KR101649511B1 - Nucleic Acid Aptamers Specifically Binding to E. coli and Uses Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 그 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 본 발명은 Cell-SELEX 방법을 이용하여 대장균에 대한 결합 친화도를 높인 압타머 및 상기 압타머를 이용한 대장균의 효과적인 검출 방법에 관한 것이다. 본 발명의 압타머는 2'-F-변형된(modified) RNA 압타머이므로, 일반 RNA와 다르게 세균에 존재하는 RNase에 대해서 저항성이 있으므로 압타머가 세균에 의해 분해되지 않고 세균에 결합할 수 있고, 형광 다이로 변형한 뒤 표지 물질로 사용할 수도 있고, 대장균에만 선택적으로 결합하기 때문에 다른 세균으로부터 오염된 시료에도 사용할 수 있으며, 상온에서 대장균과 바로 결합하기 때문에 프라이머와 같은 별도의 물질 없이 빠른 검출이 가능하다.The present invention relates to a nucleic acid plasmid specifically binding to E. coli and a use thereof. More particularly, the present invention relates to a nucleic acid plasmid that specifically binds to E. coli, and more particularly to a plasmid in which the binding affinity to E. coli is increased using the Cell- To an effective detection method of E. coli. Since the aptamer of the present invention is a 2'-F-modified RNA abatumer, unlike general RNA, it is resistant to RNase present in bacteria, so that aptamers can bind to bacteria without being degraded by bacteria, It can be used as a labeling material after being transformed into a die. Since it selectively binds only to Escherichia coli, it can be used for contaminated samples from other bacteria. Since it binds directly to Escherichia coli at room temperature, it can be detected quickly without a separate substance such as a primer .

Description

대장균에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 그의 용도{Nucleic Acid Aptamers Specifically Binding to E. coli and Uses Thereof}Nucleic Acid Aptamers Specifically Binding to Escherichia coli and Uses Thereof}

본 발명은 대장균에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 그 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 Cell-SELEX 방법을 이용하여 동정된 대장균에 대한 결합 친화도가 우수한 핵산 압타머 및 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a nucleic acid plasmid specifically binding to E. coli and a use thereof, and more particularly, to a nucleic acid plasmid having excellent binding affinity to E. coli identified using the Cell-SELEX method and a use thereof .

최근 대장균(E. coli )을 검출하기 위해서, 다양한 종류의 고체 배지에서 세균 세포를 배양하는 방법을 사용하는 방법들이 연구, 개발되어 왔다(Markus Tzschoppe et al ., International Journal of Food Microbiology, 152: 19-30(2012)). 상기 고체 배지 상에서의 세균 검출 기술은 페트리디쉬 상의 고체 배지에서 세균 세포를 배양하기 때문에 매우 간단하고 비용이 저렴하다. 그러나 고체 배지에서 세균이 자라서 콜로니가 만들어지는 시간이 하루 이상 소요되며, 다른 세균들로부터 오염되었을 때 구별하기 어렵고, 또한 세균의 세포 수를 정밀하게 측정할 수 없다는 단점이 존재한다.Recently E. coli to detect the (E. coli), methods studies, has been developed to use a method of culturing bacterial cells in a variety of solid media (Markus et Tzschoppe al . , International Journal of Food Microbiology, 152: 19-30 (2012)). The bacterial detection technology on the solid medium is very simple and inexpensive because it cultivates bacterial cells in a solid medium on petri dish. However, there is a disadvantage in that it takes more than a day to produce colonies by growing bacteria in a solid medium, it is difficult to distinguish them from other bacteria when they are contaminated, and that the number of bacterial cells can not be precisely measured.

종래의 다른 연구에서는 대장균을 검출하기 위한 방법으로 항체와 형광물질인 양자점(quantum dot)을 이용해서 형광 세기를 측정하는 방식을 사용하였다(Luxin Wang et al ., International Journal of Food Microbiology, 156: 83-87(2012)). 상기 양자점을 이용한 실험방법은 대장균에 선택적으로 결합하는 항체들을 사용하기 때문에 다른 세균으로부터 오염되어 있는 시료라도 대장균의 수를 선택적으로 측정할 수 있다. 하지만 항체는 동물 및 이들의 세포에서 제작되기 때문에 가격이 비싸고 회분 배양에 따른 변이(batch culture variation)의 문제가 존재하며, 열에 의해 변성되어 활성을 잃기 쉽고, 또한 항체의 구조가 크기 때문에 형광 이미지 촬영에 의해 측정할 때 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 값이 작다는 단점이 존재한다.In another conventional method, fluorescence intensity was measured using an antibody and a quantum dot (fluorescent material) as a method for detecting E. coli (Luxin Wang et al . , International Journal of Food Microbiology, 156: 83-87 (2012)). Since the test method using the quantum dots uses antibodies selectively binding to E. coli, it is possible to selectively measure the number of E. coli even in a sample contaminated with other bacteria. However, because antibodies are produced in animals and their cells, they are expensive, there is a problem of batch culture variation, and since they are denatured by heat to lose activity, and because of the structure of antibodies, There is a disadvantage in that the signal-to-noise ratio value is small when measured by the signal-to-noise ratio.

종래의 또 다른 연구에서는 대장균을 검출하기 위한 방법으로 세균이 갖는 유전자에 특이적으로 설계된 프라이머와 이 프라이머를 사용한 qPCR(quantative polymerase chain reaction)을 이용하였다(Alejandro Garrido et al ., International Journal of Food Microbiology, 164: 9298(2013)). 상기 기술은 대장균이 갖는 유전자를 선택적으로 증폭시키므로 다른 세균으로부터 오염되어 있는 시료라도 대장균의 수를 선택적으로 측정할 수 있다. 또한 Ct(Cycle threshold) 값과 같은 정량적인 측정 결과를 얻을 수 있다. 그러나 대장균으로부터 DNA를 추출하고 프라이머를 설계해서 qPCR을 수행하는 과정이 복잡하며 비싼 기기가 필요하고, 또한 qPCR을 수행하는 과정이 1시간 이상이 소요된다는 단점이 있다. In another conventional method, a primer designed specifically for a gene contained in bacteria and a qPCR (quantitative polymerase chain reaction) using this primer were used as a method for detecting E. coli (Alejandro Garrido et al . , International Journal of Food Microbiology, 164: 9298 (2013)). Since the above technique selectively amplifies genes of E. coli, it is possible to selectively measure the number of E. coli even in a sample contaminated with other bacteria. In addition, quantitative measurement results such as Ct (Cycle Threshold) values can be obtained. However, the process of extracting DNA from Escherichia coli and designing a primer to perform qPCR is complicated and requires expensive equipment, and the process of performing qPCR takes more than an hour.

상기 종래기술들이 갖는 한계를 극복하기 위해서, 압타머를 이용한 방법들이 연구되어 왔다. 압타머는 그 자체로 안정된 삼차구조를 가지면서 표적분자에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 DNA, RNA 등의 단일가닥 핵산이다. 1990년 이후 저분자 유기물, 펩타이드, 막 단백질까지 다양한 표적분자에 결합할 수 있는 많은 압타머들이 계속해서 발굴되어 왔다. 압타머는 높은 결합력과 특이성으로 표적분자에 선택적으로 결합할 수 있다는 특성이 있어서 특정한 물질을 감별하는 용도로 사용될 수 있다. In order to overcome the limitations of the prior art, methods using plumbers have been studied. Aptamer is a single-stranded nucleic acid such as DNA or RNA having a stable tertiary structure and capable of binding to a target molecule with high affinity and specificity. Since 1990, many abundant plasmids have been unearthed that can bind to a variety of target molecules, including small molecule organisms, peptides, and membrane proteins. The aptamer has a characteristic of being able to selectively bind to a target molecule with high binding force and specificity, so that it can be used for distinguishing a specific substance.

또한, 압타머는 화학적으로 합성이 가능하기 때문에 가격이 저렴하고 회분 배양에 따른 변이(batch culture variation)가 없으며, 형광 다이 또는 바이오틴 등으로 쉽게 화학적 변형(modification)이 가능하고, 또한 열에 안정하여 실온에서 장기간 보존이 가능하며 분자의 크기가 작아 형광 이미지 촬영에 응용할 때 신호 비 잡음(signal-to-noise ratio) 값이 크다는 장점들이 있다.Since aptamers can be chemically synthesized, they are inexpensive and have no batch culture variation. They can be chemically modified easily by fluorescent dyes or biotin, There are advantages of long-term preservation, small molecule size, and high signal-to-noise ratio when applied to fluorescence imaging.

압타머 발굴을 위한 SELEX는 1990년 Larry Gold에 의해 고안되었고, 동일한 방법으로 저분자 화합물로부터 고분자 단백질에 이르기까지 다양한 표적물질에 친화력을 가지고 결합할 수 있는 압타머를 발굴할 수 있음이 발표되었다. SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)는 무작위로 합성된 올리고뉴클레오타이드 복합체로부터 표적물질과 친화력을 가지는 소수의 개체를 선별하는 과정이다. SELEX에서 사용되는 단일가닥 올리고뉴클레오타이드 라이브러리(library)는 1015 이상의 다양한 염기서열을 포함하고, 양 말단에는 PCR 반응을 수행하기 위한 프라이머 서열을 갖는다. 형성된 라이브러리 중 표적물질과 결합한 개체들은 결합하지 않은 개체들과 구별되어 증폭되고, RNA로 만들어져 반복 과정을 거쳐 선별된다. Cell-SELEX 방법은 세포와 압타머가 직접 결합하는 방식으로 세포 표면에 존재하는 표적단백질에 특이적인 압타머를 발굴하는 방법이다. Cell-SELEX 방법은 정제된 단백질을 사용하는 기존의 SELEX 방법과 다르게 고순도의 단백질을 정제할 필요가 없고, Cell-SELEX는 표적단백질이 세포에 있을 때의 형태에 대한 압타머를 발굴하기 때문에 Cell-SELEX를 통해 발굴한 압타머는 기존의 대장균 등에서 생산하고 분리한 재조합 단백질에 대해 발굴한 압타머보다 생체 내 조건에서 사용하기 쉽다는 장점이 있다.
SELEX for digestion of platamer was designed by Larry Gold in 1990 and it has been announced that the same method can be used to identify platamers that can bind affinity to a variety of target substances from low molecular weight compounds to high molecular weight proteins. SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) is a process for screening a small number of individuals having affinity for a target substance from a randomly synthesized oligonucleotide complex. Single-stranded oligonucleotide libraries used in SELEX include 10 15 And has primer sequences for performing PCR reaction at both ends. Individuals bound to the target substance among the formed libraries are distinguished from non-bound individuals, amplified, and made into RNA, which are repeatedly selected. The Cell-SELEX method is a method of extracting a specific tympanic membrane-specific target protein on the cell surface in a way that the cell and the aptamer directly bind to each other. The Cell-SELEX method does not require purification of high-purity proteins unlike the conventional SELEX method using purified proteins. Since Cell-SELEX uniquely identifies the type of target protein when the target protein is present in the cell, The aptamer discovered through SELEX has the advantage that it is easier to use in vivo than the platamer extracted from recombinant proteins produced and isolated from Escherichia coli.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 대장균을 살아있는 상태로 효과적으로 검출할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 Cell-SELEX 방법을 통하여 대장균에 특이적으로 결합하는 신규한 핵산 압타머를 분리/동정하고, 이들의 형광 다이-컨쥬게이트(fluorescent dye-conjugates)를 이용하는 경우 대장균의 존재 유무를 매우 신속하고 용이하게 형광 동정할 수 있을 뿐 아니라, 시료 내 대장균의 농도(또는 수)가 낮을(적을) 경우에는 상기 핵산 압타머를 타겟팅하는 프라이머쌍을 이용하여 대장균의 존재 유무를 정밀하게 검출할 수 있다는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have sought to develop a method for effectively detecting Escherichia coli in a living state. As a result, the present inventors isolated / identified novel nucleic acid plasmids that specifically bind to E. coli through the Cell-SELEX method, and when using fluorescent dye-conjugates thereof, the presence or absence of E. coli The presence or absence of E. coli can be accurately detected by using a primer pair targeting the nucleic acid plasmid in the case where the concentration (or number) of E. coli in the sample is low The present invention has been completed.

따라서, 본 발명의 목적은 핵산 압타머를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nucleic acid plasmid.

본 발명의 다른 목적은 대장균 검출용 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a composition for detecting E. coli.

본 발명의 또 다른 목적은 대장균 검출용 키트를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a kit for detecting E. coli.

본 발명의 또 다른 목적은 대장균 검출용 센서를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a sensor for detecting E. coli.

본 발명의 다른 목적은 시료 내 대장균의 검출방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a method for detecting E. coli in a sample.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 하나의 양태에서, 본 발명은 서열목록 제1서열 내지 서열목록 제8서열로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 핵산 압타머(nucleic acid aptamer)로, 상기 핵산 압타머는 대장균(Escherichia coli)의 표면에 특이적으로 결합하는 것인 핵산 압타머를 제공한다.In one embodiment of the invention, the invention is a nucleic acid aptamer selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 8, wherein the nucleic acid aptamer is selected from the group consisting of Escherichia lt; RTI ID = 0.0 > E. coli . < / RTI >

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 시료 내 대장균(Escherichia coli)의 검출방법을 제공한다: (a) 시료를 상술한 핵산 압타머와 접촉시키는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a)의 반응물에서 대장균의 존재 유무를 검출하는 단계.
In another aspect of the present invention, the present invention provides a method for detecting Escherichia coli in a sample comprising the steps of: (a) contacting a sample with the nucleic acid abstamator described above; And (b) detecting the presence or absence of E. coli in the reaction product of step (a).

본 발명자들은 대장균을 살아있는 상태로 효과적으로 검출할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 Cell-SELEX 방법을 통하여 대장균에 특이적으로 결합하는 신규한 핵산 압타머를 분리/동정하고, 이들의 형광 다이-컨쥬게이트(fluorescent dye-conjugates)를 이용하는 경우 대장균의 존재 유무를 매우 신속하고 용이하게 형광 동정할 수 있을 뿐 아니라, 시료 내 대장균의 농도(또는 수)가 낮을(적을) 경우에는 상기 핵산 압타머를 타겟팅하는 프라이머쌍을 이용하여 대장균의 존재 유무를 정밀하게 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.The present inventors have sought to develop a method for effectively detecting Escherichia coli in a living state. As a result, the present inventors isolated / identified novel nucleic acid plasmids that specifically bind to E. coli through the Cell-SELEX method, and when using fluorescent dye-conjugates thereof, the presence or absence of E. coli The presence or absence of E. coli can be accurately detected by using a primer pair targeting the nucleic acid plasmid in the case where the concentration (or number) of E. coli in the sample is low .

Cell-SELEX(systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)는 타겟 검출용 압타머를 선택하기 위해 고안된 모델로, 다양한 분야(특히, 암 연구 및 치료법)에서 적용되는 강력한 방법이다. Cell-SELEX 모델은 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)와 세포외 표면(extracellular surface)에 존재하는 분자 간의 결합을 이용한다. 간략하게는, Cell-SELEX 방법은 (i) PCR을 이용하여 라이브러리 분자들을 제조하는 단계; (ii) 1 라운드가 (a) 타겟 세포에 결합하는 서열을 동정하는 단계(양성 선택 단계); (b) 상기 동정된 서열에서 비타겟 세포와 결합하는 서열을 제거하는 단계(음성 선택 단계); 및 (c) 상기 단계 (b)에서 비결합 서열들을 PCR 증폭시키는 단계로 이루어진 타겟 세포와 결합할 수 있는 올리고뉴클레오타이드 풀을 제조하는 단계; 및 (iii) 상기 라운드의 반복(예컨대, 10-15 라운드)을 통해 상기 올리고뉴클레오타이드 풀을 보다 특이적인 올리고뉴클레오타이드 풀로 농축시키는 단계로 구성된다. 최종적으로 선택된 올리고뉴클레오타이드 풀을 PCR 증폭시켜 클로닝하고 시퀀싱을 통해 확인함으로써 잠재적인 핵산 압타머를 동정할 수 있다. 또한, Cell-SELEX 방법에 따라 인지되는 올리고뉴클레오타이드-세포 간의 결합은 다음과 같은 정보를 제공할 수 있다: (a) 압타머의 특이성(세포 표면의 분자적 구성에 관계없이 선택 과정을 통해 타겟 세포와의 결합 가능); (b) 타겟의 다양성(선택 과정을 통해 세포 표면에 존재하는 수많은 분자(특히, 단백질)들에 대한 다양한 압타머의 특이성을 획득할 수 있음); (c) 바이오마커로서의 기능성(선택 과정을 통해 얻어진 압타머의 타겟은 특정 세포의 분리에 적용될 수 있음); 및 (d) 세포 표면 분자의 실질적인 구조 및 분포에 대한 분자적 정보.Cell-SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) is a powerful model applied to various fields (especially cancer research and treatment) designed to select a pressure probe for target detection. The Cell-SELEX model utilizes a link between oligonucleotides and molecules present on the extracellular surface. Briefly, the Cell-SELEX method comprises (i) preparing library molecules using PCR; (ii) a round of (a) identifying a sequence binding to a target cell (a positive selection step); (b) removing the sequence binding to the non-target cell in the identified sequence (negative selection step); And (c) PCR amplifying the non-binding sequences in the step (b) to produce an oligonucleotide pool capable of binding to a target cell; And (iii) concentrating the oligonucleotide pool to a more specific oligonucleotide pool through repetition of the round (e.g., 10-15 rounds). Finally, the selected oligonucleotide pool can be cloned by PCR amplification and identified by sequencing to identify potential nucleic acid primers. In addition, the oligonucleotide-cell junctions that are recognized by the Cell-SELEX method can provide the following information: (a) the specificity of the tympanic membrane (regardless of the molecular configuration of the cell surface, ≪ / RTI > (b) the diversity of the target (the selection process can acquire the specificity of various plumbers for a large number of molecules (especially proteins) present on the cell surface); (c) functionality as a biomarker (target of platemer obtained through selection process may be applied to separation of specific cells); And (d) molecular information about the actual structure and distribution of cell surface molecules.

본 발명은 대장균에 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 압타머 및 이의 동정 방법(Cell-SELEX 방법)을 제공한다.The present invention provides a nucleic acid plasmid capable of specifically binding to E. coli and a method of identifying the same (Cell-SELEX method).

본 발명에서, 하기의 일반식 1로 표시되는 서열번호 9로 이루어진 핵산 서열을 이용하여 라이브러리 풀이 제조된다:In the present invention, a library pool is prepared using the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 9 represented by the following general formula 1:

일반식 11

서열번호 10(ATACCAGCTTATTCAATT)-40개의 임의적 뉴클레오타이드 서열(N40)-서열번호 11(AGATAGTAAGTGCAATCT)SEQ ID NO: 10 (ATACCAGCTTATTCAATT) -40 of arbitrary nucleotide sequence (N 40) - SEQ ID NO: 11 (AGATAGTAAGTGCAATCT)

본 발명의 어떤 구현예에서, 상기 라이브러리 풀 내 40개의 임의적 뉴클레오타이드 서열은 dNTP가 dG : dA : dT : dC = 1 : 1 : 1 : 1 비율로 첨가되어 합성된 서열을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In some embodiments of the invention, the 40 random nucleotide sequences in the library pool include sequences synthesized by adding dNTPs at a ratio of dG: dA: dT: dC = 1: 1: 1: 1, no.

본 발명은 총 76개의 뉴클레오타이드로 구성된 라이브러리 풀을 이용하여 대장균에 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 압타머 후보군 풀을 획득하는 데 이용한다(참고: 도 1).The present invention is used to obtain a pool of nucleic acid abstamor candidates capable of specifically binding to E. coli using a library pool consisting of a total of 76 nucleotides (see Fig. 1).

먼저, 상기 서열번호 9로 구성된 핵산 라이브러리 풀을 인 비트로 전사를 통해 RNA 라이브러리 풀을 제조한다. 상기 제조된 RNA 풀을 타겟 세포(예컨대, 대장균)와 반응시켜 결합하지 않는 RNA를 제거시킨 후, 타겟 세포에 결합된 RNA를 PCR로 증폭시켜 1차로 여과된 RNA 라이브러리 풀을 제조한다(1 라운드). 상기 여과된 RNA 라이브러리 풀을 이용하여 다시 상기 라운드 과정을 반복한다(양성 선택 단계). 타겟 세포와 RNA 라이브러리 풀 간의 반응 조건에 따라 양성 선택 단계에서 실시되는 라운드 수는 다양하게 결정될 수 있다.First, an RNA library pool is prepared by in vitro transcription of the nucleic acid library pool composed of SEQ ID NO: 9. The prepared RNA pool is reacted with a target cell (for example, Escherichia coli) to remove unbound RNA, and the RNA bound to the target cell is amplified by PCR to prepare a first filtered RNA library pool (one round) . The round process is repeated using the filtered RNA library pool (positive selection step). Depending on the reaction conditions between the target cell and the RNA library pool, the number of rounds to be carried out in the positive selection step can be varied.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명은 양성 선택 단계를 1 내지 20회 동안 반복하며, 보다 구체적으로는 1 내지 15회 동안 반복하고, 보다 더 구체적으로는 1 내지 10회 동안 반복한다.In certain embodiments of the invention, the present invention repeats the positive selection step for 1 to 20 times, more specifically 1 to 15 times, and more particularly 1 to 10 times.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 타겟 세포는 대장균(Escherichia coli)을 포함한다.In some embodiments of the invention, the target cells of the invention are selected from the group consisting of Escherichia It includes coli).

본 발명에서 사용되는 용어 “대장균(Escherichia coli)”은 비병원성 대장균 뿐 아니라 페니실린, 스트렙토마이신, 클로람페니콜, 암피실린, 세팔로스포린 또는 테트라사이클린 같은 항생제-저항성 대장균 스트레인을 포함하는 병원성 대장균 스트레인을 포괄하며, 예를 들어 장출혈성 대장균(enterohemorrhagic E. coli(EHEC)), 장독소원성 대장균(enterotoxigenic E. coli(ETEC)), 장관병원성 대장균(enteropathogenic E. coli(EPEC)), 장관침입성 대장균(enteroinvasive E. coli(EIEC)), 장관집합성 대장균(enteroaggregative E. coli(EAggEC)) 및 요로병원성 대장균(uropathogenic E.coli(UPEC))을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The term "E. coli used in the present invention (Escherichia coli) ", as well as non-pathogenic E. coli penicillin, streptomycin, chloramphenicol, ampicillin, cephalosporin or tetracycline antibiotics such as - encompasses the E. coli strain containing the resistance of E. coli strain, for example, Chapter hemorrhagic Escherichia coli (E. coli enterohemorrhagic Enterotoxigenic E. coli (ETEC), enteropathogenic E. coli (EPEC), enteroinvasive E. coli (EIEC)), enteric collecting E. coli ( E. coli ) enteroaggregative E. coli include (EAggEC)) and urinary tract pathogenic E. coli (E.coli uropathogenic (UPEC)), but the embodiment is not limited thereto.

이후, 비-타겟 세포와 최종적으로 선택된 RNA 라이브러리 풀을 반응시킨다. 상기 비-타겟 세포(예컨대, 고초균)와 결합된 RNA를 제거시키고 결합하지 않은 RNA 라이브러리 풀을 타겟 세포(예컨대, 대장균)와 반응시킨다. 그 결과 형성된 결합된 RNA를 PCR로 증폭시켜 1차로 여과된 RNA 라이브러리 풀을 제조한다(11 라운드). 상기 여과된 RNA 라이브러리 풀을 이용하여 다시 상기 라운드 과정을 반복한다(12 라운드; 음성 선택 단계). 또한, 양성 선택 단계에서 동정된 RNA 라이브러리 풀과 비-타겟 세포 및 타겟 세포와의 연속 반응을 통해 실시된 음성 선택 단계의 라운드 수도 다양하게 결정될 수 있다.The non-target cells are then reacted with a pool of finally selected RNA libraries. The RNA bound to the non-target cell (e. G., Bacillus subtilis) is removed and an unbound RNA pool is reacted with the target cell (e. G., E. coli). The resulting ligated RNA was amplified by PCR to produce a first filtered RNA library pool (11 rounds). The round process is repeated using the filtered RNA library pool (12 rounds; voice selection step). In addition, the number of rounds of the negative selection step carried out through the continuous reaction between the RNA library pool identified in the positive selection step and the non-target cell and the target cell can be variously determined.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명은 음성 선택 단계를 1 내지 5회 동안 반복하며, 보다 구체적으로는 1 내지 4회 동안 반복하고, 보다 더 구체적으로는 1 내지 3회 동안 반복하며, 가장 구체적으로는 1 내지 2회 동안 반복한다.In certain embodiments of the present invention, the present invention relates to a method wherein the voice selection step is repeated from 1 to 5 times, more specifically from 1 to 4 times, more specifically from 1 to 3 times, Repeat 1 to 2 times.

결과적으로, 본 발명은 서열번호 9로 이루어진 라이브러리 풀로부터 높은 친화도로 대장균에 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 압타머를 제공한다.As a result, the present invention provides a nucleic acid plasmid capable of specifically binding to E. coli with high affinity from the library pool consisting of SEQ ID NO: 9.

본 명세서에서 사용하는 용어 “핵산 압타머(nucleic acid aptamer)”는 전형적으로 100-머(mer) 이하의 길이를 가지는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드 분자(DNA 또는 RNA)를 의미하고, RNA 압타머인 경우에는 상기 뉴클레오타이드 서열에서 T 염기가 U 염기로 표시되며, 이러한 사실은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하다. 또한, 본 발명의 핵산 압타머는 자체적으로 안정적인 3차 구조를 가지면서 타겟 분자에 대한 높은 친화성 및 특이성으로 결합할 수 있으며, 직쇄상 또는 환상의 형태일 수 있다.The term " nucleic acid aptamer " as used herein refers to a single-stranded oligonucleotide molecule (DNA or RNA) typically having a length of less than or equal to 100-mer, , The T base in the nucleotide sequence is represented by U base, and this fact is apparent to those skilled in the art. In addition, the nucleic acid aptamer of the present invention may have a stable tertiary structure and bind to a target molecule with high affinity and specificity, and may be in a linear or cyclic form.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머는 서열번호 1 또는 서열번호 5, 또는 이의 단편(fragments), 유도체(derivatives) 또는 유사체(analogs)를 포함하고, 보다 구체적으로는 서열번호 1 내지 서열번호 8로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 올리고뉴클레오타이드 또는 이의 단편, 유도체 또는 유사체를 포함하며, 보다 더 구체적으로는 서열번호 1 내지 서열번호 8로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 올리고뉴클레오타이드를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In certain embodiments of the invention, the nucleic acid amplimers of the invention comprise SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 5, or fragments, derivatives or analogs thereof, and more particularly SEQ ID NOs: The oligonucleotide comprises any one of oligonucleotides selected from the group consisting of SEQ ID NO: 8 or fragments, derivatives or analogues thereof, and more specifically any oligonucleotide selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8, But is not limited thereto.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머 내 각 뉴클레오타이드는 동일하거나 또는 상이한 최소 하나 이상의 화학적 변형을 포함한다. 예를 들어, 리보스(ribose)의 2' 위치에 있어서, 히드록실기가 임의의 원자 또는 기로 치환되어 있는 뉴클레오타이드일 수 있다.In some embodiments of the invention, each nucleotide in the nucleic acid plasmid of the invention comprises at least one or more chemical variants that are the same or different. For example, at the 2 'position of the ribose, it may be a nucleotide in which the hydroxyl group is substituted with any atom or group.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명에서 변형된 뉴클레오타이드 유사체는 뉴클레오타이드의 리보스의 2' 위치의 히드록실기가 수소원자, 불소원자, -O-알킬기, -O-아실기 또는 아미노기에 의해 치환될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 변형된 뉴클레오타이드 유사체는 수소 원자, 불소 원자 또는 -O-알킬기(예:-O-CH3), -O-아실기(예, -O-CHO), 아미노기(예, -NH2)로 치환되어 있는 뉴클레오타이드를 포함할 수 있으며, 상술한 임의의 원자 또는 기는 피리미딘 또는 퓨린 뉴클레오타이드일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the modified nucleotide analogues in the present invention are those in which the hydroxyl group at the 2 'position of the ribosome of the nucleotide is replaced by a hydrogen atom, a fluorine atom, an -O-alkyl group, But is not limited thereto. For example, wherein the modified nucleotide analogue is a hydrogen atom, a fluorine atom or a group -O- (such as: -O-CH 3), -O- acyl group (e.g., -O-CHO), amino group (e.g., -NH 2 ), and any of the atoms or groups described above may be pyrimidine or purine nucleotides.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머는 20 내지 200개의 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 23 내지 100개의 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 24 내지 90개의 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있고, 보다 더욱 더 구체적으로는 25 내지 80개의 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In certain embodiments of the invention, the nucleic acid amplimer of the present invention may comprise 20 to 200 nucleotide sequences, more specifically 23 to 100 nucleotide sequences, and more particularly 24 to 90 nucleotide sequences, Of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and even more specifically, 25 to 80 nucleotide sequences.

핵산 압타머의 제조에 있어서, 뉴클레오타이드의 수가 40개보다 적은 경우 용이한 화학 합성을 통한 대량 생산에 적합하여 높은 경제성을 가질 수 있을 뿐 아니라, 간단한 화학 수식으로 인해 높은 생체 내 안정성 및 낮은 독성을 나타낼 수 있다.When the number of nucleotides is less than 40 in the production of nucleic acid platamer, it is suitable for mass production through easy chemical synthesis, and thus it can be highly economical, and exhibits high in vivo stability and low toxicity due to simple chemical modification .

본 발명의 어떤 구현예에서, 타겟 세포(예컨대, 대장균)와 결합된 본 발명의 핵산 압타머의 검출은 형광 검출 및 유전자 증폭을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In some embodiments of the invention, the detection of a nucleic acid plasmid of the invention in conjunction with a target cell (e. G., E. coli) includes, but is not limited to, fluorescence detection and gene amplification.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머는 검출가능한 신호를 발생시키는 표지(label)와 직접적으로 결합될 수 있으며, 이는 당업계에 알려진 검출 방법에 의해 용이하게 검출될 수 있는 모이어티(detecting moiety)일 수 있다. 예를 들어, 상기 검출가능한 신호를 발생시키는 표지는 화학적 표지(예컨대, 바이오틴), 형광 표지, 방사능 표지(예컨대, I125 및 C14), 발광 표지, 화학발광(chemiluminescent) 표지 및 FRET(fluorescence resonance energy transfer) 표지를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In certain embodiments of the invention, the nucleic acid aptamer of the present invention can be directly coupled to a label that generates a detectable signal, which can be a moiety that can be easily detected by a detection method known in the art detecting moiety. For example, the label that generates the detectable signal may be a chemical label (e.g., biotin), a fluorescent label, a radioactive label (e.g., I 125 and C 14 ), a luminescent label, a chemiluminescent label, and a fluorescence resonance energy transfer labels, but are not limited thereto.

본 발명에 이용될 수 있는 형광 표지는 당업계에 공지되어 있는 어떠한 것도 이용할 수 있으며, 그 예는 다음과 같다(괄호의 숫자는 나노미터 단위로 표시한 발광 최대 파장이다): TAMRA (582), Cy2™ (506), YO-PRO™-1 (509), YOYO™-1 (509), Calcein (517), FITC (518), FluorX™ (519), Alexa™ (520), Rhodamine 110 (520), 5-FAM (522), Oregon Green™ 500 (522), Oregon Green™ 488 (524), RiboGreen™ (525), Rhodamine Green™ (527), Rhodamine 123 (529), Magnesium Green™ (531), Calcium Green™ (533), TO-PRO™-1 (533), TOTO1 (533), JOE (548), BODIPY530/550 (550), Dil (565), BODIPY TMR (568), BODIPY558/568 (568), BODIPY564/570 (570), Cy3™ (570), Alexa™ 546 (570), TRITC (572), Magnesium Orange™ (575), Phycoerythrin R&B (575), Rhodamine Phalloidin (575), Calcium Orange™ (576), Pyronin Y (580), Rhodamine B (580), Rhodamine Red™ (590), Cy3.5™ (596), ROX (608), Calcium Crimson™ (615), Alexa™ 594 (615), Texas Red(615), Nile Red (628), YO-PRO™-3 (631), YOYO™-3 (631), R-phycocyanin (642), C-Phycocyanin (648), TO-PRO™-3 (660), TOTO3 (660), DiD DilC(5) (665), Cy5™ (670), Thiadicarbocyanine (671) 및 Cy5.5 (694).Fluorescent labels that can be used in the present invention can be any of those known in the art, examples of which are (the number of parentheses is the maximum emission wavelength in nanometers): TAMRA 582, (506), YO-PRO ™ -1 509, YOYO ™ -1 509, Calcein 517, FITC 518, FluorX ™ 519, Alexa ™ 520, Rhodamine 110 520 ), 5-FAM 522, Oregon Green 500 (522), Oregon Green 488 (524), RiboGreen 525, Rhodamine Green 527, Rhodamine 123 529, Magnesium Green 531, , Calcium Green (533), TO-PRO ™ -1 533, TOTO1 533, JOE 548, BODIPY 530/550 550, Dil 565, BODIPY TMR 568, BODIPY 558/568 568), BODIPY 564/570 (570), Cy3TM (570), AlexaTM 546 (570), TRITC 572, Magnesium Orange 575, Phycoerythrin R & B 575, Rhodamine Phalloidin 575, (576), Pyronin Y (580), Rhodamine B (580), Rhodamine Red (590), Cy3.5 (596), ROX (608), Calcium Crimson (TM) Texas Red (615), TO-PRO ™ -3 (660), TOTO3 (612), N-Red Red (628), YO-PRO ™ -3 (631), YOYO ™ -3 (631), R-phycocyanin 660), DiD DilC (5) (665), Cy5 (670), Thiadicarbocyanine (671) and Cy5.5 (694).

적합한 형광 표지는 많은 문헌에 개시되어 있다: Pesce et al ., editors, FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (Marcel Dekker, New York, 1971); White et al ., FLUORESCENCE ANALYSIS: A PRACTICAL APPROACH (Marcel Dekker, New York, 1970); Berlman, HANDBOOK OF FLUORESCENCE SPECTRA OF AROMATIC MOLECULES, 2nd EDITION (Academic Press, New York, 1971); Griffiths, COLOUR AND CONSTITUTION OF ORGANIC MOLECULES (Academic Press, New York, 1976); Bishop, editor, INDICATORS (Pergamon Press, Oxford, 1972); Haugland, HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS (Molecular Probes, Eugene, 1992); Pringsheim, FLUORESCENCE AND PHOSPHORESCENCE (Interscience Publishers, New York, 1949); Haugland, R. P., HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS, Sixth Edition, Molecular Probes, Eugene, Oreg., 1996; 미국 특허번호 제3,996,345호 및 제4,351,760호.Suitable fluorescent labels are disclosed in many references: Pesce et al . editors, FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (Marcel Dekker, New York, 1971); White meat al . , FLUORESCENCE ANALYSIS: A PRACTICAL APPROACH (Marcel Dekker, New York, 1970); Berlman, HANDBOOK OF FLUORESCENCE SPECTRA OF AROMATIC MOLECULES, 2nd EDITION (Academic Press, New York, 1971); Griffiths, COLOR and CONSTITUTION OF ORGANIC MOLECULES (Academic Press, New York, 1976); Bishop, editor, INDICATORS (Pergamon Press, Oxford, 1972); Haugland, HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS (Molecular Probes, Eugene, 1992); Pringsheim, FLUORESCENCE AND PHOSPHORESCENCE (Interscience Publishers, New York, 1949); Haugland, RP, HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH CHEMICALS, Sixth Edition, Molecular Probes, Eugene, Oreg., 1996; U.S. Patent Nos. 3,996,345 and 4,351,760.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머는 바이오틴 또는 TAMRA로 표지되어 있다.
In some embodiments of the invention, the nucleic acid overtamer of the invention is labeled with biotin or TAMRA.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명은 상기 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균 검출용 조성물을 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided a composition for detecting Escherichia coli comprising the nucleic acid plasmid as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균 검출용 키트를 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided an E. coli detection kit comprising the nucleic acid plasmid as an active ingredient.

본 발명의 조성물 및 키트는 기본적으로 상술한 본 발명의 핵산 압타머를 이용하는 것으로서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The compositions and kits of the present invention basically utilize the nucleic acid abstamators of the present invention described above, and the description common to both of them is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 핵산 압타머는 검출가능한 신호를 발생시키는 표지(label)와 컨쥬게이션된 핵산 압타머이며, 보다 구체적으로는 상기 표지는 형광 다이(fluorescence dye)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In some embodiments of the invention, the nucleic acid aptamer of the present invention is a conjugated nucleic acid abundant with a label generating a detectable signal, more specifically the label comprises a fluorescent dye, But is not limited thereto.

본 발명의 조성물은 대장균-유발 질환의 진단에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 대장균-유발 질환은 박테리아-유발 위장관염(gastroenteritis), 요로 감염(urinary tract infection), 신생아 수막염, 용혈성 요독 증후군(HUS : hemolytic Uremic Syndrom), 복막염, 유방염, 폐혈증, 그람-양성 폐렴, 출혈성대장염(hemorrhagic colitis: HC), 비염증 또는 염증을 동반한 분비성 설사 및 식중독을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition of the present invention can be applied to the diagnosis of E. coli-induced diseases. For example, the E. coli-induced disease is selected from the group consisting of bacterial-induced gastroenteritis, urinary tract infection, neonatal meningitis, hemolytic uremic syndrome (HUS), peritonitis, mastitis, Pneumonia, hemorrhagic colitis (HC), secretory diarrhea with inflammation or inflammation, and food poisoning.

본 명세서에서 사용하는 용어 “진단”은 한 객체가 특정 질병 또는 질환을 현재 가지고 있는 지 여부를 판정하는 것, 또는 특정 질병 또는 질환에 걸린 한 객체의 예후(prognosis)를 판정하는 것을 포함한다.The term " diagnosing " as used herein includes determining whether an object currently has a particular disease or disorder, or determining the prognosis of an object that has suffered a particular disease or disorder.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 방법에 따라 검출될 수 있는 대장균의 시료 내 양은 101-107 세포/g이고, 보다 구체적으로는 102-106 세포/g일 수 있다.In some embodiments of the invention, the sample in the amount of E. coli that can be detected according to the method of the present invention 10 1 -10 7 cells / g, can be more specifically, 10 2 -10 6 cells / g.

본 발명의 핵산 압타머 및 이와 관련된 프라이머 쌍은 대장균을 특이적으로 검출할 수 있으므로, 이를 이용하면 진단하고자 하는 시료(예컨대, 생물학적 시료, 천연물, 식품, 등) 내 대장균을 신속하고 정확하게 검출할 수 있다. 즉, 시료 내 대장균과 결합된 핵산 압타머에 대한 본 발명의 프라이머 쌍(예컨대, 서열번호 10 및 서열번호 11)에 의해 증폭된 산물은 시료 내 대장균의 존재에 대한 지표가 될 수 있으며, 대장균-유발 질환의 진단에 이용될 수 있다.Since the nucleic acid plasmid of the present invention and the primer pair related thereto can specifically detect E. coli, it is possible to rapidly and accurately detect E. coli in a sample (for example, biological sample, natural product, food, etc.) have. That is, the product amplified by the primer pair of the present invention (for example, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11) for the nucleic acid plasmid bound to the E. coli in the sample can be an index for the presence of E. coli in the sample, Can be used for the diagnosis of induced diseases.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 유전자 증폭은 PCR(polymerase chain reaction)에 따라 실시된다. 본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 프라이머는 유전자 증폭 반응(amplification reactions)에 이용된다.In some embodiments of the invention, the gene amplification of the present invention is performed according to a polymerase chain reaction (PCR). In some embodiments of the invention, the primers of the invention are used for amplification reactions.

PCR은 가장 잘 알려진 핵산 증폭 방법으로, 그의 많은 변형과 응용들이 개발되어 있다. 예를 들어, PCR의 특이성 또는 민감성을 증진시키기 위해 전통적인 PCR 절차를 변형시켜 터치다운(touchdown) PCR, 핫 스타트(hot start) PCR, 네스티드(nested) PCR 및 부스터(booster) PCR이 개발되었다. 또한, 멀티플렉스 PCR, 실-시간(real-time) PCR, 분별 디스플레이 PCR(differential display PCR: DD-PCR), cDNA 말단의 신속 증폭(rapid amplification of cDNA ends: RACE), 인버스 중합효소 연쇄반응(inverse polymerase chain reaction: IPCR), 벡토레트(vectorette) PCR 및 TAIL-PCR(thermal asymmetric interlaced PCR)이 특정한 응용을 위해 개발되었다. PCR에 대한 자세한 내용은 McPherson, M.J., 및 Moller, S.G. PCR. BIOS Scientific Publishers, Springer-Verlag New York Berlin Heidelberg, N.Y. (2000)에 기재되어 있으며, 그의 교시사항은 본 명세서에 참조로 삽입된다.PCR is the most well-known nucleic acid amplification method, and many variations and applications thereof have been developed. For example, touchdown PCR, hot start PCR, nested PCR and booster PCR have been developed by modifying traditional PCR procedures to enhance the specificity or sensitivity of PCR. In addition, multiplex PCR, real-time PCR, differential display PCR (DD-PCR), rapid amplification of cDNA ends (RACE), inverse polymerase chain reaction inverse polymerase chain reaction (IPCR), vectorette PCR and TAIL-PCR (thermal asymmetric interlaced PCR) have been developed for specific applications. For more information on PCR, see McPherson, MJ, and Moller, SG PCR . BIOS Scientific Publishers, Springer-Verlag New York Berlin, Heidelberg, NY (2000), the teachings of which are incorporated herein by reference.

본 명세서에서 사용되는 용어“증폭 반응”은 핵산 분자를 증폭하는 반응을 의미한다. 다양한 증폭 반응들이 당업계에 보고되어 있으며, 이는 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR; 미국 특허 제4,683,195호, 제4,683,202호, 및 제4,800,159호), 역전사-중합효소 연쇄반응(RT-PCR; Sambrook 등, Molecular Cloning . A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)), Miller, H. I.(WO 89/06700) 및 Davey, C. 등(EP 329,822)의 방법, 멀티플렉스 PCR(McPherson and Moller, 2000), 리가아제 연쇄 반응(ligase chain reaction; LCR), Gap-LCR(WO 90/01069), 복구 연쇄 반응(repair chain reaction; EP 439,182), 전사-중재 증폭(transcription-mediated amplification, TMA; WO 88/10315), 자가 유지 염기서열 복제(self sustained sequence replication; WO 90/06995), 타깃 폴리뉴클레오티드 염기서열의 선택적 증폭(selective amplification of target polynucleotide sequences; 미국 특허 제6,410,276호), 컨센서스 서열 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(consensus sequence primed polymerase chain reaction, CP-PCR; 미국 특허 제4,437,975호), 임의적 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(arbitrarily primed polymerase chain reaction, AP-PCR; 미국 특허 제5,413,909호 및 제5,861,245호), 핵산 염기서열 기반 증폭(nucleic acid sequence based amplification, NASBA; 미국 특허 제5,130,238호, 제5,409,818호, 제5,554,517호 및 제6,063,603호), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification) 및 고리-중재 항온성 증폭(loop-mediated isothermal amplification; LAMP)를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 사용 가능한 다른 증폭 방법들은 미국특허 제5,242,794호, 제5,494,810호, 제4,988,617호 및 미국 특허 제09/854,317호에 기술되어 있다.The term " amplification reaction " as used herein refers to a reaction to amplify a nucleic acid molecule. A variety of amplification reactions have been reported in the art and include polymerase chain reaction (PCR) (US Patent Nos. 4,683,195, 4,683,202, and 4,800,159), reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR; Sambrook et al., Molecular Cloning . A Laboratory Manual , 3rd ed. The method of Miller, HI (WO 89/06700) and Davey, C. et al (EP 329,822), multiplex PCR (McPherson and Moller, 2000), ligase chain reaction LCR), Gap-LCR (WO 90/01069), repair chain reaction (EP 439,182), transcription-mediated amplification (TMA; WO 88/10315), self- (US Ser. No. 6,410, 276), consensus sequence primed polymerase chain reaction (CP), and the like. -PCR; U.S. Patent No. 4,437,975), arbitrarily primed polymerase chain reaction (AP-PCR; U.S. Patent Nos. 5,413,909 and 5,861,245), nucleic acid sequence based amplification NASBA; US But are not limited to, those disclosed in U.S. Patent Nos. 5,130,238, 5,409,818, 5,554,517 and 6,063,603), strand displacement amplification and loop-mediated isothermal amplification (LAMP) Do not. Other amplification methods that may be used are described in U.S. Patent Nos. 5,242,794, 5,494,810, 4,988,617, and U.S. Patent No. 09 / 854,317.

본 명세서에서 사용되는 용어 “프라이머”는 올리고뉴클레오타이드를 의미하는 것으로, 핵산쇄(주형)에 상보적인 프라이머 연장 산물의 합성이 유도되는 조건, 즉, 뉴클레오타이드와 DNA 중합효소와 같은 중합제의 존재, 그리고 적합한 온도와 pH의 조건에서 합성의 개시점으로 작용할 수 있다. 구체적으로는, 프라이머는 디옥시리보뉴클레오타이드이며 단일쇄이다. 본 발명에서 이용되는 프라이머는 자연(naturally occurring) dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 변형 뉴클레오타이드 또는 비-자연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 또한, 프라이머는 리보뉴클레오타이드도 포함할 수 있다.As used herein, the term " primer " means an oligonucleotide in which the synthesis of a primer extension product complementary to a nucleic acid chain (template) is induced, that is, the presence of a polymerizing agent such as a nucleotide and a DNA polymerase, It can act as a starting point for synthesis at suitable temperature and pH conditions. Specifically, the primer is a deoxyribonucleotide and a single strand. The primers used in the present invention may include naturally occurring dNMPs (i.e., dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), modified nucleotides or non-natural nucleotides. In addition, the primers may also include ribonucleotides.

프라이머는, 중합제의 존재 하에서 연장 산물의 합성을 프라이밍시킬 수 있을 정도로 충분히 길어야 한다. 프라이머의 적합한 길이는 다수의 요소, 예컨대, 온도, 응용분야 및 프라이머의 소스(source)에 따라 결정된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “어닐링” 또는 “프라이밍”은 주형 핵산 압타머에 올리고디옥시뉴클레오타이드 또는 핵산이 병치(apposition)되는 것을 의미하며, 상기 병치는 중합효소가 뉴클레오타이드를 중합시켜 주형 핵산 압타머 또는 그의 일부분에 상보적인 핵산 분자를 형성하는 데 적합한 핵산 혼성화의 조건은 Joseph Sambrook, 등, Molecular Cloning , A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001) 및 Haymes, B. D., 등, Nucleic Acid Hybridization , A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C. (1985)에 개시되어 있다.The primer should be long enough to be able to prime the synthesis of the extension product in the presence of the polymerizing agent. The appropriate length of the primer is determined by a number of factors, such as temperature, application, and the source of the primer. As used herein, the term " annealing " or " priming " means that oligodeoxynucleotides or nucleic acids are apposited on a template nucleic acid primer, wherein the polymerase comprises a nucleotide polymerizing the nucleotide to form a template nucleic acid plasmid Conditions for nucleic acid hybridization suitable for forming complementary nucleic acid molecules in a portion thereof are described in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) and Haymes, BD, et al., Nucleic Acid Hybridization , A Practical Approach , IRL Press, Washington, DC (1985).

다양한 DNA 중합효소가 본 발명의 증폭에 이용될 수 있으며, E. coli DNA 중합효소 I의 “클레나우(Klenow)” 단편, 열안정성 DNA 중합효소 및 박테리오파아지 T7 DNA 중합효소를 포함한다. 구체적으로는, 중합효소는 다양한 박테리아 종으로부터 얻을 수 있는 열안정성 DNA 중합효소이고, 이는 Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis, 및 Pyrococcus furiosus(Pfu)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.A variety of DNA polymerases can be used in the amplification of the present invention and include "Klenow" fragments of E. coli DNA polymerase I, thermostable DNA polymerase and bacteriophage T7 DNA polymerase. Specifically, the polymerase is a thermostable DNA polymerase from a variety of bacterial species, including Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis , Thermis flavus , Thermococcus literalis , and Pyrococcus but are not limited to, furiosus (Pfu).

중합 반응을 실시할 때, 반응 용기에 반응에 필요한 성분들을 과량으로 제공하는 것이 바람직하다. 증폭 반응에 필요한 성분들의 과량은, 증폭반응이 성분의 농도에 실질적으로 제한되지 않는 정도의 양을 의미한다. Mg2 +와 같은 조인자, dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP를 소망하는 증폭 정도가 달성될 수 있을 정도로 반응 혼합물에 제공하는 것이 소망된다. 증폭 반응에 이용되는 모든 효소들은 동일한 반응 조건에서 활성 상태일 수 있다. 사실, 완충액은 모든 효소들이 최적의 반응 조건에 근접하도록 한다. 따라서, 본 발명의 증폭 과정은 반응물의 첨가와 같은 조건의 변화 없이 단일 반응물에서 실시될 수 있다.When performing the polymerization reaction, it is preferable to provide the reaction vessel with an excessive amount of the components necessary for the reaction. The excess amount of the components required for the amplification reaction means an amount such that the amplification reaction is not substantially restricted to the concentration of the component. It is desirable to provide the reaction mixture with such joins as Mg 2 + , dATP, dCTP, dGTP and dTTP to such an extent that the desired degree of amplification can be achieved. All enzymes used in the amplification reaction may be active under the same reaction conditions. In fact, buffers make all enzymes close to optimal reaction conditions. Thus, the amplification process of the present invention can be carried out in a single reaction without changing conditions such as the addition of reactants.

본 발명에 있어서 어닐링은 타겟 핵산 압타머와 프라이머 사이에 특이적 결합을 가능하게 하는 엄격조건 하에서 실시된다. 어닐링을 위한 엄격조건은 서열-의존적이며 주위 환경적 변수에 따라 다양하다.In the present invention, the annealing is carried out under stringent conditions that allow specific binding between the target nucleic acid primer and the primer. The stringent conditions for annealing are sequence-dependent and vary with environmental variables.

본 발명의 키트는 상기한 성분 이외에도, 다른 성분들을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 키트가 PCR 증폭 과정에 적용되는 경우에는, 본 발명의 키트는 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예컨대, 완충액, DNA 중합효소(예컨대, Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis 또는 Pyrococcus furiosus(Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합효소), DNA 중합 효소 조인자 및 dNTPs를 포함할 수 있다. 본 발명의 키트는 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.The kit of the present invention may further include other components in addition to the above components. For example, if the kit of the invention applied to a PCR amplification process, the kit of the present invention optionally, reagents required for PCR amplification, for example, buffers, DNA polymerase (e.g., Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis , Thermis flavus , Thermococcus A thermostable DNA polymerase obtained from literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu)), may include a DNA polymerase and dNTPs joinja. The kit of the present invention may be made from a number of separate packaging or compartments containing the above reagent components.

또한, 본 발명의 대장균 검출용 키트는 필요에 따라 완충용액 및 검출의 수행과 분석을 위한 용기들을 포함할 수 있는데, 병, 통(tub), 작은 봉지(sachet), 봉투(envelope), 튜브, 앰플(ampoule) 등과 같은 형태를 취할 수 있으며 이들은 부분적으로 또는 전체적으로 플라스틱, 유리, 종이, 호일, 왁스 등으로부터 형성될 수 있다. 용기는, 처음에는 용기의 일부이거나 또는 기계적, 접착성, 또는 기타 수단에 의해 용기에 부착될 수 있는, 완전히 또는 부분적으로 분리가 가능한 마개를 장착할 수 있다. 용기는 또한 주사바늘에 의해 내용물에 접근할 수 있는, 스토퍼가 장착될 수 있다. 상기 키트는 외부 패키지를 포함할 수 있으며, 외부 패키지는 구성 요소들의 사용에 관한 사용설명서를 포함할 수 있다.
The kit for detecting Escherichia coli of the present invention may further comprise a buffer solution and containers for performing and analyzing the detection if necessary, such as a bottle, a sachet, an envelope, a tube, Ampoule, and the like, which may be partially or wholly formed from plastic, glass, paper, foil, wax, and the like. The container may be fitted with a cap which is initially part of the container or can be fully or partially detachable, which may be attached to the container by mechanical, adhesive, or other means. The container may also be equipped with a stopper, which is accessible to the contents by the injection needle. The kit may include an external package, and the external package may include instructions for use of the components.

본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균(Escherichia coli) 검출용 센서를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for producing Escherichia coli coli detection sensor.

본 발명의 센서는 기본적으로 상술한 본 발명의 핵산 압타머를 이용하는 것으로서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The sensor of the present invention basically uses the above-described nucleic acid plummeter of the present invention, and the description common to both of them is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.

본 발명의 핵산 압타머는 비드, 입자, 딥스틱(dipstick), 섬유, 필터, 막 및 유리 슬라이드와 같은 통상적인 지지체 및 실란 또는 실리케이트 지지체 등의 고체 지지체에 직접 또는 간접적으로, 공유 또는 비공유 방식으로, 예컨대 이온결합, 정전기적 결합, 소수성 결합, 수소 결합, 공유결합, 친수성 결합, 또는 반데르 발스 결합에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 고체 지지체는 적어도 하나의 실질적으로 단단한 표면을 포함하는데, 그 표면 위에 상기 핵산 압타머들이 움직일 수 없게 고정될 수 있다. 이때, 상기 핵산 압타머는 모든 통상적인 화학적 커플링 방법에 의하여 고정화될 수 있다. 예컨대, 상기 핵산 압타머의 말단에 바이오틴을 결합시켜 복합체를 형성하고, 상기 칩 등의 기판 표면에 스트렙타비딘을 고정화시켜, 상기 바이오틴과 기판 표면에 고정화된 스트렙타비딘의 상호작용에 의하여 상기 핵산 앱타를 기판 표면에 고정화시킬 수 있다.
Nucleic acid aptamers of the present invention may be incorporated into a solid support such as beads, particles, dipsticks, fibers, filters, membranes and glass slides, and solid supports such as silane or silicate supports, either directly or indirectly, Such as an ionic bond, an electrostatic bond, a hydrophobic bond, a hydrogen bond, a covalent bond, a hydrophilic bond, or a van der Waals bond. In addition, the solid support comprises at least one substantially rigid surface on which the nucleic acid platelets can be immobilized immovably. At this time, the nucleic acid aptamer can be immobilized by any conventional chemical coupling method. For example, by binding biotin to the end of the nucleic acid plamper to form a complex, immobilizing streptavidin on the surface of the chip or the like, and reacting the biotin with streptavidin immobilized on the surface of the substrate, The apta can be immobilized on the substrate surface.

본 발명의 압타머는 2'-F-변형된(modified) RNA 압타머이므로, 일반 RNA와 다르게 세균에 존재하는 RNase에 대해서 저항성이 있으므로 압타머가 세균에 의해 분해되지 않고 세균에 결합할 수 있다.Since the aptamer of the present invention is a 2'-F-modified RNA strand, it is resistant to RNase existing in bacteria different from the general RNA, so that the aptamer can bind to bacteria without being degraded by the bacteria.

또한, 본 발명의 압타머는 형광 다이로 변형한 뒤 표지 물질로 사용할 수도 있으며 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)와 같은 방법으로 정밀한 센서에서 측정하기 위해 사용될 수도 있고, 본 압타머는 대장균에만 선택적으로 결합하기 때문에 다른 세균으로부터 오염된 시료에도 사용할 수 있다.The aptamer of the present invention may be used as a labeling substance after being transformed into a fluorescent dye or may be used for measurement in a precision sensor by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and the present aptamer may be selectively bound to E. coli alone Therefore, it can be used for contaminated samples from other bacteria.

나아가, 본 발명의 압타머는 상온에서 대장균과 바로 결합하기 때문에 프라이머와 같은 별도의 물질 없이 빠른 검출이 가능하다.Furthermore, since the aptamer of the present invention binds directly to E. coli at room temperature, it can be detected rapidly without any additional material such as a primer.

따라서, 본 발명의 압타머는 고가의 장비, 크고 무거운 장비 그리고 복잡한 장비 없이 사용이 가능하기 때문에, 보다 효과적이고 사용자 친화적인 검출 및 측정 방식이 가능하다.
Therefore, the aptamer of the present invention can be used without expensive equipment, large and heavy equipment, and complicated equipment, so that a more efficient and user-friendly detection and measurement method is possible.

도 1은 Cell-SELEX를 이용하여 본 발명의 RNA 압타머를 생산하는 방법에 대한 모식도를 나타낸 도이다.
도 2는 (a) RT-qPCR(real-time quantative PCR)을 이용하여, 각 라운드의 RNA 풀(pool)이 대장균 및 고초균에 대하여 갖는 결합 친화력(binding affinity)의 측정 및 (b) 형광 현미경을 통한 N40 라이브러리와 12 라운드의 RNA 풀의 대장균에 대한 결합 양상의 비교를 나타낸 도이다.
도 3은 (a) N40 라이브러리, Ec3 및 Ec28 압타머군의 시간 변화에 따른 OD600 값 변화의 비교 및 (b) 각각의 RNA 풀에 의해 풀다운(pull down)된 박테리아 수의 비교를 나타낸 도이다.
도 4는 (a) OD600이 0.3일 때의 N40 라이브러리, Ec3 및 28 압타머군의 대장균에 대한 결합 양상의 비교 및 (b) OD600이 0.8일 때의 N40 라이브러리, Ec3 및 Ec28 압타머군의 대장균에 대한 결합 양상의 비교를 나타낸 도이다.
도 5는 (a) 본 발명의 Ec3 및 Ec28 압타머의 서열 및 이에 따른 구조를 도식적으로 보여주고 있으며, (b)는 N40 라이브러리와 Ec3 및 Ec28 압타머 군으로부터 형성된 절단된 서열들의 대장균에 대한 결합 친화도를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for producing an RNA compression device of the present invention using Cell-SELEX. FIG.
FIG. 2 shows the results of (a) measurement of the binding affinity of RNA pools of each round to E. coli and Bacillus subtilis using RT-qPCR (real-time quantitative PCR) and (b) FIG. 5 shows a comparison of the binding pattern of the N 40 library through 12 rounds of RNA pool to E. coli.
Figure 3 (a) N 40 library, the comparison and (b) OD 600 value changes according to the time variation of Ec3 and Ec28 apta meogun a diagram showing the comparison of the number of pull-down (pull down) by each of the RNA pool bacteria .
Figure 4 (a) OD 600 of 0.3 be when the N 40 library, Ec3 and 28 apta comparison of the binding patterns to E. coli meogun and (b) OD 600 of 0.8 il N 40 libraries of time, Ec3 and Ec28 apta meogun Of E. coli. ≪ tb >< TABLE >
Figure 5 (a), and illustrates the sequence and hence the structure in accordance with the Ec3 and Ec28 aptamer of the present invention schematically, (b) is for the E. coli of the cutting sequence formed from the N 40 library and Ec3 and Ec28 aptamer group Binding affinity.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실시예 1: 대장균에 특이적으로 결합하는 RNA 압타머의 제조Example 1: Preparation of RNA Abutamer that specifically binds to Escherichia coli

1-1. 1-1. DNADNA 라이브러리의 제조 Manufacture of library

5'-ATACCAGCTTATTCAATT(N)40AGATAGTAAGTGCAATCT-3'와 같이 40(nt) 뉴클레오타이드 길이의 무작위 서열 지역이 있는 76(nt) 뉴클레오타이드 길이의 주형가닥 DNA를 이용하여 PCR(polymerase chain reaction)을 통해 총 100 μg의 DNA 라이브러리(>1015 DNA)를 제조하였다. 상기 DNA 라이브러리는 IDT 사(Integrated DNA Technologies, Inc.; 미국)에서 주문 제작하였으며, dNTP의 첨가비율이 dA:dG:dC:dT = 1:1:1:1로 최종적으로 1015개 이상의 서로 다른 염기서열을 가지는 랜덤 라이브러리가 제조되었으며, 5’ 부분에 T7 프로모터 서열을 포함하고 있다. 상기 PCR은 SolgTM 택 폴리머라제 키트를 이용하여 95℃에서 5분 동안 실시하는 전-변성 단계; 1사이클이 95℃에서 30초, 53℃에서 30초 및 72℃ 30초로 이루어진 3사이클의 증폭 단계; 및 72℃에서 10분 동안의 최종 연장 단계로 실시하였으며, 최종 PCR 혼합물은 에탄올 침전 후 폴리아크릴아마이드젤(PAGE)로 정제하였다.
PCR (polymerase chain reaction) was performed using template DNA of 76 (nt) nucleotides in length with a random nucleotide sequence of 40 (nt) nucleotides long as 5'-ATACCAGCTTATTCAATT (N) 40 AGATAGTAAGTGCAATCT- (≫ 10 < 15 > DNA). The DNA library was custom-made in yarn IDT (Integrated DNA Technologies, Inc .; USA), the addition ratio of dNTP dA: dG: dC: dT = 1: 1: 1: 1 and finally 10 to 15 or more different as A random library having a nucleotide sequence was prepared, and a T7 promoter sequence was included in the 5 'portion. The PCR is that before using the Solg TM chosen polymerase kit carried out at 95 ℃ for 5 minutes denaturation step; Three cycles of one cycle consisting of 30 seconds at 95 占 폚, 30 seconds at 53 占 폚 and 30 seconds at 72 占 폚; And final extension step at 72 ° C for 10 min. The final PCR mixture was purified by polyacrylamide gel (PAGE) after ethanol precipitation.

1-2. 2'-F-변형(1-2. 2'-F-modified ( modifiedmodified ) ) RNARNA 라이브러리의 제조 Manufacture of library

DNA 라이브러리를 DuraScribe® T7 전사 키트(Epicentre Biotechnologies)를 이용하여 인 비트로(in vitro) 전사 반응을 통해서 2'-F(fluorine)-변형 RNA를 제조하였다. 전사 반응은 37℃에서 16시간 동안 보관한 뒤 DNase 1 μl를 넣고 37℃에서 30분 동안 실시하였다. 상기 제조된 2'-F-변형 RNA는 뉴클레오타이드 제거 키트(Nucleotide removal kit; Qiagen)를 사용해서 정제하였다.
In vitro by a DNA library using the DuraScribe ® T7 transcription kit (Epicentre Biotechnologies) (in 2'-F (fluorine) -substituted RNA was prepared through an in vitro transcription reaction. The transcription reaction was carried out at 37 ° C for 16 hours and then with 1 μl of DNase for 30 minutes at 37 ° C. The 2'-F-modified RNA prepared above was purified using a nucleotide removal kit (Qiagen).

1-3. 대장균에 특이적으로 결합하는 1-3. Specific binding to E. coli RNARNA 풀의 제조(1-10 라운드) Manufacturing of Pools (1-10 rounds)

RNA 라이브러리(Integrated DNA Technologies에 의해 주문, 제조된 DNA 라이브러리[5′-ATACCAGCTTATTCAATT(N40)AGATAGTAAGTGCAATCT-3′] 및 DuraScribe® T7 전사 키트를 이용해서 제조)와 대장균 세포(ATCC, PTA-7296)를 배양한 뒤 대장균과 결합하는 RNA만을 용출하였다. 상기 용출된 RNA를 ImProm-IIReverse 전사 시스템(Promega)을 이용하여 역전사(reverse transcription)시켜 DNA로 제조한 후, 상기 DNA를 MyTaq™ DNA 폴리머라제(Bioline) PCR로 증폭해서 DNA 풀(pool)을 제조하였다. 상기 DNA 풀을 템플레이트로 DuraScribe® T7 전사 키트를 이용한 인 비트로 전사 반응을 통해 RNA 풀을 제조하였다. 상기 제조된 RNA 풀을 다시 대장균과 배양하였다. 상기 반응들을 총 10회 반복하여 수행하였다.
RNA library (ordered by Integrated DNA Technologies, using the prepared DNA library [5'-ATACCAGCTTATTCAATT (N 40) AGATAGTAAGTGCAATCT-3 '] and DuraScribe ® T7 transcription kit, Ltd.) and the E. coli cells (ATCC, PTA-7296) After incubation, only RNA binding to E. coli was eluted. The eluted RNA was reverse transcribed using an ImProm-II Reverse transcription system (Promega) to prepare DNA, and the DNA was amplified by MyTaq ™ DNA polymerase (Bioline) PCR to prepare a DNA pool Respectively. RNA pools were prepared by in vitro transcription reaction using the above DNA pool as a template with a DuraScribe ( R) T7 transcription kit. The prepared RNA pool was further cultured with E. coli. The reactions were run for a total of 10 replicates.

1-4. 고초균(1-4. Bacillus subtilis BacillusBacillus subtilissubtilis )에 특이적으로 결합하는 ) ≪ / RTI > RNARNA 가 제거하는 단계를 포함하는 대장균에 특이적으로 결합하는 RTI ID = 0.0 > E. < / RTI > RNARNA 풀의 제조(11-12 라운드) Pool Manufacturing (11-12 rounds)

상기 실험방법(1-1 내지 1-3)을 통해 제조된 RNA 풀과 고초균(Bacillus subtilis) 세포(ATCC, 14593)를 배양한 뒤 원심분리시켜 상층액 만을 수득하였다. 상기 채취된 상층액과 대장균 세포를 배양한 뒤 대장균과 결합하는 RNA만을 용출하였다. 상기 용출된 RNA를 ImProm-IIReverse 전사 시스템을 이용하여 역전사시켜 DNA로 만든 뒤, MyTaqTM DNA 폴리머라제를 이용한 PCR로 증폭해서 DNA 풀을 제조한 후, 상기 DNA 풀을 템플레이트로 DuraScribe® T7 전사 키트를 이용한 인 비트로 전사 반응을 통해 RNA 라이브러리를 제조하였다. 상기 제조된 RNA 풀을 다시 고초균과 배양하였다. 상기 반응들을 총 2번 반복하여 수행하였다.
RNA pools and Bacillus subtilis cells (ATCC, 14593) prepared by the above Experimental Methods (1-1 to 1-3) were cultured and centrifuged to obtain only supernatant. After collecting the collected supernatant and E. coli cells, only RNA binding to E. coli was eluted. Wherein the eluted RNA was reverse transcribed using the ImProm-IIReverse transfer system the back made of DNA, MyTaq TM DNA polymerases to the amplification by PCR using after preparing the DNA pools, DuraScribe the DNA pool as a template ® T7 transcription kit The RNA library was prepared through transcription reaction using the in vitro . The prepared RNA pool was further cultured with Bacillus subtilis. The reactions were carried out a total of two times.

1-5. 1-5. RNARNA 의 선별Selection of

고초균 세포를 세척 완충액(50 mM Tris-base, 5 mM KCl, 100 mM NaCl, 1 mM MgCl2, tween-20 0.05%, pH 7.4)으로 두 번 세척한 후, 고초균과 상기 제조된 RNA 풀을 세척 완충액 1 ml과 혼합하여 상온에서 45분 동안 반응시켰다. 상기 배양액을 6,000 rpm에서 4분 동안 원심분리시킨 후, 상층액만을 수득하였다. 다음으로, 대장균 세포를 세척 완충액으로 두 번 세척한 후, 채취한 상층액과 함께 상온에서 30분 동안 반응시켰다. 상기 배양액을 6,000 rpm에서 4분 동안 세척한 후, 세척 완충액으로 두 번 세척하였다. 상기 세척된 대장균에 세척 완충액 300 μl를 넣고 85℃에서 5분 동안 반응시켰다. 상기 배양액을 12,000 rpm에서 1분 동안 원심분리한 뒤 상층액만을 수득하였다. 상기 채취된 상층액에 산-페놀:클로로포름(PCI) 알코올(Abion) 300 μl를 넣고 볼텍싱(voltexing)한 후, 12,000 rpm에서 5분 동안 원심분리하여 상층액만을 수득하였다. 상기 얻어진 상층액에 클로로폼 300 μl를 넣고 볼텍싱한 후, 12,000 rpm에서 5분 동안 원심분리시키고 상층액만을 수득하였다. 상기 얻어진 상층액을 이용하여 에탄올 침전시켜 RNA를 수득하였다.
Bacillus subtilis cells were washed twice with washing buffer (50 mM Tris-base, 5 mM KCl, 100 mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 0.05% Tween-20, pH 7.4) Was mixed with 1 ml of the buffer and reacted at room temperature for 45 minutes. The culture was centrifuged at 6,000 rpm for 4 minutes, and only supernatant was obtained. Next, the E. coli cells were washed twice with washing buffer, and reacted with the supernatant collected at room temperature for 30 minutes. The culture was washed at 6,000 rpm for 4 minutes and then washed twice with wash buffer. 300 μl of washing buffer was added to the washed E. coli and allowed to react at 85 ° C for 5 minutes. The culture was centrifuged at 12,000 rpm for 1 minute, and only supernatant was obtained. 300 μl of acid-phenol: chloroform (PCI) alcohol (Abion) was added to the collected supernatant and subjected to voltexing, followed by centrifugation at 12,000 rpm for 5 minutes to obtain supernatant. To the obtained supernatant was added 300 μl of chloroform and vortexed, followed by centrifugation at 12,000 rpm for 5 minutes to obtain only supernatant. The obtained supernatant was subjected to ethanol precipitation to obtain RNA.

1-6. cDNA의 제조1-6. Preparation of cDNA

대장균에 결합했던 RNA를 ImProm-IIReverse 전사 시스템을 이용한 역전사 반응을 수행하여 cDNA를 제조하였다. PCR 혼합물의 조성은 10 μl 기준으로 RNA 4 μl, RTase 0.5 μl, dNTP 믹스 0.5 μl, 50 nM N40 다운 프라이머(down primer; 서열번호 12) 1 μl, 5X RT 완충액 2 μl, 25 mM MgCl2 1.2 μl 및 물 0.8 μl로 구성되고, PCR 조건은 25℃에서 5분, 42℃에서 60분, 그리고 70℃에서 15분 동안 반응시켰다.
RNAs bound to E. coli were reverse transcribed using an ImProm-II Reverse Transcription System to prepare cDNA. The PCR mixture consisted of 4 μl of RNA, 0.5 μl of RTase, 0.5 μl of dNTP mix, 1 μl of 50 nM N 40 down primer (SEQ ID NO: 12), 2 μl of 5 × RT buffer, 25 mM MgCl 2 1.2 and 0.8 μl of water. The PCR conditions were 5 min at 25 ° C, 60 min at 42 ° C, and 15 min at 70 ° C.

1-7. PCR 표준화 및 PCR1-7. PCR standardization and PCR

상기 실험방법 1-6을 통해 제조된 DNA와 MyTaq 폴리머라제 키트를 사용하였다. PCR은 95℃에서 5분 동안 실시하는 전-변성 단계; 1사이클이 95℃에서 30초, 53℃에서 30초 및 72℃ 30초로 이루어진 16사이클의 증폭 단계; 및 72℃에서 10분 동안의 최종 연장 단계로 실시하였으며, 상기 증폭 단계에서 8사이클, 10사이클, 12사이클, 14사이클 및 16사이클 째에 PCR 혼합물을 채취하여 각각 4℃에 보관하였다. 상기 PCR 반응으로 제조된 DNA 라이브러리 100 ng과 PCR 혼합물들을 10% 폴리아크릴아마이드젤에서 150V로 30분 동안 전기영동한 후, EtBr(Ethidium bromide) 염색을 통해 UV 하에서 관찰하였다. DNA 라이브러리에 가까운 농도를 가지는 PCR 사이클을 선택한 후, 선택된 PCR 사이클로 모든 cDNA에 대한 PCR을 수행하였다. PCR 혼합물을 에탄올 침전시켜 Minielute PCR 정제 키트(Qiagen)를 사용해 분리/동정하였다.
DNA prepared by Experimental Method 1-6 and MyTaq polymerase kit were used. Denaturation step in which PCR is carried out at 95 DEG C for 5 minutes; 16 cycles of amplification step consisting of one cycle consisting of 30 seconds at 95 DEG C, 30 seconds at 53 DEG C and 30 seconds at 72 DEG C; And a final extension step at 72 ° C for 10 minutes. In the amplification step, PCR mixtures were collected at 8, 10, 12, 14 and 16 cycles and stored at 4 ° C, respectively. 100 ng of the DNA library prepared by the PCR reaction and the PCR mixtures were electrophoresed on a 10% polyacrylamide gel at 150 V for 30 minutes and then observed under UV through EtBr (Ethidium bromide) staining. After selecting a PCR cycle with a concentration close to the DNA library, PCR was performed on all cDNAs with the selected PCR cycles. The PCR mixture was ethanol precipitated and separated / identified using the Minielute PCR Purification Kit (Qiagen).

1-8. 1-8. 인 비트로In bito 전사 반응 Transcriptional response

상기 PCR 표준화 및 PCR 이후, 정제된 DNA를 DuraScribe® T7 전사 키트를 이용한 인 비트로 전사 반응을 통해서 2'-F-변형 RNA를 제조하였다. PCR은 상기 2'-F-변형 RNA를 37℃에서 16시간 동안 보관한 뒤 DNase 1 μl를 넣고 37℃에서 30분 동안 수행하였다. 제조된 RNA를 뉴클레오타이드 제거 키트를 사용해서 정제하였다.
After the PCR standardization and PCR, the purified DNA was subjected to an in vitro transcription reaction using a DuraScribe ( R) T7 transcription kit to prepare 2'-F-modified RNA. The 2'-F-modified RNA was stored at 37 ° C for 16 hours and then added with 1 μl of DNase for 30 minutes at 37 ° C. The prepared RNA was purified using a nucleotide removal kit.

실시예Example 2: 대장균에 특이적으로 결합하는  2: specifically binding to E. coli RNARNA 압타머의Abtamer's 농축 검증( Concentration Verification ( enrichmentenrichment testtest ))

각 라운드의 RNA 풀을 100 pmol씩 각각 대장균 109개 및 고초균 109개에 세척 완충액 1 ml을 넣어 상온에서 30분 동안 배양하였다. 가열 용출(Heat elution), 산-페놀:클로로포름 추출법, 에탄올 침전법 및 cDNA 합성을 통해서 각 라운드의 cDNA를 수득하였다. 각 라운드의 cDNA를 SYBR 그린을 이용한 RT-qPCR로 정량하여 각 라운드의 대장균 및 고초균에 대한 결합 세기를 비교하였다. 상기 결과를 도 2에 나타내었다.The RNA pool of each round into a 1 ml wash buffer in each E. coli 10 9 100 pmol each dog and Bacillus subtilis 10. 9 incubated at room temperature for 30 minutes. Each round of cDNA was obtained by heat elution, acid-phenol: chloroform extraction, ethanol precipitation and cDNA synthesis. The cDNAs of each round were quantitated by RT-qPCR using SYBR green, and the binding strengths of each round of E. coli and Bacillus subtilis were compared. The results are shown in Fig.

도 2에서 확인할 수 있듯이, 총 12라운드가 지난 뒤 RNA 풀이 대장균에 결합하는 RNA들로 농축되었다는 것을 RT-qPCR과 형광 현미경을 통해 확인할 수 있었다. 0(N40 라이브러리), 5, 10 및 12라운드의 RNA의 대장균 및 고초균에 대한 결합 친화도를 RT-qPCR로 각각 비교한 결과, 라운드가 진행됨에 따라 대장균에 대한 결합 친화도는 증가하고 고초균에 대한 결합 친화도는 감소한 것을 볼 수 있었다(도 2a).As can be seen in FIG. 2, RT-qPCR and fluorescence microscopy confirmed that the RNA pool was enriched with RNAs bound to E. coli after a total of 12 rounds. As a result of comparing the binding affinities of 0 (N 40 library), 5, 10, and 12 rounds of the RNA to E. coli and Bacillus subtilis by RT-qPCR, the binding affinity for E. coli was increased, And the binding affinity for the protein was decreased (Fig. 2A).

형광 현미경으로 TAMRA 변형된 N40 라이브러리와 12라운드의 RNA 풀의 대장균에 대한 결합 양상을 관찰한 결과 12라운드의 RNA 풀이 N40 라이브러리보다 더 많은 RNA들이 대장균에 결합하는 것을 관찰할 수 있었다(도 2b).By fluorescence microscopy TAMRA modified N 40 library and 12 more RNA than the N 40 Library RNA pools of the resulting 12 round the observed binding patterns to E. coli RNA pool of round to was observed to bind to E. coli (Figure 2b ).

종합해 보면, 상기 결과들은 12라운드의 RNA 풀은 대장균에 결합 특이성(binding specificity)을 갖는 RNA들로 농축되었다는 것을 나타낸다.
Taken together, these results indicate that twelve rounds of RNA pool were enriched with RNAs with binding specificity to E. coli.

실시예Example 3:  3: TATA 클로닝을Cloning 이용한, 대장균에 특이적으로 결합하는  Which is specifically bound to E. coli RNARNA 압타머Abtamer 후보군들의 서열 확인 Identify candidates' sequence

클로닝 벡터-DNA 혼합물의 조성은 10 μl 기준으로 N40 DNA 3 μl(2.1 ng/μl), 벡터 2 μl, 완충액 A 1 μl, 완충액 B 1 μl, 라가제 1 μl 및 물 2 μl을 포함하고 RBC TA 클로닝 벡터 키트로 클로닝을 실시하였다. 컴피턴트 세포(competent cell)에 상기 클로닝 벡터-DNA 혼합물을 넣고 4℃에서 30분 동안 반응시킨 뒤 42℃에서 1분, 4℃에서 5분 동안 보관하였다. SOB-Mg 배지(Super Optimal Broth-Mg media) 1 ml에 상기 냉장 컴피턴트 세포를 첨가하고 37℃에서 1시간 동안 천천히 교반하였다.The composition of the cloning vector-DNA mixture contained 3 μl (2.1 ng / μl) of N 40 DNA, 2 μl of vector, 1 μl of buffer A, 1 μl of buffer B, 1 μl of Raga and 2 μl of water, Cloning was performed with TA cloning vector kit. The cloning vector-DNA mixture was added to competent cells and reacted at 4 ° C for 30 minutes and then stored at 42 ° C for 1 minute and at 4 ° C for 5 minutes. The cold competent cells were added to 1 ml of SOB-Mg medium (Super Optimal Broth-Mg medium), and the mixture was slowly stirred at 37 ° C for 1 hour.

SOB-Mg 배지에 있는 컴피턴트 세포를 3,000 rpm에서 2분 동안 원심분리한 후 수득된 펠렛을 물 100 μl에 녹여, 상기 1 M IPTG(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) 10 μl 및 50 mg/ml X-Gal(5-bromo-4-chloro-indolyl-β-D-galactopyranoside) 20 μl와 함께 LB-Amp(Luria Broth Ampicillin) 플레이트에 도말하고 37℃에서 16시간 동안 배양하였다. 이후, 생성된 흰색 콜로니를 LB-Amp 배지 3 ml에 접종하고 37℃에서 16시간 동안 교반하여 배양하였다. 플라스미드 미니 키트를 사용하여 플라스미드 DNA를 수득하였다.The competent cells in the SOB-Mg medium were centrifuged at 3,000 rpm for 2 minutes. The resulting pellet was dissolved in 100 μl of water, and 10 μl of 1 M IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) Amp (Luria Broth Ampicillin) plate with 20 μl of 5-bromo-4-chloro-indolyl-β-D-galactopyranoside and cultured at 37 ° C. for 16 hours. Thereafter, the resulting white colonies were inoculated into 3 ml of LB-Amp medium and cultured at 37 DEG C for 16 hours with stirring. Plasmid DNA was obtained using plasmid minikits.

12라운드의 RNA를 TA 클로닝을 수행한 결과 도메인 서열로 Ec3 및 Ec28 압타머 군을 수득하였다. 결합에 필요한 최소 길이의 서열에 대한 구조를 알아내기 위해서, 절단된 서열(truncated sequence)을 설계하여 RNA 압타머 후보군들의 서열을 표 1에 나타내었다.Twelve rounds of RNA were subjected to TA cloning, to obtain Ec3 and Ec28 platemer groups as domain sequences. In order to determine the structure of the minimum length sequence required for binding, the truncated sequence was designed and the sequences of the RNA tympanic candidate groups are shown in Table 1.

디자인된 RNA 압타머 후보군들의 서열.Sequence of designed RNA abomaker candidates. 클론Clone 서열order Ec3(서열번호 1)Ec3 (SEQ ID NO: 1) ATACCAGCTTATTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGGGGAGTATAAGATAGTAAGTGCAATCTATACCAGCTTATTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGGGGAGTATAAGATAGTAAGTGCAATCT Ec3_#31(서열번호 2)Ec3_ # 31 (SEQ ID NO: 2) TTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGTTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGG Ec3_#47(서열번호 3)Ec3_ # 47 (SEQ ID NO: 3) CCAGCTTATTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGGCCAGCTTATTCAATTGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGG Ec3_#40(서열번호 4)Ec3_ # 40 (SEQ ID NO: 4) GCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGGGGAGTATAGCACGAATTTGCTGTGTTTTTGGGGGGGTCGGGGAGTATA Ec_28(서열번호 5)Ec_28 (SEQ ID NO: 5) ATACCAGCTTATTCAATTTTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTGGGTGGGTTTGAGATAGTAAGTGCAATCTATACCAGCTTATTCAATTTTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTGGGTGGGTTTGAGATAGTAAGTGCAATCT Ec28_#20(서열번호 6)Ec28_ # 20 (SEQ ID NO: 6) TGCGCTTGTAATGCTGCGTATGCGCTTGTAATGCTGCGTA Ec28_#34(서열번호 7)Ec28_ # 34 (SEQ ID NO: 7) CAATTTTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTGCAATTTTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTG Ec28_#40(서열번호 8)Ec28_ # 40 (SEQ ID NO: 8) TTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTGGGTGGGTTTGTTGCGCTTGTAATGCTGCGTATTGGGTTGGGTGGGTTTG

실시예Example 4:  4: 바이오틴Biotin -풀다운(- pull down pullpull downdown ) 분석법에 의한, 대장균 세포에 특이적으로 결합하는 ) Assay method, which specifically binds to E. coli cells RNARNA 압타머의Abtamer's 검증 Verification

Ec3 및 Ec28 압타머 군의 대장균에 대한 결합 친화도를 바이오틴-풀다운 분석법을 통해 확인하였다. RNA를 바이오틴-변형 다운 프라이머(biotin-modified down primer)와 함께 95℃에서 5분; 37℃에서 30분; 및 4℃에서 30초의 조건에서 어닐링(annealing)을 수행하였다. 상기 바이오틴-변형 다운 프라이머와 어닐링된 RNA를 스트렙타비딘-자성 비드(Streptavidin-magnetic bead)와 결합 완충액에서 1시간 동안 반응시켰다. 상기 RNA와 자성 비드를 결합 완충액에서 대장균과 30분 동안 반응시켰다. 세척 완충액을 이용하여 자성 스탠드에서 3번 세척하였다. 이후 LB 배지 10 ml에 자성 비드를 넣고 시간 별로 OD600 값을 측정하였다. 상기 결과를 도 3에 나타내었다.The binding affinity of E. coli Ec3 and Ec28 typhimurium groups to E. coli was confirmed by biotin-pulldown assay. RNA was incubated with biotin-modified down primer at 95 ° C for 5 min; 30 minutes at 37 占 폚; And annealing at 4 < 0 > C for 30 seconds. The biotin-modified down-primer and annealed RNA were reacted with streptavidin-magnetic beads in binding buffer for 1 hour. The RNA and the magnetic beads were allowed to react with the E. coli in binding buffer for 30 minutes. And washed three times in a magnetic stand with washing buffer. Then, magnetic beads were added to 10 ml of LB medium and the OD 600 value was measured with time. The results are shown in Fig.

도 3에서 볼 수 있듯이, 바이오틴으로 변형된 N40 라이브러리, Ec3 및 Ec28 압타머 군을 풀다운(pull down) 시킨 대장균의 배양 플레이트를 UV-Vis 분광기로 관찰한 결과, Ec3 및 Ec28 압타머 군이 N40 라이브러리보다 더 많은 대장균 세포를 풀다운 시킨 것을 확인할 수 있었다(도 3a). 성장한 대장균 세포의 양은 N40 라이브러리와 비교하여 Ec3 압타머 군 및 Ec28 압타머 군에서 각각 2.94배 및 2.44배로 측정되었는데(도 3b), 이는 Ec3 및 Ec28 압타머 군이 대장균에 대해 높은 결합 친화도를 가진다는 것을 의미한다.
The As can be seen in the 3, modified by biotin N 40 library, Ec3 and Ec28 pressure to Tamer group pull-down (pull down) observation of a culture plate in which Escherichia coli as a UV-Vis spectroscopy, Ec3 and Ec28 aptamer group N 40 < / RTI > library of E. coli cells (FIG. 3A). The amount of the grown E. coli cells, compared to the N 40 library by Ec3 aptamer groups and were respectively 2.94 times and 2.44 times measured in Ec28 aptamer group (FIG. 3b), which a high binding affinity for the E. coli Ec3 and Ec28 aptamer group It means to have.

실시예Example 5: 형광 현미경에 의한, 대장균에 특이적으로 결합하는  5: Fluorescence microscopy, which specifically binds to E. coli RNARNA 의 검증Verification of

RNA를 TAMRA-변형 다운 프라이머와 함께 95℃에서 5분; 37℃에서 30분; 및 4℃에서 30초의 조건으로 어닐링을 실시하였다. 대장균 108개를 세척 완충액으로 두 번 세척한 후, 상온에서 TAMRA-변형 다운 프라이머와 어닐링된 RNA를 함께 15분 동안 반응시켰다. 상기 대장균 배양액을 세척 완충액으로 두 번 세척한 후 형광현미경으로 세포를 관찰하였다. 상기 결과는 도 4에 제시되어 있다.RNA was incubated with TAMRA-modified down-primer at 95 ° C for 5 min; 30 minutes at 37 占 폚; And annealing at 4 DEG C for 30 seconds. After the E. coli 10 8 washed with the washing buffer twice, and reacted for 15 minutes with the modified TAMRA- down primer and an RNA annealing at room temperature. The E. coli culture broth was washed twice with washing buffer, and cells were observed under a fluorescence microscope. The results are shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, TAMRA-변형 Ec3와 Ec28 압타머 군의 대장균에 대한 결합 양상을 OD600 값이 각각 0.3(도 4a) 및 0.8(도 4b)일 때 형광 현미경을 통해 확인한 결과이다. N40 라이브러리와 Ec3 및 Ec28 압타머 군의 대장균에 대한 결합 양상을 관찰한 결과, Ec3 및 Ec28 압타머 군이 N40 라이브러리보다 대장균에 더 많이 결합하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, OD600 값이 0.3일 때보다 0.8일 때 더 많이 결합하는 결과를 통해 성장한 대장균에 대해서 Ec3 및 Ec28 압타머 군의 결합 친화도가 더 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
4, the result is confirmed through a fluorescent microscope when the TAMRA- the binding patterns to E. coli strain Ec3 and Ec28 aptamer group OD 600 value of 0.3 (Figure 4a), respectively, and 0.8 (Figure 4b). As a result of observing the binding pattern of the N 40 library to the Escherichia coli of the Ec3 and Ec28 tympanic groups, it was confirmed that the Ec3 and Ec28 tympanic groups were more bound to the Escherichia coli than the N 40 library. Also, it was confirmed that the binding affinity of Ec3 and Ec28 plastomer groups was higher for E. coli grown through binding more than 0.8 when OD 600 value was 0.3.

상기 실험결과들을 통해, Ec3 및 Ec28 압타머 군은 대장균-특이적인 결합 친화도를 가지고 있으며, OD600 값이 증가할수록 결합 친화도가 증가한다는 것을 확인하였다.
Through the above experiment results, Ec3 and Ec28 aptamer group Escherichia coli was confirmed that it has a specific binding affinity, OD 600 value the more the increased binding affinity is increased.

실시예Example 6: 대장균에 특이적으로 결합하는  6: specifically binding to E. coli RNARNA 압타머의Abtamer's 최적화 optimization

Ec3 및 Ec28 압타머 군으로부터 형성된 절단된 서열들의 이차 구조 및 결합 친화도를 RT-qPCR을 이용하여 확인하였다. 상기 결과를 도 5에 나타내었다.The secondary structure and binding affinity of cleaved sequences formed from the Ec3 and Ec28 typing groups were confirmed using RT-qPCR. The results are shown in Fig.

도 5에 나타낸 바와 같이, 절단된 서열들은 루프 구조 부위(loop structure region)를 고정하고, 스템 구조 부위(stem structure region)의 길이를 다르게 하는 방식 또는 무작위 서열 부위(random sequence region)만 남기는 방식으로 설계되었다(도 5a).As shown in FIG. 5, the truncated sequences may be obtained by fixing the loop structure region, by changing the length of the stem structure region, or by leaving only the random sequence region (Fig. 5A).

RT-qPCR을 통해서, N40 라이브러리와 Ec3 및 Ec28 압타머 군으로부터 형성된 절단된 서열들의 대장균에 대한 결합 친화도를 측정한 결과 Ec3(31) 및 Ec28(20)은 N40 라이브러리와 비교하여 각각 9.46배 및 4.10배로 군들 중에서 가장 높은 결합 친화도를 나타냈다(도 5b).And through the RT-qPCR, N 40 library and Ec3 and Ec28 the binding to the Escherichia coli of a truncated sequences affinity as a result Ec3 (31) and Ec28 (20) measuring formed from aptamer group is compared with the N 40 libraries respectively 9.46 Fold and 4.10 times the highest binding affinity among the groups (Fig. 5B).

다양한 길이의 절단된 RNA 압타머 서열들의 결합 친화도를 측정함으로써, 더 높은 결합 친화도를 가지며 길이가 더 짧은 압타머를 수득하였다.
By measuring the binding affinities of the truncated RNA abundance sequences of various lengths, a platamer with a higher binding affinity and shorter length was obtained.

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 일 구현예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> AGENT FOR DEFENSE DEVELOPMENT <120> Nucleic Acid Aptamer Specifically Binding to E. coli and Uses Thereof <130> PT20130761 <160> 12 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3 <400> 1 ataccagctt attcaattgc acgaatttgc tgtgtttttg ggggggtcgg ggagtataag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3_#31 <400> 2 ttcaattgca cgaatttgct gtgtttttgg g 31 <210> 3 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3_#47 <400> 3 ccagcttatt caattgcacg aatttgctgt gtttttgggg gggtcgg 47 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3_#40 <400> 4 gcacgaattt gctgtgtttt tgggggggtc ggggagtata 40 <210> 5 <211> 75 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28 <400> 5 ataccagctt attcaatttt gcgcttgtaa tgctgcgtat tgggttgggt gggtttgaga 60 tagtaagtgc aatct 75 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_#20 <400> 6 tgcgcttgta atgctgcgta 20 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_#34 <400> 7 caattttgcg cttgtaatgc tgcgtattgg gttg 34 <210> 8 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_#40 <400> 8 ttgcgcttgt aatgctgcgt attgggttgg gtgggtttg 39 <210> 9 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence <400> 9 ataccagctt attcaattnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 10 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence_Forward region <400> 10 ataccagctt attcaatt 18 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence_End region <400> 11 agatagtaag tgcaatct 18 <210> 12 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 down primer <400> 12 agattgcact tactatct 18 <110> AGENT FOR DEFENSE DEVELOPMENT <120> Nucleic Acid Aptamer Specifically Binding to E. coli and Uses          Thereof <130> PT20130761 <160> 12 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3 <400> 1 ataccagctt attcaattgc acgaatttgc tgtgtttttg ggggggtcgg ggagtataag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > Ec3_ # 31 <400> 2 ttcaattgca cgaatttgct gtgtttttgg g 31 <210> 3 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3_ # 47 <400> 3 ccagcttatt caattgcacg aatttgctgt gtttttgggg gggtcgg 47 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec3_ # 40 <400> 4 gcacgaattt gctgtgtttt tgggggggtc ggggagtata 40 <210> 5 <211> 75 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28 <400> 5 ataccagctt attcaatttt gcgcttgtaa tgctgcgtat tgggttgggt gggtttgaga 60 tagtaagtgc aatct 75 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_ # 20 <400> 6 tgcgcttgta atgctgcgta 20 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_ # 34 <400> 7 caattttgcg cttgtaatgc tgcgtattgg gttg 34 <210> 8 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ec28_ # 40 <400> 8 ttgcgcttgt aatgctgcgt attgggttgg gtgggtttg 39 <210> 9 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence <400> 9 ataccagctt attcaattnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 10 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence_Forward region <400> 10 ataccagctt attcaatt 18 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 Random Sequence_End region <400> 11 agatagtaag tgcaatct 18 <210> 12 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N40 down primer <400> 12 agattgcact tactatct 18

Claims (16)

서열번호 1 내지 서열번호 4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 핵산 압타머(nucleic acid aptamer)로, 상기 핵산 압타머는 대장균(Escherichia coli)의 표면에 특이적으로 결합하는 것인 핵산 압타머.Wherein the nucleic acid aptamer is any nucleic acid aptamer selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 4, wherein the nucleic acid aptamer specifically binds to the surface of Escherichia coli . 제1항에 있어서, 상기 핵산 압타머는 RNA 압타머인 핵산 압타머.2. The nucleic acid amplimer according to claim 1, wherein the nucleic acid &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 제1항에 있어서, 상기 핵산 압타머는 적어도 1종의 뉴클레오타이드가 변형된 뉴클레오타이드 유사체(analogs)인 핵산 압타머.2. The nucleic acid amplimer according to claim 1, wherein the nucleic acid amplimer is a modified nucleotide analogue of at least one nucleotide. 제3항에 있어서, 상기 변형된 뉴클레오타이드 유사체는 뉴클레오타이드의 리보스의 2' 위치의 히드록실기가 수소원자, 불소원자, -O-알킬기, -O-아실기 또는 아미노기에 의해 치환된 것인 핵산 압타머.4. The nucleic acid construct according to claim 3, wherein the modified nucleotide analogue is a nucleotide analogue wherein the nucleotide at the 2 'position of the ribosome of the nucleotide is substituted by a hydrogen atom, a fluorine atom, an -O-alkyl group, Tamer. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균(Escherichia coli) 검출용 조성물.A method for producing Escherichia coli comprising the nucleic acid plasmid according to any one of claims 1 to 4 as an active ingredient coli) detecting composition. 제5항에 있어서, 상기 핵산 압타머는 검출 모이어티(detecting moiety)와 컨쥬게이션된 핵산 압타머인 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the nucleic acid aptamer is a conjugated nucleic acid complex. 제6항에 있어서, 상기 검출 모이어티(detecting moiety)는 형광 다이(fluorescence dye)인 조성물.7. The composition of claim 6, wherein the detecting moiety is a fluorescent dye. 제5항에 있어서, 상기 조성물은 대장균-유발 질환의 진단에 적용되는 것인 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the composition is adapted for the diagnosis of E. coli -induced disease. 제8항에 있어서, 상기 대장균-유발 질환은 박테리아-유발 위장관염(gastroenteritis), 요로 감염(urinary tract infection), 신생아 수막염, 용혈성 요독 증후군(HUS : hemolytic Uremic Syndrom), 복막염, 유방염, 폐혈증, 그람-양성 폐렴, 출혈성대장염(hemorrhagic colitis: HC), 비염증 또는 염증을 동반한 분비성 설사 또는 식중독을 포함하는 것인 조성물.9. The method of claim 8, wherein the E. coli-induced disease is selected from the group consisting of bacterial-induced gastroenteritis, urinary tract infection, neonatal meningitis, hemolytic uremic syndrome (HUS), peritonitis, - benign pneumonia, hemorrhagic colitis (HC), secretory diarrhea associated with inflammation or inflammation, or food poisoning. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균(Escherichia coli) 검출용 키트.A method for producing Escherichia coli comprising the nucleic acid plasmid according to any one of claims 1 to 4 as an active ingredient coli detection kit. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 핵산 압타머를 유효성분으로 포함하는 대장균(Escherichia coli) 검출용 센서.A method for producing Escherichia coli comprising the nucleic acid plasmid according to any one of claims 1 to 4 as an active ingredient coli) detection sensor. 다음의 단계를 포함하는 시료 내 대장균(Escherichia coli)의 검출방법:
(a) 시료를 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 핵산 압타머와 접촉시키는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)의 반응물에서 대장균의 존재 유무를 검출하는 단계.
A method for producing Escherichia coli in a sample comprising the steps of: E. coli )
(a) contacting a sample with a nucleic acid plasmid according to any one of claims 1 to 4; And
(b) detecting the presence or absence of E. coli in the reaction product of step (a).
제12항에 있어서, 상기 단계 (a)의 시료는 생물학적 시료, 천연물 또는 식품인 검출방법.13. The detection method according to claim 12, wherein the sample of step (a) is a biological sample, a natural product or a food. 제12항에 있어서, 상기 단계 (a)의 핵산 압타머는 형광 다이-컨쥬게이션된(fluorescent dye-conjugated) 핵산 압타머인 검출방법.13. The detection method according to claim 12, wherein the nucleic acid amplimer of step (a) is a fluorescent dye-conjugated nucleic acid plasmid. 제12항에 있어서, 상기 단계 (b)의 검출은 대장균에 결합된 핵산 압타머로부터 유래되는 형광의 검출을 통해 실시되는 것인 검출방법.13. The detection method according to claim 12, wherein the detection of step (b) is carried out through detection of fluorescence derived from a nucleic acid plasmid bound to E. coli. 제12항에 있어서, 상기 단계 (b)의 검출은 대장균에 결합된 핵산 압타머에 대한 유전자 증폭을 통해 실시되는 것인 검출방법.13. The detection method according to claim 12, wherein the detection of step (b) is carried out through gene amplification to a nucleic acid plasmid bound to E. coli.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081907A2 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 한국식품연구원 Rna aptamer for e. coli o157:h7 strain

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101627132A (en) * 2007-01-08 2010-01-13 株式会社美迪基尼斯 Be used for the DNA chip that intestinal bacteria detect
KR101438531B1 (en) * 2012-08-07 2014-09-12 한국과학기술연구원 Single-stranded nucleic acid aptamers specifically binding to E.coli and method for detecting E.coli using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081907A2 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 한국식품연구원 Rna aptamer for e. coli o157:h7 strain

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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