 현상, 암세포의 침윤, 전이 등 암 성장에 있어서 중요한 역할을 담당하고 있음이 밝혀졌다. Recently, it has been newly found that protease plays a pivotal role in various human diseases such as cancer, dementia and AIDS. As an example, MMP (matrix metalloprotease) has been recognized as a factor that degrades the extracellular matrix in cells and the body in the past. However, in recent studies, it has been shown that they inhibit integrin signaling and pericellular matrix And it has been shown that it plays an important role in cancer growth such as new blood vessel formation, invasion of cancer cells, and metastasis.
상기와 같은 MMP 외에도, 다양한 종류의 단백질분해효소이 많은 질병의 발병 기전에 중추적인 역할을 한다는 사실이 밝혀지면서 단백질분해효소와 그 기질 단백질이 신약개발의 주요 표적으로서 지대한 관심을 끌고 있는 실정이다. 특히, 새로운 기질 단백질들이 밝혀짐에 따라 앞으로 다양한 단백질분해효소군의 생리적 기능이 새롭게 조명될 것이며, 이에 따라 새로운 신약 표적 단백질분해효소들이 발굴될 것으로 기대하고 있다.In addition to the MMPs described above, it has been found that various types of proteases play a pivotal role in the pathogenesis of many diseases. Therefore, protease and its substrate proteins have attracted great interest as a main target of the development of new drugs. In particular, as new substrate proteins are discovered, the physiological functions of various proteolytic enzymes will be newly illuminated in the future, and new target protein proteases are expected to be discovered.
이러한 단백질분해효소를 표적으로 하는 신약의 개발에 있어, 상기 단백질분해효소의 활성을 분석하는 것이 매우 중요하다. 현재 이용되고 있는 대표적인 단백질분해효소의 활성 분석 방법은 HPLC(High Performance Liquid Chromatography), ELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) 또는 형광체가 결합된 폴리펩티드 기질을 이용하여 분광법(spectroscopy)으로 피크 이동(peak shift) 정도를 측정하는 방법 등이 있다. 그러나 이러한 방법들은 다단계의 측정 프로토콜이 필요하여 신약개발과 같이 많은 약물을 스크리닝하는데 이용하기에는 경제적 시간적으로 효율적이지 못한 단점이 있다.In the development of new drugs targeting such protease, it is very important to analyze the activity of the protease. Representative protease activity analysis methods currently used include peaks shift by spectroscopy using high performance liquid chromatography (HPLC), enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), or a phospholipid conjugated polypeptide substrate. And the like. However, these methods have a disadvantage in that they are not economical and time efficient to use in screening many drugs as in the development of a new drug because a multi-step measurement protocol is required.
단백질분해효소의 활성을 분석하는 또 다른 방법으로 형광발생 펩티드(fluorogenic peptide)를 사용하거나 펩티드 기질에 형광물질 쌍이나 혹은 형광물질-소광제(quencher) 쌍을 부착시켜 FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 상기와 같은 방법은 두 형광물질이 초기 외부 빛에너지에 의해 빠르게 감쇠(photobleaching)될 수 있기 때문에 장시간 측정이 어렵고, 형광측정장비가 별도로 필요하며, 적절한 공여체-수용체의 선택의 폭이 넓지 않다는 문제점이 있다.Another method for analyzing the activity of proteolytic enzymes is to use a fluorogenic peptide or attach a pair of fluorescent substances or a fluorescent substance-quencher pair to a peptide substrate to generate FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) There is a way to measure. However, since the two fluorescent materials can be rapidly photobleached by the initial external light energy, it is difficult to measure them for a long time, a fluorescence measurement equipment is separately required, and a suitable donor-receptor selection is not wide There is a problem.
따라서, 상기와 같은 종래의 분석 방법에 비해 보다 간단하고 저렴하면서도 안정적으로 단백질분해효소의 활성을 분석할 수 있는 추가적인 기술의 개발이 필요하다.
Therefore, it is necessary to develop an additional technique for analyzing the activity of the proteolytic enzyme more simply, inexpensively and stably than the conventional analytical methods.
본 발명의 목적은 보다 간단하고 저렴하면서도 안정적으로 단백질분해효소의 활성을 분석하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for analyzing the activity of proteolytic enzymes in a simpler, less expensive and stable manner.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부를 금속 나노입자의 표면에 도입하여, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복시기로 개질하는 단계; 분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계; 실험군으로서, 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소 및 상기 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계; 상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 응집 정도를, 분석 대상 단백질분해효소가 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계를 포함하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a metal nanoparticle, comprising: introducing a modified portion containing a carboxyl group at one end to the surface of the metal nanoparticle to modify the surface of the metal nanoparticle to a carboxyl group; Preparing a connection portion into which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by the protease to be analyzed; Aggregating the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced as an experimental group, in a buffer solution containing a divalent metal cation, an analyte to be analyzed and the connecting portion; Measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles; And comparing the measured degree of aggregation with the degree of aggregation of metal nanoparticles in a control group aggregated in a buffer solution containing no protease to be analyzed.
본 발명의 단백질분해효소 활성 분석 방법은 종래의 기술에 비하여 보다 간단하고 저렴하면서도 빠르게 단백질분해효소의 활성을 분석할 수 있는 바, 단백질분해효소 활성 억제제 스크리닝 방법 및 단백질분해효소 매개 질환의 진단 등에 유용하게 이용될 수 있다.The method for analyzing protease activity of the present invention can analyze the activity of protease in a simpler, less expensive and faster manner than the conventional technique, and is useful for screening protease activity inhibitor screening method and diagnosis of protease-mediated diseases Lt; / RTI >
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 도입된 폴리히스티딘의 잔기가 2가 금속 양이온을 통해 금속 나노입자 표면에 존재하는 카르복실기와 결합되는 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법에서 폴리펩티드 기질의 구조 및 2가 금속 양이온의 유무에 따른 금속 나노입자의 응집 조건을 확인한 실험 결과로서,
(A)는 E520(520 ㎚에서의 흡광도)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고;
(B)는 E700 값에 대한 E520 값의 비율(E520/E700)을 나타낸 그래프이며;
(C)는 응집 반응 결과 나타나는 반응물의 색 변화를 육안으로 관찰하여 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법에서 카르복실기와 NTA(nitrilotriacetic acid)의 금속 나노입자 응집 효율을 비교한 실험 결과로서,
(A)는 E520을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고;
(B)는 E520/E700을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법에서 완충용액의 종류와 폴리펩티드 기질의 비율에 따른 금속 나노입자의 응집 효율을 비교한 실험 결과로서, E520/E700을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법에서 2가 금속양이온의 종류에 따른 금속 나노입자의 응집 효율을 비교한 실험 결과로서,
(A)는 E520을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고;
(B)는 E520/E700을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 단백질분해효소의 활성 분석 방법에 따라 MMP-7의 효소 활성을 측정한 실험 결과로서,
(A)는 E520을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고;
(B)는 MMP-7의 농도에 따른 표준화된 E520/E700 값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 은염색(silver-staining)법을 이용하여 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 9는 은염색법으로 금속 나노입자의 응집 정도를 측정한 결과를 육안으로 관찰하여 촬영한 사진이다.1 is a schematic diagram for explaining the principle of a method for analyzing the activity of the protease of the present invention.
2 is a schematic view showing a structure in which a residue of a polyhistidine introduced at both ends of a polypeptide substrate is bonded to a carboxyl group present on the surface of metal nanoparticles through a divalent metal cation.
FIG. 3 is a graph showing the results of experiments in which the activity of proteolytic enzymes of the present invention was analyzed to confirm the structure of the polypeptide substrate and the coagulation conditions of the metal nanoparticles according to the presence or absence of the divalent metal cation.
(A) is a graph showing the results of measurement of E 520 (absorbance at 520 nm);
(B) is a graph showing the ratio of the E 520 value for the E 700 value (E 520 / E 700);
(C) is a photograph of the change in the color of the reactant as a result of aggregation reaction.
4 is a graph showing the results of a comparison of metal nanoparticle aggregation efficiencies of carboxyl groups and nitrilotriacetic acid (NTA) in a method for analyzing the activity of protease of the present invention.
(A) is a graph showing a result of measuring E 520 ;
(B) is a graph showing E 520 / E 700 .
FIG. 5 is a graph showing E 520 / E 700 as a result of comparing the coagulation efficiency of metal nanoparticles according to the type of buffer solution and the ratio of the polypeptide substrate in the method for analyzing the activity of the protease of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the results of experiments comparing the coagulation efficiency of metal nanoparticles according to the kind of divalent metal cations in the method for analyzing the activity of the protease of the present invention,
(A) is a graph showing a result of measuring E 520 ;
(B) is a graph showing E 520 / E 700 .
FIG. 7 is a graph showing the activity of MMP-7 according to the assay method of the present invention.
(A) is a graph showing a result of measuring E 520 ;
(B) is a graph showing normalized E 520 / E 700 values according to the concentration of MMP-7.
8 is a view for explaining the principle of measuring the degree of agglomeration of metal nanoparticles using a silver-staining method.
FIG. 9 is a photograph of the result of measurement of the degree of agglomeration of metal nanoparticles by silver staining and observed with naked eyes.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. One. 단백질분해효소의 활성 분석 방법Analysis of protease activity
본 발명의 일 측면은 단백질분해효소의 활성 분석 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method for analyzing the activity of proteolytic enzymes.
본 발명의 단백질분해효소 활성 분석 방법은 1) 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부를 금속 나노입자의 표면에 도입하여, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복시기로 개질하는 단계; 2) 분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계; 3) 실험군으로서, 상기 단계 1)의 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소 및 상기 단계 2)의 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계; 4) 상기 단계 3)에서 응집된 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 및 5) 상기 단계 4)에서 측정된 응집 정도를, 분석 대상 단백질분해효소가 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계를 포함한다.The method for analyzing protease activity of the present invention comprises the steps of 1) introducing a modified moiety containing a carboxyl group at one end to the surface of metal nanoparticles to modify the surface of the metal nanoparticles with a carboxyl group; 2) preparing a junction in which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate which is specifically degraded by a protease to be analyzed; 3) As an experimental group, the step of aggregating the metal nanoparticles of step 1) in a buffer solution containing a divalent metal cation, a protease to be analyzed and a connecting portion of the step 2); 4) measuring the degree of aggregation of the aggregated metal nanoparticles in step 3); And 5) comparing the degree of aggregation measured in step 4) with the degree of aggregation of the metal nanoparticles of the control group aggregated in a buffer solution containing no protease to be analyzed.
도 1은 상기 단백질분해효소의 활성 분석 방법의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining the principle of the method for analyzing the activity of the protease.
도 1의 (A)를 참조하면, 상기 단계 1)은 금속 나노입자가 상기 연결부에 의하여 서로 응집될 수 있도록, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복실기로 개질하는 단계이다.Referring to FIG. 1 (A), the step (1) is a step of modifying the surface of the metal nanoparticles to a carboxyl group so that the metal nanoparticles can cohere with each other by the connecting portion.
상기 단계 1)의 금속 나노입자는 분석 대상 단백질분해효소의 활성 정도에 따라 그 응집(aggregation) 정도가 달라져, 상기 분석 대상 단백질분해효소의 활성을 간접적으로 나타내는 구성이다. 따라서, 나노입자로의 제조가 가능하고, 표면 개질이 용이한 종류의 금속이라면 특별히 한정되지 않고 이용될 수 있다. 특히, 상기 금속 나노입자는 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 니켈 및 철로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합금속으로 구성될 수 있다.The metal nanoparticles of the step 1) have a degree of aggregation depending on the degree of activity of the protease to be analyzed, and indirectly indicate the activity of the protease to be analyzed. Therefore, it is not particularly limited as long as it is a kind of metal which can be produced into nanoparticles and whose surface is easily modified. In particular, the metal nanoparticles may be composed of any one or two or more mixed metals selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, nickel and iron.
상기 단계 1)의 금속 나노입자는 응집에 의하여 흡광도와 같은 광학적 특성이 변할 수 있도록, 지름이 2 ㎚ 내지 50 ㎚, 보다 바람직하게는 3 ㎚ 내지 30 ㎚의 크기로 구성될 수 있다.The metal nanoparticles in the step 1) may have a diameter ranging from 2 nm to 50 nm, more preferably from 3 nm to 30 nm, such that optical characteristics such as absorbance can be changed by agglomeration.
상기 단계 1)의 금속 나노입자의 표면에는 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부가 도입된다. 상기 개질부는 카르복실기가 존재하는 일 말단이 아닌, 타 말단이 상기 금속 나노입자의 표면에 결합되어 상기 카르복실기가 외부로 노출되도록 상기 금속 나노입자의 표면을 개질한다. 따라서, 상기 개질부는 일 말단에 카르복실기를 갖고, 타 말단에 티올기(-SH)와 같이 금속 나노입자의 표면에 용이하게 결합될 수 있는 작용기를 포함하는 고분자 물질인 것이 바람직하다. 특히, 상기 개질부는 개질부는 HS-(폴리에틸렌글리콜)n-COOH(상기 n은 1 내지 20의 정수)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 NTA(nitrilotriacetic acid)로 표면을 개질한 금속 나노입자에 비해서 카르복실기로 표면을 개질한 금속 나노입자가 더욱 효율적으로 응집됨을 확인하였다(도 4의 제1 실험군 및 제2 실험군 참조).A modified portion containing a carboxyl group is introduced into the surface of the metal nanoparticles in the step 1). The modifying unit modifies the surface of the metal nanoparticle so that the carboxyl group is exposed to the outside by bonding the other end of the metal nanoparticle to the surface of the metal nanoparticle not at one end where the carboxyl group exists. Therefore, it is preferable that the modifying unit is a polymer material having a carboxyl group at one end and a functional group capable of being easily bonded to the surface of metal nanoparticles such as a thiol group (-SH) at the other end. In particular, the modified part of the modified part may be HS- (polyethylene glycol) n -COOH (wherein n is an integer of 1 to 20). In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the metal nanoparticles modified with a carboxyl group were more efficiently aggregated than the metal nanoparticles modified with nitrilotriacetic acid (NTA (the first experimental group and the second experimental group in Fig. 4 Reference).
상기 단계 1)의 개질부는 상기 금속 나노입자의 표면에 도입되는 카르복실기의 밀도를 조절하기 위하여 개질밀도조절부와 함께 상기 금속 나노입자에 도입될 수 있다. 따라서, 상기 개질밀도조절부는 HS-(폴리에틸렌글리콜)m-R(상기 m은 1 내지 8의 정수이고, 상기 R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기)인 것이 바람직하고, 상기 개질부의 0.1배 내지 1배의 몰 비율로 함께 도입되는 것이 바람직하다.The modified portion of the step 1) may be introduced into the metal nanoparticles together with the modified density control portion to control the density of the carboxyl groups introduced into the surface of the metal nanoparticles. Therefore, the modified density control unit is preferably HS- (polyethylene glycol) m -R (wherein m is an integer of 1 to 8, and R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), preferably 0.1 to 1 times In terms of molar ratio.
도 1의 (B)를 참조하면, 상기 단계 2)는 상기 단계 1)의 금속 나노입자를 연결하여 응집시키는 연결부를 제조하는 단계로서, 상기 단계 1)과는 선후에 관계없이 독립적으로 수행될 수 있다.Referring to FIG. 1 (B), the step 2) is a step of manufacturing a connection part connecting and coagulating the metal nanoparticles of the step 1), and independently from the step 1) have.
상기 단계 2)의 연결부는 분석 대상 단백질분해효소에 의하여 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질과, 상기 폴리펩티드 기질의 양 말단에 도입된 폴리히스티딘을 갖는다.The connecting portion of the step 2) has a polypeptide substrate which is specifically degraded by the protease to be analyzed and a polyhistidine which is introduced at both ends of the polypeptide substrate.
상기 단계 2)의 연결부를 구성하는 폴리펩티드 기질은 분석 대상 단백질분해효소에 의하여 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 서열로서, 분석 대상이 되는 단백질분해효소가 무엇인지에 따라 그 서열이 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 분석 대상 단백질분해효소가 MMP-14인 경우 상기 폴리펩티드 기질은 서열번호 9의 폴리펩티드(SGRIGFLRTAK)를 포함하는 폴리펩티드 서열일 수 있고, 상기 분석 대상 단백질분해효소가 트롬빈인 경우 상기 폴리펩티드 기질은 서열번호 15의 폴리펩티드(LVPRGS)를 포함하는 폴리펩티드 서열일 수 있는 것이다. 상기 분석 대상 단백질분해효소의 종류에 따라, 상기 폴리펩티드 기질에 포함되는 폴리펩티드의 종류에 관한 추가적인 예는 하기 표 1과 같다. 이외에도, 상기 폴리펩티드 기질의 서열은 분석 대상 단백질분해효소의 종류에 따라 당업자가 적절하게 선택하여 구성할 수 있다.The polypeptide substrate constituting the linkage of the step 2) is a polypeptide sequence which is specifically degraded by the protease to be analyzed, and the sequence thereof may be changed depending on the protease to be analyzed. For example, when the analyte to be analyzed is MMP-14, the polypeptide substrate may be a polypeptide sequence comprising the polypeptide of SEQ ID NO: 9 (SGRIGFLRTAK), and when the analyte to be analyzed is thrombin, May be a polypeptide sequence comprising the polypeptide of SEQ ID NO: 15 (LVPRGS). Further examples of the types of the polypeptides contained in the polypeptide substrate are shown in Table 1 according to the type of protease to be analyzed. In addition, the sequence of the polypeptide substrate may be appropriately selected by those skilled in the art depending on the type of protease to be analyzed.
상기 단계 2)의 연결부를 구성하는 폴리히스티딘은 2개 내지 20개의 히스티딘으로 구성된 히스티딘 다량체로서, 상기 폴리펩티드 기질의 N-말단 및 C-말단에 각각 펩티드 결합을 통해 도입된다. 상기 폴리펩티드 기질의 양 말단에 도입된 폴리히스티딘은 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 상기 2가 금속 양이온을 통해 상기 단계 1)의 금속 나노입자 표면에 존재하는 카르복실기와 결합됨으로써, 상기 금속 나노입자들이 응집되도록 한다(도 2 참조). 본 발명의 일 실시예에서는 양 말단에 모두 폴리히스티딘이 도입되지 않는 경우에는 금속 나노입자가 잘 응집되지 않음을 확인하였다(도 3의 제2 실험군 및 제4 실험군 참조).The polyhistidine constituting the connecting portion of the step 2) is a histidine multimer composed of 2 to 20 histidine, and is introduced through a peptide bond at the N-terminal and C-terminal of the polypeptide substrate, respectively. The polyhistidine introduced at both ends of the polypeptide substrate is bonded to carboxyl groups existing on the surface of the metal nanoparticles in step 1) via the bivalent metal cation with a structure as shown in FIG. 2, whereby the metal nanoparticles (See Fig. 2). In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the metal nanoparticles did not agglomerate well when polyhistidine was not introduced at both ends (see the second experimental group and the fourth experimental group in Fig. 3).
도 1의 (C)를 참조하면, 상기 단계 3)은 상기 단계 1)의 금속 나노입자를 상기 단계 2)의 연결부로 응집시키는 단계이다.Referring to FIG. 1C, step 3) is a step of coagulating the metal nanoparticles of step 1) with the connection of step 2).
상기 단계 3)에서 상기 단계 1)에서 제조된 금속 나노입자는 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소 및 상기 단계 2)에서 제조된 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집된다.In the step 3), the metal nanoparticles prepared in the step 1) are agglomerated in a buffer solution containing the divalent metal cations, the analyte to be analyzed and the linkage prepared in the step 2).
상기 단계 3)의 2가 금속 양이온은 상기 연결부의 폴리히스티딘과 상기 금속 나노입자 표면의 카르복실기를 연결하는 것으로서, Ni2+, Co2+, Zn2+ 및 Cu2+로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 2가 금속 양이온이 존재하지 않는 경우에는 금속 나노입자가 잘 응집되지 않음을 확인하였고(도 3의 제3 실험군 및 제4 실험군 참조), 상기 2가 금속 양이온 중에서도 니켈, 코발트 및 아연이 금속 나노입자를 잘 응집시키는 것으로 확인되었다(도 6 참조).The divalent metal cation in the step 3) connects the polyhydroxystyrene of the connecting portion and the carboxyl group on the surface of the metal nanoparticle, and may be any one selected from the group consisting of Ni 2+ , Co 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ Or two or more. In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the metal nanoparticles were not agglomerated well when the bivalent metal cation was not present (see the third experimental group and the fourth experimental group in FIG. 3) Cobalt and zinc were found to coagulate the metal nanoparticles well (see FIG. 6).
상기 단계 3)의 완충용액은 상기 금속 나노입자의 응집 반응이 일어나는 용매로서, 상기 완충용액은 Tris 완충용액 또는 HEPES 완충용액인 것이 바람직하고, 상기 완충용액은 중성 또는 약염기성인 Tris 완충용액인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 산성이나 염이 존재하는 완충용액 보다는 중성 또는 약염기성 완충용액의 환경에서 금속 나노입자의 응집 효율을 더욱 향상됨을 확인하였다(도 5 참조).The buffer solution of step 3) is preferably a solvent in which the agglomeration reaction of the metal nanoparticles occurs. Preferably, the buffer solution is a Tris buffer solution or a HEPES buffer solution, and the buffer solution is a neutral or weak base Tris buffer solution desirable. In one embodiment of the present invention, the flocculation efficiency of the metal nanoparticles was further improved in the environment of a neutral or weak basic buffer solution rather than a buffer solution containing acid or salt (see FIG. 5).
상기 단계 3)의 응집은 상기 완충용액에 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소, 상기 연결부 및 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 모두 주입하고, 동시에 반응시킴으로써 수행될 수 있다. 상기와 같이 반응시키는 경우, 상기 단백질분해효소에 의한 연결부 분해 반응과 상기 연결부에 의한 금속 나노입자 응집 반응이 동시에 진행된다. 상기 단백질분해효소에 의해 분해되기 전에 상기 금속 나노입자의 응집에 참여한 연결부는 금속 나노입자에 의한 입체 장애(steric hindrance)로 인해 단백질분해효소가 접근할 수 없어 분해되지 않는다. 그러나, 상기 금속 나노입자의 응집 반응에 참여하기 전에, 상기 연결부가 상기 단백질분해효소에 의해 분해되면, 상기 금속 나노입자의 응집은 일어날 수 없게 된다. 따라서, 상기와 같이 단백질분해효소의 존재 하에서 상기 금속 나노입자를 응집시키면, 반응 단백질분해효소의 부존재 하에서 일어나는 응집 반응에 비하여 금속 나노입자의 응집 정도가 낮아지게 된다. 또한, 상기 단백질분해효소의 활성이 높을수록 금속 나노입자의 응집 정도는 더욱 낮아지게 된다. 따라서, 상기와 같은 금속 나노입자의 응집 정도를 측정함으로써, 상기 분석 대상 단백질분해효소의 활성을 정량적·정성적으로 분석할 수 있다.The aggregation in the step 3) may be performed by simultaneously injecting the divalent metal cations, the protease to be analyzed, the connecting portion and the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced into the buffer solution, and simultaneously reacting them. When the reaction is carried out as described above, the decomposition of the linking portion by the protease and the aggregation of the metal nanoparticles by the linking portion proceed simultaneously. Since the proteolytic enzyme is not accessible due to the steric hindrance caused by the metal nanoparticles, the linking part involved in aggregation of the metal nanoparticles before decomposition by the proteolytic enzyme is not decomposed. However, when the linking part is decomposed by the proteolytic enzyme before participating in the agglutination reaction of the metal nanoparticles, aggregation of the metal nanoparticles can not occur. Therefore, when the metal nanoparticles are agglutinated in the presence of the proteolytic enzyme as described above, the aggregation degree of the metal nanoparticles becomes lower than that of the agglutination reaction occurring in the absence of the reactive proteinase. In addition, the higher the activity of the protease, the lower the degree of aggregation of the metal nanoparticles. Therefore, the activity of the protease to be analyzed can be quantitatively and qualitatively analyzed by measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles as described above.
또한, 상기 단계 3)의 응집은 a) 상기 연결부를 완충용액 내에서 분석 대상 단백질분해효소와 반응시켜, 상기 연결부 내의 폴리펩티드 기질을 분해시키는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 폴리펩티드 기질이 모두 분해되기 전에, 상기 완충용액에 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자와 2가 금속 양이온을 주입 및 반응시키는 단계에 의하여 수행될 수도 있다. 상기 단계 a)은 상기 단백질분해효소에 의한 연결부 분해 반응을 일으키는 단계이고, 상기 단계 b)는 상기 연결부에 의한 금속 나노입자 응집 반응을 일으키는 단계로서, 순차적으로 진행된다. 상기 단계 b)의 연결부에 의한 금속 나노입자 응집 반응이 먼저 일어나면, 응집된 금속 나노입자의 입체 장애(steric hindrance)로 인해 단백질분해효소가 접근하지 못하여 상기 단백질분해효소에 의한 연결부 분해 반응이 일어날 수 없게 되므로 단백질분해효소의 활성을 측정 및 분석할 수 없게 된다. 따라서, 상기 단계 a)과 같이 단백질분해효소에 의하여 분해되고 있는 연결부의 존재 하에서, 상기 단계 b)와 같은 금속 나노입자의 응집 반응을 진행하면, 반응 단백질분해효소의 부존재 하에서 일어나는 응집 반응에 비하여 금속 나노입자의 응집 정도가 낮아지게 된다. 또한, 상기 단백질분해효소의 활성이 높을수록 금속 나노입자의 응집 정도는 더욱 낮아지게 된다. 따라서, 상기와 같은 금속 나노입자의 응집 정도를 측정함으로써, 상기 분석 대상 단백질분해효소의 활성을 정량적·정성적으로 분석할 수 있다.In addition, the step 3) may include: a) reacting the connecting portion with a protease to be analyzed in a buffer solution to decompose the polypeptide substrate in the connecting portion; And b) injecting and reacting the carboxyl group-introduced metal nanoparticle and the divalent metal cation into the buffer solution before the polypeptide substrate of step a) is completely decomposed. The step (a) is a step of causing a decomposition reaction of a linking part by the protease, and the step (b) is a step of causing a metal nanoparticle aggregation reaction by the linking part. When the metal nanoparticle aggregation reaction by the connecting portion in the step b) is first performed, the proteolytic enzyme can not approach due to the steric hindrance of the aggregated metal nanoparticles, so that the decomposition reaction of the connecting portion by the proteolytic enzyme occurs The activity of the proteolytic enzyme can not be measured and analyzed. Therefore, when the agglomeration reaction of the metal nanoparticles as in step b) is performed in the presence of the linking part decomposed by the proteolytic enzyme as in step a), compared with the agglutination reaction occurring in the absence of the reactive protease, The aggregation degree of the nanoparticles is lowered. In addition, the higher the activity of the protease, the lower the degree of aggregation of the metal nanoparticles. Therefore, the activity of the protease to be analyzed can be quantitatively and qualitatively analyzed by measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles as described above.
상기 단계 4)는 상기 단계 3)에서 응집된 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계이다.The step 4) is a step of measuring the degree of agglomeration of the metal nanoparticles aggregated in the step 3).
상기 단계 4)의 응집 정도 측정은 상기 단계 3)의 응집 반응에 의해 응집된 금속 나노입자의 광학적 특성을 측정함으로써 수행될 수도 있고, 상기 단계 3)의 응집 반응에 의해 응집되지 않고 유리되어 있는 금속 나노입자의 양을 측정함으로써 수행될 수도 있다.The measurement of the degree of cohesion in the step 4) may be performed by measuring the optical characteristics of the metal nanoparticles aggregated by the coagulation reaction in the step 3), or may be carried out by measuring the amount of the metal Or by measuring the amount of nanoparticles.
먼저, 상기 단계 4)의 응집 정도 측정은 상기 단계 3)에서의 응집에 의하여 흡광도의 변화를 나타내는 두 개의 파장에서, 흡광도의 비율을 측정함으로써 수행될 수 있다. 상기 단계 3)의 응집 반응 결과, 금속 나노입자가 많이 응집되면 응집될수록 최대 흡광도를 나타내는 파장의 적색 편이 현상이 나타나고, 최대 흡광도 값도 낮아지게 된다. First, the measurement of the degree of aggregation of the step 4) can be performed by measuring the ratio of the absorbance at two wavelengths, which indicate the change of the absorbance by the aggregation in the step 3). As a result of the coagulation reaction in the step 3), when the metal nanoparticles are agglomerated to a large extent, redshift phenomenon of the wavelength exhibiting the maximum absorbance is exhibited and the maximum absorbance value is lowered.
다음으로, 상기 단계 4)의 응집 정도 측정은 도 8에 설명된 은염색(silver-staining)법에 의하여, 응집되지 않고 유리되어 있는 금속 나노입자의 양을 측정하므로써 수행될 수도 있다. 도 8을 참조하면, 금속 나노입자에 은 이온이 환원되어 흡착되면서 크기가 커지고 진한 회색으로 변하게 된다. 여기에 고정 용액(fixer)을 넣어주게 되면 은염색으로 인한 색변화는 멈추게 된다. 이러한 원리에 따라, 응집되지 않은 금속 나노입자가 많이 존재할수록 은염색이 더 많이 일어나 용액은 더욱 진한 회색으로 되고, 금속 나노입자가 용액 상에 적게 존대할수록 용액은 무색을 띠게 된다. 따라서, 상기 단계 4)의 응집 정도 측정은 상기 단계 3)의 응집 반응 후, 응집되지 않은 금속 나노입자를 은염색(silver-staining)법으로 염색하고, 색 변화를 측정함으로써 수행될 수 있다. Next, the degree of aggregation of the step 4) may be measured by measuring the amount of the metal nanoparticles which are free from agglomeration by the silver-staining method described in FIG. Referring to FIG. 8, as silver ions are reduced and adsorbed on the metal nanoparticles, the size of the metal nanoparticles increases and becomes dark gray. If fixer is added to this, color change due to silver halide will stop. According to this principle, the more non-aggregated metal nanoparticles are present, the more silver salt is formed and the solution becomes darker gray, and the less the metal nanoparticles are in solution, the more colorless the solution becomes. Therefore, the aggregation degree of the step 4) can be measured by staining the non-agglomerated metal nanoparticles by the silver-staining method and measuring the color change after the agglomeration of the step 3).
상기 단계 5)는 상기 단계 4)에서 측정된 금속 나노입자의 응집 정도를 이용하여 단백질분해효소의 활성을 분석하는 단계로서, 상기 단계 4)에서 측정된 응집 정도를, 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교함으로써 수행된다.The step 5) is a step of analyzing the activity of the proteolytic enzyme using the degree of aggregation of the metal nanoparticles measured in the step 4), and the degree of aggregation measured in the step 4) ≪ / RTI >
상기 단계 5)의 대조군은 상기 단계 3)과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 수행되되, 분석 대상 단백질분해효소를 포함하지 않고 금속 나노입자의 응집 반응을 일으킨 결과물이다. 상기 대조군에는 분석 대상 단백질분해효소가 포함되지 않기 때문에 연결부의 분해 반응이 일어나지 않게 되고, 모든 금속 나노입자가 연결부에 의해 응집된다.The control in step 5) is performed in the same manner as in step 3), but is a result of the aggregation reaction of the metal nanoparticles without the protease to be analyzed. Since the control group does not contain a protease to be analyzed, the decomposition reaction of the connecting part does not occur, and all of the metal nanoparticles aggregate by the connecting part.
상기 단계 5)의 대조군에서의 금속 나노입자 응집 정도는 상기 단계 4)와 동일한 조건에서 동일한 방법으로 수행된다.The degree of aggregation of the metal nanoparticles in the control group of the step 5) is carried out in the same manner as in the step 4).
상기 단계 5)의 비교에 의하여, 상기 분석 대상 단백질분해효소에 의해 금속 나노입자의 응집 정도가 어느 정도 감소하는지 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 4)에서 측정된 최대 흡광도가 얼마나 감소하였는지 또는 최대 흡광 파장이 얼마나 길어졌는지 비교함으로써 상기 분석 대상 단백질분해효소에 의해 금속 나노입자의 응집 정도가 어느 정도 감소하는지 측정할 수 있다. 따라서, 상기 단계 5)의 비교에 의하여 상기 분석 대상 단백질분해효소의 효소 활성을 정량적·정성적으로 분석할 수 있다.By comparing the above step 5), it is possible to measure to what extent the degree of aggregation of the metal nanoparticles is reduced by the protease to be analyzed. For example, by comparing how much the maximum absorbance measured in step 4) is decreased or the maximum absorbance wavelength is long, it is possible to measure how much the aggregation degree of the metal nanoparticles is reduced by the analyte to be analyzed . Therefore, the enzymatic activity of the protease to be analyzed can be quantitatively and qualitatively analyzed by the comparison of the step 5).
본 발명의 일 실시예에서는 1:10 비율의 methyl-PEG4-thiol과 carboxy-PEG12-thiol로 표면을 개질한 반지름 5.3±2.8 ㎚의 금 나노입자를 20 mM의 Tris 완충용액에서 서열번호 2로 기재되는 연결부, 니켈 2가 양이온 및 MMP-7과 함께 응집시킴으로써, 단백질분해효소 MMP-7의 효소 활성을 분석하였다(도 7 참조).
In one embodiment of the present invention, gold nanoparticles having a surface modified with carboxy-PEG 12 -thiol at a ratio of 1: 10 of methyl-PEG 4 -thiol and having a radius of 5.3 ± 2.8 nm were dissolved in 20 mM Tris buffer The enzyme activity of the proteolytic enzyme MMP-7 was analyzed by coagulating with nickel cation and MMP-7 (see FIG. 7).
2. 2. 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법Screening method of protease inhibitors
본 발명의 다른 측면은 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method for screening inhibitors of proteolytic enzymes.
본 발명의 단백질분해효소 활성 분석 방법은 1') 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부를 금속 나노입자의 표면에 도입하여, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복시기로 개질하는 단계; 2') 억제 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계; 3') 실험군으로서, 상기 단계 1')의 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 억제 대상 단백질분해효소, 억제제 후보물질 및 상기 단계 2')의 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계; 4') 상기 단계 3')에서 응집된 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 5') 상기 단계 4')에서 측정된 응집 정도를, 억제제 후보물질이 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계; 및 6') 상기 대조군에 비하여 높은 응집 정도를 나타내는 실험군에 포함된 억제제 후보물질을 억제 대상 단백질분해효소의 효소 활성 억제제인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.The method of analyzing proteolytic enzyme activity of the present invention comprises the steps of: introducing a modified moiety having a carboxyl group at the terminal end thereof to the surface of metal nanoparticles to modify the surface of the metal nanoparticles with a carboxyl group; 2 ') to produce a linkage to which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate which is specifically degraded by the protease to be inhibited; 3 ') As the experimental group, the metal nanoparticles to which the carboxyl group of the step 1') is introduced are agglomerated in a buffer solution containing a divalent metal cation, an inhibitory substance protease, an inhibitor candidate substance and a connecting portion of the step 2 ' ; 4 ') measuring the aggregation degree of the aggregated metal nanoparticles in the step 3'); 5 ') comparing the degree of aggregation measured in step 4' with the degree of metal nanoparticle aggregation of a control group aggregated in a buffer solution not containing an inhibitor candidate material; And 6 ') determining that the inhibitor candidate contained in the test group exhibiting a higher degree of aggregation as compared with the control group is an enzyme activity inhibitor of the inhibitory protease.
상기 단계 1'), 단계 2') 및 단계 4')에 관해서는 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 " 항목에서 설명한 바와 동일하다. 따라서 이에 관해서는 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 " 항목의 설명을 원용하여 상세한 설명은 생략하도록 하고, 이하에서는 상기 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법에 특이적인 구성에 대해서만 설명한다.The steps 1 '), 2') and 4 ') are the same as those described in the section " Method for Analyzing the Activity of
상기 단계 3')에서 상기 단계 1')에서 제조된 금속 나노입자는 2가 금속 양이온, 억제 대상 단백질분해효소, 억제제 후보물질 및 상기 단계 2')에서 제조된 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집된다. 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 "에서의 단계 3)과는 달리 억제제 후보물질이 추가적으로 첨가되기 때문에 상기 억제 대상 단백질분해효소가 상기 억제제 후보물질에 의해 영향을 받게 된다. 예를 들어, 첨가된 억제제 후보물질이 실제로 단백질분해효소의 효소 활성을 억제하는 물질이라면, 단백질분해효소에 의한 상기 연결부의 분해 반응이 억제될 것이고, 결국 금속 나노입자는 응집될 것이다. 반대로, 첨가된 억제제 후보물질이 실제로 단백질분해효소의 효소 활성에 영향을 미치지 않는 물질이라면, 단백질분해효소에 의한 상기 연결부의 분해 반응은 억제되지 않게 되고, 결국 금속 나노입자는 응집되지 않을 것이다. In the step 3 '), the metal nanoparticles prepared in the step 1') are agglomerated in a buffer solution containing a divalent metal cation, an inhibitory protease, an inhibitor candidate, and the linkage prepared in the step 2 ' do. The target is subjected to the above suppression effect by the protease inhibitor candidates since the additional step of adding 3) Unlike the inhibitor candidates in the "
상기 단계 4')에서는 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 "에서의 단계 4)와 같이 상기 단계 3')에서 응집된 금속 나노입자의 응집 정도를 측정한다.In the step 4 '), the degree of agglutination of the aggregated metal nanoparticles is measured in the step 3') as in the step 4) of " 1. Method for assaying protease activity ".
상기 단계 5') 및 단계 6')에서는 상기 단계 4')에서 측정된 금속 나노입자의 응집 정도를 대조군과 비교하여 단백질분해효소 억제제를 스크리닝하는 단계이다.In the step 5 ') and the step 6'), the degree of coagulation of the metal nanoparticles measured in the step 4 ') is compared with the control group to screen the protease inhibitor.
상기 단계 5')의 대조군은 상기 단계 3')과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 수행되되, 억제제 후보물질을 포함하지 않고 금속 나노입자의 응집 반응을 일으킨 결과물이다. 상기 대조군에는 억제제 후보물질이 포함되지 않기 때문에 단백질분해효소가 효소 활성에 영향을 받지 않으므로 연결부의 분해 반응이 일어나게 되고, 금속 나노입자의 응집 반응이 일어나지 않게 된다.The control in step 5 ') is performed in the same manner as in step 3'), but is a result of causing aggregation reaction of metal nanoparticles without inhibitor candidate material. Since the inhibitor candidate is not included in the control group, proteolytic enzymes are not affected by the enzyme activity, so that the degradation reaction of the linkage occurs and the aggregation reaction of the metal nanoparticles does not occur.
상기 단계 6')은 상기 단계 5')의 비교 결과에 기초하여, 대조군보다 응집 정도가 높게 나타나는 실험군은 단백질분해효소의 억제제가 포함되어 있기 때문인 것으로 간주하여 상기 대조군보다 응집 정도가 높게 나타나는 실험군에 포함된 억제제 후보물질을 억제 대상 단백질분해효소의 효소 활성 억제제인 것으로 판단한다.Based on the results of the above-mentioned step 5 '), it is considered that the test group exhibiting a higher level of aggregation than the control group is considered to be due to the inhibitor of protease, and the test group exhibiting higher degree of aggregation than the control group It is judged that the contained inhibitor candidate substance is an enzyme activity inhibitor of the inhibitory protease.
상기 단계 6')에서 응집 정도가 높다는 것은 반복 실험에 의해 통계적인 유의성을 가지는 정도로 높은 것이 바람직하다.In the step 6 '), it is preferable that the degree of coagulation is as high as that having statistical significance by repeated experiment.
상기와 같은 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법에 의해 선별된 단백질분해효소 활성 억제제는 단백질분해효소 매개 질환의 치료제로 이용될 수 있다. 따라서, 상기 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법은 단백질분해효소 매개 질환의 치료제의 스크리닝에도 이용될 수 있다.
The inhibitor of proteolytic enzyme activity selected by the proteolytic enzyme inhibitor screening method can be used as a therapeutic agent for protease-mediated diseases. Therefore, the protease inhibitor screening method can be used for the screening of a therapeutic agent for protease-mediated diseases.
3. 3. 단백질분해효소 매개 질환 진단 방법Methods for diagnosing protease-mediated diseases
본 발명의 또 다른 측면은 단백질분해효소 매개 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위한 단백질분해효소 활성 분석 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method for assaying protease activity for providing information necessary for diagnosis of protease-mediated diseases.
상기 단백질분해효소 매개 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위한 단백질분해효소 활성 분석 방법은 1'') 일 말단에 카르복실기를 포함하는 개질부를 금속 나노입자의 표면에 도입하여, 상기 금속 나노입자의 표면을 카르복시기로 개질하는 단계; 2'') 분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계; 3'') 실험군으로서 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 상기 연결부, 및 피검체 유래의 생물학적 시료가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계; 4'') 상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 5'') 상기 측정된 응집 정도를, 정상 개체 유래의 생물학적 시료가 포함된 완충 용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계; 및 6'') 상기 실험군의 응집 정도가 상기 대조군의 응집 정도와 차이가 있는 경우, 상기 피검체를 단백질분해효소 매개 질환에 걸렸거나 걸릴 위험성이 있는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.The protease activity assay method for providing information necessary for diagnosis of the protease-mediated disease comprises: introducing a modified moiety containing a carboxyl group at the 1 ' end of the metal nanoparticle to the surface of the metal nanoparticle, To a carboxy group; 2 ") a step of producing a junction in which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by a protease to be analyzed; 3 ") grouping the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced, in a buffer solution containing a biological sample derived from the divalent metal cation, the linking portion, and the sample; 4 ") measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles; 5 ") comparing the measured degree of aggregation with the degree of metal nanoparticle aggregation of a control group aggregated in a buffer solution containing a biological sample derived from a normal subject; And 6 "). If the degree of aggregation of the experimental group is different from the degree of aggregation of the control group, it is determined that the subject has a risk of becoming or suffering from a protease-mediated disease.
상기 단계 1''), 단계 2'') 및 단계 4'')에 관해서는 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 " 항목에서 설명한 바와 동일하다. 따라서 이에 관해서는 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 " 항목의 설명을 원용하여 상세한 설명은 생략하도록 하고, 이하에서는 상기 단백질분해효소 매개 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위한 단백질분해효소 활성 분석 방법에 특이적인 구성에 대해서만 설명한다.The steps 1 ''), 2 '') and 4 '''are the same as those described in the item " 1. Analysis method of protease activity ". Therefore, a detailed description thereof will be omitted by referring to the description of the item " Method for Analyzing the Activity of
상기 단계 3'')에서 상기 단계 1'')에서 제조된 금속 나노입자는 2가 금속 양이온, 피검체 유래의 생물학적 시료 및 상기 단계 2'')에서 제조된 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집된다. 상기 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 "에서의 단계 3)과는 달리 단백질분해효소가 아닌 피검체 유래의 생물학적 시료가 첨가되기 때문에 상기 금속 나노입자의 응집 반응이 상기 피검체 유래의 생물학적 시료에 의해 영향을 받게 된다. 예를 들어, 첨가된 피검체 유래의 생물학적 시료에 효소 활성에 이상이 있는 단백질분해효소가 포함되어 있다면, 단백질분해효소에 의한 상기 연결부의 분해 반응에도 변화가 일어날 것이고, 결국 금속 나노입자의 응집 정도도 변하게 될 것이다.The metal nanoparticles prepared in the
상기 단계 3'')의 피검체는 단백질분해효소 매개 질환에 걸린 것으로 의심되는 개체 또는 단백질분해효소 매개 질환에 걸릴 위험이 있는지 진단을 필요로 하는 개체로서 인간, 원숭이, 개, 염소, 돼지 또는 쥐 등 척추동물이고 바람직하게는 포유동물이다.The subject of
상기 단계 3'')의 생물학적 시료는 인간에서 유래한 액체 시료인 것이 바람직하고, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈청, 혈장, 타액, 객담, 폐객담, 복수액, 림프액, 체액, 소변, 뇌척수액, 척수액, 정액, 질액, 양수, 양막액, 활액 또는 조직세척액 등인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다.The biological sample of
상기 단계 4'')에서는 "1. 단백질분해효소의 활성 분석 방법 "에서의 단계 4)와 같이 상기 단계 3'')에서 응집된 금속 나노입자의 응집 정도를 측정한다.In the step 4 '', the degree of aggregation of the aggregated metal nanoparticles is measured in the step 3 '' as in the step 4) in " 1. Method for Analyzing the Activity of the Protease ."
상기 단계 5'') 및 단계 6'')에서는 상기 단계 4'')에서 측정된 금속 나노입자의 응집 정도를 대조군과 비교하여 피검체가 단백질분해효소 매개 질환에 걸렸거나 걸릴 위험성이 있는 것으로 판단하는 단계이다.In the above steps 5 '') and 6 ''), the degree of aggregation of the metal nanoparticles measured in the step 4 '' was compared with that of the control group, and it was judged that the subject had a risk of taking or taking a protease-mediated disease .
상기 단계 5'')의 대조군은 상기 단계 3'')과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 수행되되, 피검체 유래의 생물학적 시료 대신 단백질분해효소 매개 질환에 걸리지 않은 것으로 인정되는 정상 개체에서 유래한 생물학적 시료를 첨가하여 금속 나노입자의 응집 반응을 일으킨 결과물이다. 정상 개체 유래의 생물학적 시료가 포함되어 있는 상기 대조군은 단백질분해효소 매개 질환에 걸리지 않은 경우에 개체의 생물적 시료 내에 포함된 상기 단백질분해효소의 효소 활성을 나타낸다.The control group of
상기 단계 5'')의 생물학적 시료는 인간에서 유래한 액체 시료인 것이 바람직하고, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈청, 혈장, 타액, 객담, 폐객담, 복수액, 림프액, 체액, 소변, 뇌척수액, 척수액, 정액, 질액, 양수, 양막액, 활액 또는 조직세척액 등인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다.The biological sample of
상기 단계 6'')은 상기 단계 5'')의 비교 결과에 기초하여, 대조군보다 응집 정도가 높거나 낮게 나타나는 실험군은 효소 활성에 이상이 있는 단백질분해효소가 포함되어 있기 때문인 것으로 간주한다. 따라서, 상기 대조군과 응집 정도가 다르게 나타나는 실험군에 포함된 생물학적 시료를 제공한 피검체는 단백질분해효소 매개 질환에 걸렸거나 걸릴 위험성이 있는 것으로 인정된다.Based on the result of the comparison in the
상기 단계 6'')에서 응집 정도가 높거나 낮다는 것은 반복 실험에 의해 통계적인 유의성을 가지는 정도로 높거나 낮은 것이 바람직하다.It is preferable that the degree of coagulation is high or low in the step 6 '', which is high or low to the extent of having statistical significance by repeated experiments.
상기 단백질분해효소 매개 질환은 암, 알츠하이머, 바이러스 감염 질환, 세균 감염 질환, 혈우병, 심혈관 질환 등일 수 있다. 특히, 상기 암은 유방암, 간암, 신장암, 고환암, 뇌암, 난소암, 피부암, 폐암, 전립선암, 갑상선암, 췌장암, 자궁 경부암, 결장 직장암, 위암, 소장암, 방광암, 조혈모세포암, 위장관암, 비뇨생식기암, 자궁암, 두경부암, 코인두암, 소세포성 폐암, 비소세포성 폐암, 에빙스 종양, 편평세포 암종, 기저 세포 암종, 선암종, 흑색종, 신경아세포종 또는 망막아세포종 등일 수 있다. 또한, 상기 바이러스 감염 질환은 HIV(human immunodeficiency virus), HSV(Herpes Simplex Virus) 또는 TEV(Tobacco Etch Virus) 등에 의하여 감염되는 질환일 수 있다. 또한, 상기 세균 감염 질환은 탄저균(Bacillus Anthracis)에 의해 감염되는 질환일 수 있고, 탄저병일 수 있다.
The protease-mediated diseases may be cancer, Alzheimer's disease, viral infectious diseases, bacterial infectious diseases, hemophilia, cardiovascular diseases and the like. In particular, the cancer may be a breast cancer, a liver cancer, a kidney cancer, a testicular cancer, a brain cancer, an ovarian cancer, a skin cancer, a lung cancer, a prostate cancer, a thyroid cancer, a pancreatic cancer, a cervical cancer, a colon cancer, a stomach cancer, a small bowel cancer, A squamous cell carcinoma, a squamous cell carcinoma, a basal cell carcinoma, an adenocarcinoma, a melanoma, a neuroblastoma or a retinoblastoma, and the like. In addition, the viral infection disease may be a disease infected by HIV (human immunodeficiency virus), HSV (Herpes Simplex Virus) or TEV (Tobacco Etch Virus). In addition, the bacterial infection disease may be a disease caused by Bacillus anthracis, and may be an anthrax.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
It is to be understood, however, that the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
금속 나노입자의 응집 조건 분석Analysis of Coagulation Conditions of Metal Nanoparticles
<1-1> <1-1> 금속 나노입자의 합성Synthesis of metal nanoparticles
먼저, 단백질분해효소의 활성 측정에 이용될 금속 나노입자를 합성하였다. 다양한 금속 중에서도 나노입자로의 제조가 용이한 금(Au)을 이용하였고, Grabar 등(Anal. Chem. (1995) 67, 735??743)의 문헌에 공지된 방법에 따라 나노입자를 제조하였다. 보다 구체적으로, 300 mM 농도의 사염화금(HAuCl4ㆍ3H2O)(Sigma-Aldrich, 미국) 원액(stock solution) 100 ㎕를 100 ㎖의 증류수에 넣고 지속적으로 교반시켜, 최종 농도 500 μM의 작업용액(working solution)을 만들었다. 상기 작업용액에 30 mM 시트르산나트륨(C6H5Na3O7ㆍ2H2O)(Sigma-Aldrich, 미국) 2 ㎖을 첨가(사염화금 몰 수 : 시트르산나트륨 몰 수 = 1 : 2)하여 최종 농도 800 μM이 되도록 하여 교반시켰다. 상기 교반 중인 용액에 300 mM 농도의 수소화붕소나트륨(NaBH4)(Sigma-Aldrich, 미국) 원액(stock solution) 100 ㎕를 빠르게 넣고 교반시켜 금 이온을 빠르게 환원시키고 콜로이드화함으로써, 금 나노입자를 제조하였다.First, metal nanoparticles to be used for the measurement of protease activity were synthesized. Among various metals, gold (Au), which is easy to manufacture as nanoparticles, was used and nanoparticles were prepared according to the method known from the literature of Grabar et al. (Anal. Chem. (1995) 67, 735-743). More specifically, 100 μl of stock solution (300 μM) of HAuCl 4 .3H 2 O (Sigma-Aldrich, USA) was added to 100 ml of distilled water and continuously stirred to obtain a final concentration of 500 μM A working solution was made. To the working solution was added 2 ml of 30 mM sodium citrate (C 6 H 5 Na 3 O 7 .2H 2 O) (Sigma-Aldrich, USA) (molar ratio of tetrachloromonohydrate: sodium citrate = 1: 2) And the mixture was stirred at a concentration of 800 μM. 100 μl of a stock solution of 300 mM sodium borohydride (NaBH 4 ) (Sigma-Aldrich, USA) was rapidly added to the stirred solution and stirred to rapidly reduce and colloid gold ions, thereby preparing gold nanoparticles Respectively.
상기와 같이 제조된 금 나노입자를 UV-2550(Shimadzu, 일본) 및 FE-SEM(field emission scanning electron microscope)(Sirion, FEI, 네덜란드)로 관찰한 결과, 반지름이 5.3±2.8 ㎚인 금 나노입자가 제조되었음을 확인하였다. The gold nanoparticles prepared as described above were observed with UV-2550 (Shimadzu, Japan) and FE-SEM (Sirion, FEI, Netherlands). As a result, gold nanoparticles having a radius of 5.3 ± 2.8 nm Was produced.
<1-2> <1-2> 금속 나노입자의 표면 개질Surface modification of metal nanoparticles
<1-2-1> <1-2-1> 카르복실기로 금속 나노입자의 표면 개질Surface modification of metal nanoparticles with carboxyl groups
상기 실시예 <1-1>에서 제조된 금 나노입자 용액에, 1:10 또는 1:1의 비율의 methyl-PEG4-thiol과 carboxy-PEG12-thiol을 최종 농도 300 μM이 되도록 첨가하고 환류시키면서 2시간 동안 반응시켜, 금 나노입자의 표면을 카르복실기로 개질하였다. 상기와 같이 카르복실기로 표면이 개질된 금 나노입자를 Microcon YM-100 centrifugal filter unit(100 kDa MWCO)를 이용하여 5000g에서 5분 동안 원심분리하여 정제하였다.To the gold nanoparticle solution prepared in Example <1-1>, methyl-PEG 4 -thiol and carboxy-PEG 12 -thiol in a ratio of 1:10 or 1: 1 were added to a final concentration of 300 μM, And reacted for 2 hours to modify the surface of the gold nanoparticles to a carboxyl group. The gold nanoparticles modified with carboxyl groups as described above were purified by centrifugation at 5000 g for 5 minutes using a Microcon YM-100 centrifugal filter unit (100 kDa MWCO).
<1-2-2> <1-2-2> NTA(nitrilotriacetic acid)로 금속 나노입자의 표면 개질Surface modification of metal nanoparticles with nitrilotriacetic acid (NTA)
상기 실시예 <1-1>에서 제조된 4 μM 농도의 금 나노입자 용액 25 ㎕에, 1 mM 농도의 NTA-NH2(Nα,Nα-Bis(carboxymethyl)-L-lysinehydrate)(Sigma-Aldrich , 미국) 40 ㎕, 2 μM 농도의 EDC(1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide) (Thermo Scientific, 미국) 25 ㎕ 및 증류수에 차례로 첨가하여 최종 부피 100 ㎕가 되도록 한 다음, 실온에서 60분간 반응시켜 금 나노입자의 표면을 NTA로 개질하였다. 상기와 같이 NTA로 표면이 개질된 금 나노입자를 Amiconㄾ Ultra Centrifugal Filters(50kDa)(Millipore, 미국)를 이용하여 8000g에서 10분 동안 원심분리하여 정제하였다. 상기와 같이 정제된 금 나노입자는 20 mM 농도의 Tris-HCl 완충용액 (pH 7.4)으로 세척한 뒤 재현탁하고, 4 ℃에 저장하여 사용하였다.Example <1-1> in a 4 μM solution of gold nano-particles 25 ㎕ of concentration, 1 mM concentrations of the NTA-NH 2 (Nα, Nα -Bis (carboxymethyl) -L-lysinehydrate) prepared in (Sigma-Aldrich, USA), 25 μl of a 2 μM EDC (1-Ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide) (Thermo Scientific, USA) and distilled water to give a final volume of 100 μl, And the surface of the gold nanoparticles was modified with NTA. The gold nanoparticles modified with NTA as described above were purified by centrifugation at 8000 g for 10 minutes using Amicon ㄾ Ultra Centrifugal Filters (50 kDa) (Millipore, USA). The thus-prepared gold nanoparticles were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4), resuspended, and stored at 4 ° C.
<1-3> <1-3> 폴리펩티드 기질의 구조 및 2가 금속 양이온의 유무에 따른 금속 나노입자의 응집 조건 확인Structure of polypeptide substrate and determination of coagulation conditions of metal nanoparticles according to presence or absence of divalent metal cation
카르복실기로 표면이 개질된 금속 나노입자의 응집 반응에 있어서, 폴리펩티드 기질의 구조와 2가 금속 양이온의 유무가 미치는 영향을 확인하기 위하여, 상기 실시예 <1-2-1>에서 제조한 금속 나노입자를 이용하여 하기 표 2과 같이 실험군을 디자인하였다.In order to confirm the influence of the structure of the polypeptide substrate and the presence or absence of the divalent metal cation in the aggregation reaction of the surface-modified metal nanoparticles with the carboxyl group, the metal nanoparticles prepared in Example <1-2-1> The experimental group was designed as shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 HHHHHHGPLGMRGL의 서열을 갖는 서열번호 1은 단백질분해효소 MMP-7의 기질 중 하나인 GPLGMRGL(서열번호 8)의 N-말단에 히스티딘 헥사머(histidine hexamer, HHHHHH)가 연결된 구조의 폴리펩티드 기질이고, HHHHHHGPLGMRGLHHHHHH의 서열을 갖는 서열번호 2는 GPLGMRGL의 N-말단 및 C-말단 모두에 히스티딘 헥사머가 연결된 구조의 폴리펩티드 기질로서, 상기 금 나노입자의 응집에 필요한 폴리펩티드 기질의 구조를 확인하기 위한 것이다. 또한, 상기 표 2에서 염화니켈은 니켈 2가 양이온을 공급하기 위해 주입되는 것으로, 상기 금 나노입자의 응집에 금속 2가 양이온의 필요성을 확인하기 위한 것이다.In Table 2, SEQ ID NO: 1 having the sequence of HHHHHHGPLGMRGL is a polypeptide substrate having a structure in which histidine hexamer (HHHHHH) is linked to the N-terminus of GPLGMRGL (SEQ ID NO: 8), which is one of substrates of proteolytic enzyme MMP- And SEQ ID NO: 2 having the sequence of HHHHHHGPLGMRGLHHHHHH is a polypeptide substrate having a structure in which a histidine hexamer is linked to both N-terminal and C-terminal of GPLGMRGL to confirm the structure of the polypeptide substrate necessary for agglutination of the gold nanoparticles. Also, in Table 2, nickel chloride is injected to supply nickel divalent cations, which is to confirm the necessity of metal divalent cations for agglomeration of the gold nanoparticles.
상기 표 2과 같이 최종 부피가 100 ㎕인 용액을 볼텍싱한 후 상온에서 2시간 동안 반응시키고 2시간 동안 방치한 다음, UV-Vis 분광기로 520 ㎚ 및 700 ㎚에서의 흡광도(E520 및 E700)를 측정하여 금 나노입자의 응집 여부를 확인하였다. 금 나노입자가 응집되면, 520 ㎚에서의 흡광도(E520)가 줄어듦과 동시에 적색편이가 발생하므로, 그 현상을 확인함으로써 금 나노입자의 응집 여부를 알 수 있는 것이다. As shown in Table 2, the solution having a final volume of 100 μl was vortexed, allowed to react at room temperature for 2 hours and allowed to stand for 2 hours. Then, the absorbance at 520 nm and 700 nm (E 520 and E 700 ) Was measured to confirm whether gold nanoparticles aggregated. When the gold nanoparticles aggregate, the absorbance at 520 nm (E 520 ) is reduced and red shift occurs at the same time.
그 결과, 대조군에 비하여, 제1 실험군 내지 제3 실험군에서는 E520 값이 줄어들지 않고, E700 값에 대한 E520 값의 비율(E520/E700)이 거의 비슷하게 유지되는 반면, 제4 실험군에서는 E520 값과 E520/E700 값이 현저하게 감소하였다(도 3).As a result, compared to the control group, the E 520 values did not decrease in the first to third experimental groups and the ratio of the E 520 values to the E 700 values (E 520 / E 700 ) remained almost similar, whereas in the fourth experimental group The E 520 value and the E 520 / E 700 value were significantly decreased (FIG. 3).
상기와 같은 결과로부터, 카르복실기로 표면이 개질된 금속 나노입자가 응집되기 위해서는 (1)폴리펩티드 기질의 양 말단에 반드시 히스티딘 폴리머가 연결되어 있어야 하고, (2)2가 금속 양이온이 반드시 필요함을 알 수 있다.From the above results, it has been found that (1) the histidine polymer must be connected to both ends of the polypeptide substrate, and (2) the divalent metal cation is necessarily required for the surface-modified metal nanoparticles to be aggregated with the carboxyl group have.
<1-3> <1-3> 카르복실기와 NTA의 금속 나노입자 응집 효율 비교Comparison of Coagulation Efficiency of Metal Nanoparticles of Carboxyl Group and NTA
카르복실기로 표면이 개질된 금속 나노입자와 NTA로 표면이 개질된 금속 나노입자의 응집 효율을 비교하기 위하여, 상기 실시예 <1-2-1>에서 카르복실기로 표면을 개질한 금 나노입자와 상기 실시예 <1-2-2>에서 NTA로 표면을 개질한 금 나노입자를 이용하여 하기 표 3와 같이 실험군을 디자인하였다.In order to compare the coagulation efficiencies of carboxyl-surface-modified metal nanoparticles and NTA-modified surface-modified metal nanoparticles, gold nanoparticles modified with a carboxyl group in the above Example <1-2-1> In Example < 1-2-2 >, gold nanoparticles modified with NTA were used to design an experimental group as shown in Table 3 below.
상기 표 3와 같이 최종 부피가 100 ㎕인 용액을 볼텍싱한 후 상온에서 2시간 동안 반응시키고 2시간 동안 방치한 다음, UV-Vis 분광기로 520 ㎚ 및 700 ㎚에서의 흡광도(E520 및 E700)를 측정하여 금 나노입자의 응집 여부를 확인하였다.As shown in Table 3, the solution having a final volume of 100 μl was vortexed, reacted at room temperature for 2 hours and allowed to stand for 2 hours. Then, the absorbance at 520 nm and 700 nm (E 520 and E 700 ) Was measured to confirm whether gold nanoparticles aggregated.
그 결과, 폴리펩티드 기질 및 2가 금속 양이온을 모두 첨가하기 않은 제1 대조군 및 제2 대조군에서는 520 ㎚에서 최고 흡광도를 나타내었고, E700 값에 대한 E520 값의 비율(E520/E700)이 거의 비슷하게 유지되었다(도 4). NTA로 표면이 개질된 금 나노입자를 이용하여 응집을 유도한 제2 실험군에서는 다소간의 적색편이 현상이 관찰되었고, E520/E700 값이 감소된 것으로 관찰되어, 금 나노입자의 응집이 일어나는 것으로 확인되었다(도 4). 그러나, 카르복실기로 표면이 개질된 금 나노입자에서 적색편이 현상이 더욱 현저하게 나타났고, E520/E700 값 역시 더욱 감소된 것으로 관찰되었다(도 4).As a result, the highest absorbance was observed at 520 nm in the first and second control groups in which neither the polypeptide substrate nor the divalent metal cation was added, and the ratio (E 520 / E 700 ) of the E 520 value to the E 700 value (Fig. 4). In the second experimental group that induced surface aggregation with gold nanoparticles modified with NTA, some redshift phenomenon was observed and the E 520 / E 700 value was decreased, leading to aggregation of gold nanoparticles (Fig. 4). However, it was observed that the red shift phenomenon appeared more remarkably in the carboxyl-surface-modified gold nanoparticles and the E 520 / E 700 value was further reduced (FIG. 4).
상기와 같은 결과로부터, NTA로 표면이 개질된 금속 나노입자에 비해, 카르복실기로 표면이 개질된 금속 나노입자가 양 말단에 히스티딘 폴리머가 연결된 폴리펩티드 기질과 2가 금속 양이온의 존재 하에서 더욱 효율적으로 응집됨을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that, compared with the metal nanoparticles modified with NTA, metal nanoparticles whose surface was modified with a carboxyl group aggregate more efficiently in the presence of a polypeptide substrate having a histidine polymer connected at both ends thereof and divalent metal cations Able to know.
<1-4> <1-4> 완충용액의 종류와 폴리펩티드 기질의 비율에 따른 금속 나노입자의 응집 효율 비교Comparison of flocculation efficiency of metal nanoparticles according to the type of buffer solution and the ratio of polypeptide substrate
완충용액의 종류 및 폴리펩티드 기질의 비율이 금속 나노입자의 응집에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 상기 실시예 <1-2-1>에서 제조한 금속 나노입자를 이용하여 하기 표 4과 같이 실험군을 디자인하였다.In order to confirm the influence of the kind of the buffer solution and the ratio of the polypeptide substrate on the aggregation of the metal nanoparticles, the metal nanoparticles prepared in Example <1-2-1> Respectively.
상기 표 4과 같이 최종 부피가 100 ㎕인 용액을 볼텍싱한 후 상온에서 2시간 동안 반응시키고 2시간 동안 방치한 다음, UV-Vis 분광기로 520 ㎚ 및 700 ㎚에서의 흡광도(E520 및 E700)를 측정하여 금 나노입자의 응집 여부를 확인하였다.As shown in Table 4, the solution having a final volume of 100 μl was vortexed, reacted at room temperature for 2 hours and allowed to stand for 2 hours. Then, the absorbance at 520 nm and 700 nm (E 520 and E 700 ) Was measured to confirm whether gold nanoparticles aggregated.
그 결과, 금 나노입자와 폴리펩티드 기질이 몰 비율이 1:25 이상인 조건에서 금 나노입자의 응집 반응이 효율적으로 일어나고, Tris 완충용액, 특히 20 mM 농도의 Tris 완충용액에서 금 나노입자의 응집 반응이 가장 효율적으로 일어났다(도 5).As a result, the aggregation reaction of gold nanoparticles occurs efficiently at a mole ratio of 1:25 or more of the gold nanoparticles and the polypeptide substrate, and the aggregation reaction of the gold nanoparticles in the Tris buffer solution, particularly, the 20 mM Tris buffer solution (Fig. 5).
상기와 같은 결과로부터, 폴리펩티드 기질이 금속 나노입자에 비하여 25배 이상의 몰 농도로 첨가되고, 산성이나 염이 존재하는 완충용액 보다는 중성 또는 약염기성 완충용액의 환경에서 금속 나노입자의 응집 효율을 더욱 향상됨을 알 수 있다.From the above results, the polypeptide substrate is added at a molar concentration of 25 times or more as compared with the metal nanoparticles, and the aggregation efficiency of the metal nanoparticles is further enhanced in a neutral or weakly basic buffer solution than in a buffer solution containing an acid or a salt .
<1-5> <1-5> 2가 금속양이온의 종류에 따른 금속 나노입자의 응집 효율 비교Comparison of Coagulation Efficiency of Metal Nanoparticles by Divalent Metal Cations
다양한 종류의 2가 금속 양이온에 대한 금속 나노입자의 응집에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 상기 실시예 <1-2-1>에서 제조한 금속 나노입자를 이용하여 하기 표 5과 같이 실험군을 디자인하였다.In order to confirm the influence of aggregation of metal nanoparticles on various kinds of divalent metal cations, an experiment group was designed using the metal nanoparticles prepared in Example <1-2-1> as shown in Table 5 below .
상기 표 5와 같이 최종 부피가 100 ㎕인 용액을 볼텍싱한 후 상온에서 2시간 동안 반응시키고 2시간 동안 방치한 다음, UV-Vis 분광기로 520 ㎚ 및 700 ㎚에서의 흡광도(E520 및 E700)를 측정하여 금 나노입자의 응집 여부를 확인하였다.As shown in Table 5, the solution having a final volume of 100 μl was vortexed, allowed to react at room temperature for 2 hours and allowed to stand for 2 hours, and the absorbance at 520 nm and 700 nm (E 520 and E 700 ) Was measured to confirm whether gold nanoparticles aggregated.
그 결과, 2가 금속 양이온의 종류에 관계없이 금 나노입자의 응집 효율을 향상시켰으나, 그 중에서도 니켈, 코발트 및 아연이 효과적인 것으로 나타났다(도 6).
As a result, regardless of the kind of the divalent metal cation, the aggregation efficiency of the gold nanoparticles was improved, but nickel, cobalt and zinc were found to be effective (FIG. 6).
단백질분해효소의 활성 측정Measurement of protease activity
<2-1> <2-1> 단백질분해효소의 활성 측정Measurement of protease activity
금속 나노입자의 응집을 이용하여 단백질분해효소의 활성 측정 가부를 확인하기 위하여, 단백질분해효소의 하나인 MMP-7 (Matrix Metalloprotase-7)를 이용하여 하기 표 6와 같이 실험군을 디자인하였다.To determine the activity of proteolytic enzymes using agglutination of metal nanoparticles, an experimental group was designed using MMP-7 (Matrix Metalloprotase-7), one of the proteolytic enzymes, as shown in Table 6 below.
상기 표 6에서, 상기 제1 실험군은 소위 'one-pot법'으로서, 반응 튜브에 상기 금 나노입자, 폴리펩티드 기질, 염화니켈, Tris 완충용액 및 MMP-7을 한꺼번에 섞은 뒤, 37 ℃에서 2시간 동안 반응시키는 방법이다.In Table 6, the gold nanoparticles, the polypeptide substrate, the nickel chloride, the Tris buffer solution and the MMP-7 were mixed together in a reaction tube at 37 ° C for 2 hours .
상기 표 6에서, 상기 제2 실험군은 소위 '2-step법'으로서, 반응 튜브에 상기 펩타이드 기질과 상기 MMP-7을 섞어 먼저 37 ℃에서 2시간 동안 반응시킨 다음, 상기 금 나노입자, 염화니켈 및 Tris 완충용액을 추후 첨가하여 다시 2시간 동안 반응시키는 방법이다. As shown in Table 6, the second experimental group is a so-called '2-step method'. The peptide substrate and the MMP-7 were mixed in a reaction tube and reacted at 37 ° C for 2 hours. Then, the gold nanoparticles, And Tris buffer solution are added, and the reaction is continued for another 2 hours.
상기와 같이 반응시킨 후, 다시 2시간 동안 방치한 다음, UV-Vis 분광기로 520 ㎚ 및 700 ㎚에서의 흡광도(E520 및 E700)를 측정하여 금 나노입자의 응집 여부를 확인하였다.After reacting as described above, the reaction was allowed to stand for another 2 hours, and absorbance at 520 nm and 700 nm (E 520 and E 700 ) was measured with a UV-Vis spectroscope to confirm whether the gold nanoparticles aggregated.
그 결과, 금 나노입자 이외에 아무것도 첨가하지 않은 제1 대조군에서는 금 나노입자가 전혀 응집되지 않아 520 ㎚에서 최고 흡광도를 나타내었고, 폴리펩티드 기질과 니켈 2가 양이온을 첨가한 제2 대조군에서는 금 나노입자가 모두 응집되어 520 ㎚에서 흡광도가 현저히 감소하였다. 반면, MMP-7을 첨가한 제1-7 실험군 및 제2 실험군에서는 520 ㎚에서의 흡광도가 다소 감소하고 적색편이 현상이 관찰되어, 상기 MMP-7의 가수분해 활성으로 인해 응집되지 않은 금 나노입자가 발생하였음을 확인하였다(도 7의 (A)). 또한, 상기 제2 실험군에 비하여 상기 제1-7 실험군에서 응집되지 않은 금 나노입자가 더욱 많이 존재하는 것으로 측정되어, one-pot법이 단백질분해효소의 활성 측정에 더욱 효과적임을 확인하였다.As a result, the gold nanoparticles were not aggregated at all in the first control group except for the gold nanoparticles, and the highest absorbance at 520 nm was observed. In the second control group in which the polypeptide substrate and the nickel divalent cation were added, All were aggregated and the absorbance decreased remarkably at 520 ㎚. On the other hand, in the 1-7 experimental group and the second experimental group to which MMP-7 was added, the absorbance at 520 nm was somewhat reduced and a red shift phenomenon was observed, and the gold nanoparticles not aggregated due to the hydrolytic activity of MMP- (Fig. 7 (A)). Also, it was confirmed that the gold nanoparticles not aggregated in the 1-7 experimental group were more present than the second experimental group, and it was confirmed that the one-pot method was more effective in measuring the activity of the proteolytic enzyme.
상기와 같이 효과가 확인된 one-pot법에 따라, 서로 다른 농도(0 nM 내지 100 nM)의 MMP-7을 처리하여 단백질분해효소의 활성을 측정한 결과, MMP-7의 농도가 20 nM 이하인 경우에는 MMP-7의 활성이 거의 나타나지가 않았고, MMP-7의 농도가 50 nM 이상인 경우에 MMP-7의 활성이 포화상태가 되었다(도 7의 (B)). 상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 단백질분해효소 활성 측정 방법은 단백질분해효소의 농도가 20 nM 이상인 경우에 적용가능함을 알 수 있다. As a result of measuring the activity of proteolytic enzymes by treating MMP-7 at different concentrations (0 nM to 100 nM) according to the one-pot method as described above, the concentration of MMP-7 was 20 nM or less , The activity of MMP-7 was almost not exhibited. When the concentration of MMP-7 was 50 nM or more, the activity of MMP-7 became saturated (FIG. 7 (B)). From the above results, it can be seen that the method of measuring the protease activity of the present invention is applicable to a case where the concentration of the protease is 20 nM or more.
<2-2> <2-2> 은염색(silver-staining)법에 의한 활성 측정Activity measurement by silver-staining method
상기 실시예 <2-1>에서와 같이 흡광도를 측정하는 방법 외에 응집되지 않은 금속 나노입자를 은으로 염색하여 색 변화를 관찰함으로써 금속 나노입자의 응집 정도를 관찰할 수도 있다.In addition to the method of measuring the absorbance as in the embodiment <2-1>, the aggregation degree of the metal nanoparticles may be observed by observing the color change by staining the non-agglomerated metal nanoparticles with silver.
상기와 같은 은염색법의 적용가부를 확인하기 위하여, 상기 실시예 <2-1>의 제1 대조군, 제2 대조군 및 제1-7 실험군에서 반응이 진행된 튜브를 6000 rpm에서 20분간 원심분리하여 응집된 금 나노입자를 가라앉힌 후, 응집되지 않은 금 나노입자가 포함된 상층액 20 ㎕를 수득하고, 상기 수득된 각각의 상층액에 20 ㎕를 Silver Enhancement Kit(R)(Sigma-Aldrich, 미국)로 제조사의 매뉴얼에 따라 은염색한 후, 색 변화를 관찰하였다. In order to confirm the application of the silver staining method as described above, the tubes subjected to the reaction in the first control group, the second control group and the first 1-7 test group of Example <2-1> were centrifuged at 6000 rpm for 20 minutes, After immersing the gold nanoparticles, 20 microliters of the supernatant containing unaggregated gold nanoparticles was obtained, and 20 microliters of the supernatant was added to the Silver Enhancement Kit (R) (Sigma-Aldrich, USA) The color change was observed after silver salt according to the manufacturer's manual.
그 결과, 금 나노입자가 응집되지 않은 제1 대조군에서는 진한 회색이 관찰되었고(도 9의 (A)), MMP-7이 없어서 응집 반응이 일어난 제2 대조군에서는 무색이 관찰되었다(도 9의 (B)). MMP-7에 의하여 탈응집 반응이 일어난 제1-7 실험군에서는 옅은 회색이 관찰되었다(도 9의 (C)).As a result, dark gray was observed in the first control group in which gold nanoparticles were not agglomerated (FIG. 9A), and colorless in the second control group in which aggregation reaction occurred due to absence of MMP-7 (FIG. 9 B)). Pale gray was observed in the 1-7 experimental group in which de-aggregation was caused by MMP-7 (FIG. 9 (C)).
상기와 같은 결과로부터, 금속 나노입자의 응집 정도를 측정함에 은염색법이 적용될 수 있고, 이를 이용하여 단백질분해효소의 활성을 측정할 수 있음을 확인하였다.
From the above results, it was confirmed that the silver staining method can be applied to measure the degree of aggregation of metal nanoparticles, and the activity of proteolytic enzyme can be measured using the silver staining method.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아니하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be possible to change it appropriately.
<110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> Method for analyzing the protease activity and the application thereof <130> HY120041N <160> 21 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 14 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> MMP-7 substrate with 6His at N-termainal <400> 1 His His His His His His Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu 1 5 10 <210> 2 <211> 20 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> MMP-7 substrate with 6His at both N- and C-termainal <400> 2 His His His His His His Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu His His 1 5 10 15 His His His His 20 <210> 3 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Cathepsin D <220> <221> VARIANT <222> (4) <223> Xaa=Cys(Et) which is ethylcysteine <400> 3 Gly Pro Ile Xaa Phe Phe Arg Leu Gly 1 5 <210> 4 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-2 <400> 4 Gly Pro Leu Gly Val Arg Gly 1 5 <210> 5 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2nd minimal substrate sequence for MMP-2 <400> 5 Pro Leu Gly Leu Ala Ala Arg Lys 1 5 <210> 6 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 6 Gly Val Pro Leu Ser Leu Thr Met Gly 1 5 <210> 7 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2nd minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 7 Arg Pro Leu Ala Leu Trp Arg Ser 1 5 <210> 8 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 3rd minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 8 Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu 1 5 <210> 9 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for MMP-14 <400> 9 Ser Gly Arg Ile Gly Phe Leu Arg Thr Ala Lys 1 5 10 <210> 10 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for uPA <400> 10 Gly Gly Leu Gly Gln Arg Cys Arg Ser Ala Asn Ala Ile Leu Glu 1 5 10 15 <210> 11 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Caspase-1 <400> 11 Gly Trp Glu His Asp Gly 1 5 <210> 12 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Caspase-3 <400> 12 Gly Asp Glu Val Asp Gly Ser Gly 1 5 <210> 13 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for HIV-1 protease <400> 13 Gly Val Ser Gln Asn Thr Pro Ile Val Gly 1 5 10 <210> 14 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for HSV-1 protease <400> 14 Leu Val Leu Ala Ser Ser Ser Phe Gly Tyr 1 5 10 <210> 15 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Thrombin <400> 15 Leu Val Pro Arg Gly Ser 1 5 <210> 16 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for PSA <400> 16 His Ser Ser Lys Leu Gln 1 5 <210> 17 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Anthrax lethal factor endopeptidase <400> 17 Lys Lys Lys Lys Val Leu Pro Ile Gln Leu Asn Ala Ala Thr Asp Lys 1 5 10 15 Gly Gly <210> 18 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for B-Secretase <400> 18 Glu Val Asn Leu Asp Ala Gly Phe 1 5 <210> 19 <211> 2 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-1/MMP-8/MMP-13 <400> 19 Gly Ile 166 <210> 20 <211> 2 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2nd minimal substrate sequence for MMP-1/MMP-8/MMP-13 <400> 20 Gly Leu 177 <210> 21 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for TEV protease <400> 21 Glu Asn Leu Tyr Phe Gln Ser 18 22 <110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> Method for analyzing the protease activity and the application the <130> HY120041N <160> 21 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 14 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> MMP-7 substrate with 6His at N-termainal <400> 1 His His His His His His Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu 1 5 10 <210> 2 <211> 20 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> MMP-7 substrate with 6His at both N- and C-termainal <400> 2 His His His His His Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu His His 1 5 10 15 His His His His 20 <210> 3 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Cathepsin D <220> <221> VARIANT <222> (4) ≪ 223 > Xaa = Cys (Et) which is ethylcysteine <400> 3 Gly Pro Ile Xaa Phe Phe Arg Leu Gly 1 5 <210> 4 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-2 <400> 4 Gly Pro Leu Gly Val Arg Gly 1 5 <210> 5 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2nd minimal substrate sequence for MMP-2 <400> 5 Pro Leu Gly Leu 1 5 <210> 6 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 6 Gly Val Pro Leu Ser Leu Thr Met Gly 1 5 <210> 7 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 2nd minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 7 Arg Pro Leu Ala Leu Trp Arg Ser 1 5 <210> 8 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 3rd minimal substrate sequence for MMP-7 <400> 8 Gly Pro Leu Gly Met Arg Gly Leu 1 5 <210> 9 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for MMP-14 <400> 9 Ser Gly Arg Ile Gly Phe Leu Arg Thr Ala Lys 1 5 10 <210> 10 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for uPA <400> 10 Gly Gly Leu Gly Gln Arg Cys Arg Ser Ala Asn Ala Ile Leu Glu 1 5 10 15 <210> 11 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Caspase-1 <400> 11 Gly Trp Glu His Asp Gly 1 5 <210> 12 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Caspase-3 <400> 12 Gly Asp Glu Val Asp Gly Ser Gly 1 5 <210> 13 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for HIV-1 protease <400> 13 Gly Val Ser Gln Asn Thr Pro Ile Val Gly 1 5 10 <210> 14 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for HSV-1 protease <400> 14 Leu Val Leu Ala Ser Ser Ser Phe Gly Tyr 1 5 10 <210> 15 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Thrombin <400> 15 Leu Val Pro Arg Gly Ser 1 5 <210> 16 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for PSA <400> 16 His Ser Ser Lys Leu Gln 1 5 <210> 17 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for Anthrax lethal factor endopeptidase <400> 17 Lys Lys Lys Lys Val Leu Pro Ile Gln Leu Asn Ala Ala Thr Asp Lys 1 5 10 15 Gly Gly <210> 18 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for B-Secretase <400> 18 Glu Val Asn Leu Asp Ala Gly Phe 1 5 <210> 19 <211> 2 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 1st minimal substrate sequence for MMP-1 / MMP-8 / MMP-13 <400> 19 Gly Ile 166 <210> 20 <211> 2 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> ≪ 223 > 2nd minimal substrate sequence for MMP-1 / MMP-8 / MMP-13 <400> 20 Gly Leu 177 <210> 21 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> minimal substrate sequence for TEV protease <400> 21 Glu Asn Leu Tyr Phe Gln Ser 18 22
Claims (30)
분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계;
실험군으로서, 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소 및 상기 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계;
상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 응집 정도를, 분석 대상 단백질분해효소가 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계를 포함하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법.Introducing a modified portion containing a carboxyl group into the surface of the metal nanoparticle to modify the surface of the metal nanoparticle to a carboxyl group;
Preparing a connection portion into which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by the protease to be analyzed;
Aggregating the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced as an experimental group, in a buffer solution containing a divalent metal cation, an analyte to be analyzed and the connecting portion;
Measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles; And
And comparing the measured degree of aggregation with the degree of aggregation of metal nanoparticles in a control group aggregated in a buffer solution containing no protease to be analyzed.
상기 n은 1 내지 20의 정수인 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법.The method of claim 4, wherein the modifying moiety is HS- (polyethylene glycol) n -COOH,
Wherein n is an integer of 1 to 20.
상기 m은 1 내지 8의 정수이며,
상기 R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기인 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법.The method of claim 6, wherein the modified density regulator is HS- (polyethylene glycol) m- R,
M is an integer of 1 to 8,
Wherein R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
상기 완충용액에 2가 금속 양이온, 분석 대상 단백질분해효소, 상기 연결부 및 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 모두 주입하고, 동시에 반응시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법.The method of claim 1, wherein the aggregation of the metal nanoparticles
Wherein the analyzing step is carried out by injecting both the divalent metal cations, the protease to be analyzed, the connecting part and the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced into the buffer solution, and simultaneously reacting them.
상기 연결부를 완충용액 내에서 분석 대상 단백질분해효소와 반응시켜, 상기 연결부 내의 폴리펩티드 기질을 분해시키고;
상기 폴리펩티드 기질이 모두 분해되기 전에, 상기 완충용액에 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자와 2가 금속 양이온을 주입 및 반응시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 활성 분석 방법.The method of claim 1, wherein the aggregation of the metal nanoparticles
Reacting the junction with a protease to be analyzed in a buffer solution to decompose the polypeptide substrate in the junction;
Characterized in that before the polypeptide substrate is completely decomposed, the metal nanoparticles to which the carboxyl group has been introduced are introduced into the buffer solution and the divalent metal cations are injected and reacted.
억제 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계;
실험군으로서, 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 억제 대상 단백질분해효소, 억제제 후보물질 및 상기 연결부가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계;
상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계;
상기 측정된 응집 정도를, 억제제 후보물질이 포함되지 않은 완충용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계; 및
상기 대조군에 비하여 높은 응집 정도를 나타내는 실험군에 포함된 억제제 후보물질을 억제 대상 단백질분해효소의 효소 활성 억제제인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법.Introducing a modified portion containing a carboxyl group into the surface of the metal nanoparticle to modify the surface of the metal nanoparticle to a carboxyl group;
Producing a junction where polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by the inhibitory protease;
Aggregating the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced as an experimental group in a buffer solution containing a divalent metal cation, an inhibitory protease, an inhibitor candidate, and the connecting portion;
Measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles;
Comparing the measured degree of aggregation with a degree of metal nanoparticle aggregation of a control group aggregated in a buffer solution not containing an inhibitor candidate material; And
And determining that the inhibitor candidate contained in the test group exhibiting a high degree of aggregation as compared with the control group is an enzyme activity inhibitor of the inhibition subject protease.
HS-(폴리에틸렌글리콜)m-R (상기 m은 1 내지 8의 정수)의 구조를 갖는 개질밀도조절부와 함께 금속 나노입자에 도입되는 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법.18. The method of claim 17, wherein the modifying moiety is selected from the group consisting of HS- (polyethylene glycol) n-COOH (wherein n is an integer of 1 to 20)
Wherein the protein is introduced into the metal nanoparticle together with a modifying density regulator having a structure of HS- (polyethylene glycol) mR (wherein m is an integer of 1 to 8).
상기 완충용액에 2가 금속 양이온, 억제 대상 단백질분해효소, 상기 연결부 및 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 모두 주입하고, 동시에 반응시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 단백질분해효소의 억제제 스크리닝 방법.18. The method of claim 17, wherein the aggregation of the metal nanoparticles
And the step of injecting both of the divalent metal cations, the inhibitory protease, the connecting portion and the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced into the buffer solution, and simultaneously reacting them.
분석 대상 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 폴리펩티드 기질의 양 말단에 폴리히스티딘이 도입된 연결부를 제조하는 단계;
실험군으로서 상기 카르복시기가 도입된 금속 나노입자를 2가 금속 양이온, 상기 연결부, 및 피검체 유래의 생물학적 시료가 포함된 완충용액 내에서 응집시키는 단계;
상기 금속 나노입자의 응집 정도를 측정하는 단계;
상기 측정된 응집 정도를, 정상 개체 유래의 생물학적 시료가 포함된 완충 용액 내에서 응집시킨 대조군의 금속 나노입자 응집 정도와 비교하는 단계; 및
상기 실험군의 응집 정도가 상기 대조군의 응집 정도와 차이가 있는 경우, 상기 피검체를 단백질분해효소 매개 질환에 걸렸거나 걸릴 위험성이 있는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 단백질분해효소 매개 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위한 단백질분해효소 활성 분석 방법.Introducing a modified portion containing a carboxyl group into the surface of the metal nanoparticle to modify the surface of the metal nanoparticle to a carboxyl group;
Preparing a connection portion into which polyhistidine is introduced at both ends of a polypeptide substrate that is specifically degraded by the protease to be analyzed;
Aggregating the metal nanoparticles into which the carboxyl group has been introduced as an experimental group in a buffer solution containing a biological sample derived from a divalent metal cation, the linking portion, and a sample;
Measuring the degree of aggregation of the metal nanoparticles;
Comparing the measured degree of aggregation with a degree of metal nanoparticle aggregation of a control group aggregated in a buffer solution containing a biological sample derived from a normal individual; And
And determining that the subject has a risk of engulfing or taking a protease-mediated disease when the degree of coagulation of the experimental group is different from the degree of coagulation of the control group, information necessary for diagnosis of a protease-mediated disease Wherein the proteolytic enzyme activity analyzing method comprises the steps of:
28. The method according to claim 27, wherein the bacterial infection disease is a disease infected by Bacillus anthracis. 28. A method for analyzing protease activity for providing information necessary for diagnosis of protease-mediated diseases.
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