KR101769789B1 - Composition and method for measuring NAD(H) and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a composition for quantitating NAD (H) using a mutant of a metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) derived from a metagenome, which fluoresces in combination with NADPH, and with the present invention, it is possible to quantitate both the coenzyme NAD (H) and NADP (H), to solve problems existing in conventional coenzyme quantitative kit, and furthermore, it is possible to diagnose various diseases and construct a library of enzymes dependent on NAD (H) or NADP (H).

Description

NAD(H) 정량용 조성물, 정량 방법 및 이의 용도{Composition and method for measuring NAD(H) and uses thereof}Composition and method for measuring NAD (H) and uses thereof The present invention relates to a composition for quantifying NAD (H)

본 발명은 NADPH와 결합하여 형광을 띄는 메타게놈 유래의 단백질 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein) 변이체를 활용한 NAD(H) 정량용 조성물 및 정량 방법과 이를 활용하여 응용할 수 있는 발명에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for quantification of NAD (H) using a metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) mutant derived from a metagenome, which fluoresces in combination with NADPH, and a quantitative method and an invention applicable thereto.

일반적으로 생체 시스템의 주된 대사 체계는 외부로부터 유입된 영양분의 산화 및 이화 반응에 의한 주요 전구체와 에너지의 생성, 이를 이용한 생체 구성 분자의 합성과정으로 이루어져 있다. 이러한 산화 및 이화과정에 생성되어 합성 과정에 소비되는 생체 에너지의 형태는 전자와 프로톤이며, 조효소인 NADP(H) 및 NAD(H)가 이들의 주요 전달자 이다. 조효소인 NADP(H) 및 NAD(H)는 생체 내에서 필수적이고, NAD+, NADH, NADP+ 및 NADPH가 서로의 산화/환원 형태로 전환될 수 있는 효소반응(dehydrogenase 와 oxidoreductase)과 재생 경로(salvage pathway)를 통해 이들의 균형이 적절히 유지되는 것으로 알려져 있다. Generally, the main metabolic system of biological system consists of the production of major precursors and energy by the oxidation and catabolism of exogenous nutrients from the outside, and the synthesis of biomolecules by using them. The forms of bioenergy that are generated during the oxidation and catabolism and are consumed in the synthesis process are electrons and proton, and coenzymes NADP (H) and NAD (H) are the main messengers of these. The coenzymes NADP (H) and NAD (H) are essential in vivo and are essential for the enzymatic reactions (dehydrogenase and oxidoreductase) and the salvage pathway (NADH), which can convert NAD +, NADH, NADP + ) Are known to maintain their balance properly.

생물의 모든 세포에서 산화/환원 형태의 조효소 비율은 중요한 생체 활성 지표로 이용될 수 있어, 조효소인 NADP(H) 및 NAD(H)의 정량을 통해 생체 내의 정상적인 생리 유지 여부를 알 수 있다. 이를 통해, 시료에서의 세포의 존재 여부, 수질 분석, 식품 오염 여부 정도 등을 파악하는데 유용한 지표가 될 수 있으며, 이 외에도 다양한 분야에 광범위하게 응용 가능성이 있다. The proportion of coenzyme in oxidation / reduction form in all cells of living organisms can be used as an important bioactivity indicator, and it is possible to know whether physiological maintenance is normal in living body by quantification of coenzyme NADP (H) and NAD (H). This can be a useful indicator for determining the presence of cells in a sample, water quality analysis, and the degree of food contamination, and there is a wide range of applications in various fields.

조효소의 정량 측정에 따른 유용함을 활용하고자, 조효소 측정법 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 가장 일반적인 방법으로 NAD(P)H 자체가 지닌 고유 파장을 이용한 흡광도나 형광을 측정하는 방법이 있으나, 조효소 자체가 지닌 흡광도와 형광 값이 낮아 순수한 반응물 조성에서만 비교적 정확한 값을 측정할 수 있는 단점이 있어 다양한 생체나 환경 시료에 직접적용이 어렵다. 이외에 다른 방법도 현재 이용되고 있으나, 조효소의 산화/환원 형태인 NAD+, NADH, NADP+ 및 NADPH를 구분하여 측정하기 어렵다. 그리고, 생체내외로부터 채취한 시료에 조효소의 농도가 매우 적을 경우 효과적으로 측정하기도 어렵다. 예를 들어, NAD(H)와 NADP(H)는 비슷한 흡광도와 형광을 지니고 있기 때문에 상호간의 구분이 어렵고, 특히 시료에 적은 양이 존재할 경우 S/N 비가 낮아져 서로 구분하기가 용이하지 않다. 또한 산화된 형태인 NADP+는 상대적으로 광학 특성이 좋지 않아 해당 형태의 조효소 자체를 측정하기 어렵다. Much research is underway to develop a method for measuring coenzyme to utilize usefulness of quantitative determination of coenzyme. The most common method is to measure the absorbance or fluorescence using the intrinsic wavelength of NAD (P) H itself. However, since the absorbance and fluorescence value of the coenzyme itself is low, it is possible to measure a relatively accurate value only in pure reactant composition And it is difficult to apply directly to various living body or environmental samples. Other methods are currently in use, but it is difficult to distinguish between NAD +, NADH, NADP +, and NADPH, which are oxidation / reduction forms of coenzyme. It is also difficult to measure effectively when the concentration of the coenzyme is very small in a sample collected from inside and outside the living body. For example, since NAD (H) and NADP (H) have similar absorbance and fluorescence, it is difficult to distinguish them from each other due to low S / N ratio especially when there is a small amount in the sample. In addition, NADP +, which is oxidized form, has relatively poor optical properties and it is difficult to measure the coenzyme itself.

기존에 알려진 문제점을 해결 및 보완하기 위해 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography; HPLC)를 이용하거나, 특정한 기질의 산화반응을 통해 조효소의 환원을 유도하는 탈수소효소(dehydrogenase) 들이 포함된 커플링 반응(coupling reaction)을 이용하거나, 혹은 특별한 인공 형광기질을 이용하는 방법 등이 이용되고 있다. 그러나, 이들 보완 방법에서 사용되는 장치나 효소는 매우 고가이고, 대부분 한 가지 형태의 조효소만을 정량할 수 있는 근본적인 문제가 여전히 존재한다. 한국 등록특허 제0950064호에서 메타게놈 유래의 청색 형광단백질 mBFP를 이용한 NADPH를 정량하는 방법에 대해 개시하고 있으나, 마찬가지로 조효소의 다른 형태에 대한 정량 및 조효소 각각을 구분하여 정량하는 방법에 대하여는 개시하고 있지 않다. Coupling reactions involving dehydrogenases that use high performance liquid chromatography (HPLC) to induce the reduction of coenzyme through oxidation of specific substrates, or dehydrogenase (coupling reaction), or a method using a special artificial fluorescent substrate. However, the devices and enzymes used in these complementary methods are very expensive, and there is still a fundamental problem that can only quantify one type of coenzyme. Korean Patent Registration No. 0950064 discloses a method of quantitating NADPH using a blue fluorescent protein mBFP derived from a metagenome, but also discloses a method of quantitatively determining other forms of the coenzyme and quantifying each of the coenzyme separately not.

본 발명은 이러한 기존의 조효소 정량에 있어 제시된 문제를 해결하기 위한 조효소 정량용 조성물 및 정량 방법에 관한 것으로, 시료에 적은 양의 조효소가 있어도 높은 감도로 효율적인 정량이 가능하다. The present invention relates to a composition for quantitating coenzyme and a method for quantitatively determining coenzyme to solve the problems presented in the conventional coenzyme quantitation, and it is possible to efficiently quantify the coenzyme with high sensitivity even when a small amount of coenzyme is present in the sample.

한국 등록특허 제0950064호Korean Patent No. 0950064

본 발명은 NAD(H) 또는 NADP(H) 중에서 하나의 조효소만을 정량할 수 있었던 기존의 문제를 해결하고, 시료에 포함된 조효소의 양이 극 소량이어도 높은 감도로 정확한 정량이 가능하며, 간단하고 신속한 정량 방법 및 조성물을 제공한다. The present invention solves the conventional problem that only one coenzyme can be quantified from among NAD (H) or NADP (H), and even if the amount of coenzyme contained in the sample is very small, accurate quantitation can be performed with high sensitivity, And provides a rapid quantification method and composition.

본 발명은 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)에 램프 태그(ramp tag)를 융합시킨 변이체를 포함하는 생체내외 NADP(H) 정량용 조성물을 제공한다. The present invention provides a composition for quantitative determination of in vitro and ex vivo NADP (H) comprising mutants obtained by fusing a ramp tag to metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP), a blue fluorescent protein derived from a metagenome.

본 발명은 서열번호 32로 이루어진 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 생체내외 NADP(H) 정량용 조성물을 제공한다. The present invention provides a composition for quantifying in vitro and ex vivo NADP (H) comprising a mutagen of mBFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) of SEQ ID NO: 32.

본 발명은 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소 및 서열번호 32로 이루어진 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 생체내외 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량용 키트를 제공한다.The present invention relates to a method for the detection and quantification of an NAD (H) dependent oxidative / reductase, an NAD (H) phosphorylase and an NADP (H) (NADP (H) or NAD (H)) kit comprising a mutant of NADP (H) or fluorescent protein.

본 발명은 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 활성 측정을 통한 대장암 또는 유방암 진단용 바이오마커 조성물로서, NADP(H) 또는 NAD(H) 및, 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 암 진단용 바이오마커 조성물을 제공한다. The present invention relates to a biomarker composition for the diagnosis of colorectal cancer or breast cancer by measuring NAD (H) -dependent oxidizing / reductase, NAD (H) phosphorylase or NADP (H) H) and metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP), which is a blue fluorescent protein derived from a metagenome.

본 발명은 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소 및 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 첨가하여 형광 변화 측정을 통해 생체내외 시료에 포함된 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량 방법을 제공한다. The present invention relates to a method for the detection and quantification of one or more enzymes selected from the group consisting of NAD (H) dependent oxidase / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) (H) or NAD (H) contained in an in vitro sample by fluorescence change measurement by adding a mutant of the fluorescent blue fluorescent protein.

본 발명은 NADP(H) 또는 NAD(H) 및, 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 시료에 첨가하고, mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정으로 통한 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소를 정량하는 방법을 제공한다. The present invention relates to a method for producing a manganese-derived recombinant protein by adding a mutant of NADP (H) or NAD (H) and metagenome-derived blue fluorescent protein mBFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) A method for quantifying at least one enzyme selected from the group consisting of NAD (H) -dependent oxidation / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) -dependent oxidation / reductase contained in the sample.

본 발명은 NAD(H) 또는 NADP(H) 및, 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 시료에 첨가하고, mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정으로 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 효소 라이브러리를 구축하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for detecting a change in fluorescence of an in vitro / ex vivo sample by adding a mutant of NAD (H) or NADP (H) and metagenome-derived blue fluorescent protein mBFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) (H) dependent oxidative / reductase, NAD (H) phosphorylase, and NADP (H) dependent oxidase / reductase contained in an enzymatic library of one or more enzymes.

본 발명에 따른 조효소 정량 방법은 조효소인 NAD(H) 및 NADP(H)를 모두 정량 할 수 있고, 효소의 활성이 저하되는 저온조건, 산성 및 염기성 조건에서도 정량이 가능하며, 시료에 포함된 조효소의 농도가 낮아도 높은 감도로 정확하고 신속하게 정량이 가능하다. 그리고, 분 단위로 정량이 가능하여 매우 신속하다. 또한, NADPH 및 NADP+의 정량뿐만 아니라 NAD(H) 및 NADP(H) 조효소의 산화/환원에 따른 서로 다른 형태를 모두 선택적으로 구분하여 정량할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조효소 정량 방법을 응용하여 조효소의 생성과 재생 경로(salvage pathway)에 관련된 효소 라이브러리를 구축할 수 있고, 암을 포함한 다양한 대사질환의 진단을 신속하고 정확하게 고효율 저비용으로 할 수 있다. 이외에도, 형광을 이용한 다른 여러 시스템과 접목하여 단백질의 상호작용 관찰, 생리활성 키트 및 바이오센서의 제조, 탐침, 진단 분야에 폭넓게 이용될 수 있다. The method for quantifying coenzyme according to the present invention can quantify both coenzyme NAD (H) and NADP (H), quantify it under conditions of low temperature, acidic and basic conditions in which enzyme activity is lowered, Can be accurately and quickly quantified with a high sensitivity even at a low concentration. And it is possible to quantify in minutes, so it is very fast. In addition, both NADPH and NADP + as well as the different forms due to oxidation / reduction of NAD (H) and NADP (H) coenzyme can be selectively discriminated and quantified. In addition, by applying the coenzyme quantitation method according to the present invention, an enzyme library related to the production of coenzyme and the salvage pathway can be constructed, and the diagnosis of various metabolic diseases including cancer can be rapidly, accurately, . In addition, it can be widely used in observation of protein interaction, production of physiological activity kit and biosensor, probe and diagnosis by grafting with other systems using fluorescence.

도 1은 본발명에서 측정하고자 하는 모든 조효소 및 이와 관련된 효소를 나타낸 재생 경로(salvage pathway)를 나타낸다.
도 2는 친화성 태그(affinity tag)로써 폴리 히스티딘(poly-histidine)이 포함된 벡터에 유전자가 삽입된 발현벡터의 모식도이다.
도 3은 친화성 태그(affinity tag)로써 폴리 히스티딘(poly-histidine)이 융합된 벡터에 유전자가 삽입된 발현벡터의 모식도이다.
도 4는 단백질 발현 후 (A) SDS-PAGE를 이용하여 친화 크로마토그래프로 분리된 단백질의 순도를 분석한 도면으로, Lane M은 사이즈 마커(size marker), lane 1은 시바크론 블루(cibacron blue) 수지로 분리한 his-mBFP, lane 2은 Ni-NTA 로 분리한 his-ppnk, lane 3은 Ni-NTA 로 분리한 his-mfnk, lane 4, Ni-NTA 로 분리한 his-ZWF를 나타내며 (B) Western blot을 이용하여 램프 태그를 포함한 mBFP 단백질 발현을 분석한 도면으로, Lane 1은 공벡터, lane 2은 his-mBFP, lane 3은 R1-mBFP, lane 4은 R2-mBFP, lane 5은 R3-mBFP, lane 6은 R4-mBFP, lane 7은 R5-mBFP, lane 8은 R6-mBFP를 나타낸다.
도 5는 정제된 히스 태그 융합 mBFP와 램프 태그 융합 mBFP를 이용한 (A) 형광 활성과 (B) NADP+에 의한 형광능 변화를 측정한 결과이다.
도 6는 G6PDH를 이용한 (A) 효소농도, (B) 온도, (C) pH, (D) 조효소 농도에 따른 NADP+정량시스템 측정 결과이다.
도 7은 NADH kinase를 이용한 (A) 효소농도, (B) 온도, (C) pH, (D) 조효소 농도에 따른 NADH 정량시스템 측정 결과이다.
도 8은 NAD+ kinase를 이용한 (A) 효소농도, (B) 온도, (C) pH, (D) 조효소 농도에 따른 NAD+ 정량시스템 측정 결과이다.
도 9은 NAD+ 의존적 탈수소효소 와 NADH kinase를 이용한 (A) 효소농도, (B) 온도, (C) pH, (D) 조효소 농도에 따른 NAD+ 정량시스템 측정 결과이다.
도 10는 반응 시간에 따른 (A) R2-mBFP 의 형광능과 (B) 커플링 효소들의 활성을 측정한 결과이다.
도 11은 계면활성제(A와 B)와 금속이온 첨가(C 와 D)에 따른 조효소 정량의 형광능 증가를 보여주는 결과이다.
도 12은 보관 조건에 따른 단백질의 활성을 측정한 결과로 냉장 보관(도 12A) 및 냉동 보관(도 12B)를 나타낸다.
도 13는 R2-mBFP 와 커플링 반응을 이용한 조효소 의존적 효소 활성을 측정한 결과이다.
도 14은 미생물 조효소 함유량 측정을 통한 균체수 측정 결과이다.
도 15는 잠재적 오염물질(유기물)로 인해 세균 성장이 유도된 시료의 조효소 측정 결과이다.
도 16는 소변 시료 내에 있는 조효소 양을 측정한 결과이다. (A) NAD+, (B) NADH, (C) NADP+, (D) NADPH.
도 17은 소변 시료 내에 있는 조효소 의존적 효소 활성을 측정한 결과로, 사용된 기질은 1 : 락토오즈(lactose), 2 : 글루타민산(glutamic acid), 3 : 말토오즈(maltose), 4 : 피루베이트(pyruvate), 5 : 클루코네이트(gluconate), 6 : 말산(malic acid), 7 : 포도당-6-인산(glucose-6-phospate), 8 : 이소시트르산(isocitric acid)이다.
도 18은 락테이트 탈수소효소 활성 표준곡선 (A)과 혈액 시료 내에 있는 LDH 활성 결과(B)이다.
도 19은 암 조직과 그 주변부 조직의 조효소 의존적 효소활성 측정 결과로, G6PDH(A), IDH(B), LDH(C) 및 NADHK(D)의 활성 측정을 나타낸다(1 : 대장암 1기, 2 : 대장암 2기, 3 : 대장암 3기, 4 : 유방암 1기, 5 : 유방암 3기).
도 20는 메타지놈 라이브러리로부터 아라비톨 탈수소효소를 선별한 결과로A : 1차 선별결과, B : 2차 선별 후 선별대상유전자를 지닌 파란색 클론을 표시한 결과이다.
도 21은 건조 제형 조효소 정량 시약의 활성능을 측정한 결과로, A : 건조 후 수화, B : 건조/수화과정의 최적 NaCl 양, C : 건조제형의 수화 후 반응 특성, D : 건조제형의 선형응답구간이다.
FIG. 1 shows a salvage pathway showing all the coenzymes to be measured in the present invention and related enzymes.
FIG. 2 is a schematic diagram of an expression vector in which a gene is inserted into a vector containing poly-histidine as an affinity tag.
FIG. 3 is a schematic diagram of an expression vector in which a gene is inserted into a vector fused with poly-histidine as an affinity tag.
FIG. 4 is a graph showing the purity of protein separated by affinity chromatography using (A) SDS-PAGE after protein expression, wherein Lane M is a size marker, lane 1 is cibacron blue, His-mBFP separated by resin, lane 2 represents his-ppnk separated by Ni-NTA, lane 3 represents his-ZWF separated by his-mfnk, lane 4 and Ni-NTA separated by Ni-NTA Lane 2 is his-mBFP, lane 3 is R1-mBFP, lane 4 is R2-mBFP, lane 5 is R3 -mBFP, lane 6 represents R4-mBFP, lane 7 represents R5-mBFP, and lane 8 represents R6-mBFP.
FIG. 5 shows the results of measurement of the fluorescence activity of (A) fluorescence activity and (B) NADP + using purified Heptagene fusion mBFP and ramp tag fusion mBFP.
FIG. 6 shows the results of NADP + quantitation system measurement according to (A) enzyme concentration, (B) temperature, (C) pH and (D) coenzyme concentration using G6PDH.
FIG. 7 shows results of measurement of NADH quantitation system according to (A) enzyme concentration, (B) temperature, (C) pH and (D) coenzyme concentration using NADH kinase.
FIG. 8 shows the results of NAD + quantitation system measurement according to (A) enzyme concentration, (B) temperature, (C) pH and (D) coenzyme concentration using NAD + kinase.
FIG. 9 shows the result of NAD + quantitation system measurement according to (A) enzyme concentration, (B) temperature, (C) pH and (D) coenzyme concentration using NAD + dependent dehydrogenase and NADH kinase.
FIG. 10 shows the results of measuring the fluorescence activity of (A) R2-mBFP and the activity of (B) coupling enzymes with respect to the reaction time.
Fig. 11 shows the increase in the fluorescence activity of the coenzyme quantification depending on the surfactant (A and B) and metal ion addition (C and D).
FIG. 12 shows the results of measuring the activity of the protein according to the storage conditions, showing refrigeration (FIG. 12A) and freezing (FIG. 12B).
Figure 13 shows the result of measurement of the enzyme-dependent enzyme activity using a coupling reaction with R2-mBFP.
14 shows the result of measurement of the number of microbial cells by measuring the content of microbial coenzyme.
Fig. 15 shows the result of coenzyme measurement of a sample in which bacterial growth was induced by a potential contaminant (organic matter).
Fig. 16 shows the result of measurement of the amount of coenzyme in the urine sample. (A) NAD +, (B) NADH, (C) NADP +, (D) NADPH.
FIG. 17 shows the results of measurement of enzyme-dependent enzyme activity in a urine sample. The substrate used was 1: lactose, 2: glutamic acid, 3: maltose, 4: pyruvate pyruvate, 5: gluconate, 6: malic acid, 7: glucose-6-phospate, and 8: isocitric acid.
18 shows the lactate dehydrogenase activity standard curve (A) and the LDH activity results (B) in the blood sample.
FIG. 19 shows activity measurement of G6PDH (A), IDH (B), LDH (C) and NADHK (D) as a result of measurement of enzyme-dependent enzyme activity of cancer tissues and surrounding tissues (1: 2: colorectal cancer 2, 3: colorectal cancer 3, 4: breast cancer 1, 5: breast cancer 3.
FIG. 20 shows results of A: primary screening of Arabidol dehydrogenase from the metagenomic library, and B: blue clone of screening gene after secondary screening.
FIG. 21 shows the results of measurement of the active performance of the dry-form coenzyme quantitative reagent, wherein A: hydration after drying, B: optimum NaCl content in the drying / hydration process, C: reaction characteristics after hydration of the dry formulation, D: Response interval.

이하에서 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 따로 정의하지 않는 경우 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 내용으로 해석되어야 할 것이다. 본 명세서의 도면 및 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 쉽게 이해하고 실시하기 위한 것으로 도면 및 실시예에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 내용은 생략될 수 있으며, 본 발명이 도면 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms used in the present specification should be construed as generally understood by a person having ordinary skill in the art unless otherwise defined. It is to be understood that the drawings and embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, which is not intended to limit the scope of the present invention. It is not.

본 발명은 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)에 램프 태그(ramp tag)를 융합시킨 변이체를 포함하는 생체내외 NADP(H) 정량용 조성물, 키트 및 이를 활용한 여러 방법에 대한 발명이다. The present invention relates to a composition for quantifying in vitro and ex vivo NADP (H) comprising a mutant in which a ramp tag is fused to metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP), a blue fluorescent protein derived from a metagenome, Method.

본 발명에 따르면, 유전자 서열을 추가하여 최적 코돈을 가지도록 하는 램프 태그(ramp tag) 기술을 적용해 mBFP 발현율을 증가시키거나 단백질의 기능적 접힙(folding)을 도울 수 있고, 이를 통해 발현되는 단백질의 특성을 개량할 수 있다. 이러한 방법은 단백질 기능 변화를 위해 사용되는 유전자 돌연변이나 코돈 최적화(codon optimization)와 같이 단백질 자체 아미노산 서열 변화를 통해 손쉽게 단백질 활성 변화를 시킬 수 있는 방법이다. 이러한 방법으로 N-말단 또는 C-말단에 램프 태그 또는 히스 태그(His-tag)가 융합되도록 mBFP를 발현시켜 태그가 융합된 mBFP를 용이하게 수득하여 사용할 수 있다. 램프 태그는 대장균 균주의 코돈 활용(codon usage)을 분석하고 희귀코돈을 수집한 후, 분석한 희귀코돈을 토대로 램프 태그를 조합하여 mBFP 유전자에 융합하여 발현시킬 수 있다.According to the present invention, by applying a ramp tag technique to add an optimal codon by adding a gene sequence, it is possible to increase the expression rate of mBFP or to help functional folding of the protein, You can improve the character. This method is a method that can easily change the protein activity through the amino acid sequence change of protein itself such as gene mutation or codon optimization used for protein function change. In this way, mBFP can be expressed so that a ramp tag or a His-tag is fused to the N-terminal or C-terminal to easily obtain the mBFP fused with the tag. The lamp tag can be used to analyze the codon usage of E. coli strains, collect rare codons, and then combine them with the mBFP gene in combination with the lamp tag based on the analyzed rare codon.

본 발명에 따르면, mBFP 유전자에 램프 태그를 융합하여 mBFP의 N-말단에 램프 태그가 발현된 mBFP의 변이체는 조효소인 NADP(H)의 민감도가 매우 높다. 특히, 산화 또는 환원 형태의 조효소 양에 따라 민감도가 달라지는 mBFP나 히스 태그가 융합된 His-mBFP와 달리, 산화 또는 환원 형태의 조효소 양에 상관없이 일정하게 민감도를 가진다. 그리고, 램프 태그 또는 히스 태그가 융합되어도 야생의 단백질과 동일한 활성을 가져 태그 융합에 의한 mBFP의 활성 저하는 나타나지 않는다. 또한, 서로 다른 램프 태그가 융합된 다양한 mBFP 변이체 중에서도, 특정 서열로 이루어진 mBFP 변이체는 다양한 조효소가 혼합되어 있는 시료에서 다른 조효소의 간섭을 거의 받지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서열번호 32로 이루어진 mBFP 변이체는 야생형 mBFP와 동일한 수준의 활성을 보이고, 다른 여러 조효소와의 상호 경쟁적 광학 특성에서 NADP+에 의한 간섭을 거의 받지 않는다. 즉, 시료에 포함된 조효소 중 NADP+의 양이 NADPH 보다 많더라도 NADP+에 의한 간섭을 받지 않아 NADPH 의존적인 광학 활성이 변하지 않는다. 반면, 야생형 mBFP나 his-tag mBFP는 시료에 포함된 NADP+의 양이 증가될수록 NADPH 의존적인 광학 활성이 현저히 감소한다. 따라서, 램프 태그가 융합된, 서열번호 32로 이루어진 mBFP 변이체는 시료에 NADP(H) 및 NAD(H)의 산화 또는 환원 형태의 여러 조효소가 혼합되어 있더라도 목적하는 조효소만을 정량할 수 있다. 나아가, 변이체의 광학 활성에 다른 조효소의 간섭을 받지 않으므로, 목적하는 조효소가 극 소량 존재하여도 정량 오차를 최소화할 수 있다.According to the present invention, the variant of mBFP in which a lamp tag is fused to the mBFP gene at the N-terminus of the mBFP is highly sensitive to the coenzyme NADP (H). In particular, unlike mBFP or His-tagged fused His-mBFP, which have different sensitivities depending on the amount of coenzyme in an oxidized or reduced form, they are constantly sensitive regardless of the amount of coenzyme in the oxidized or reduced form. And, even if the lamp tag or the heath tag is fused, the activity is the same as that of the wild protein, so that the degradation of mBFP due to tag fusion does not appear. Furthermore, among various mBFP mutants in which different lamp tags are fused, the mBFP mutant having a specific sequence hardly receives interference from other coenzyme in a sample in which various coenzyme is mixed. According to one embodiment of the present invention, the mBFP mutant of SEQ ID NO: 32 shows the same level of activity as wild-type mBFP and is hardly affected by NADP + in the mutually competitive optical properties with other coenzyme. That is, even if the amount of NADP + in the coenzyme contained in the sample is larger than that of NADPH, the NADPH-dependent optical activity is not changed because it is not interfered with by NADP +. On the other hand, the wild-type mBFP or his-tag mBFP significantly decreases the NADPH-dependent optical activity as the amount of NADP + contained in the sample increases. Therefore, the mBFP variant of SEQ ID NO: 32 in which the lamp tag is fused can be used to quantify only the desired coenzyme even if the sample is mixed with various coenzyme (s) in the oxidation or reduction form of NADP (H) and NAD (H). Further, since the optical activity of the mutant is not affected by the interference of other coenzymes, the quantitative error can be minimized even if the desired coenzyme is present in a very small amount.

본 발명의 메타게놈 유래의 청색 형광단백질인 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)에 램프 태그(ramp tag)를 융합시킨 변이체를 이용하여 생체내외 NADP(H) 또는 NAD(H)를 정량하기 위한 키트나 정량 방법을 제공할 수 있다. A kit for quantifying NADP (H) or NAD (H) in vitro or in vivo using mutants obtained by fusing a ramp tag to a metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP), a meta genome-derived blue fluorescent protein of the present invention Or a quantitative method can be provided.

시료에 NADPH의 함량이 많은 경우 야생형의 mBFP를 사용하여도 NADPH를 정량할 수 있다. 그러나, 야생형의 mBFP나 his-mBFP는 시료내에서 여러 조효소가 혼합되어 있거나, NADPH가 다른 조효소에 비해 양이 적은 경우 NADPH의 정량이 정확하지 않을 수 있다. When the amount of NADPH in the sample is large, NADPH can be quantified using wild-type mBFP. However, the quantification of NADPH may not be accurate if wild-type mBFP or his-mBFP is mixed with several coenzymes in the sample or the amount of NADPH is lower than that of other coenzymes.

이와 달리, 램프 태그가 융합된 mBFP 변이체는 앞서 언급한 바와 같이 다른 조효소의 간섭이 적어 NADPH가 극소량 있거나, 다른 조효소와 혼합되어 있어도 정확하게 정량할 수 있어, 커플링 반응을 활용하여 서로 다른 형태의 조효소들이 혼합되어 있어도 목적하는 조효소만을 선택적으로 정량할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 램프 태그가 융합된 mBFP 변이체는 NADP+의 간섭을 받지 않기 때문에 커플링 반응을 통한 NAD+의 인산화 및 NADP+의 환원에 의한 NADPH 생성과정에서 NADP+ 증가에 의한 광학 특성 변화가 없다. 커플링 반응을 통한 NADH의 산화나, NAD+의 인산화 및 NADP+의 환원에 의한 NADPH 생성과정에서도 마찬가지이다. 즉, NADPH 외에도, 커플링 반응을 통해 시료에 포함된 NADP+, NAD+ 및 NADH를 최종적으로 NADPH로 환원시켜 램프 태그 융합된 mBFP 변이체의 광학 활성을 통해 여러 조효소의 농도를 정밀하게 정량할 수 있다. 반대로, NADPH의 환원, 탈인산화 등을 통해서도 여러 조효소의 농도를 정량할 수 있다. 따라서, 본 발명의 mBFP 변이체는 기존의 조효소 정량 방법에서 NAD+, NADH, NADP+ 또는 NADPH 중 어느 하나만을 정량할 수 있던 정량 방법 또는 시스템의 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.In contrast, the mBFP variant fused with a lamp tag can be accurately quantified even when NADPH is very small or mixed with other coenzymes because the interference of other coenzymes is small as mentioned above. Thus, using the coupling reaction, It is possible to selectively quantify only the desired coenzyme. Specifically, the mBFP variant fused with the lamp tag of the present invention does not undergo interference with NADP +, and thus there is no change in optical properties due to NADP + increase due to phosphorylation of NAD + through coupling reaction and NADPH production by reduction of NADP +. The same is true for the oxidation of NADH through coupling reactions, the phosphorylation of NAD +, and the production of NADPH by reduction of NADP +. That is, in addition to NADPH, the concentration of various coenzymes can be precisely determined through the optical activity of the lamp tag-fused mBFP variant by reducing NADP +, NAD + and NADH contained in the sample to NADPH finally through coupling reaction. Conversely, the concentration of various coenzymes can be quantified by reduction, dephosphorylation and the like of NADPH. Therefore, the mBFP mutant of the present invention can fundamentally solve the problem of the quantification method or system in which only one of NAD +, NADH, NADP +, or NADPH could be quantified in the conventional coenzyme quantitation method.

이외에도 본 발명의 램프 태그 융합된 mBFP 변이체를 활용하여 여러 질환 진단용 바이오마커 조성물을 제공할 수 있고, NAD(H) 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소의 정량도 가능하며, NAD(H) 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소의 효소 라이으브러리도 구축할 수 있다. In addition, it is possible to provide a biomarker composition for diagnosing various diseases by using the lamp tag-fused mBFP mutant of the present invention and to quantify NAD (H) or NADP (H) dependent oxidation / Enzyme libraries of NADP (H) -dependent oxidizing / reducing enzymes can also be constructed.

이하에서, 본 발명의 램프 태그 융합된 mBFP 변이체를 포함하는 정량용 조성물, 키트, 정량 방법 및 이들의 응용 방법에 대하여 보다 자세히 설명한다. Hereinafter, a composition for quantification, a kit, a quantitative method, and an application method thereof containing the lamp tag-fused mBFP mutant of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 목적 달성을 위해 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소 및 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 시료에 첨가하여 mBFP에 의한 형광 변화 측정을 통한 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 정량 방법을 제공한다. 그리고, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein) 변이체인 및, NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소를 포함하는 NAD(H) 측정용 조성물을 제공한다. One or more enzymes selected from the group consisting of NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzymes, NAD (H) phosphorylating enzymes and NADP (H) dependent oxidizing / reducing enzymes and mGFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) is added to a sample to provide a method for quantifying NAD (H) contained in an in vitro sample by measuring fluorescence change by mBFP. And at least one enzyme selected from the group consisting of metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) mutants and NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzymes, NAD (H) phosphorylating enzymes and NADP (H). ≪ / RTI >

본 발명에 따르면, 조효소인 NAD(H)를 정량하기 위해서는 NADP(H)와 달리 NAD(H) 의존적인 인산화효소의 활성이 필요하고, 재생 경로 효소(salvage pathway)에 포함되는 인산화효소, 산화환원효소 또는 이들의 혼합 효소와 mBFP 변이체를 사용하여 NAD(H)를 직접 또는 간접적으로 정량할 수 있는 새로운 방법을 제공한다. 구체적으로, 조효소인 NAD(H) 및 NADP(H)의 정량에 있어서, NADPH의 경우 NADPH에 의존적으로 결합하여 형광을 나타내는 메타게놈 유래의 청색 형광 단백질 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein) 변이체인 이용하여 정량할 수 있다. 그러나, 다른 조효소인 NAD+, NADH 또는 NADP+는 재생 경로에 관여하는 효소를 이용한 커플링 반응(coupling reaction)을 통해 NADPH로 전환시켜 mBFP 변이체를 이용해 정량해야 한다. 우선, NADP+의 경우 NADPH 의존적 형광의 감소양을 측정해 정량하거나, NADP+ 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dehydrogenase/oxidoreductase)와 같은 NADP+ 의존적인 효소의 활성을 이용해 NADP+에서 NADPH로 전환된 조효소의 양을 측정하여 정량할 수 있다. 다음으로, NADH의 경우 NADH 인산화효소(kinase) 활성을 이용하여 NADH에서 NADPH로 전환된 조효소 양을 측정하여 정량할 수 있다. 다른 방법으로, NADH 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dehydrogenase/oxidoreductase)와 같은 NADH 의존적인 효소 활성을 이용하여 NADH에서 NAD+로 전환한 후, NAD+ 인산화효소(kinase)와 NADP+ 의존적 산화환원 효소 활성을 이용하여, NAD+에서 NADP+를 통해 NADPH로 전환된 조효소의 양을 측정하여 정량할 수 있다. 또한, NAD+의 경우, NAD+ 인산화효소(kinase) 효소 활성을 이용하여 NAD+에서 NADP+로 전환시킨 후, NADP+ 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dehydrogenase/oxidoreductase)와 같은 NADP+ 의존적인 효소의 활성을 이용해 NADP+에서 NADPH로 전환된 조효소의 양을 측정하여 정량할 수 있다. 다른 방법으로, NAD+ 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dehydrogenase/oxidoreductase)와 같은 NAD+ 의존적인 산화 환원 효소의 활성을 이용여 NAD+에서 NADH로 전환시킨 후, NADH 인산화효소(kinase) 효소 활성을 이용하여 NADH에서 NADPH로 조효소의 양을 측정하여 정량할 수 있다. According to the present invention, in order to quantitate the coenzyme NAD (H), the activity of the NAD (H) -dependent phosphorylase is required unlike NADP (H), and the activity of the phosphorylating enzyme involved in the regeneration pathway, The present invention provides a novel method for directly or indirectly quantifying NAD (H) using an enzyme or a mixed enzyme thereof and an mBFP mutant. Specifically, in the determination of the coenzyme NAD (H) and NADP (H), in the case of NADPH, use is made of metagenome-derived blue fluorescent protein mBFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) . However, other coenzymes, NAD +, NADH or NADP +, must be converted to NADPH by coupling reaction using enzymes involved in the regeneration pathway and quantified using mBFP mutants. First, the amount of coenzyme converted from NADP + to NADPH by measuring the amount of decrease in NADPH-dependent fluorescence in the case of NADP + or by using the activity of an NADP + dependent enzyme such as NADP + dependent dehydrogenase / oxidoreductase Can be measured and quantified. Next, in the case of NADH, the amount of coenzyme converted from NADH to NADPH can be measured and quantified using NADH kinase activity. Alternatively, NADH-dependent oxidative reductase activity may be converted to NAD + by NADH-dependent enzymatic activity, such as NADH-dependent dehydrogenase / oxidoreductase, followed by NAD + kinase and NADP + , The amount of coenzyme converted from NAD + to NADPH through NADP + can be measured and quantified. In the case of NAD +, the NAD + kinase enzyme activity was used to convert NAD + to NADP +, and then the activity of NADP + dependent enzymes, such as NADP + dependent dehydrogenase / oxidoreductase, The amount of coenzyme converted into NADPH can be measured and quantified. Alternatively, the NAD + -dependent dehydrogenase / oxidoreductase activity of NAD + -induced oxidoreductase activity was used to convert NAD + to NADH and NADH kinase enzymatic activity was used to convert NADH Can be quantified by measuring the amount of coenzyme with NADPH.

본 발명에서 NAD(H) 또는 NADP(H)를 정량하기 위한 산화환원 또는 재생 경로(salvage pathway) 효소 유전자는 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 유전자로서, 다양한 생물 종에서 발견될 수 있으며 커플링 반응과 관련된 유전자들은 조효소 산화환원과 재생 경로를 직/간접적으로 조절할 수 있다. 이들 효소 및 이들 효소의 발현 및 정제가 가능한 생물 종의 예를 들면 다음과 같다. In the present invention, an oxidation-reduction or salvage pathway enzyme gene for quantifying NAD (H) or NADP (H) is an NAD (H) -dependent oxidizing / reductase, NAD (H) Oxidase / reductase genes can be found in a variety of species, and genes involved in the coupling reaction can directly or indirectly regulate the coenzyme redox and regeneration pathway. Examples of these enzymes and species capable of expressing and purifying these enzymes are as follows.

NAD+ 인산화효소는 NAD+를 이용하여 NADP+ 합성의 재생(salvage)경로를 조절하며 폴리인산(polyphosphate) 또는 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate, ATP)에 의존적인 활성을 보이는 효소로서, 해당 효소 유전자로 폐염연쇄상구균(Streptococcus pneumonia)의 ppnK1 유전자, 대장균(Escherichia coli)의 nadk 유전자, 시궁쥐(Rattus norvegicus)의 Nadk2, 고초균(Bacillus subtilis)의 ppnKA 유전자 또는 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)의 ppnK 유전자가 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이들은 NAD+를 인산화 시키는 동일한 활성을 나타내므로 제한되지 않고 임의로 선택하여 사용할 수 있다. NAD + phosphorylase is an enzyme that regulates the salvage pathway of NADP + synthesis by using NAD + and has an activity dependent on polyphosphate or adenosine triphosphate (ATP). As the enzyme gene, There are ppnK1 gene of Streptococcus pneumonia, nadk gene of Escherichia coli, Nadk2 of Rattus norvegicus, ppnKA gene of Bacillus subtilis or ppnK gene of Corynebacterium glutamicum, They are not limited as they exhibit the same activity of phosphorylating NAD +, so that they can be arbitrarily selected and used.

커플링 반응과 관련된 NADH 인산화효소는 NADH를 이용하여 NADPH 합성의 재생 경로를 조절하며 폴리인산(polyphosphate) 또는 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate, ATP)에 의존적인 활성을 보이는 효소로서, 해당 효소 유전자로 맥주효묘균(Saccharomyces cerevisiae)의 POS5 및 YEF1 유전자, 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 NADK3 유전자, 마이크로코커스 루테우스(Micrococcus luteus)의 mfnk 유전자, 시궁쥐(Rattus norvegicus)의 Nadk2 유전자, 마이코플라즈마 헤모펠리스(Mycoplasma haemofelis)의 ppnK 유전자 또는 자이고사카로마이시즈 바일리(Zygosaccharomyces bailii)의 ZbPOS5 유전자가 있으나 이에 제한되는 것은 아니 아니며, 이들은 NADH를 인산화 시키는 동일한 활성을 나타내므로 제한되지 않고 임의로 선택하여 사용할 수 있다. The NADH phosphorylase involved in the coupling reaction regulates the regeneration pathway of NADPH synthesis using NADH and is an enzyme that has activity dependent on polyphosphate or adenosine triphosphate (ATP). As the enzyme gene, The POS5 and YEF1 genes of Saccharomyces cerevisiae, the NADK3 gene of Arabidopsis thaliana, the mfnk gene of Micrococcus luteus, the Nadk2 gene of Rattus norvegicus, Mycoplasma haemofelis, And the ZbPOS5 gene of Zygosaccharomyces bailii. However, the present invention is not limited thereto, and they are not limited as they exhibit the same activity of phosphorylating NADH, and can be arbitrarily selected and used.

NAD+ 의존적 산화환원효소인 NAD+ 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dependent dehydrogenase/oxidoreductase)는 NAD+를 이용하여 NADH 합성경로를 조절하며 해당 효소의 기질에 의존적인 활성을 보이는 효소로서, 해당 효소 유전자로 폐염연쇄상구균(Streptococcus pneumonia)의 yjjn 유전자, 고초균(Bacillus subtilis)의 gpsA 유전자, 대장균(Escherichia coli)의 preA 유전자 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 GAPCP1 유전자가 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이들은 NAD+를 탈수소 또는 환원시키는 동일한 활성을 나타내므로 제한되지 않고 임의로 선택하여 사용할 수 있다.NAD + dependent oxidoreductase, NAD + dependent dehydrogenase / oxidoreductase, regulates the NADH synthesis pathway by using NAD +. It is an enzyme which shows substrate dependent activity of the enzyme. But are not limited to, the yjjn gene of Streptococcus pneumonia, the gpsA gene of Bacillus subtilis, the preA gene of Escherichia coli, or the GAPCP1 gene of Arabidopsis thaliana, Is not limited as it exhibits the same activity, and can be arbitrarily selected and used.

NADH 의존적 산화환원효소인 NADH 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dependent dehydrogenase/oxidoreductase)는 NADH를 이용하여 NAD+ 생성경로를 조절하며 해당 효소의 기질에 의존적인 활성을 보이는 효소로서, 해당 효소 유전자로 맥주효모균(Saccharomyces cerevisiae)의 GLT1 유전자, 고초균(Bacillus subtilis)의 rocG 유전자, 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)의 lpdA 유전자 또는 서모프로테우스 테낙스(Thermoproteus tenax)의 gapN 유전자가 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이들은 NADH를 탈수소 또는 환원시키는 동일한 활성을 나타내므로 제한되지 않고 임의로 선택하여 사용할 수 있다.The NADH-dependent oxidative reductase, NADH-dependent dehydrogenase / oxidoreductase, regulates the NAD + production pathway by using NADH. It is an enzyme that has activity dependent on the substrate of the enzyme. As the enzyme gene, But are not limited to, the GLT1 gene of Saccharomyces cerevisiae, the rocG gene of Bacillus subtilis, the lpdA gene of Mycobacterium tuberculosis or the gapN gene of Thermoproteus tenax, It is not limited as it exhibits the same activity of reduction, and can be selected and used arbitrarily.

NADP+ 의존적 산화환원효소인 NADP+ 의존적 탈수소효소/산화환원효소(dependent dehydrogenase/oxidoreductase)는 NADP+를 이용하여 NADPH 합성경로를 조절하며 해당 효소의 기질에 의존적인 활성을 보이는 효소로서, 해당 효소 유전자로 테메다 쿠아드리발비스(Themeda quadrivalvis)의 nadp-mdh 유전자, 소결핵균(Mycobacterium bovis)의 aldA 유전자, 맥주효모균(Saccharomyces cerevisiae)의 IDH2 유전자 또는 대장균(Escherichia coli)의 ZWF 유전자가 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이들은 NADP+를 탈수소 또는 환원시키는 동일한 활성을 나타내므로 제한되지 않고 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 효소들의 효소 활성과 발현을 분자유전공학 방법을 통해 임의로 증대시켜 사용할 수 있다.NADP + dependent oxidative reductase, NADP + dependent dehydrogenase / oxidoreductase, regulates the NADPH synthesis pathway using NADP + and has an enzyme dependent substrate activity. But are not limited to, the nadp-mdh gene of Themeda quadrivalvis, the aldA gene of Mycobacterium bovis, the IDH2 gene of Saccharomyces cerevisiae or the ZWF gene of Escherichia coli, NADP + exhibits the same activity of dehydrogenating or reducing NADP +. In addition, enzymatic activity and expression of the enzymes can be arbitrarily increased by a molecular genetic engineering method.

본 발명에 따르면, mBFP 단백질 및 재생 경로 효소인 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소는 대량 분리와 높은 순도의 정제를 위해 친화 크로마토그래피(affinity chromatography)를 이용할 수 있는 폴리 히스티딘(poly histidine) 태그를 각각의 효소 유전자에 부착하여 발현시킬 수 있다. 이러한 방법은 일반적으로 단백질 분리 및 정제에 사용되는 밀도 분획 원심분리나 염석이나 투석(salting out, dialysis)을 거치고 이온교환이나 겔 여과 컬럼 크로마토그래피(ion-exchange, gel filtration chromatography)를 다단계로 수행한 후 농축하는 방법에서 발생하는 수율의 극단적 저하를 방지할 수 있다. According to the present invention, the mBFP protein and the regeneration pathway enzymes NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylating enzyme or NADP (H) A poly histidine tag capable of affinity chromatography can be attached to each enzyme gene to be expressed. This method is generally performed by density fractionation, salting out or dialysis, which is used for protein separation and purification, and ion exchange or gel filtration chromatography is performed in multiple stages It is possible to prevent an extreme decrease in the yield that occurs in the method of post-concentration.

본 발명의 일 실시예에 따르면, mBFP 변이체 유전자, NAD+ 인산화 효소 유전자인 ppnk, NADH 인산화효소 유전자인 mfnk 및 NADP+ 의존적 산화환원효소인 포도당-6-인산탈수소효소(Glucose-6-phosphate dehydrogenase)를 코딩하는 ZWF 유전자는 각각의 유전자에 히스 태그를 부착하여 효소를 발현시켜 수득하여 사용할 수 있다. 구체적으로, mBFP의 경우 자연적으로 조효소에 결합하는 특징이 있어, 시바크론 블루 계열의 친화성 컬럼을 이용할 수 있으나 결합력과 수율을 고려해 폴리 히스 태그를 융합해 고순도/대용량의 분리 정제법을 확립하였다. 이러한 전략은 단일과정으로 단백질의 순수분리를 가능하게 하는 것은 물론, 경우에 따라서는 불순물의 제거를 위해 두 개의 친화성 컬럼(시바크론 블루와 Ni-NTA)을 연속해서 이용할 수 있는 장점을 제공한다. 그리고, 히스-태그(his-tag)가 장착된 플라스미드에 유전자를 삽입하거나, N-말단 또는 C-말단에 램프 태그 또는 히스-태그(His-tag)를 포함하는 유전자를 제작하여 숙주세포에 형질전환하는 방법으로 his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP, R5-mBFP, R6-mBFP, his-ppnk, his-mfnk 그리고 his-ZWF 를 제조할 수 있다. 준비된 유전자로 형질전환된 숙주에서 과발현된 단백질을 친화 크로마토그래피인 Ni-NTA 를 이용하여 분리 정제할 수 있다. 이렇게 분리 정제된 히스-태그 융합단백질들의 경우, 야생형 단백질과 동일한 활성을 보이며 각각의 조효소 정량을 보여주는 NADPH 의존적 형광이 나타나, 융합된 히스-태그 및 램프태그는 효소의 활성이나 광학특성에 영향이 없다.According to one embodiment of the present invention, the mBFP mutant gene, the NAD + phosphorylase gene ppnk, the NADH phosphorylase gene mfnk, and the NADP + dependent oxidoreductase Glucose-6-phosphate dehydrogenase The ZWF gene can be used by expressing an enzyme by attaching a heat tag to each gene. Specifically, in the case of mBFP, the affinity column of the Cibacron blue series can be used because it naturally binds to the coenzyme. However, a high purity / large capacity separation and purification method has been established by fusing the polyhist tag in consideration of binding force and yield. This strategy offers the advantage of allowing sequential use of two affinity columns (Cibacron Blue and Ni-NTA) for the removal of impurities, as well as enabling the pure separation of proteins as a single process . Then, a gene is inserted into a plasmid in which a his-tag is attached, or a rib tag or a His-tag is inserted at the N-terminal or C-terminal MBFP, Rl-mBFP, Rl-mBFP, R5-mBFP, R6-mBFP, his-ppnk, his-mfnk and His-ZWF can be produced. Proteins overexpressed in the host transformed with the prepared gene can be separated and purified using affinity chromatography Ni-NTA. In the case of the thus isolated and purified heath-tag fusion proteins, NADPH-dependent fluorescence showing the same activity as the wild type protein and showing the quantification of each coenzyme appears, and the fused heath-tag and lamp tag have no influence on the enzyme activity or optical property .

본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 통해 NAD(H) 정량할 수 있어, 기존의 조효소 정량 방법과 달리 NAD(H) 및 NADP(H)를 모두 정량할 수 있을뿐만 아니라, 기존의 방법에 비해 신속하고 감도가 높아 고효율 저비용으로 모든 조효소를 정량 할 수 있다. 또한, 일반적으로 효소의 활성이 저하되는 저온 조건, 산성 조건 및 염기성 조건에서도 모든 조효소의 정량이 가능하다. 나아가, 본 발명에서는 본 발명에 따른 NAD(H) 정량을 수행할 때 보다 높은 감도로 신속하게 정량 할 수 있는 조건을 제공한다. It is possible to quantify NAD (H) by the NAD (H) quantitation method according to the present invention, and thus it is possible to quantify both NAD (H) and NADP (H) unlike the conventional coenzyme quantitation method, It is possible to quantify all the coenzymes with high efficiency and low cost. In addition, it is possible to quantify all coenzymes under low temperature, acidic and basic conditions, in which enzyme activity is generally lowered. Further, in the present invention, when performing the NAD (H) determination according to the present invention, Provide conditions that can be quickly quantified.

본 발명의 NAD(H) 정량 방법에서 온도는 바람직하게는 30 내지 40이나, 5 내지 55의 범위에서도 NAD(H)를 정량할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, mBFP 변이체와 재생 경로 효소인 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 각각의 활성이 가장 우수한 온도는 서로 상이할 수 있으나, 5 내지 55 범위내의 온도에서 조효소의 정량 수행시 NAD(H) 및 NADP(H)를 정량하기 위한 mBFP에 의한 형광이 뚜렷하게 나타나, 일반적으로 효소의 활성이 저하되는 저온 및 고온 조건에서도 NAD(H)의 정량이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 NAD(H) 및 NADP(H) 정량 방법은 기존의 방법에 따른 조효소 정량 방법에서 요구되던 최적의 온도 조건이 필요한 것과 달리, 효소의 활성이 극히 저하되는 저온 또는 고온에서도 가능하며, 조효소의 자연산화가 거의 발생하지 않으므로 산화 억제제나 고정을 위한 시약이 필요하지 않는 장점도 있다. In the NAD (H) quantitation method of the present invention, the temperature is preferably 30 to 40, but NAD (H) can be quantified even in the range of 5 to 55. [ According to one embodiment of the present invention, the temperature at which the activity of each of the mBFP mutant and the regeneration pathway enzymes NAD (H) -dependent oxidase / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) However, fluorescence by mBFP for quantifying NAD (H) and NADP (H) is conspicuously observed at a temperature within the range of 5 to 55 when the coenzyme is quantitatively analyzed. Generally, at low and high temperatures It is also possible to quantify NAD (H) under the conditions. That is, the method of quantifying NAD (H) and NADP (H) according to the present invention can be performed at a low temperature or a high temperature in which the activity of the enzyme is extremely low, unlike the optimum temperature condition required in the coarse determination method according to the existing methods And there is no need to use an antioxidant or a reagent to fix the coenzyme because the coenzyme is hardly naturally produced.

본 발명의 NAD(H) 정량 방법에 따르면, pH가 산성 및 염기성 조건에서도 NAD(H)를 정량할 수 있다. 본 발명에 따르면, 바람직한 pH의 범위는 5 내지 10, 보다 바람직하게는 6 내지 9이나, 3 내지 12의 pH 범위에서도 NAD(H)를 정량할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, mBFP 변이체와 재생 경로 효소인 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 각각의 활성이 가장 우수한 pH는 서로 상이할 수 있으나, 강산성과 강염기성 완충액을 제외한 대부분의 조건에서 본 발명에 따라 조효소인 NAD(H) 및 NADP(H) 모두를 정량할 수 있다. 이러한 특징에 의해, 중성 근처의 pH 와 염 농도를 지니는 대부분의 생체시료의 모든 조효소뿐만 아니라, 다양한 pH와 염 농도를 가지는 자연계의 다양한 시료도 희석과 같은 간단한 전처리 과정을 통해 시료에 포함된 모든 조효소를 분석할 수 있다. According to the method for quantifying NAD (H) of the present invention, NAD (H) can be quantified even under pH acidic and basic conditions. According to the present invention, NAD (H) can be quantified even in a pH range of preferably 5 to 10, more preferably 6 to 9, or 3 to 12. According to one embodiment of the present invention, the most excellent activity of the mBFP mutant and the regeneration pathway enzymes NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylating enzyme and NADP (H) (H) and NADP (H) can be quantified according to the present invention under most conditions except strongly acidic and strongly basic buffer. This feature allows all of the coenzymes of most biological samples with near neutral pH and salt concentrations as well as various natural samples with various pH and salt concentrations to be subjected to simple pretreatment such as dilution to remove all coenzymes Can be analyzed.

본 발명의 NAD(H) 정량 방법을 통해 NAD(H) 및 NADP(H) 조효소 모두를 정량하는데 소모되는 시간은 재생 경로 효소인 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 각각의 종류나 농도에 따라 상이할 수 있다. 그러나, 효소의 종류나 농도가 상이하더라도 정량에 소모되는 시간은 빠르게는 1분 이내에 가능하고, 적어도 10분 이내에 모든 조효소의 정량이 가능하다. 이러한 특징은 기존에 사용되던 조효소 분석 키트를 사용할 때 최소 30분 이상의 반응 시간이 필요하던 문제와, 화학촉매가 포함된 키트의 경우 넓은 범위의 조효소 농도 범위를 측정할 수 없던 문제를 해결할 수 있으며, 나아가 측정 시간 지연에 따른 조효소 산화 억제제의 처리나 고정 시약도 필요하지 않다. The time spent to quantify both NAD (H) and NADP (H) coenzyme through the NAD (H) quantification method of the present invention is dependent on the regeneration pathway enzymes NAD (H) dependent oxidase / reductase, NAD (H) Depending on the type and concentration of each NADP (H) dependent oxidizing / reducing enzyme. However, even if the kinds and concentrations of the enzymes are different, the time required for quantification can be rapidly reached within 1 minute, and all the coenzymes can be quantified within at least 10 minutes. This feature can solve the problem that a reaction time of at least 30 minutes is required when using a coenzyme assay kit that has been used previously and a problem in which a range of coenzyme concentration can not be measured in a kit containing a chemical catalyst, Further, it is not necessary to treat the coenzyme oxidation inhibitor or fix the reagent according to the measurement time delay.

본 발명의 NAD(H) 정량 방법은 시료에 포함된 조효소 정량을 위해 사용하는 mBFP 변이체와 재생 경로 효소인 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 중 어느 하나의 효소를 극히 미량으로 사용한 경우에도 조효소의 농도 측정이 충분한 재현성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 최소 0.05mU 이상의 효소 활성 구간에서 재현성 있게 조효소의 농도를 측정할 수 있다. 이러한 특징은, 기존의 조효소 정량 키트에 비해 유사하거나 더 높은 감도에 해당하는 것으로 측정에 필요한 시간이나 전처리 과정에서 유리할 수 있다.The method of quantifying NAD (H) of the present invention is characterized in that the mBFP mutant used for the determination of the coenzyme contained in the sample and the NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) / Reductase is used in an extremely small amount, the concentration measurement of the coenzyme can exhibit sufficient reproducibility. According to one embodiment of the present invention, the concentration of coenzyme can be measured reproducibly in an enzyme activity interval of at least 0.05 muU. These characteristics are comparable to or higher sensitivity than conventional coenzyme quantitation kits and can be advantageous in the time required for the measurement or in the preprocessing process.

본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법으로 NAD(H) 및 NADP(H) 조효소 모두를 정량할 수 있으나, 추가적인 처리를 의해 시료에 극히 소량의 조효소가 포함되어 있을 때에도 조효소의 정량이 가능한 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 mBFP 변이체에 계면활성제를 처리하여 4량체인 mBFP를 단량체로 유리시키는 단계와 유리된 단량체 및, NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소를 시료에 첨가하여 mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정을 통한 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 정량 방법을 제공한다. Although both the NAD (H) and NADP (H) coenzymes can be quantitatively determined by the NAD (H) assay method according to the present invention, a method capable of quantifying the coenzyme even when the sample contains an extremely small amount of coenzyme to provide. Specifically, the present invention relates to a method for producing a mBFP comprising the steps of treating a mBFP mutant with a surfactant to liberate a tetrameric mBFP as a monomer and a step of liberating a free monomer and an NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD ) -Dependent oxidative / reductase enzyme is added to a sample to provide a method for quantifying NAD (H) contained in an in vitro sample by measuring the fluorescence change by the mBFP mutant.

본 발명에 따르면, 계면활성제의 처리에 의해 4개의 단량체로 이루어진 4량체 구조인 mBFP 변이체가 단량체로 유리되게 되고, 유리된 단량체에 결합하는 NADPH는 4량체 구조를 이루고 있던 mBFP 변이체에 결합할 때와 달리 구조적인 방해(structural quenchin)가 적어 형광이 증가하게 된다. mBFP 변이체의 단량체 유도를 위한 계면활성제로 SDS, Na-deoxycholate, Cetrimonium bromide(CTAB), dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB) 및 Triton X-100로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이나 이에 제한되지 않으며 일반적으로 본 발명이 속하는 분야에서 단량체 유도를 위해 사용될 수 있는 계면활성제는 자유롭게 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, mBFP 변이체의 3차 구조가 변성되지 않는 범위에서 계면활성제를 처리하는 경우 단량체로 유리될 수 있고, 유리된 단량체를 사용하여 형광의 세기를 최소 2배 이상 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the mBFP mutant, which is a tetrameric structure consisting of four monomers, is liberated as a monomer by the treatment of the surfactant, and NADPH bound to the liberated monomer binds to the tetrameric mBFP mutant Unlike other structural quenchins, fluorescence increases. The surfactant for the derivation of the monomer of the mBFP mutant may be one or more selected from the group consisting of SDS, Na-deoxycholate, Cetrimonium bromide (CTAB), dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB) and Triton X- Surfactants that can be used for monomer derivation in the field of the invention are freely usable. According to an embodiment of the present invention, when the surfactant is treated in a range where the tertiary structure of the mBFP mutant is not denatured, it can be liberated as a monomer, and the intensity of fluorescence can be improved by at least 2 times using a liberated monomer .

본 발명에 따른 NAD(H)정량 방법에 있어, 보다 더 높은 감도로 조효소를 정량하기 위해 금속이온을 첨가할 수 있다. 금속이온의 종류는 Li+, Hg2 +, Co2 +, Mg2 +, Mn2+, Zn2 +, K+, Ca2 +, Al3 +, Fe3 +, Fe2 +, Ag3 + , Ni2 +, Pb2 + 및 Cu2 + 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속이온이나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속이온을 함유하는 금속염을 첨가하는 경우 특히 NAD(H)의 정량 또는 NAD(H) 정량을 응용하는 방법에서 감도를 2배 이상 증가시킬 수 있다. 또한, 금속이온과 계면활성제를 함께 첨가하는 경우 NAD(H)의 정량 또는 NAD(H) 정량을 응용하는 방법에서 감도를 적어도 3배 이상 증가시킬 수 있다. In the NAD (H) quantitation method according to the present invention, metal ions can be added to quantitate the coenzyme with higher sensitivity. Type of metal ions are Li +, Hg 2 +, Co 2 +, Mg 2 +, Mn 2+, Zn 2 +, K +, Ca 2 +, Al 3 +, Fe 3 +, Fe 2 +, Ag 3 + , Ni 2 + , Pb 2 + and Cu 2 + , but is not limited thereto. According to one embodiment of the present invention, the sensitivity can be increased more than two times when a metal salt containing a metal ion is added, in particular, in a method of quantitatively determining NAD (H) or quantifying NAD (H). In addition, when the metal ion and the surfactant are added together, the sensitivity can be increased by at least three times in the method of applying the NAD (H) quantitation or the NAD (H) quantification.

본 발명은 본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 응용하여 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 정량 방법을 제공한다. 구체적으로, NAD(H) 또는 NADP(H) 및 mBFP 변이체를 시료에 첨가하여 mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정을 통한, 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 정량 방법을 제공한다. 이러한 효소 정량 방법은 본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 응용한 커플링 에세이(coupling assay)에 해당한다. 보다 상세하게, 조효소 의존적인 활성을 지닌 산화환원효소에 기질을 첨가하여 반응을 유도한 후, NAD(P)+에서 NAD(P)H 로 산화되거나 역으로 환원되는 것과 같이 커플링 효소활성에 의해 변화된 NADPH 량을 mBFP 변이체를 통해 형광을 측정하여 효소활성(nmol/min/㎎ 단백질)을 계산한다. 이와 같은 과정은 산화/환원효소의 기질 소비량과 조효소 소비량이 같은 몰비로 소비되는 특성을 이용하기에 기질을 모르는 경우에도 변화된 조효소의 양으로 역가(specific activity)를 측정할 수 있기에 가능한 방법이다. 따라서, 조효소로 이용하는 모든 효소의 활성 측정을 커플링 효소와 mBFP 변이체를 첨가해 변화된 형광 값을 이용함으로서, 정확하고 신속하게 효소의 비활성 속도(specific activity)를 잴 수 있으며 산소가 없는 조건과 저온, 고온, 산성 및 염기성 조건에서도 사용할 수 있기 때문에 효소 활성 측정에 높은 신뢰성과 민감한 효소 정량 방법을 제공할 수 있다. The present invention relates to a method for quantifying NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) -phosphorylating enzyme and NADP (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme contained in an in vitro / A method for quantifying one or more enzymes selected from the group. Specifically, NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H), and NAD (H) contained in an in vitro sample were measured by measuring fluorescence change by mBFP mutant by adding NAD (H) or NADP A phosphorylating enzyme and a NADP (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme. This enzyme determination method corresponds to a coupling assay applying the NAD (H) quantitation method according to the present invention. More specifically, the enzyme is activated by a coupling enzyme activity such that a substrate is added to an oxidoreductase having a coenzyme-dependent activity to induce the reaction and then oxidized or reversely reduced to NAD (P) H in NAD (P) The enzyme activity (nmol / min / mg protein) is calculated by measuring the amount of NADPH changed through the mBFP mutant and measuring fluorescence. This process is possible because the specific activity can be measured by the amount of changed coenzyme even if the substrate is not known because the oxidizing / reducing enzyme consumes both the substrate consumption and the coenzyme consumption at the same molar ratio. Thus, by measuring the activity of all enzymes used as coenzyme, the specific activity of the enzyme can be measured accurately and quickly by using the changed fluorescence value by adding the coupling enzyme and the mBFP mutant, and it is possible to measure the specific activity of the enzyme, Since it can be used under high temperature, acidic and basic conditions, it is possible to provide highly reliable and sensitive enzyme quantitation method for enzyme activity measurement.

본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 응용한 다른 커플링 에세이(coupling assay)로 mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정을 통한, 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 효소 라이브러리 구축 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, NAD(H) 또는 NADP(H) 및 mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein) 변이체를 시료에 첨가하여 mBFP 변이체에 의한 형광 변화 측정을 통한, 생체내외 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 효소 라이브러리 구축 방법을 제공한다. 환경시료 내의 전체 유전체(metagenome)를 추출하고 제한효소을 이용해 부분절단을 수행한 후 라이브러리를 제조하고, 제조한 라이브러리를 지닌 숙주들을 배양한 후, 본 발명에 따른 효소 라이브러리 구축 방법을 통해 관련 유전자원을 지닌 클론을 라이브러리에서 발굴 할 수 있다. 나아가, 선별된 라이브러리의 탈수소효소(dehydrogenase) 와 산화환원효소(oxidoreductase)들을 대상으로 항 미생물제재에 해당하는 조효소 의존적인 산화환원효소 억제제 선별방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일시예에 따르면, 효소 라이브러리 구축 방법을 통해 관련 효소를 지닌 클론들을 배양하고, 기질과 조효소를 첨가한 후 다양한 화합물질이 존재하는 환경에서 커플링 반응을 유도해 mBFP 변이체로 NADPH의 변화 량을 정량하면 활성 억제제에 해당하는 화합물을 선별할 수 있다.NAD (H) -dependent oxidative / reductase, NAD (H) -dependent oxidase / reductase contained in the in vitro and in vivo samples by measurement of fluorescence change by mBFP mutant by coupling assay using the NAD (H) H) phosphorylase and NADP (H) -dependent oxidizing / reducting enzymes. More specifically, NAD (H) -dependent NAD (H) or NADP (H) and metagenome-derived blue fluorescent protein mutants were added to samples to measure fluorescence changes by mBFP mutants. A method for constructing an enzyme library of at least one enzyme selected from the group consisting of oxidase / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) -dependent oxidation / reductase. After the whole genome (metagenome) in the environmental sample is extracted, a partial cleavage is performed using restriction enzymes, a library is prepared, and hosts having the prepared library are cultured. Thereafter, You can find clones in your library. Further, a dehydrogenase and an oxidoreductase of the selected library can be provided with a coenzyme-dependent redox inhibitor screening method corresponding to an antimicrobial agent. According to one embodiment of the present invention, the clones having the related enzymes are cultured through the enzyme library construction method, and the coupling reaction is induced in the environment where various substances are present after the addition of the substrate and the coenzyme, so that the change of NADPH The amount of the compound corresponding to the active inhibitor can be selected.

본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 응용한 다른 커플링 에세이(coupling assay)를 통해 생체 시료 내 미생물 및 조직세포의 조효소 의존적 효소활성을 이용한 질병 진단 조성물을 제공할 수 있다. 질병에 따른 특징적인 효소 활성에 따라 다양한 종류의 암 뿐만 아니라, 심장질환, 간질환, 혈액질환 등 다양한 질병을 진단할 수 있다. 예를 들면, 생체 시료의 대상으로 침, 소변, 혈액과 같은 체액을 이용하여 본 발명의 조효소 정량 방법 및 조성물을 통해 조효소 의존적 효소 활성 측정을 통해 시료 내에 질환 마커로써 가능한 효소활성의 존재 여부를 판단하여 질병의 진단 방법 및 진단을 위한 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 포도당-6-인산탈수소효소(glucose-6-phosphate dehydrogenase, G6PDH), 이소시트르산탈수소효소(isocitrate dehydrogenase, IDH), 젖산탈수소효소(lactate dehydrogenase, LDH) 또는 NADH 인산화효소(NADH kinase, NADHK)를 마커로 하여 이들 효소의 활성 측정을 통한 대장암 또는 유방암 진단용 바이오마커 조성물로서, NAD(H) 또는 NADP(H) 및 mBFP 변이체를 포함하는 대장암 또는 유방암 진단용 바이오마커 조성물을 제공할 수 있다. It is possible to provide a disease diagnosis composition using a coenzyme-dependent enzyme activity of microorganisms and tissue cells in a biological sample through other coupling assays using the NAD (H) assay method according to the present invention. Depending on the disease's characteristic enzymatic activity, various diseases such as heart disease, liver disease, blood disease can be diagnosed as well as various kinds of cancer. For example, it is possible to determine the existence of possible enzyme activity as a disease marker in a sample through measurement of coenzyme-dependent enzyme activity using a coenzyme determination method and composition of the present invention using a body fluid such as needle, urine, or blood as a subject of a biological sample Thereby providing a method for diagnosing and diagnosing diseases. According to one embodiment of the present invention, a NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, a NAD (H) phosphorylating enzyme or a NADP (H) , G6PDH), isocitrate dehydrogenase (IDH), lactate dehydrogenase (LDH) or NADH kinase (NADHK) as markers for the diagnosis of colorectal cancer or breast cancer As the biomarker composition, it is possible to provide a biomarker composition for diagnosing colorectal cancer or breast cancer comprising NAD (H) or NADP (H) and mBFP mutants.

본 발명에 따른 NAD(H) 정량 방법을 응용한 커플링 어세이를 이용하여 미생물의 존재 여부와 간접적인 정량 방법을 제공할 수 있다. 조효소 함량을 측정하여 이를 생산하는 미생물의 존재 여부와, 세균당 NADPH 함량 값을 근거로 간접적인 미생물 존재 량을 결정할 수 있다. 이는 조효소의 경우, 생물이 존재하는 환경이나 생체 내에서만 생성되고, 시료 내에 존재하더라도 무생물 조건하에서는 자연산화에 의해 환원된 형태가 사라지기 때문이다. 이러한 본 발명에 따른 미생물 존재 여부 확인이나 간접 정량 방법은 콜로니(colony) 생성을 위한 배양 시간이 필요 없고 미생물 수를 직접 세지 않아 빠른 전 처리와 손쉽게 정량 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 측정법은 환경오염 정도를 판단하는 중요한 지표로써, 시료 내의 미생물 존재 여부의 즉각적인 확인은 물론, 시료에 세균을 임의로 첨가한 후, 배양에 따른 조효소 변화 여부로써 잠재적 오염물질의 유무까지도 확인이 가능하다. The presence or absence of microorganisms and the indirect quantitation method can be provided by using the coupling assay applying the NAD (H) quantitation method according to the present invention. The amount of coenzyme can be measured to determine the presence of indirect microorganisms based on the presence of the microorganism producing it and the NADPH content per bacterium. This is because the coenzyme is produced only in the environment where the organism exists or in the living body, and even if it exists in the sample, the form reduced by the natural oxidation disappears under the inanimate condition. The method of confirming the presence or indirect determination of the presence of microorganisms according to the present invention does not require a culture time for producing a colony and does not directly count the number of microorganisms, which is advantageous in that it can be rapidly pretreated and quantified easily. This method is an important indicator to judge the degree of environmental pollution. It is possible to confirm the existence of microorganisms in the sample as well as arbitrarily adding bacteria to the sample, and to check whether there is any potential pollutant by changing the coenzyme after culturing .

본 발명은 본 발명에 따른 조효소 측정 방법 및 이를 응용한 커플링 어세이를 이용할 수 있도록, 조효소 또는 효소 의존적 활성 측정이 가능한 키트 제형을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 용액(solution) 제형과 이외 제형에 적용할 수 있는 커플링 관련 효소 및 mBFP 변이체를 건조 제형을 제공할 수 있다. 이러한 키트 제형은 소량의 시료 요구량, 휴대성, 비용대비 높은 성능 등의 장점을 가질 수 있다. The present invention provides a kit formulation capable of measuring coenzyme or enzyme-dependent activity so that a coenzyme assay method and a coupling assay using the coenzyme assay according to the present invention can be used. According to one embodiment of the present invention, a dry formulation can be provided of the solution formulation of the present invention and the coupling-related enzyme and mBFP variant applicable to other formulations. Such kit formulations can have advantages such as small sample requirements, portability, and cost-effective performance.

이하에서 본 발명을 실시하기 위해 보다 구체적인 실시예에 대하여 설명하며, 하기 실시예에 따라 본 발명이 제한되어 해석되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.

mBFPmBFP 발현 및 활성 증대를 위한 램프-태그(Ramp-tag) 융합 변이유전자 제작 Generation of Ramp-tag Fusion Mutation Gene for Increasing Expression and Activity

메타게놈 유래의 청색 형광단백질(metagenome-derived blue fluorescent protein) mBFP 발현율의 증가 또는 단백질의 기능적 접힘(folding)을 도와 발현되는 단백질 생산성을 높이기 위해 N-말단에 유전자 서열을 추가하여 최적 코돈을 갖도록 램프태그(ramp tag) 기술을 이용하였다.Metagenome-derived blue fluorescent protein To increase the mBFP expression rate or function folding of proteins and to increase the protein productivity to be expressed, a gene sequence is added at the N-terminus, Tag (ramp tag) technology was used.

램프태그 기술 적용을 위해 대장균 균주의 코돈 활용(codon usage)을 분석하고 희귀코돈을 수집하였다. 여기서 말하는 희귀 코돈은 일반적으로 알려진 희귀 코돈의 개념에 더해 하위에서 설명하는 과정에서 수집되는 코돈들을 지칭한다. 번역의 속도는 코돈을 해독할 때, 아미노산이 결합된 상태인 aa-tRNA가 얼마나 신속하게 공급되느냐에 따라 가장 크게 영향을 받는다. 따라서 해당 aa-tRNA의 양이 세포 내에 충분히 존재하는 코돈에서 번역속도는 빠르고 반대로 aa-tRNA의 부족은 번역효율을 떨어뜨린다. 따라서 tRNA의 유전자 카피(gene copy)는 세포 내 해당 tRNA의 농도를 유추할 수 있는 첫 번째 척도로 사용할 수 있다. 알려진 바와 같이, 전형적인 코돈 최적화 방법은 코돈 빈도수(codon frequency)를 반영하는데, 이는 코돈 빈도수와 해당 tRNA 카피수가 비례한다고 알려졌기 때문이다. 본 실험에서는 대장균에서 각 아미노산(AA)에 해당하는 코돈 빈도수(100% 기준)와 tRNA 유전자 카피를 이용하였으며(http://gtrnadb.ucsc.edu/), 희귀 코돈을 수집하는 조건은 특허(KR 2014-0112888)의 방법을 참조하였다. 간략히 설명하면, 각 아미노산에서 코돈쌍 빈도수가 1.0% 이하 인 것이며, 한 아미노산에 대해 최대 3개 코돈까지 수집하였다. 이러한 각 코돈 빈도수를 고려하는 방법과 이소수용체(isoacceptor) tRNA의 유전자 카피 수를 고려하는 방법을 혼용하였다. 분석된 희귀코돈을 토대로 램프태그를 조합하여 mBFP 유전자(서열번호 1)의 N-말단에 융합되도록 클로닝 하여, mBFP의 변이체인 R1-mBFP(서열번호 2), R2-mBFP(서열번호 3), R3-mBFP(서열번호 4), R4-mBFP(서열번호 5, R5-mBFP(서열번호 6), R6-mBFP(서열번호 7)을 발현하였다. The codon usage of E. coli strains was analyzed and rare codons were collected for lamp tag technology. The rare codons referred to here refer to the codons that are collected in the process described below, in addition to the concept of commonly known rare codons. The rate of translation is most influenced by how rapidly the aa-tRNA, in which the amino acid is bound, is released when the codon is decoded. Therefore, the rate of translation of aa-tRNA at a codon in which the amount of the aa-tRNA is sufficiently present in the cell is fast, while the lack of aa-tRNA decreases translation efficiency. Therefore, the gene copy of tRNA can be used as the first measure of the concentration of the corresponding tRNA in the cell. As is known, a typical codon optimization method reflects the codon frequency because it is known that the codon frequency is proportional to the number of tRNA copies. In this experiment, the codon frequency (100% standard) and the tRNA gene copy corresponding to each amino acid (AA) in Escherichia coli were used (http://gtrnadb.ucsc.edu/) 2014-0112888). Briefly, the codon pair frequency in each amino acid was 1.0% or less, and up to three codons were collected for one amino acid. The method of considering each codon frequency and the method of considering the gene copy number of isoacceptor tRNA were mixed. MBFP (SEQ ID NO: 2) and R2-mBFP (SEQ ID NO: 3), which are mutants of mBFP, were cloned so as to be fused to the N-terminus of the mBFP gene (SEQ ID NO: R3-mBFP (SEQ ID NO: 4), R4-mBFP (SEQ ID NO: 5, R5-mBFP (SEQ ID NO: 6), R6-mBFP (SEQ ID NO: 7).

램프 태그 서열Lamp tag sequence 변이체Mutant 서열번호SEQ ID NO: 램프 태그 서열Lamp tag sequence R1-mBFPR1-mBFP 서열번호 8SEQ ID NO: 8 CTCCGGCGAGGTTGCTTGCTCCGGCGAGGTTGCTTG R2-mBFPR2-mBFP 서열번호 9SEQ ID NO: 9 CATGGTCGAGTACACACGCATGGTCGAGTACACACG R3-mBFPR3-mBFP 서열번호 10SEQ ID NO: 10 CAATTGCTCGATAAGGTATGCCAATTGCTCGATAAGGTATGC R4-mBFPR4-mBFP 서열번호 11SEQ ID NO: 11 AGCGATCGGCAACTCCGATATACGAGCGATCGGCAACTCCGATATACG R5-mBFPR5-mBFP 서열번호 12SEQ ID NO: 12 ACGGAGCATGGTCGGCTCCACGCACTCCGGACGGAGCATGGTCGGCTCCACGCACTCCGG R6-mBFPR6-mBFP 서열번호 13SEQ ID NO: 13 TGGAGCCTA GCTCGCTCCA ACGGCAATGC TCGTGGAGCCTA GCTCGCTCCA ACGGCAATGC TCG

이를 위해 램프-태그를 포함한 NdeⅠ인식부위와 히스-태그를 포함한 Hind Ⅲ 인식부위를 포함한 프라이머를 제작해, mBFP 유전자를 각각 주형으로 PCR 증폭을 수행하였다. 증폭된 단편은 각각 제한효소로 절단한 후, 동일한 효소로 절단한 pET24a 벡터에 삽입하여 pET24a-R1-mBFP, pET24a-R2-mBFP, pET24a-R3-mBFP, pET24a-R4-mBFP, pET24a-R5-mBFP, 그리고 pET24a-R6-mBFP 을 제작하였다. 램프-태그 융합 유전자 제작에 있어 램프-태그를 융합한 것외에 다른 제작 사항은 하기 실시예 2를 참조할 수 있다. For this purpose, a primer containing a HindIII recognition site including a Nde I recognition site including a lamp-tag and a Heath-tag was prepared and PCR amplification was performed using the mBFP gene as a template. The amplified fragments were digested with restriction enzymes and inserted into the pET24a vector digested with the same enzymes to obtain pET24a-R1-mBFP, pET24a-R2-mBFP, pET24a-R3-mBFP, pET24a-R4-mBFP, pET24a-R5- mBFP, and pET24a-R6-mBFP. In addition to fusing the lamp-tag in the production of the lamp-tag fusion gene, reference can be made to Example 2 below.

히스heath -태그(His-tag) 융합 유전자 제작- Production of His-tag fusion gene

단백질 과발현 유도와 효율적인 순수분리 정제를 위해 히스-태그 융합 유전자를 제작하였다. 친화 태그 융합을 위해 히스-태그가 장착된 pQE30 (Clonetech, USA, GenBank No. AF485783) 벡터에 mBFP, ZWF, mfnk, 그리고 ppnK 유전자를 각각 삽입하여 pQE30-mBFP, pQE30-ZWF, pQE30-mfnk 그리고 pQE30-ppnK 를 제조하였다. mBFP 는 SphⅠ 인식 부위를 포함하며 스타트 코돈를 제거한 프라이머 'mBFP-F'와 HindⅢ 인식 부위를 지닌 프라이머 'mBFP-R' 를 이용하고, ZWF 는 BamHI 인식 부위를 포함하며 스타트 코돈를 제거한 프라이머 'ZWF-F'와 HindⅢ 인식 부위를 지닌 프라이머 'ZWF-R' 를 이용하고, mfnk는 BamHI 인식 부위를 포함하며 스타트 코돈를 제거한 프라이머 'mfnk-F'와 HindⅢ 인식 부위를 지닌 프라이머 'mfnk-R' 를 이용하며, ppnK 는 SmaⅠ 인식 부위를 포함하며 스타트 코돈를 제거한 프라이머 'ppnk-F'와 HindⅢ 인식 부위를 지닌 프라이머 'ppnk-R' 를 이용하여 PCR 로 증폭하였다(표 2). 증폭된 단편을 제한효소로 자른 후, 동일한 효소로 절단한 pQE30 벡터에 삽입하여 각각 his-mBFP, his-ZWF, his-mfnk 그리고 his-ppnK 유전자를 지닌 벡터 pQE30-mBFP, pQE30-ZWF, pQE30-mfnk 그리고 pQE30-ppnK를 제작하였다(도 2). 이러한 과정으로 제작한 his-mBFP와 ZWF는 히스-태그와 단백질 암호하 부위에 벡터에 존재하는 불필요한 아미노산 잔기가 포함된다. 이러한 구조가 단백질의 발현이나 기능에 영향을 줄 수 있기에, 프라이머에 직접 6개의 histidine 잔기를 단백질 암호화 부위 앞에 융합시킨 재조합 단백질의 제작을 병행하였다. 이를 위해 NdeⅠ인식부위와 히스-태그를 포함한 프라이머와 Hind Ⅲ 부위만을 포함한 프라이머를 제작해, pQE30 벡터에 클로닝된 유전자를 각각 주형으로 PCR 증폭을 수행하였다. 증폭된 단편은 각각 제한효소로 절단한 후, 동일한 효소로 절단한 pET24a 벡터에 삽입하여 pET24a-his-mBFP, pET24a-his-ZWF, pET24a-his-mfnk, pET24a-his-ppnk를 제작하였다(도 3). 유전자들이 포함된 벡터를 E. coli XL1-blue 와 BL21를 숙주로 하여 형질전환 시켰다. 한편, 본 발명의 컨스트럭트에 의해 발현되는 외래 단백질이 숙주세포 외로 분비되는 것을 용이하게 하기 위하여, 바람직하게는 외래 단백질에 리더 서열(또는 시그널 서열)이 추가적으로 포함될 수 있다. 본 발명에 적합한 리더 서열은 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들어 pelB, gene , ompA, ompB, ompC, ompD, ompE, ompF, ompT, phoA 및 phoE 등의 리더 서열을 추가적으로 포함할 수 있다. 또한, 목적 단백질 발현을 위한 벡터는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 이용되는 전사를 진행시킬 수 있는 프로모터, 숙주세포의 복제원점, 그리고 선택표지 등을 포함하며, 단백질 발현 및 안정성 개선을 위한 추가적인 부분을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 숙주 세포는 목적 유전자를 지닌 벡터를 안정적이면서 연속적으로 발현시킬 수 있는 공지된 어떠한 숙주세포에도 사용할 수 있다. 예를 들어, E. coli JM109 나 RR1, LE392 나 W3110 등도 숙주로 이용할 수 있다. his-mBFP 유전자의 경우, 진핵 세포인 효모(Saccharomyces) 나 Phichia 에서도 안정적으로 과발현됨으로 이들 세포도 숙주로 이용할 수 있다. 본 발명의 목적 유전자는 재조합 벡터에 포함될 수 있으나, 숙주 세포의 염색체에 직접 삽입될 수 있다. 염색체 삽입을 위해서는 통상의 상동성 재조합 방법, 트랜스포존 매개 유전자 삽입 또는 Cre-LoxP 재조합 시스템 등이 사용될 수 있다. Heath-tag fusion gene was constructed for induction of protein overexpression and efficient purification of pure water. PQE30-mBFP, pQE30-mfnk, pQE30-mfnk and pQE30 (mRNA) were inserted into the vector pQE30 (Clonetech, USA, GenBank No. AF485783) -ppnK. < / RTI > mBFP uses a primer 'mBFP-F' containing a Sph I recognition site and a start codon removed and a primer 'mBFP-R' having a Hind III recognition site, ZWF is Bam HI Comprises a recognition site, and using the start kodonreul removed primer 'ZWF-F' and Hind Ⅲ having a recognition site primer 'ZWF-R', and with mfnk the Bam include HI recognition site and start kodonreul removed primer 'mfnk-F' PpnK-R 'having a Hind III recognition site, ppnK using a primer' ppnk-F 'containing a Sma I recognition site and a start codon removed and a primer' ppnk-R 'having a Hind III recognition site PCR (Table 2). The amplified fragments were cut into restriction enzymes and inserted into the pQE30 vector digested with the same enzymes to obtain the vectors pQE30-mBFP, pQE30-ZWF, pQE30-ZWF, and pQE30-mBFP each having his-mBFP, his-ZWF, his- mfnk and pQE30-ppnK (Fig. 2). His-mBFP and ZWF produced by this process contain unnecessary amino acid residues in the vector at the heath-tag and protein coding regions. Since these structures may affect the expression or function of the protein, a recombinant protein was prepared by directly fusing six histidine residues to the primer in front of the protein coding region. For this purpose, primers containing Nde I recognition site, His - tag containing primer and Hind III site were constructed and PCR amplification was carried out using the cloned gene in pQE30 vector. The amplified fragments were digested with restriction enzymes and inserted into the pET24a vector digested with the same enzymes to produce pET24a-his-mBFP, pET24a-his-ZWF, pET24a-his-mfnk and pET24a-his-ppnk 3). The vector containing the genes was transformed with E. coli XL1-blue and BL21 as host. In order to facilitate secretion of the exogenous protein expressed by the construct of the present invention outside the host cell, preferably, the exogenous protein may further include a leader sequence (or a signal sequence). The leader sequence suitable for the present invention is not particularly limited and may additionally include leader sequences such as, for example, pelB, gene, ompA, ompB, ompC, ompD, ompE, ompF, ompT, phoA and phoE. In addition, the vector for expressing the desired protein includes a promoter capable of promoting transcription, a replication origin of host cells, and a selection marker, which are commonly used in the field to which the present invention belongs. But are not limited thereto. The host cell can be used in any known host cell capable of stably and continuously expressing a vector having the desired gene. For example, E. coli JM109, RR1, LE392 or W3110 can also be used as hosts. In the case of his-mBFP gene, eukaryotic yeast ( Saccharomyces ) or Phichia These cells can also be used as host cells because they are overexpressed stably. The target gene of the present invention may be contained in a recombinant vector, but may be inserted directly into the chromosome of the host cell. For chromosomal insertion, conventional homologous recombination methods, transposon-mediated gene insertion or Cre-LoxP recombination systems can be used.

프라이머 서열Primer sequence 이름name 서열번호SEQ ID NO: 서열order mBFP-FmBFP-F 서열번호 14SEQ ID NO: 14 ATAGCATGCCAGAATCTGAACGATAGCATGCCAGAATCTGAACG mBFP-RmBFP-R 서열번호 15SEQ ID NO: 15 ATAAAGCTTTCAAGCGGCGAAGCCGATAAAGCTTTCAAGCGGCGAAGCCG ppnK-FppnK-F 서열번호 16SEQ ID NO: 16 ATACCCGGGGACTGCACCCACGAACGCTATACCCGGGGACTGCACCCACGAACGCT ppnK-RppnK-R 서열번호 17SEQ ID NO: 17 ATAAAGCTTTTACCCCGCTGACCTGGATAAAGCTTTTACCCCGCTGACCTGG mfnk-Fmfnk-F 서열번호 18SEQ ID NO: 18 ATAGGATCCCCCTACACCCCCGGACATAGGATCCCCCTACACCCCCGGAC mfnk-Rmfnk-R 서열번호 19SEQ ID NO: 19 ATAAAGCTTTTAGTTCGACGACGTCGGGAATAAAGCTTTTAGTTCGACGACGTCGGGA ZWF-FZWF-F 서열번호 20SEQ ID NO: 20 ATAGGATCCGCGGTAACGCAAACAGATAGGATCCGCGGTAACGCAAACAG ZWF-RZWF-R 서열번호 21SEQ ID NO: 21 ATAAAGCTTCTCAAACTCATTCCAATAAAGCTTCTCAAACTCATTCCA mBFP-F2mBFP-F2 서열번호 22SEQ ID NO: 22 ATACATATG AGAGGATCGCATCACCAATACATATG AGAGGATCGCATCACCA mBFP-R2mBFP-R2 서열번호 23SEQ ID NO: 23 ATAAGCTTTTAAGCGGCGAAGCCGCCGATAAGCTTTTAAGCGGCGAAGCCGCCG ppnK-F2ppnK-F2 서열번호 24SEQ ID NO: 24 ATACATATGACTGCACCCACGAACGCTATACATATGACTGCACCCACGAACGCT ppnK-R2ppnK-R2 서열번호 25SEQ ID NO: 25 ATAAAGCTTCCCCGCTGACCTGGGATAAAGCTTCCCCGCTGACCTGGG mfnk-F2mFNK-F2 서열번호 26SEQ ID NO: 26 ATACATATGCCCTACACCCCCGGACATACATATGCCCTACACCCCCGGAC mfnk-R2mfNK-R2 서열번호 27SEQ ID NO: 27 ATAAAGCTTGTTCGACGACGTCGGGACATAAAGCTTGTTCGACGACGTCGGGAC ZWF-F2ZWF-F2 서열번호 28SEQ ID NO: 28 ATACATATGGCGGTAACGCAAACAGATACATATGGCGGTAACGCAAACAG ZWF-R2ZWF-R2 서열번호 29SEQ ID NO: 29 ATAAAGCTTCTCAAACTCATTCCAATAAAGCTTCTCAAACTCATTCCA

본 발명의 재조합 벡터를 숙주 세포 내로 운반하는 방법은 본 발명이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 이용할 수 있다. 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법 (Cohen, S.N. et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA, 9:2110-2114(1973)), 하나한 방법 (Cohen, S.N. et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA, 9:2110-2114(1973); 및 Hanahan, D., J. Mol. Biol., 166:557-580(1983)) 및 전기천공 방법 (Dower, W.J. et al., Nucleic. Acids Res., 16:6127-6145(1988)) 등에 의해 실시될 수 있다. 또한, 숙주 세포가 진핵 세포인 경우에는, 미세 주입법 (Capecchi, M.R., Cell, 22:479(1980)), 칼슘 포스페이트 침전법 (Graham, F.L. et al., Virology, 52:456(1973)), 전기 천공법 (Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982)), 리포좀-매개 형질감염법 (Wong, T.K. et al., Gene, 10:87(1980)), DEAE-덱스트란 처리법 (Gopal, Mol. Cell Biol., 5:1188-1190(1985)), 및 유전자 밤바드먼트 (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87:9568-9572(1990)) 등에 의해 벡터를 숙주세포 내로 주입할 수 있다. The method of delivering the recombinant vector of the present invention into a host cell may be a method commonly used in the field to which the present invention belongs. If the host cell is a prokaryotic cell, the CaCl 2 method (Cohen, SN et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA, 9: 2110-2114 163: 557-580 (1983)) and electroporation method (Dower, WJ et < RTI ID = 0.0 > al., Nucleic Acids Res., 16: 6127-6145 (1988)). In addition, when the host cell is a eukaryotic cell, microinjection (Capecchi, MR, Cell, 22: 479 (1980)), calcium phosphate precipitation (Graham, FL et al., Virology, 52: 456 (Wong, TK et al., Gene, 10: 87 (1980)), DEAE- (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87: 9568-9572 (1990)) and dextran treatment (Gopal, Mol. Cell Biol., 5: 1188-1190 ) Or the like into the host cell.

히스heath -태그(his-tag)가 및 램프-태그(Ramp-tag)가 융합된 단백질의 분리 및 정제- separation and purification of proteins with his-tag and Ramp-tag fusion

실시예Example 3-1. 균주 배양 및 단백질 발현 3-1. Strain culture and protein expression

실시예 1 및 2에 따라 제작한 유전자로 형질전환된 단일콜로니를 15㎖ 액체 배지(LB Broth + 50 mg/㎖ 암피실린)에 접종하여 37, 200rpm의 조건으로 12시간 동안 전배양하였다. 배양액의 흡광도(OD600)값이 2.0 에 도달하였을 때, 1L의 액체 배지(LB + 50 mg/㎖ 암피실린)에 전체 부피의 1%를 접종하여 동일한 조건에서 본 배양한 후 배양액의 흡광도(OD600)값이 0.5 에 도달하였을 때, 단백질 발현 유도체로서 0.2mM IPTG(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)를 첨가해준 후 6시간 이후에 고속 원심분리기를 이용해 세포를 회수하였다. 이때 N-말단 또는 C-말단에 히스-태그(his-tag)나 램프-태그(ramp-tag)가 융합된 mBFP의 경우, 특별한 유도제(inducer)의 첨가 없이 과발현되는 특성을 지녀 발현유도에 필요한 화학첨가제는 필요로 하지 않았다. mBFP(서열번호 30)에 램프-태그가 융합된 mBFP는 각각 R1-mBFP(서열번호 31), R2-mBFP(서열번호 32), R3-mBFP(서열번호 33), R4-mBFP(서열번호 34), R5-mBFP(서열번호 35), R6-mBFP(서열번호 36)로 구분하였다. Single colonies transformed with the genes prepared according to Examples 1 and 2 were inoculated in 15 ml liquid medium (LB Broth + 50 mg / ml ampicillin) and pre-cultured at 37, 200 rpm for 12 hours. Absorbance of the culture solution (OD 600) when the value is reached to 2.0, then the culture under the same conditions with 1% of the total volume inoculate 1L of liquid medium (LB + 50 mg / ㎖ ampicillin) absorbance of the culture solution (OD 600 ) Value reached 0.5, 0.2 mM IPTG (isopropyl [beta] -D-1-thiogalactopyranoside) was added as a protein expression derivative. After 6 hours, the cells were recovered using a high-speed centrifuge. In this case, in the case of mBFP in which a His-tag or a ramp-tag is fused to the N-terminus or C-terminus, it is overexpressed without addition of a specific inducer, Chemical additives were not needed. mBFP (SEQ ID NO: 30), R3-mBFP (SEQ ID NO: 33) and R4-mBFP (SEQ ID NO: ), R5-mBFP (SEQ ID NO: 35), and R6-mBFP (SEQ ID NO: 36).

또한, 재조합 유전자를 발현을 증대시키는 방법은, 단백질 접힘을 도와주는 샤페론이나 이황화 결합을 도와주는 단백질 등의 동시발현 또는 숙주세포의 염색체 내 관련 유전자 삽입을 통한 발현을 통해 실시될 수 있으며, 숙주세포의 단백질 가수분해효소(proteinase)를 결핍시키거나 부족한 특정 tRNA를 코딩하고 있는 플라스미드를 숙주세포에 추가로 넣어주는 방법 등의 유전공학 기술을 통해 발현을 개선시키기위한 추가적인 부분을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. In addition, the method of increasing expression of a recombinant gene can be carried out through simultaneous expression of a chaperone or a disulfide bond-assisting protein that assists in protein folding or expression through gene insertion in a chromosome of a host cell, Or a method of additionally introducing a plasmid encoding a specific tRNA lacking the proteinase of the present invention into the host cell. It does not.

실시예Example 3-2. 금속 친화 크로마토그래피(metal ion affinity chromatography)를 이용한 융합 단백질의 순수분리 3-2. Pure Isolation of Fusion Proteins Using Metal Ion Affinity Chromatography

단백질은 3차 구조와 특정 기질과의 결합력, 표면 전하, 소수성 등의 특성을 이용하거나 친화성 태그를 융합하는 방법으로 정제할 수 있다. 그 중 히스-태그(his-tag)나 램프-태그(ramp-tag)가 융합된 mBFP는 금속 친화능이 있어 다양한 단백질에 융합해 친화 크로마토그래피 (Ni-NTA)를 이용하는 대표적인 태그로 알려져 있다. 각기 단백질을 분리할 수 있게 히스-태그 및 램프 태그를 단백질에 융합한 후 다음과 같은 방법으로 순수 분리 정제하였다. Proteins can be purified by using the properties such as bonding force of the tertiary structure with a specific substrate, surface charge, hydrophobicity, or by fusion of an affinity tag. Among them, mBFP, in which his-tag or ramp-tag is fused, is known as a representative tag using affinity chromatography (Ni-NTA) having a metal-affinity ability and fusing with various proteins. Heath-tag and lamp tag were fused to proteins to separate proteins, and purified and purified by the following method.

회수한 세포를 50㎖ binding buffer (20mM Tris-HCl, 300mM Nacl, pH 7.5)에 현탁한 후, 초음파 분쇄기를 이용하여 저온에서 10초 동안 초음파를 가하고 30초 동안 정치하는 과정을 10회 반복하여 세포를 파쇄하였다. 파쇄된 세포를 고속으로 원심분리(15,000 rpm, 30 min)해 불용성 침전물을 제거한 후, 가용성 단백질이 포함된 상등액을 회수하였다. 회수된 상등액에 잔존하는 염색체와 다당류 등의 거대 분자들은 20㎖ 당 1g의 CDR(cell debris remover)을 첨가해 반응을 유도한 후, 위의 방법으로 원심분리하거나 0.45㎛의 실린지 필터(syringe filter)를 이용해 불순물을 제거하였다. 회수한 상등액에 10배 부피의 바인딩 버퍼(binding buffer)를 첨가하여 희석하였다. 친화 크로마토그래피로 이용될 Ni-NTA 수지는 평형에 도달하도록 50㎖ 의 바인딩 버퍼로 충분히 세척하였다. 평형에 도달한 수지에 상기 원심분리한 단백질 용액을 2㎖/min의 유속으로 흘려 보내 부착을 유도한 후, 100㎖의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 10mM Imidazole, pH 7.5)을 3㎖/min의 유속으로 흘려 보내 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거하였다. 단백질의 용출은 용출 완충액(elution buffer)(20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 250mM Imidazole, pH 7.5)을 4㎖/min 으로 흘려 보내 수행하였다. 형광감도계(fluorometer) 분석을 통해 형광단백질이 회수된 분획구간을 확인하고, 용출제로 첨가된 이미다졸(Imidazole)과 비 특이적인 단백질 상호작용을 줄이기 위해 첨가된 염화나트륨의 제거에는 컷-오프 사이즈(cut-off size) 10kDa인 필터를 이용하였다. 분리된 용액을 SDS-PAGE로 확인한 결과, 도 4에서도 확인할 수 있듯이 90% 이상의 순수한 단백질을 확인할 수 있었다. 또한 램프-태그에 의한 발현양을 비교하기위해 웨스턴 블랏(western blot)을 수행한 결과, R2-mBFP가 가장 발현이 높았으며, R1-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP, R5-mBFP은 기존의 단백질 발현양과 유사하였다.The recovered cells were suspended in 50 ml of binding buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, pH 7.5), sonicated for 10 seconds at low temperature using an ultrasonic grinder, and allowed to stand for 30 seconds. . The disrupted cells were centrifuged at high speed (15,000 rpm, 30 min) to remove insoluble precipitates, and the supernatant containing soluble proteins was recovered. The macromolecules such as chromosomes and polysaccharides remaining in the recovered supernatant were added with 1 g of CDR (cell debris remover) per 20 ml to induce the reaction. Then, centrifugation was carried out by the above method or a 0.45 μm syringe filter ) To remove impurities. The recovered supernatant was diluted by the addition of a 10-fold volume of binding buffer. The Ni-NTA resin to be used for affinity chromatography was sufficiently washed with 50 ml of binding buffer to reach equilibrium. The protein solution centrifuged at the equilibrium was flowed at a flow rate of 2 ml / min to induce adhesion. 100 ml of wash buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 10 mM Imidazole, pH 7.5) Ml / min to remove non-specifically bound weakly bound impurities with unbound protein. The elution of the protein was performed by flowing elution buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 250 mM Imidazole, pH 7.5) at 4 ml / min. Removal of sodium chloride added to reduce non-specific protein interactions with imidazole added as an eluting agent was confirmed by a fluorometer analysis and cut-off size ( cut-off size) 10 kDa. As shown in FIG. 4, more than 90% of pure proteins were confirmed by SDS-PAGE. In addition, R2-mBFP showed the highest expression, while R1-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP and R5-mBFP showed the highest expression The amount of protein expression was similar.

실시예Example 3-3.  3-3. NADPHNADPH 결합능을Ability to bind 이용한 단백질 분리 Protein separation

NADPH와 결합하는 단백질의 친화 크로마토그래피(affinity chromatography)로 이용되는 시바크론 블루(cibacron Blue)를 이용해 mBFP를 순수분리하였다. 시바크론 블루는 클로로트리아딘 색소의 일종으로 NAD(H) 나 NADP(H) 등을 조효소로 이용하는 효소등과 특이적으로 결합하는 능력을 지녀 단백질 정제에 흔히 이용되는 리간드이다. 상기한 방법으로 회수한 세포를 50㎖ 바인딩 버퍼(20mM Tris-HCl, pH7.5)에 현탁한 후, 초음파 분쇄기를 이용하여 저온에서 10초 동안 초음파를 가하고 30초 동안 정치하는 과정을 10회 반복하여 세포를 파쇄하였다. 파쇄된 세포를 고속 원심분리기(15,000rpm, 30 min)를 이용해 불용성의 침전물을 제거한 후, 가용성 단백질이 포함된 상등액을 회수하였다. 회수된 상등액에 잔존하는 염색체와 다당류 등의 거대 분자들의 제거를 위하여 20㎖ 당 1g의 CDR(cell debris remover)을 첨가하여 저온에서 10분간 혼합한 후, 원심분리(15,000rpm, 30 min)하고 0.45 ㎛의 실린지 필터(syringe filter)를 이용하여 남아있는 불순물들을 제거하였다. 이후 전 처리된 세포 파쇄액에 10배 부피의 바인딩 버퍼를 첨가하여 희석하였다. 희석된 용액으로부터 his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP 및 R5-mBFP를 정제하는 과정은 다음과 같다. 우선 친화 담체가 평형에 도달하도록 50㎖의 바인딩 버퍼로 충분히 세척하였다. 여기에 세포 파쇄액을 2㎖/min 의 유속으로 흘려 보내 단백질의 부착을 유도한 후, 100㎖의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, pH 7.5)를 3㎖/min의 유속으로 흘려 보내 컬럼에 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거하였다. 준비된 시료에 같은 유속으로 용출 완충액(20mM Tris-HCl, 2M NaCl, pH 7.5)를 흘려 보내 친화 수지에 흡착된 단백질들을 회수하였다. 형광감도계(fluorometer) 분석으로 his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP 및 R5-mBFP가 회수된 분획구간을 확인한 후, 용출 용액 내에 포함되어 있는 고농도의 염화나트륨을 제거할 목적으로 centriprep(cut-off size 10 kDa)으로 완충액을 교환하였다. 회수된 용액을 SDS-PAGE로 확인한 결과, 도 4에서 확인할 수 있듯이 90% 이상의 순도를 지닌 his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP(서열번호 2), R3-mBFP, R4-mBFP 및 R5-mBFP를 분리할 수 있었다. MBFP was purified by using cibacron blue, which is used for affinity chromatography of a protein binding to NADPH. Cibacron blue is a kind of chlorotriazine dye and has the ability to specifically bind to an enzyme using NAD (H) or NADP (H) as a coenzyme and is a ligand commonly used in protein purification. The cells recovered by the above method were suspended in 50 ml of binding buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5), sonicated for 10 seconds at low temperature using an ultrasonic grinder, and allowed to stand for 30 seconds. And the cells were disrupted. The disrupted cells were removed from the insoluble precipitate using a high-speed centrifuge (15,000 rpm, 30 min), and the supernatant containing the soluble protein was recovered. To remove macromolecules such as chromosomes and polysaccharides remaining in the recovered supernatant, 1 g of CDR (cell debris remover) was added per 20 ml. After mixing for 10 minutes at low temperature, the mixture was centrifuged (15,000 rpm, 30 min) The remaining impurities were removed using a ㎛ syringe filter. The cells were then diluted by adding 10-fold volume of binding buffer to the pretreated cell lysate. From the diluted solution, his-mBFP, The process of purifying R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP and R5-mBFP is as follows. First, the affinity carrier was sufficiently washed with 50 ml of binding buffer to reach equilibrium. The cell lysate was then flowed at a flow rate of 2 ml / min to induce protein attachment, and 100 ml of washing buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5) was flowed at a flow rate of 3 ml / min to bind the column Lt; RTI ID = 0.0 > non-specific < / RTI > weakly bound impurities. The eluted buffer (20 mM Tris-HCl, 2M NaCl, pH 7.5) was flowed through the prepared sample at the same flow rate to recover proteins adsorbed on the affinity resin. After confirming the fractional sections from which the his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP and R5-mBFP were recovered by fluorometer analysis, the high concentration of sodium chloride contained in the elution solution The buffer was replaced with centriprep (cut-off size 10 kDa) for removal. The recovered solution was analyzed by SDS-PAGE. As can be seen from FIG. 4, his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP (SEQ ID NO: 2), R3-mBFP, R4- mBFP could be isolated.

실시예Example 3-4. 친화 크로마토그래피를 연속으로 이용한 융합 단백질의 순수분리 3-4. Pure Isolation of Fusion Proteins Using Affinity Chromatography Continuously

친화크로마토그래프 각각의 방법은 충분한 분리능을 보여주지만, 필요에 따라 100% 순도에 가까운 절대 정제가 필요한 경우가 있다. 이러한 순도는 생체내의 간섭물질이 존재하는 각각의 과정으로는 쉽게 얻을 수 없으나 위의 과정을 연속으로 수행하면 가능한 것으로 알려져 있다. 따라서 두 개의 친화 크로마토그래피, 즉 mBFP의 경우, 시바크론 블루와 Ni-NTA 수지를 연속으로 수행해 mBFP의 순수 정제를 수행하였으며 나머지 his-ZWF, his-mfnk, 그리고 his-ppnK의 경우, Ni-NTA 수지와 음이온 교환수지(anion exchange resin)를 연속으로 수행해 각기 단백질의 순수 정제를 수행하였다. mBFP의 경우, 가용성 단백질이 존재하는 상등액 시료는 상기 과정과 동일하게 준비하여, 바인딩 버퍼(20mM Tris-HCl, pH 7.5)로 평형에 도달시킨 시바크론 블루에 2㎖/min 의 유속으로 단백질의 부착을 유도한 후, 100㎖ 의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, pH 7.5)를 3㎖/min의 유속으로 흘려 보내 컬럼에 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거하였다. 부착된 단백질은 고농도의 염이 포함된 완충액(20mM Tris-HCl, 2 M NaCl, pH 7.5)를 이용해 회수하였다. SDS-PAGE 분석을 통해 mBFP가 회수된 분획구간과 순도를 확인한 후, 같이 용출된 오염 단백질의 제거를 위한 금속친화 수지 컬럼을 수행하였다. 이를 위해 회수된 단백질 용액을 4배로 희석한 후, 50㎖의 바인딩 버퍼로 평형에 도달시킨 Ni-NTA 수지에 2㎖/min의 유속으로 단백질 부착을 유도하였다. 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거는 100㎖ 의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 10mM imidazole, pH 7.5)를 3㎖/min의 유속으로 흘려 보내 수행하였다. Ni-NTA 수지에 흡착된 단백질들을 완충액 (20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 250mM Imidazole, pH 7.5)를 이용해 회수하였다. 형광감도계를 이용해 분획구간을 확인한 후, 용출액에 존재하는 이미다졸(Imidazole)과 염화나트륨의 제거에는 탈염칼럼(desalting column)을 이용하였다. Affinity Chromatograph Although each method shows sufficient resolution, absolute purification close to 100% purity may be required if necessary. This purity is not easily obtained by each process in which the interfering substance exists in the living body, but it is known that the above process can be performed by successive processes. Therefore, in the case of two affinity chromatography, mBFP, Cibacron blue and Ni-NTA resin were successively subjected to pure purification of mBFP, and in the case of his-ZWF, his-mfnk and his-ppnK, Ni-NTA The resin and the anion exchange resin were sequentially subjected to pure purification of each protein. In the case of mBFP, the supernatant sample containing soluble protein was prepared in the same manner as described above, and attached to Ciba cron blue equilibrated with binding buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5) at a flow rate of 2 ml / min And then 100 ml of washing buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5) was flowed at a flow rate of 3 ml / min to remove impurities that were not bound to the column and nonspecifically weakly bound to the column. The attached protein was recovered using buffer (20 mM Tris-HCl, 2 M NaCl, pH 7.5) containing a high concentration of salt. SDS-PAGE analysis was performed to confirm the recovered fractions and purity of the mBFP, and then a metal-affinity resin column for the removal of contaminating proteins eluted together was performed. To this end, the recovered protein solution was diluted 4-fold and then the protein attachment was induced at a flow rate of 2 ml / min in a Ni-NTA resin equilibrated with 50 ml of binding buffer. Removal of the nonspecifically weakly bound impurities with the unbound protein was performed by flowing 100 ml of wash buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH 7.5) at a flow rate of 3 ml / min. Proteins adsorbed on Ni-NTA resin were recovered using buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 250 mM Imidazole, pH 7.5). After confirming the fractional section using a fluorescence spectrophotometer, a desalting column was used to remove imidazole and sodium chloride present in the eluate.

또한 his-ZWF, his-mfnk, 그리고 his-ppnK의 경우, 가용성 단백질이 존재하는 상등액 시료는 위의 과정과 동일하게 준비하여, 바인딩 버퍼(20mM Tris-HCl, pH 7.5)로 평형에 도달시킨 음이온 교환수지(anion exchange resin)에 2㎖/min 의 유속으로 단백질의 부착을 유도한 후, 100㎖ 의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, pH 7.5)를 3㎖/min의 유속으로 흘려 보내 컬럼에 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거하였다. 부착된 단백질은 고농도의 염이 포함된 완충액(20mM Tris-HCl, 2M NaCl, pH 7.5)를 이용해 회수하였다. SDS-PAGE 분석을 통해 각 단백질이 회수된 분획구간과 순도를 확인한 후, 같이 용출된 오염 단백질의 제거를 위한 금속친화 수지 컬럼을 수행하였다. 이를 위해 회수된 단백질 용액을 4배로 희석한 후, 50㎖ 의 binding buffer 로 평형에 도달시킨 Ni-NTA 수지에 2 ㎖/min 의 유속으로 단백질 부착을 유도하였다. 결합되지 않은 단백질과 비 특이적으로 약하게 결합된 불순물들을 제거는 100㎖ 의 세척 완충액(20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 10mM imidazole, pH 7.5)를 3 ㎖/min의 유속으로 흘려 보내 수행하였다. Ni-NTA 수지에 흡착된 단백질들을 완충액 (20mM Tris-HCl, 300mM NaCl, 250mM imidazole, pH 7.5)를 이용해 회수하였다. 형광감도계를 이용해 분획구간을 확인한 후, 용출액에 존재하는 이미다졸과 염화나트륨의 제거에는 탈염 칼럼(desalting column)을 이용하였다.In the case of his-ZWF, his-mfnk, and his-ppnK, the supernatant sample in which the soluble protein was present was prepared in the same manner as above and anion reached equilibrium with binding buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5) After attachment of the protein to the anion exchange resin at a flow rate of 2 ml / min, 100 ml of washing buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.5) was flowed at a flow rate of 3 ml / min to bind the column Lt; RTI ID = 0.0 > non-specific < / RTI > weakly bound impurities. The attached protein was recovered using a buffer solution (20 mM Tris-HCl, 2M NaCl, pH 7.5) containing a high concentration of salt. After confirming the fraction and purity of the recovered fractions of each protein through SDS-PAGE analysis, a metal-affinity resin column for the removal of the contaminating proteins eluted together was performed. To this end, the recovered protein solution was diluted 4-fold and then the protein attachment was induced at a flow rate of 2 ml / min in a Ni-NTA resin equilibrated with 50 ml of a binding buffer. Removal of the nonspecifically weakly bound impurities with unbound protein was performed by flowing 100 ml of wash buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH 7.5) at a flow rate of 3 ml / min. Proteins adsorbed on Ni-NTA resin were recovered using buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 250 mM imidazole, pH 7.5). After confirming the fractional section using a fluorescence spectrophotometer, a desalting column was used to remove the imidazole and sodium chloride present in the eluate.

회수된 용액들을 SDS-PAGE로 확인한 결과, 도 4에서도 확인할 수 있듯이 최소 95% 이상의 고순도를 지닌 단백질을 확인할 수 있었다. 이러한 순도를 지닌 재조합 mBFP의 형광능은 친화 태그가 융합되지 않은 야생형 단백질과 차이를 지니지 않아 조효소 측정 과정에 문제가 없는 것으로 확인되었으며 his-ZWF, his-mfnk, 그리고 his-ppnK의 효소활성은 친화 태그가 융합되지 않은 야생형 단백질(분리하지 않은 상태)보다 순도가 높아 기존에 알려진 비활성(specific activity)과 유사한 수준으로 확인되었다(표 3). The recovered solutions were confirmed by SDS-PAGE, and as shown in FIG. 4, a protein having a purity of at least 95% was confirmed. The fluorescence of recombinant mBFP with this purity was found to be no problem in the coenzyme determination process because the affinity tag did not differ from the wild type protein not fused. The enzymatic activity of his-ZWF, his-mfnk, and his- The tag was found to be similar in purity to wild-type protein (unseparated state), which is similar to the known specific activity (Table 3).

커플링 효소의 활성 측정 결과Activity measurement of coupling enzyme 이름name Specific activitya
(Units/㎎ protein ± SD)
Specific activity a
(Units / mg protein +/- SD)
ZWFZWF 23.4 ± 1.523.4 ± 1.5 his-ZWFhis-ZWF 1254.5 ± 15.41254.5 ± 15.4 mfnkmfnk 121.7 ± 4.6121.7 ± 4.6 his-mfnkhis-mfnk 2251.8 ± 25.62251.8 ± 25.6 ppnkppnk 56.2 ± 2.656.2 ± 2.6 his-ppnkhis-ppnk 1562.6 ± 19.21562.6 + 19.2 a: SD는 표준편차(standard deviation) a : SD is the standard deviation

태그 융합 변이 Tag fusion mutation mBFP의mBFP 활성과 특성 변화 확인 Identification of activity and property changes

mBFP에 이용된 히스 태그와 램프 태그 구조가 단백질의 기능에 영향을 주었는지 확인하기 위하여, 완충 용액 50mM Tris(pH 7.5)에 100nM NADPH를 넣고 his-mBFP, R1-mBFP, R2-mBFP, R3-mBFP, R4-mBFP, R5-mBFP, 그리고 R6-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 단백질 별로 측정된 형광 값에서 단백질을 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 모두 조효소 농도에 의존적으로 형광이 증진됨을 확인 하였으며 히스 태그와 램프 태그에 의한 형광 차이는 발견할 수 없었다. mBFP, R2-mBFP, R2-mBFP, and R3-mBFP were added to 100 nM NADPH in a buffer solution of 50 mM Tris (pH 7.5) in order to determine whether the heat tag and ramp- mBFP, R4-mBFP, R5-mBFP, and R6-mBFP were added to measure fluorescence. As a result of removing the background value by subtracting the fluorescence value measured by the protein from the fluorescence value of the buffer solution not containing the protein, it was confirmed that fluorescence was enhanced depending on the coenzyme concentration, and the fluorescent difference due to the heath tag and the lamp tag I could not find it.

알려진 바에 의하면 활성에는 큰 차이가 없지만, 미세한 구조변화에 의해 조효소에 대한 특이성이나 결합정도가 차이가 날 수 있는 가능성이 있는 것으로 알려져 있다. 이를 확인하기 위해 다른 조효소(NAD+, NADH, NADP+) 존재하는 경우에 측정되는 NADPH 형광을 비교하였다. 상기 방법같이 배경값을 제거한 결과, his-mBFP는 NADPH 용액에 NAD+와 NADH 추가에 의한 형광 변화가 없었으나 NADP+의 농도가 증가함에 따라 측정되는 NADPH 형광 값이 감소하였다. 램프 태그가 포함된 대부분의 mBFP가 his-mBFP와 같은 결과를 보였으나, R2-mBFP는 NADP+의 농도에 의한 간섭이 거의 없는 상태로 NADPH 형광을 증진시킴을 확인하였다(도 5). 이는 mBFP 단백질 구조에 NADP(H) 결합 부위가 존재하기 때문에 NADP+와 NADPH가 경쟁적으로 결합함으로써 형광 활성에 영향을 미치는 것으로 램프태그가 포함된 R2-mBFP는 이러한 NADP+ 결합능력에 변화가 유발되었음을 의미한다. 결과에서 보듯이 높은 농도의 NADP+가 아니라면 his-mBFP를 이용하여 NADPH를 형광을 측정하여도 큰 영향은 없으나, 상대적으로 적은양의 NADPH를 측정하거나 산화환원된 조효소 4종이 모두 존재하는 환경에서는 NADP+에 의한 간섭이 없는 R2-mBFP를 이용하는 것이 바람직하다.It is known that there is no significant difference in activity, but it is known that there is a possibility that the specificity or the degree of binding to coenzyme may be different due to a minute structural change. To confirm this, we compared NADPH fluorescence measured in the presence of other coenzyme (NAD +, NADH, NADP +). As a result of removing the background value as described above, the fluorescence value of his-mBFP was not changed by addition of NAD + and NADH to the NADPH solution, but the NADPH fluorescence value decreased as the concentration of NADP + increased. Most of the mBFPs with lamp tags showed the same results as his-mBFP, but R2-mBFP enhanced NADPH fluorescence with little interference by NADP + concentration (Fig. 5). This is due to the presence of NADP (H) binding sites in the mBFP protein structure, which means that NADP + and NADPH competitively affect fluorescence activity, indicating that the R2-mBFP containing the ramp tag resulted in a change in NADP + binding capacity . As shown in the results, if NADP + is not a high concentration, fluorescence measurement of NADPH using his-mBFP does not have a significant effect. However, in a case where a relatively small amount of NADPH is measured or in the presence of all four redox coenzyme species, NADP + It is preferable to use R2-mBFP which does not cause interference due to interference.

커플링 시스템(Coupling system) 도입에 의한 By introducing a coupling system NADPNADP + 측정 시스템 확립+ Establish measurement system

실시예Example 5-1.  5-1. G6PDH를G6PDH 이용한  Used NADPNADP + 정량 최적 반응조건 확립+ Establish quantitative optimum reaction conditions

NADP+ 의존적 효소 활성을 이용한 NADP+ 정량에서 R2-mBFP 형광의 반응 조건을 확인하기 위하여, 완충 용액 50mM Tris(pH 7.5)에 0.2mM NADP+, 0.5mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate)을 넣은 후, 0.05, 0.25, 0.75, 1mU his-ZWF(G6PDH)을 혼합하여 30에서 시간 별로 반응 후, R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 효소 농도 별로 측정된 형광 값에서 효소를 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 흡광도를 이용한 측정에서는 확인하기 어려우며 자체 형광 값으로도 기울기 차이가 별로 없었던 0.05mU G6PDH 효소 활성을 mBFP를 이용하여 뚜렷하게 확인하였다(도 6A). 그리고, 반응 온도에 대한 의존성을 확인하기 위해, 순수 분리된 his-ZWF 용액(0.25mU, 50mM Tris-HCl buffer, pH 7.5)을 각각의 온도 (4~55)로 조절된 워터 배스(water bath)에 한 시간 정치한 후, 상기 완충용액에 0.2mM NADP+, 0.5mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate)을 혼합하여 반응시킨 후 R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 그 결과, 도 6B에서 확인할 수 있듯이, 각 온도에 따른 형광세기는 37℃에서 최적임을 확인하였다. 보다 상세하게, NADP+ 농도에 따른 선형의 반응 특성을 확인할 수 있는 구간은 10 ~ 20에서 30nM ~ 5μM, 20와 37에서 20nM ~ 5μM, 45에서 50nM ~ 3μM, 55에서 200nM ~ 1μM 이었다. 또한, 완충액에 따른 형광편차와 세기를 분석해 기존 방법이 지닌 완충액의 제한 문제가 해결 가능한지를 분석하였다. 보다 상세하게, G6PDH와 mBFP를 다양한 완충액에 정치시켜 평형을 유도한 후에 형광을 측정하였으며, 이때 이용한 완충액의 최종 농도는 다음과 같다: 50mM Tris-HCl(pH 7.5), 50mM 인산 나트륨(sodium-phosphate, pH 6.01), 50mM 중탄산염-탄산염(carbonate-bicarbonate, pH 10.37), 50mM PBS(pH 7.2), 50mM 글리신-NaOH(glycine-NaOH, pH 9.0), 50mM 시트르산-시트르산나트륨(citric acid-sodium citrate, pH 4.71), 50mM 아세트산-아세트산나트륨(acetic acid-sodium acetate, pH 3.95), 50mM 시트르산-인산버퍼(citric acid-phosphate buffer, pH 2.65). 그 결과 도 6C에서 확인할 수 있듯이, 각 완충액에 따른 형광세기는 50mM Tris-HCl (pH 7.5)에서 가장 높았으며, 약산성 완충액에서 염기성 완충액까지 넓은 범위에서 NADP+ 농도에 따라 뚜렷한 측정값을 보여 주었다. 이러한 조건에서의 선형응답구간을 분명한 유의상을 보여주었다. 유의성을 벗어 나지는 않으나 산성 완충액에서는 형광이 감소하여 선형구간의 기울기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.In order to confirm the reaction conditions of R2-mBFP fluorescence in NADP + quantitation using NADP + dependent enzyme activity, 0.2 mM NADP +, 0.5 mM MgCl 2 , 1 mM glucose-6-phosphate in 50 mM Tris (pH 7.5) phosphate was added to each well, and then 0.05, 0.25, 0.75, and 1 mUU his-ZWF (G6PDH) were mixed and reacted at 30 for each hour. Then, R2-mBFP was added to measure fluorescence. The fluorescence values measured by enzyme concentration were subtracted from the fluorescence values of the buffer solution not containing the enzyme and the background values were removed. As a result, it was found that 0.05mU G6PDH Enzyme activity was clearly identified using mBFP (Fig. 6A). In order to confirm the dependence on the reaction temperature, a pure water separated his-ZWF solution (0.25 mU, 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) was added to a water bath adjusted to each temperature (4-55) After incubation for one hour, 0.2 mM NADP +, 0.5 mM MgCl 2 , and 1 mM glucose-6-phosphate were mixed and reacted in the buffer solution, followed by addition of R2-mBFP to measure fluorescence. As a result, as shown in FIG. 6B, it was confirmed that the fluorescence intensity according to each temperature was optimal at 37 ° C. More specifically, the range in which the linear response characteristics according to NADP + concentration can be confirmed was 10 to 20 to 30 nM to 5 μM, 20 to 37 to 20 nM to 5 μM, 45 to 50 nM to 3 μM, and 55 to 200 nM to 1 μM. In addition, we analyzed fluorescence variation and intensity according to the buffer solution to analyze whether the limitation problem of the existing buffer solution can be solved. In detail, the fluorescence was measured after G6PDH and mBFP were placed in various buffers to induce equilibrium. The final concentration of the buffer used was as follows: 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM sodium phosphate , pH 6.01), 50 mM carbonate-bicarbonate, pH 10.37, 50 mM PBS, 50 mM glycine-NaOH, pH 9.0, 50 mM citric acid- sodium citrate, pH 4.71), 50 mM acetic acid-sodium acetate (pH 3.95), and 50 mM citric acid-phosphate buffer (pH 2.65). As a result, as shown in FIG. 6C, the fluorescence intensities of the respective buffers were the highest in 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), and the measured values were significantly dependent on the NADP + concentration over a wide range from the weakly acidic buffer solution to the basic buffer solution. The linear response interval under these conditions showed a clear sign. The fluorescence was decreased in the acidic buffer solution, but the slope of the linear section decreased.

실시예Example 5-2. 순수시료 내의  5-2. Pure sample NADPNADP + 농도 검정법+ Concentration assay

이상의 최적 측정 방법을 이용하여 순수시료 내의 NADP+를 정량하기 위해 완충용액(50mM, Tris pH 7.5)에 0.5mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate) 그리고 0.5mU G6PDH를 첨가 시킨 후 NADP+ 농도 별로 37에서 10분간 반응 후, mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 배경값(Background)을 제거한 후, 표준곡선을 측정한 결과 r2 값이 0.998 이상으로 NADP+ 분석 시스템을 적용할 수 있음이 확인되었다(도 6D). 이는 G6PDH 활성에 의해 환원(NADPH)되는 NADP+를 실시간에 가깝게 효율적으로 정량 할 수 있음을 의미한다.In order to quantitate NADP + in pure samples, 0.5mM MgCl 2 , 1mM glucose-6-phosphate and 0.5mU G6PDH were added to the buffer solution (50mM, Tris pH 7.5) After incubation at 37 for 10 min with NADP + concentration, mBFP was added to measure fluorescence. After removing the background value, the standard curve was measured, and it was confirmed that the NADP + analysis system could be applied with an r2 value of 0.998 or more (FIG. 6D). This means that NADP + reduced by G6PDH activity (NADPH) can be quantified close to real time efficiently.

커플링 시스템(Coupling system) 도입에 의한 By introducing a coupling system NADHNADH 측정 시스템 확립 Establishment of measurement system

실시예Example 6-1.  6-1. NADHNADH kinase를kinase 이용한  Used NADHNADH 정량 최적 반응조건 확립 Establish quantitative optimum reaction conditions

NADH 의존적 효소 활성을 이용한 NADH 정량을 위한 R2-mBFP 형광의 반응 조건을 확인하기 위하여, 완충용액 50mM Tris(pH 7.5)에 0.5mM NADH, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2을 넣은 후, 0.05, 0.25, 0.75, 1mU his-mfnk(NADH kinase)을 혼합하여 30에서 시간 별로 반응 후, R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 효소 농도 별로 측정된 형광 값에서 효소를 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 흡광도를 이용한 측정에서는 확인하기 어려우며 자체 형광 값으로도 기울기 차이가 별로 없었던 0.05mU NADH kinase 효소 활성을 mBFP를 이용하여 뚜렷하게 확인하였다(도 7A). 또한 반응 온도에 대한 의존성을 확인하기 위해, 순수 분리된 his-mfnk 용액(0.25mU, 50mM Tris-HCl buffer, pH 7.5)을 4~55에서 각각의 온도로 조절된 워터 배스(Water bath)에 한 시간 정치한 후, 위의 완충용액에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2과 NADH 농도 별로 혼합하여 반응시킨 후 R2-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 그 결과, 도 7B에서 확인할 수 있듯이, 각 온도에 따른 형광세기는 45℃에서 최적임을 확인하였다. 보다 상세하게, NADH 농도에 따른 선형의 반응 특성을 확인할 수 있는 구간은 10 ~ 20에서 30nM ~ 8μM, 20와 37에서 30nM ~ 5μM, 45에서 50nM ~ 5μM, 55에서 200nM ~ 5μM 이었다. 또한, 완충액에 따른 형광편차와 세기를 분석해 기존 방법이 지닌 완충액의 제한 문제가 해결 가능한지를 분석하였다. 보다 상세하게, NADH kinase와 R2-mBFP를 다양한 완충액에 정치시켜 평형을 유도한 후에 형광을 측정하였으며, 이때 이용한 완충액의 최종 농도는 다음과 같다: 50mM Tris-HCl (pH 7.5), 50mM 인산 나트륨(sodium-phosphate, pH 6.01), 50mM 중탄산염-탄산염(carbonate-bicarbonate, pH 10.37), 50mM PBS (pH 7.2), 50mM 글리신-NaOH(glycine-NaOH, pH 9.0), 50mM 시트르산-시트르산나트륨(citric acid-sodium citrate, pH 4.71), 50mM 아세트산-아세트산나트륨(acetic acid-sodium acetate, pH 3.95), 50mM 시트르산-인산버퍼(citric acid-phosphate buffer, pH 2.65). 그 결과 도 7C에서 확인할 수 있듯이, 각 완충액에 따른 형광세기는 50mM 글리신-NaOH (pH 9.0)에서 가장 높았으며, 약산성 완충액에서 염기성 완충액까지 넓은 범위에서 NADH 농도에 따라 뚜렷한 측정값을 보여 주었고, 선형응답구간이 분명함을 확인하였다. 유의성을 벗어 나지는 않으나 산성 완충액에서는 형광이 감소하여 선형구간의 기울기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.In order to confirm the reaction conditions of R2-mBFP fluorescence for NADH determination using NADH-dependent enzyme activity, 0.5 mM NADH, 0.3 mM ATP, and 0.25 mM MgCl 2 were added to a buffer solution of 50 mM Tris (pH 7.5) , 0.75, and 1 mU his-mfnk (NADH kinase) were mixed and reacted at 30 for each hour. Then, R2-mBFP was added to measure fluorescence. The fluorescence values measured by enzyme concentration were subtracted from the fluorescence values of the buffer solution without enzyme and the background was removed. As a result, it was difficult to confirm the measurement using the absorbance, and 0.05mU NADH kinase enzyme activity was clearly confirmed using mBFP (Fig. 7A). To confirm the dependence on the reaction temperature, a purely separated his-mfnk solution (0.25 mU, 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) was added to a water bath adjusted at 4 to 55 ° C After incubation, the mixture was reacted with 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 and NADH in the buffer solution, and then fluorescence was measured by adding R2-mBFP. As a result, as shown in FIG. 7B, it was confirmed that the fluorescence intensity according to each temperature was optimal at 45 ° C. More specifically, the range in which the linear response characteristics according to the NADH concentration can be confirmed was 10 to 20 to 30 nM to 8 μM, 20 to 37 to 30 nM to 5 μM, 45 to 50 nM to 5 μM, and 55 to 200 nM to 5 μM. In addition, we analyzed fluorescence variation and intensity according to the buffer solution to analyze whether the limitation problem of the existing buffer solution can be solved. More specifically, the fluorescence was measured after NADH kinase and R2-mBFP were placed in various buffers and equilibrium was induced. The final concentration of the buffer used was as follows: 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM sodium phosphate sodium phosphate, pH 6.01), 50 mM carbonate-bicarbonate, pH 10.37, 50 mM PBS, 50 mM glycine-NaOH, pH 9.0, 50 mM citric acid- sodium citrate, pH 4.71), 50 mM acetic acid-sodium acetate (pH 3.95), and 50 mM citric acid-phosphate buffer (pH 2.65). As a result, as shown in FIG. 7C, the fluorescence intensity according to each buffer was the highest in 50 mM glycine-NaOH (pH 9.0), and the measured values showed a wide range from the weak acid buffer to the basic buffer depending on the NADH concentration, We confirmed that the response interval is clear. The fluorescence was decreased in the acidic buffer solution, but the slope of the linear section decreased.

커플링 시스템(Coupling system) 도입에 의한 By introducing a coupling system NADHNADH 측정 시스템 확립 Establishment of measurement system

실시예Example 6-1.  6-1. NADHNADH kinase를kinase 이용한  Used NADHNADH 정량 최적 반응조건 확립 Establish quantitative optimum reaction conditions

NADH 의존적 효소 활성을 이용한 NADH 정량을 위한 R2-mBFP 형광의 반응 조건을 확인하기 위하여, 완충용액 50mM Tris(pH 7.5)에 0.5mM NADH, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2을 넣은 후, 0.05, 0.25, 0.75, 1mU his-mfnk(NADH kinase)을 혼합하여 30에서 시간 별로 반응 후, R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 효소 농도 별로 측정된 형광 값에서 효소를 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 흡광도를 이용한 측정에서는 확인하기 어려우며 자체 형광 값으로도 기울기 차이가 별로 없었던 0.05mU NADH kinase 효소 활성을 mBFP를 이용하여 뚜렷하게 확인하였다(도 7A). 또한 반응 온도에 대한 의존성을 확인하기 위해, 순수 분리된 his-mfnk 용액(0.25mU, 50mM Tris-HCl buffer, pH 7.5)을 4~55에서 각각의 온도로 조절된 워터 배스(Water bath)에 한 시간 정치한 후, 위의 완충용액에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2과 NADH 농도 별로 혼합하여 반응시킨 후 R2-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 그 결과, 도 7B에서 확인할 수 있듯이, 각 온도에 따른 형광세기는 45℃에서 최적임을 확인하였다. 보다 상세하게, NADH 농도에 따른 선형의 반응 특성을 확인할 수 있는 구간은 10 ~ 20에서 30nM ~ 8μM, 20와 37에서 30nM ~ 5μM, 45에서 50nM ~ 5μM, 55에서 200nM ~ 5μM 이었다. 또한, 완충액에 따른 형광편차와 세기를 분석해 기존 방법이 지닌 완충액의 제한 문제가 해결 가능한지를 분석하였다. 보다 상세하게, NADH kinase와 R2-mBFP를 다양한 완충액에 정치시켜 평형을 유도한 후에 형광을 측정하였으며, 이때 이용한 완충액의 최종 농도는 다음과 같다: 50mM Tris-HCl (pH 7.5), 50mM 인산 나트륨(sodium-phosphate, pH 6.01), 50mM 중탄산염-탄산염(carbonate-bicarbonate, pH 10.37), 50mM PBS (pH 7.2), 50mM 글리신-NaOH(glycine-NaOH, pH 9.0), 50mM 시트르산-시트르산나트륨(citric acid-sodium citrate, pH 4.71), 50mM 아세트산-아세트산나트륨(acetic acid-sodium acetate, pH 3.95), 50mM 시트르산-인산버퍼(citric acid-phosphate buffer, pH 2.65). 그 결과 도 7C에서 확인할 수 있듯이, 각 완충액에 따른 형광세기는 50mM 글리신-NaOH (pH 9.0)에서 가장 높았으며, 약산성 완충액에서 염기성 완충액까지 넓은 범위에서 NADH 농도에 따라 뚜렷한 측정값을 보여 주었고, 선형응답구간이 분명함을 확인하였다. 유의성을 벗어 나지는 않으나 산성 완충액에서는 형광이 감소하여 선형구간의 기울기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.In order to confirm the reaction conditions of R2-mBFP fluorescence for NADH determination using NADH-dependent enzyme activity, 0.5 mM NADH, 0.3 mM ATP, and 0.25 mM MgCl 2 were added to a buffer solution of 50 mM Tris (pH 7.5) , 0.75, and 1 mU his-mfnk (NADH kinase) were mixed and reacted at 30 for each hour. Then, R2-mBFP was added to measure fluorescence. The fluorescence values measured by enzyme concentration were subtracted from the fluorescence values of the buffer solution without enzyme and the background was removed. As a result, it was difficult to confirm the measurement using the absorbance, and 0.05mU NADH kinase enzyme activity was clearly confirmed using mBFP (Fig. 7A). To confirm the dependence on the reaction temperature, a purely separated his-mfnk solution (0.25 mU, 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) was added to a water bath adjusted at 4 to 55 ° C After incubation, the mixture was reacted with 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 and NADH in the buffer solution, and then fluorescence was measured by adding R2-mBFP. As a result, as shown in FIG. 7B, it was confirmed that the fluorescence intensity according to each temperature was optimal at 45 ° C. More specifically, the range in which the linear response characteristics according to the NADH concentration can be confirmed was 10 to 20 to 30 nM to 8 μM, 20 to 37 to 30 nM to 5 μM, 45 to 50 nM to 5 μM, and 55 to 200 nM to 5 μM. In addition, we analyzed fluorescence variation and intensity according to the buffer solution to analyze whether the limitation problem of the existing buffer solution can be solved. More specifically, the fluorescence was measured after NADH kinase and R2-mBFP were placed in various buffers and equilibrium was induced. The final concentration of the buffer used was as follows: 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM sodium phosphate sodium phosphate, pH 6.01), 50 mM carbonate-bicarbonate, pH 10.37, 50 mM PBS, 50 mM glycine-NaOH, pH 9.0, 50 mM citric acid- sodium citrate, pH 4.71), 50 mM acetic acid-sodium acetate (pH 3.95), and 50 mM citric acid-phosphate buffer (pH 2.65). As a result, as shown in FIG. 7C, the fluorescence intensity according to each buffer was the highest in 50 mM glycine-NaOH (pH 9.0), and the measured values showed a wide range from the weak acid buffer to the basic buffer depending on the NADH concentration, We confirmed that the response interval is clear. The fluorescence was decreased in the acidic buffer solution, but the slope of the linear section decreased.

커플링 시스템(Coupling system) 도입에 의한 By introducing a coupling system NADNAD + 측정 시스템 확립+ Establish measurement system

실시예Example 7-1.  7-1. NADNAD + + kinase를kinase 이용한  Used NADNAD + 정량 최적 반응조건 확립+ Establish quantitative optimum reaction conditions

NAD+ 의존적 효소 활성을 이용한 NAD+ 정량을 위한 R2-mBFP 형광의 반응 조건을 확인하기 위하여, 완충용액(50mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM NAD+, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate) 그리고 0.5mU his-ZWF(G6PDH)을 넣은 후, 0.05, 0.25, 0.75, 1mU his-ppnk(NAD+ kianse)을 혼합하여 30에서 시간 별로 반응 후, R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 효소 농도 별로 측정된 형광 값에서 효소를 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 흡광도를 이용한 측정에서는 확인이 어려우며 조효소 자체의 형광 값으로는 차이가 별로 없었던 0.05mU NAD+ kinase 효소 활성을 R2-mBFP를 이용하여 뚜렷하게 확인하였다(도 8A). 또한 반응 온도에 대한 의존성을 확인하기 위해, 순수 분리된 his-ppnk 용액 (0.25mU, 50mM Tris-HCl buffer, pH 7.5)을 4-55 에서 각각의 온도로 조절된 워터 배스(water bath)에 한 시간 정치한 후, 상기 완충용액에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate), 0.5mU his-ZWF(G6PDH) 그리고 NAD+ 농도 별로 혼합하여 반응시킨 후 R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 그 결과, 도 8B에서 확인할 수 있듯이, 각 온도에 따른 형광세기는 37℃에서 최적임을 확인하였다. 보다 상세하게, NAD+ 농도에 따른 선형의 반응 특성을 확인할 수 있는 구간은 10 ~ 20에서 30nM ~ 5μM, 20와 37에서 20nM ~ 5μM, 45에서 100nM ~ 5μM, 55에서 200nM ~ 5μM 이었다. 또한, 완충액에 따른 형광편차와 세기를 분석해 기존 방법이 지닌 완충액의 제한 문제가 해결 가능한지를 분석하였다. 보다 상세하게, NAD+ kinase와 mBFP를 다양한 완충액에 정치시켜 평형을 유도한 후에 형광을 측정하였으며, 이때 이용한 완충액의 최종 농도는 다음과 같다: 50mM Tris-HCl(pH 7.5), 50mM 인산 나트륨(sodium-phosphate, pH 6.01), 50mM 중탄산염-탄산염(carbonate-bicarbonate, pH 10.37), 50mM PBS (pH 7.2), 50mM 글리신-NaOH(glycine-NaOH, pH 9.0), 50mM 시트르산-시트르산나트륨(citric acid-sodium citrate, pH 4.71), 50mM 아세트산-아세트산나트륨(acetic acid-sodium acetate, pH 3.95), 50mM 시트르산-인산버퍼(citric acid-phosphate buffer, pH 2.65). 그 결과 도 8C에서 확인할 수 있듯이, 각 완충액에 따른 형광세기는 50mM PBS(pH 7.2)에서 가장 높았으며, 약산성 완충액에서 염기성 완충액까지 넓은 범위에서 NAD+ 농도에 따라 뚜렷한 측정 값을 보여 주었다. 유의성을 벗어 나지는 않으나 산성 완충액에서는 형광이 감소하여 선형구간의 기울기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. Using NAD + dependent enzyme activity, NAD + To confirm the reaction conditions of R2-mBFP fluorescence for quantification, 0.5 mM NAD +, 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 1 mM glucose-6-phosphate (pH 7.5) was added to the buffer solution (50 mM Tris, ), 0.5mU his-ZWF (G6PDH), 0.05, 0.25, 0.75, 1mU his-ppnk (NAD + kianse) were mixed and reacted with each other at 30 for 30 hours. Then, R2-mBFP was added to measure fluorescence. As a result of removing the background value by subtracting the fluorescence value measured by the enzyme concentration from the fluorescence value of the buffer solution not containing the enzyme, it was difficult to confirm the measurement using the absorbance and the fluorescence value of the coenzyme itself was not significantly different from 0.05mu The NAD + kinase enzyme activity was clearly confirmed using R2-mBFP (Fig. 8A). To confirm the dependence on the reaction temperature, purely separated his-ppnk solution (0.25 mU, 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) was added to a water bath adjusted at 4-55 at each temperature After the reaction was completed, the reaction mixture was mixed with 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 1 mM glucose-6-phosphate, 0.5 mUU his-ZWF (G6PDH) and NAD + -mBFP was added to measure fluorescence. As a result, as shown in FIG. 8B, it was confirmed that the fluorescence intensity according to each temperature was optimal at 37 ° C. More specifically, the range in which the linear response characteristics according to the NAD + concentration can be confirmed was 10 to 20 to 30 nM to 5 μM, 20 to 37 to 20 nM to 5 μM, 45 to 100 nM to 5 μM, and 55 to 200 nM to 5 μM. In addition, we analyzed fluorescence variation and intensity according to the buffer solution to analyze whether the limitation problem of the existing buffer solution can be solved. More specifically, fluorescence was measured after NAD + kinase and mBFP were placed in various buffers to induce equilibrium. The final concentrations of the buffers used were as follows: 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM sodium phosphate- phosphate, pH 6.01), 50 mM carbonate-bicarbonate (pH 10.37), 50 mM PBS (pH 7.2), 50 mM glycine-NaOH, pH 9.0, 50 mM citric acid- sodium citrate , pH 4.71), 50 mM acetic acid-sodium acetate (pH 3.95), and 50 mM citric acid-phosphate buffer (pH 2.65). As a result, as shown in FIG. 8C, the fluorescence intensities according to each buffer were the highest in 50 mM PBS (pH 7.2) and showed a clear measurement value depending on the NAD + concentration over a wide range from weakly acidic buffer solution to basic buffer solution. The fluorescence was decreased in the acidic buffer solution, but the slope of the linear section decreased.

또한, NAD+를 NADH로 전환시키기 위한 방법 중 하나로 NAD+에 의존적인 탈수소효소(dehydrogenase)를 이용하여 NAD+를 정량하기 위하여, 완충용액(50mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM NAD+, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 0.01% 에탄올을 넣은 후, 0.05, 0.25, 0.75, 1mU ADH(alcohol dehydrogenase, Sigma)을 혼합하여 30에서 시간 별로 반응 후, NADH kinase 와 his-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 효소 농도 별로 측정된 형광 값에서 효소를 넣지 않은 완충용액의 형광 값으로 빼주어 배경값(background)을 제거한 결과, 흡광도를 이용한 측정에서는 확인하기 어려우며 자체 형광 값으로도 기울기 차이가 별로 없었던 0.05mU ADH 효소 활성을 mBFP를 이용하여 뚜렷하게 확인하였다(도 9A). 또한 반응 온도에 대한 의존성을 확인하기 위해, 완충용액(50mM Tris-HCl 버퍼, pH 7.5, 0.25mU ADH)을 4~55 범위내에서 각각의 온도로 조절된 워터 배스(Water bath)에 한 시간 정치한 후, 상기 완충용액에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 0.01% 에탄올, NADH kinase 그리고 NAD+ 농도 별로 혼합하여 반응시킨 후 R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다. 그 결과, 도 9B에서 확인할 수 있듯이, 각 온도에 따른 형광세기는 37℃에서 최적임을 확인하였다. 보다 상세하게, NAD+ 농도에 따른 선형의 반응 특성을 확인할 수 있는 구간은 10 ~ 20에서 50nM ~ 5μM, 20와 37에서 30nM ~ 10μM, 45에서 100nM ~ 3μM, 55에서 200nM ~ 1μM 이었다. 또한, 완충액에 따른 형광편차와 세기를 분석해 기존 방법이 지닌 완충액의 제한 문제가 해결 가능한지를 분석하였다. 보다 상세하게, ADH와 R2-mBFP를 다양한 완충액에 정치시켜 평형을 유도한 후에 형광을 측정하였으며, 이때 이용한 완충액의 최종 농도는 위의 완충용액과 같다. 그 결과 도 9C에서 확인할 수 있듯이, 각 완충액에 따른 형광세기는 50mM Tris-HCl (pH 7.5)에서 가장 높았으며, 약산성 완충액에서 염기성 완충액까지 넓은 범위에서 NAD+ 농도에 따라 뚜렷한 측정값을 보여 주었다. 유의성을 벗어 나지는 않으나 산성 완충액에서는 형광이 감소하여 선형구간의 기울기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. In order to quantitate NAD + using a dehydrogenase dependent on NAD + as one of the methods for converting NAD + to NADH, a buffer solution (50 mM Tris, pH 7.5) was added with 0.5 mM NAD +, 0.3 mM ATP, 0.25 mM After incubation at 30 for 30 hrs with the addition of MgCl 2 and 0.01% ethanol, 0.05, 0.25, 0.75, and 1 mU ADH (alcohol dehydrogenase, Sigma) were added and fluorescence was measured by adding NADH kinase and his-mBFP. The fluorescence values measured by enzyme concentration were subtracted from the fluorescence values of the unfilled buffer solution to remove the background. As a result, it was difficult to confirm the measurement using the absorbance, and 0.05mU ADH Enzyme activity was clearly confirmed using mBFP (Fig. 9A). In order to confirm the dependence on the reaction temperature, a buffer (50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5, 0.25 mU ADH) was added to the water bath adjusted to the respective temperature within the range of 4 to 55, Then, the buffer solution was mixed with 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 0.01% ethanol, NADH kinase, and NAD +, and then the fluorescence was measured by adding R2-mBFP. As a result, as shown in FIG. 9B, it was confirmed that the fluorescence intensity according to each temperature was optimal at 37 ° C. More specifically, the range in which the linear response characteristics according to the NAD + concentration can be confirmed was 10 to 20 to 50 nM to 5 μM, 20 to 37 to 30 nM to 10 μM, 45 to 100 nM to 3 μM, and 55 to 200 nM to 1 μM. In addition, we analyzed fluorescence variation and intensity according to the buffer solution to analyze whether the limitation problem of the existing buffer solution can be solved. More specifically, fluorescence was measured after the equilibrium was induced by standing the ADH and R2-mBFP in various buffers, and the final concentration of the buffer used was the same as the above buffer solution. As a result, as shown in FIG. 9C, the fluorescence intensities of the respective buffers were the highest in 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), and the measured values were significantly dependent on the NAD + concentration over a wide range from the weakly acidic buffer solution to the basic buffer solution. The fluorescence was decreased in the acidic buffer solution, but the slope of the linear section decreased.

실시예Example 7-2. 순수시료 내의  7-2. Pure sample NADNAD + 농도 검정법+ Concentration assay

이상의 최적 측정방법을 이용하여 순수시료 내의 NAD+를 정량하기 위해 완충용액 (50mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM NAD+, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate), 0.5mU his-ZWF(G6PDH) 그리고 0.5mU his-ppnk(NAD+ kinase)이 첨가된 완충용액을 37에서 10분간 반응 후, mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 배경값(Background)을 제거한 후, 표준곡선을 측정한 결과 r2 값이 0.995 이상으로 NAD+ 분석 시스템을 적용할 수 있음이 확인되었다(도 8D). 이는 NAD+ kinase 활성을 접목해 NAD+를 실시간에 가깝게 효율적으로 정량 할 수 있음을 의미한다.To determine the amount of NAD + in the pure sample, 0.5mM NAD +, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl 2 , 1mM glucose-6-phosphate (50 mM Tris, pH 7.5) ), 0.5mU his-ZWF (G6PDH) and 0.5mU his-ppnk (NAD + kinase) were added at 37 for 10 min, and mBFP was added to measure the fluorescence. After removing the background value, the standard curve was measured and it was confirmed that the NAD + analysis system could be applied with r2 value of 0.995 or more (FIG. 8D). This implies that NAD + kinase activity can be incorporated and the NAD + can be quantified efficiently close to real time.

또한, NAD+에 의존적인 탈수소효소(dehydrogenase)를 이용하여 순수시료 내NAD+를 정량하기 위하여, 완충용액(50mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM NAD+, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 0.01% 에탄올, 1mU ADH이 첨가된 완충용액을 37에서 10분간 반응 후, NADH kinase 와 mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. 배경값(Background)을 제거한 후, 표준곡선을 측정한 결과 r2 값이 0.998 이상으로 NAD+ 분석 시스템을 적용할 수 있음이 확인되었다(도 9D). 이는 NAD+ 탈수소 효소와 NADH kinase 활성을 접목해 NAD+를 실시간에 가깝게 효율적으로 정량 할 수 있음을 의미한다.In order to quantitate NAD + in a pure sample using a dehydrogenase dependent on NAD +, 0.5 mM NAD +, 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 0.01% ethanol, After incubation at 37 for 10 min with 1mU ADH buffer, fluorescence was measured by adding NADH kinase and mBFP. After removing the background value, the standard curve was measured and it was confirmed that the NAD + analysis system could be applied with an r2 value of 0.998 or more (FIG. 9D). This implies that NAD + dehydrogenase and NADH kinase activity can be effectively combined with real - time quantification of NAD +.

반응시간에 따른 커플링 시스템(coupling system)의 Coupling system according to reaction time 형광능Fluorescence ability 측정 Measure

조효소 NADPH 의 결합에 따른 R2-mBFP 의 최대 형광을 띄는 시간을 측정하기 위하여 순수 분리된 R2-mBFP 용액(5μM, 20mM Tris-HCl, pH 7.5) 90㎕을 30 워터 배스(water bath)에 정치시켜 평형에 도달시킨 후, NADPH 농도 별로 10㎕ 를 첨가해 반응 시간에 따른 형광세기를 측정하였다. 그 결과 도 10A에서 확인할 수 있듯이, 최대 형광을 유도하는데 필요한 반응시간은 30초~1분 사이면 충분했으며, 대략 5분 내외의 시간동안 안정적으로 재현성 있게 측정됨이 확인되었다. 시간의 경과에 따라 절대값이 감소하는 경향을 보여 주었다. 이러한 특성은 반응시간에 경과함에 따라 오히려 화학적인 안정성이 적은 조효소의 자연산화와 결부되어 있는 현상으로써, 본 발병의 신속 측정법이 지닌 장점을 잘 설명해주는 결과로 여겨진다. 시간의 경과에 따른 형광세기의 감소는 감도를 낮추는 효과를 지니지만, 정해진 시간에서의 선형 직선값들은 유의성 있게 확인되었다. 따라서 본 발명의 방법은 1분 내외에서 최대 감도를 지니지만, 다른 시간 범위에서도 유의성 있게 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 결국, 시료의 양에 따라 정해진 반응 시간을 규정한 후, 이에 맞는 표준곡선(standard curve)을 구해 실험에 이용할 경우, 시간에 따른 정량값의 차이가 없음을 의미하는 것이다. 또한 조효소 첨가에 따른 커플링 반응시간을 측정해 보았다. 각기 2μM 조효소를 첨가하여 커플링 반응 시간을 달리한 후 R2-mBFP를 첨가하여 증가된 형광을 측정하였다. 그 결과, 5분 이내의 반응 시간에서 형광세기가 최대값에 도달하여 조효소 농도에 의존적인 형광 세기를 확인 할 수 있었으며 정해진 시간에서의 선형 직선 값들은 조효소 농도(30nM ~ 5μM)를 측정할 수 있어 측정 시간 지연에 따른 NADPH 산화 억제제의 처리나 고정 시약의 첨가가 필요 없다는 사실이 재확인 하였다(도 10B).To measure the maximum fluorescence time of R2-mBFP due to the binding of the coenzyme NADPH, 90 μl of purely isolated R2-mBFP solution (5 μM, 20 mM Tris-HCl, pH 7.5) was placed in a 30-well water bath After reaching equilibrium, 10 별로 of NADPH concentration was added to measure the fluorescence intensity according to the reaction time. As a result, as shown in FIG. 10A, it was confirmed that the reaction time required to induce the maximum fluorescence was sufficient between 30 seconds to 1 minute, and the reproducibility was measured stably for about 5 minutes or less. And the absolute value tends to decrease with the passage of time. These characteristics are associated with the natural oxidation of coenzyme with low chemical stability as the reaction time elapses. This result is considered to be a result of explaining the advantages of the rapid measurement method of the present invention. The decrease in fluorescence intensity over time has the effect of lowering the sensitivity, but the linear linear values at a given time are significantly confirmed. Therefore, although the method of the present invention has the maximum sensitivity within about 1 minute, it can be confirmed that the method can be utilized significantly in other time ranges. As a result, when a predetermined standard curve is determined after defining the reaction time determined according to the amount of the sample, it means that there is no difference in the quantitative value with time when the experiment is used. We also measured the coupling reaction time with addition of coenzyme. 2 μM coenzyme was added to each reaction mixture to change the coupling reaction time. Then, R2-mBFP was added to measure the increased fluorescence. As a result, the fluorescence intensities dependent on the coenzyme concentration were observed at the reaction time within 5 minutes, and the linearity values at the predetermined time were able to measure the coenzyme concentration (30 nM to 5 μM) Confirming the fact that treatment with NADPH antioxidant or addition of a fixed reagent does not need to be carried out according to the measurement time delay (Fig. 10B).

낮은 조효소 농도 시료에서 측정 감도를 높이는 방법How to increase measurement sensitivity in low coenzyme concentration samples

R2-mBFP 의 경우, 커플링된 효소에 의해 다양한 농도 범위에서 최소 30nM NADPH 농도까지 정확하게 측정할 수 있는 것을 확인하였다. 하지만, 시료의 양이 제한적이거나 활성이 낮은 조효소 의존적 효소 활성 측정 시, 보다 적은 양의 조효소를 예민하게 측정할 수 있는 방법이 요구될 수 있다. 본 발명의 R2-mBFP 의 경우, 4개의 소단위체(단량체)를 지닌 테트라머(tetramer) 구조인 것에 착안해 감도를 높이는 방법을 고안하였다. 즉, 4개의 소단위체를 조효소 결합부위의 변형이 유도되지 않는 방법으로 유리(dissociation) 시키면 조효소 각각이 결합된 4개의 분자 구조물이 생길 수 있으며, 이는 4개의 소단위체가 결합된 원형의 단백질에 비해 형광간섭이나 ??칭(quenching)이 줄어드는 효과로 나타나 형광세기가 증가할 것이라는 가정을 한 것이다. 이를 확인하기 위하여 순수 분리된 mBFP 용액(5μM, 20mM Tris-HCl, pH 7.5)에 단백질 사량체를 분리시킬 수 있는 소량의 SDS (0.01%)를 첨가하고, 본 발명의 조효소 측정방법과 혼합하여 반응시켰다. 그 결과 도 11A에서 확인할 수 있듯이, SDS를 첨가 함으로써 같은 양의 단백질과 조효소를 지닌 대조군에 비해 2.4 ~ 3.1배 형광 값이 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 보다 상세하게, 계면활성제가 포함되지 않은 대조군의 형광과 비교하여 NAD+에서 2.1배, NADH에서 2.4배, 그리고 NADP+에서 2.3배의 형광세기가 증가됨을 관찰할 수 있었다. 이러한 형광의 증가는 측정 범위의 확장을 유도해 계면 활성제를 처리할 경우, 같은 단백질 농도에서 최소 5nM까지의 조효소가 측정 가능함이 확인되었다. 이러한 과정에 사용 가능한 계면 활성제는 SDS 로 대표되는 이온성 계면활성제(ionic detergent) 와 Triton X-100 이나 Tween 20으로 대표되는 비이온성 계면활성제(nonionic detergent)들이 적절한 농도 범위(0.01 ~ 0.5%)에서 모두 유사한 효과를 지님이 확인하였다(도 11B).In the case of R2-mBFP, it was confirmed that the coupled enzyme can accurately measure up to a concentration of NADPH of at least 30 nM in various concentration ranges. However, when measuring the enzyme-dependent enzyme activity with a limited amount of sample or low activity, a method of sensitively measuring a smaller amount of the coenzyme may be required. In the case of the R2-mBFP of the present invention, a method of increasing the sensitivity by considering a tetramer structure having four subunits (monomers) was devised. In other words, when four subunits are dissociated in a manner that does not induce deformation of the coenzyme binding site, four molecular structures, each of which is bound to each coenzyme, may be generated. Interference and quenching are reduced, resulting in an increase in fluorescence intensity. To confirm this, a small amount of SDS (0.01%) capable of separating the protein tetramer was added to the purified mBFP solution (5 μM, 20 mM Tris-HCl, pH 7.5) and mixed with the crude enzyme measurement method of the present invention . As a result, as shown in FIG. 11A, it was confirmed that the addition of SDS resulted in 2.4 ~ 3.1 times higher fluorescence value than the control group having the same amount of protein and coenzyme. More specifically, fluorescence intensities of NAD +, NADH, and NADP + were increased by 2.1 times, 2.4 times, and 2.3 times, respectively, compared with the fluorescence of the control group without surfactant. It was confirmed that the increase of fluorescence led to the extension of the measurement range and the measurement of the coenzyme at a concentration of at least 5 nM at the same protein concentration when the surfactant was treated. Surfactants that can be used in this process include ionic detergent represented by SDS and nonionic detergent represented by Triton X-100 or Tween 20 in an appropriate concentration range (0.01 to 0.5%) All have similar effects (Fig. 11B).

또한, 커플링 반응에 사용되는 효소들이 금속이온에 의해 활성이 증가되어 감도를 높이는지 알아보고자, 서로 다른 금속이온을 포함한 금속염을 첨가하여 조효소의 정량을 수행하였다. 상기 조효소 커플링 반응에 금속이온의 농도(0.1mM ~ 5mM)와 종류(LiCl, HgCl2, CoCl2, MgCl2, MnCl2, ZnCl2, KCl, CaCl2, Al2(SO4)3, FeCl3, FeCl2, AgNO3 , NiSO4, PbCl2, CuCl2)를 확인한 결과, 대부분 금속이온에서 활성 변화가 미미 했으며 몇몇 금속이온에서 활성저해가 일어났으나, 0.5mM ~ 5mM의 농도에서 금속이온인 Mg2 +, Mn2 +, Zn2 + 이 활성을 2배이상 증가 시킴을 알 수 있었다(도 11C). 따라서 본 발명의 조효소 측정조건에 계면활성제와 금속이온의 첨가로 감도가 개선할 수 있는지 알아보기 위해 상기 커플링 반응에 0.25mM의 금속이온을 첨가하여 반응 시킨 후 0.005% SDS 가 첨가된 mBFP용액을 넣고 형광을 측정한 결과, 계면활성제와 금속이온를 첨가하지 않는 대조군에 비해 3~5배 이상 형광 활성이 증가됨을 확인 하였다(도 11D). In order to investigate whether the enzymes used in the coupling reaction increase the sensitivity by increasing the activity of metal ions, the metal salts containing different metal ions were added to quantitate the coenzyme. The concentration of the metal ions (0.1 mM to 5 mM) and the kind (LiCl, HgCl 2 , CoCl 2 , MgCl 2 , MnCl 2 , ZnCl 2 , KCl, CaCl 2 , Al 2 (SO 4) 3 , FeCl 3 , FeCl 2 , AgNO 3 , NiSO 4 , PbCl 2 , and CuCl 2 ), the activity of the metal ion was small and the activity of some metal ions was inhibited. However, at the concentration of 0.5 mM to 5 mM, Mg 2 +, Mn 2 +, Zn 2 + is was found that increasing the activity over 2-fold (Fig. 11C). Therefore, in order to examine whether the sensitivity of the coenzyme can be improved by adding the surfactant and the metal ion to the coenzyme measurement condition of the present invention, 0.25 mM metal ion was added to the coupling reaction, and then 0.005% SDS-added mBFP solution And fluorescence was measured. As a result, it was confirmed that the fluorescence activity was increased 3 to 5 times or more as compared with the control group without addition of surfactant and metal ion (FIG. 11D).

보관방법에 따른 단백질 활성 유지 확인Confirmation of preservation of protein activity by storage method

효소 의존적 효소 활성 및 형광 활성에 매우 중요한 구조 유지가 필요한 R2-mBFP 의 장기 보관 방법을 알아보기 위하여, 적절한 단백질 보관 방법들을 조사하였다. 보관조건을 온도 (4, -20, -80)와 보관 첨가제 첨가 농도(최종 농도 기준 5% 트레할로스, 25% 글리세롤, 50% 글리세롤)를 달리하여 시간에 따른 활성의 감소 정도를 확인하였다. 각각 조건에서 보관한 단백질 시료의 경우, 냉동 시료의 경우에는 사용 전에 구조 재구성이나 복원에 필요한 시간 등을 고려해 5 내지 45분 동안 냉장 완충액에서 충분히 수화시킨 후 실험에 이용하였다. 그 결과 도 12에서 확인할 수 있듯이, R2-mBFP 의 경우, 냉장(도 12A)이나 냉동(도 12B) 조건 모두에서 보관된 단백질의 형광능이 6개월이 지난 후에도 약 80 % 이상 유지되는 것이 확인되었으며 조효소 의존적 효소(G6PDH, NAD+ kinase, NADH kinase, ADH)도 약 70 % 이상 활성이 유지되는 것이 확인되었다. 보다 상세하게, 보관 첨가제를 처리하지 않고 4 냉장실에 용액 상태로 2개월 보관 시 단백질의 활성은 약 95% 유지 되었고, 보관 첨가제 첨가 하에 -20 ~ -80에서 2개월 보관 시에는 80 ~ 85 % 가 유지되는 것을 관찰할 수 있었다. 6개월이 경과한 시료의 경우, 첨가제가 첨가 (25 ~ 50% 글리세롤)된 경우에는 80 % 이상이 유지되었으나, 냉장 시료의 경우 65 ~ 70 % 수준으로 활성이 감소하는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 2개월 이내의 단기보관에는 냉장이 보다 효과적이며, 장기간 보관하는 방법으로는 첨가제와 함께 냉동하는 것이 유리함을 보여준다. 따라서 제작되는 측정 키트를 용액으로 구성하느냐와 동결건조물로 구성하느냐에 따라 보관방법을 달리할 수 있으며, 동결 건조된 시료의 경우에도 수화 후에는 2개월 정도 냉동 보관하며 조효소 측정에 재사용할 수 있음을 알 수 있었다. 상기한 첨가제 외에 EDTA, NaCl, KCl, 시스테인, 디티오트레이톨(DTT) 등이 부분적인 효과를 지닌 것이 확인되었다. 보관 용기나 완충용액에는 큰 편차를 보이지 않았다. In order to examine the crude enzyme dependent enzymes and vital structures maintain the necessary long-term storage of R2-mBFP how the fluorescence activity were appropriate protein retention method. The degree of decrease in activity over time was determined by varying the storage conditions at the temperature (4, -20, -80) and the storage additive concentration (5% trehalose, 25% glycerol, and 50% glycerol at final concentration). In the case of protein samples stored under the respective conditions, the frozen samples were sufficiently hydrated in the refrigeration buffer for 5 to 45 minutes in consideration of the time required for reconstruction and restoration before use, and then used in the experiment. As a result, as shown in Fig. 12, it was confirmed that the fluorescence of the stored protein was maintained at about 80% or more even after 6 months in both the refrigeration (Fig. 12A) and the freezing (Fig. 12B) Dependent enzyme (G6PDH, NAD + kinase, NADH kinase, and ADH) was found to maintain more than 70% activity. More specifically, the activity of the protein was maintained at about 95% when stored for 2 months in a solution state in 4 refrigerated chambers without storage additive, and 80% to 85% when stored for 2 months at -20 to -80 under the storage additive And it can be observed that it is maintained. In the case of 6 months old samples, 80% or more of additives were added (25 ~ 50% glycerol), but it was decreased to 65 ~ 70% in refrigerated samples. These results show that refrigeration is effective for short - term storage within 2 months, and freezing with additives is advantageous for long - term storage. Therefore, the storage method can be changed depending on whether the measurement kit to be produced is composed of a solution or a lyophilized product. In the case of the lyophilized sample, it can be stored for about 2 months after hydration and can be reused for coarse measurement I could. It was confirmed that EDTA, NaCl, KCl, cysteine, dithiothreitol (DTT) and the like had partial effects in addition to the above additives. There was no significant variation in the storage container or buffer solution.

실시예Example 11-1. 생체시료 준비 11-1. Biological sample preparation

앞선 실시예에 따른 최적 반응조건에서 생체시료 내의 조효소 함량을 정확하게 잴 수 있는지를 확인하기 위해, 시료로 대장균(Escherichia coli XLI-blue)과 효모(Candida albicans NUM678)와 같은 단세포와 상추잎 및 토끼 조직과 같은 다세포 조직을 준비하여 파쇄를 유도한 후, 원심분리를 통해 조효소를 함유한 상층액을 분리하여 R2-mBFP 를 첨가해 조효소의 양을 검정하였다. 보다 상세하게, 대장균과 효모의 경우 앞선 실시예와 같이 세균을 배양하여 액화질소로 급속 냉동시키고 얼음에서 해동하는 과정을 3회 반복한 후 초음파기(sonicator)를 이용해 세포를 파쇄한 후 고속 원심분리기를 이용해 상등액을 분리(15,000rpm, 30 min)하였다. 전 처리된 세포 파쇄 액에 3배 부피의 완충액 20mM Tris-HCl(pH 7.5)을 첨가하여 희석한 후 검정 시료로 이용하였다.In order to confirm whether the coenzyme content in the biological sample can be accurately measured under the optimal reaction conditions according to the preceding examples, Escherichia coli coli XLI-blue) and yeast ( Candida albicans NUM678) and multicellular tissues such as lettuce leaves and rabbit tissues were prepared to induce disruption. Then, the supernatant containing the coenzyme was separated by centrifugation and R2-mBFP was added to determine the amount of coenzyme. More specifically, in the case of Escherichia coli and yeast, the bacteria were cultured as described in the previous example, rapidly frozen with liquefied nitrogen, and thawed in ice three times. The cells were disrupted using a sonicator and centrifuged at high speed And the supernatant was separated (15,000 rpm, 30 min). To the pretreated cell lysate, 3-fold volume of Buffer 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) was added to dilute and used as a test sample.

다른 생체시료인 동식물의 조직의 경우, 조직을 세절한 후 액화질소에 급속 냉동한 후, 각 조직 30㎎당 1㎖의 균질화 완충액(10mM 인산완충용액, pH 7.4)을 첨가하여 조직균질기(homogenizer)로 1~5분간 갈아서 파쇄를 유도하였다. 준비된 시료를고속 원심분리(15,000rpm, 30 min)하여 상등액을 회수해 시료로 이용하였다.In the case of tissues of plants and animals, which are other biological samples, the tissues are finely cut and rapidly frozen in liquid nitrogen, and 1 ml of homogenization buffer (10 mM phosphate buffer, pH 7.4) is added per 30 mg of each tissue, ) For 1 to 5 minutes to induce fracture. The supernatant was collected by high speed centrifugation (15,000 rpm, 30 min) and used as a sample.

실시예Example 11-2. 생체시료 내의  11-2. Within the biological sample NADPNADP + 농도 검정법+ Concentration assay

본 발명 측정방법을 이용하여 생체시료 내의 NADP+를 정량하기 위해 생체 시료의 불순물을 먼저 제거 하였다. NADP+를 확인하기 위한 일반적인 방법으로 250㎕의 0.3M HCl에 생체시료를 넣은 후 50㎕의 트리신-NaOH(Tricine-NaOH, pH 8.0)와 혼합하여 10분 동안 60에 정치 시킨다. 중화를 위해 250㎕의 0.3M NaOH를 첨가하여 저온 원심분리(4, 30 min, 6000rpm)한다. 완충용액(50mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate) 그리고 0.5mU G6PDH이 첨가하고 생체시료를 37에서 10분간 반응 후, R2-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다.In order to quantify NADP + in a biological sample using the method of the present invention, impurities of the biological sample were first removed. As a general method for identifying NADP +, a biological sample is added to 250 μl of 0.3 M HCl, mixed with 50 μl of tricine-NaOH (pH 8.0), and left at 60 for 10 minutes. For neutralization, add 250 μl of 0.3 M NaOH and centrifuge at low temperature (4, 30 min, 6000 rpm). After addition of 0.5 mM MgCl 2 , 1 mM glucose-6-phosphate and 0.5 mU G6PDH to the buffer solution (50 mM Tris, pH 7.5) and incubation of the biological sample at 37 for 10 min, R2-mBFP was added And fluorescence was measured.

실시예Example 11-3. 생체시료 내의  11-3. Within the biological sample NADHNADH 농도 검정법 Concentration test method

본 발명 측정방법을 이용하여 생체시료 내의 NADH를 정량하기 위해 생체 시료의 불순물을 먼저 제거 하였다. NADH를 확인하기 위한 일반적인 방법으로 250㎕의 0.3M NaOH에 생체시료를 넣은 후 10분 동안 60℃에 정치 시킨다. 중화를 250㎕의 0.3M HCl 를 넣은 후 50㎕의 트리신-NaOH(Tricine-NaOH, pH 8.0)과 혼합하여 저온 원심 분리(4℃, 30min, 6000rpm)한다. 완충용액(50mM Tris, pH 7.5)에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2 그리고 0.5mU NADH kinase이 첨가시킨 후 생체시료를 37에서 10분간 반응 후, R2-mBFP 를 첨가하여 형광을 측정하였다.In order to quantify NADH in the biological sample using the measuring method of the present invention, the impurities of the biological sample were first removed. As a general method for identifying NADH, a biological sample is added to 250 μl of 0.3 M NaOH and allowed to stand at 60 ° C. for 10 minutes. Neutralization is carried out by adding 250 μl of 0.3 M HCl, mixing with 50 μl of tricine-NaOH (pH 8.0), and performing low-temperature centrifugation (4 ° C., 30 min, 6000 rpm). After addition of 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 and 0.5 mU NADH kinase to the buffer (50 mM Tris, pH 7.5), the reaction mixture was incubated at 37 for 10 minutes and the fluorescence was measured by adding R2-mBFP.

실시예Example 11-4. 생체시료 내의  11-4. Within the biological sample NADNAD + 농도 검정법+ Concentration assay

본 발명 측정방법을 이용하여 생체시료 내의 NAD+를 정량하기 위해 생체 시료의 불순물을 먼저 제거 하였다. NAD+를 확인하기 위한 일반적인 방법으로 250㎕의 0.3M HCl에 생체시료를 넣은 후 50㎕의 트리신-NaOH(Tricine-NaOH, pH 8.0)과 혼합하여 10분 동안 60℃에 정치 시킨다. 중화를 위해 250㎕의 0.3 M NaOH를 첨가하여 저온 원심 분리(4℃, 30 min, 6000 rpm)한다. 완충용액 (50 mM Tris, pH 7.5)에 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 1mM 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate), 0.5mU G6PDH 그리고 0.5mU NAD+ kinase를 첨가시킨 후 생체시료를 37에서 10분간 반응 후, R2-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. Impurities of the biological sample were first removed to quantify NAD + in the biological sample using the method of the present invention. As a general method for identifying NAD +, a biological sample is added to 250 μl of 0.3 M HCl, mixed with 50 μl of tricine-NaOH (pH 8.0), and left at 60 ° C. for 10 minutes. For neutralization, add 250 μl of 0.3 M NaOH and centrifuge at 4 ° C for 30 min at 6000 rpm. After adding 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 1 mM glucose-6-phosphate, 0.5 mU G6PDH and 0.5 mU NAD + kinase to a buffer solution (50 mM Tris, pH 7.5) For 10 minutes, and fluorescence was measured by adding R2-mBFP.

또한, NAD+에 의존적인 탈수소효소(dehydrogenase)를 이용하여 생체시료 내NAD+를 정량하기 위하여, 완충용액(50 mM Tris, pH 7.5)에 0.5mM NAD+, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 0.01% 에탄올, 0.5mU ADH 그리고 0.5 mU NADH kinase이 첨가된 완충용액을 37에서 10분간 반응 후, R2-mBFP를 첨가하여 형광을 측정하였다. In order to quantitate NAD + in a biological sample using dehydrogenase dependent on NAD +, a buffer solution (50 mM Tris, pH 7.5) was added with 0.5 mM NAD +, 0.3 mM ATP, 0.25 mM MgCl 2 , 0.01% , 0.5mU ADH, and 0.5 mU NADH kinase were added to the buffer solution at 37 for 10 min. Then, R2-mBFP was added to measure the fluorescence.

모든 시료의 경우, 문헌에 알려진 조효소 추정치를 근거로 희석하거나 농축하여 측정에 이용하였고, 측정된 값은 건조중량당 몰수로 계산하였다. 그 결과 표 4에서 확인할 수 있듯이, 건조중량당 조효소량은 기존 추정치와 유사하거나 더 높게 나타났다. 이러한 결과는 본 발명의 방법의 신뢰도를 담보하는 것은 물론, 신속 측정(자연산화가 유도되지 않게 빠른 시간 안에 측정)에 따른 기존 값과의 차별성을 보여주는 결과이다. For all samples, dilution or concentration was used for the measurement based on the coenzyme estimates known in the literature and the measured values were calculated as moles per dry weight. As a result, as shown in Table 4, the coarse amount per dry weight was similar to or higher than the existing estimates. These results not only assure the reliability of the method of the present invention but also show the difference from the existing values due to quick measurement (measurement in a rapid time that no natural oxidation is induced).

시료 내 조효소 함량 측정 결과Result of coenzyme content measurement in sample 시료sample NADPH (nmol/gDCW)NADPH (nmol / g DCW ) NADP+NADP + NADHNADH NAD+NAD + 대장균Escherichia coli 181.5 ± 3.1181.5 ± 3.1 125.4 ± 3.4125.4 ± 3.4 143.4 ± 8.1143.4 ± 8.1 109.4 ± 2.1109.4 ± 2.1 효모leaven 133.1 ± 4.5133.1 ± 4.5 111.2 ± 5.5111.2 ± 5.5 121.4 ± 1.5121.4 ± 1.5 81.9 ± 1.181.9 ± 1.1 상추조직Lettuce 232.6 ± 12.4232.6 ± 12.4 164.7 ± 9.4164.7 ± 9.4 166.6 ± 2.1166.6 ± 2.1 78.7 ± 1.978.7 ± 1.9 토끼조직Rabbit tissue 176.1 ± 4.3176.1 + - 4.3 134.6 ± 4.7134.6 ± 4.7 135.1 ± 3.1135.1 ± 3.1 98.8 ± 2.198.8 ± 2.1 a±는 표준편차(standard devation) a ± is the standard deviation

상용화되어 시판중인 조효소 측정 Commercially available and commercially available coenzyme measurement 키트와의Kit with 신뢰도와 반응 시간비교 Reliability vs. response time

R2-mBFP 를 이용한 조효소 정량 방법과 기존에 상용화된 조효소 정량 키트와의 비교를 위해, 대장균과 효모를 시료로 하여 조효소가 포함된 상층액을 추출하여 활성 측정능을 비교하였다. 비교 대상으로는 2 종류의 상용화된 조효소정량 키트Cayman사의 Catalog #600480(NAD+)와 Abcam사의 Catalog ab65348(NADH) 및 ab65349(NADP+)를 이용하였다. 보다 상세하게 각각의 키트를 설명하면, 실시예 2와 같이 세균을 배양한 후, Cayman사가 제공하는 설명서에 따라 세균 샘플들을 어세이 버퍼(assay buffer)넣고 원심 분리하여 세척한 후, 96웰 플레이트에 넣고 어세이 버퍼를 제거하여 100㎕의 permeabilization buffer 을 각 웰에 넣는다. 상기 샘플을 30분간 상온에서 교반 배양 한 후, 10분간 4℃에서 원심 분리한다. 100㎕ 상층액과 100㎕의 반응 용액(reaction solution)과 혼합하여 1.5시간동안 상온에 반응을 유도해 분광감도계로 특정 파장(OD450 nm)의 빛에서 흡광도를 측정하였다. In order to compare the coenzyme quantitation method using R2-mBFP and the commercially available coenzyme quantitation kit, the supernatant containing the coenzyme was extracted using E. coli and yeast as a sample, and the activity measuring ability was compared. Two commercially available coenzyme quantitation kits, Catalog # 600480 (NAD +) from Cayman, Catalog ab65348 (NADH) and ab65349 (NADP +) from Abcam, were used for comparison. Bacteria were cultured as described in Example 2, and then bacterial samples were collected by centrifugation in an assay buffer according to the manual provided by Cayman, and then washed in a 96-well plate And the assay buffer is removed, and 100 μl of permeabilization buffer is added to each well. The sample is incubated for 30 minutes at room temperature with stirring, and centrifuged at 4 캜 for 10 minutes. 100 μl of the supernatant was mixed with 100 μl of the reaction solution, and the reaction was induced at room temperature for 1.5 hours. The absorbance of the reaction solution was measured with a spectrophotometer in the light of a specific wavelength (OD 450 nm).

Abcam사가 제공하는 NADH 키트의 경우에는 앞선 방법과 같이 세균으로부터 조효소가 포함된 시료를 추출한 후, 400㎕ 의 추출 버퍼(extraction buffer)를 넣고 동결/해동을 2번 한후 원심분리하여 상층액을 이용하여 60℃에 30분간 열처리한다. 이 후 반응 믹스(reaction mix)와 혼합하여 5분간 반응시킨 뒤, 디벨로퍼(Developer)를 넣고 1~4시간 동안 상온에 반응을 유도해 분광감도계로 특정 파장(OD450 nm)의 빛에서 흡광도를 측정하였다. For the NADH kit supplied by Abcam, extract the sample containing the coenzyme from bacteria as in the previous method, add 400 μl of extraction buffer, freeze / thaw 2 times, centrifuge and use supernatant Heat treatment at 60 占 폚 for 30 minutes. Thereafter, the mixture was reacted for 5 minutes with a reaction mix, and the developer was added thereto. The reaction was allowed to proceed at room temperature for 1 to 4 hours, and the absorbance was measured with a spectral sensitivity meter at a specific wavelength (OD450 nm) .

또한 NADP+ 키트의 경우에는 앞선 방법과 같이 세균으로부터 조효소가 포함된 시료를 추출한 후, 200㎕ 의 추출 버퍼(extraction buffer)를 넣고 동결/해동을 2번 한후 원심분리하여 상층액을 96웰 플레이트에 넣고 NADP 사이클링 믹스(cycling mix : buffer 98㎕와 enzyme 2㎕)와 혼합하여 5분간 반응 시킨다. 상기 반응액에 디벨로퍼(developer)를 넣고 1~4시간 동안 상온에 반응을 유도해 분광감도계로 특정 파장(OD450 nm)의 빛에서 흡광도를 측정하였다. As for the NADP + kit, extract the sample containing the coenzyme from the bacteria as described above, add 200 μl of extraction buffer, freeze / thaw 2 times, centrifuge and put the supernatant into a 96-well plate Mix with NADP cycling mix (98 μl of buffer and 2 μl of enzyme) and incubate for 5 minutes. The developer was added to the reaction solution, and the reaction was induced at room temperature for 1 to 4 hours, and the absorbance was measured with light of a specific wavelength (OD450 nm) using a spectrophotometer.

본 발명의 분석방법은 전술한 조효소 측정 조건(각 kinase 반응 후 R2-mBFP첨가)에 따라 커플링 반응 후 R2-mBFP 만을 첨가하여 추가의 반응시간 없이(<1 min 이내) 즉시 형광 값을 측정하였다. 결과적으로, 표 5에서 확인할 수 있듯이, 기존의 키트들이 평균적으로 보여지는 정량 값에 비해 115-125 % 정도의 높은 형광 값을 반복적으로 보여 주었다. 이는 본 발명의 방법이 지닌 장점, 신속하게 측정할 수 있으며, 복잡한 전/후처리가 필요 없고, 촉매 효소가 추가되지 않아 반응 유도에 필요한 시간이 필요치 않는 결과로 인해 자연산화나 다른 간섭효소의 반응에 따른 조효소의 소실이 일어나지 않아 얻어진 결과이다. 따라서 기존의 상용화된 키트들이 지닌 시료 초기에 존재하는 조효소의 직접 정량이 불가능한 단점이 본 발명의 방법으로 해결되었음을 의미하며, 보다 실제 값에 가까운 정량치를 구현할 수 있게 되었음을 보여준다. 본 결과값의 실제 값의 구현 정도는 스파이킹 어세이(spiking assay : 알고 있는 조효소의 농도를 일정량 시료에 첨가 한 후, 키트에 따라 재측정하여 추가된 조효소의 양을 정확하게 잴 수 있는 능력의 비교)를 통해 재확인하였다. According to the assay method of the present invention, only the R2-mBFP was added after the coupling reaction according to the above-described coenzyme measurement condition (addition of R2-mBFP after each kinase reaction), and the fluorescence value was measured immediately without further reaction time (<1 min) . As a result, as shown in Table 5, the conventional kits repeatedly showed fluorescence values as high as 115-125% as compared with the quantitative values shown on average. This is because the advantage of the method of the present invention is that it can be quickly measured, does not require complicated pre / post treatment, does not require addition of catalytic enzyme and does not require time for reaction induction, The result is that the loss of coenzyme does not occur. This means that the disadvantages of the conventional commercially available kits that can not be directly quantified of coenzyme present at the beginning of the sample are solved by the method of the present invention, and it is shown that quantitative values close to actual values can be realized. The degree of realization of the actual value of the result is determined by spiking assay (comparison of the ability to accurately measure the amount of added coenzyme by re-measuring the amount of known coenzyme added to a certain amount of sample, ).

상용화 키트와 측정값 비교Comparison of measurements with commercial kit 시료sample mBFP 키트(nmol/gDCW)
mBFP kit (nmol / g DCW )
a기존의 조효소 키트 (nmol/gDCW) a Conventional coenzyme kit (nmol / g DCW )
NADPHNADPH 176.26 ± 15176.26 ± 15 154.62 ± 12154.62 ± 12 NADP+NADP + 35.02 ± 335.02 ± 3 30.35 ± 430.35 ± 4 NADHNADH 117.46 ± 15117.46 ± 15 103.62 ± 12103.62 ± 12 NAD+NAD + 120.02 ± 23120.02 ± 23 98.35 ± 798.35 ± 7 a3종의 상용 키트들의 측정값의 평균값과 표준편차를 표시.
각각의 상용 키트는 10% 내외에서 유사한 측정치를 지님.
a Display the average and standard deviation of the measured values of the three commercial kits.
Each commercial kit has similar measurements at around 10%.

R2-mBFP 가 지닌 조효소 의존적 형광세기의 증가를 이용하여 이들 조효소를 활성 보조인자(전자 공여체로 NADH, NADPH 를 쓰는 경우에는 감소된 형광을, 전자 수용체로 NAD+, NADP+를 이용하는 경우에는 증가된 형광을 측정)로 이용하는 유용효소나 생체 효소의 생리 활성도를 측정할 수 있는 활성 측정법을 구축하였다. 이를 위해 각각의 조효소에 의존적인 활성을 지닌 산화환원효소에 기질을 첨가하여 반응을 유도한 후, 효소 활성에 의해 변화(NAD(P)H 에서 NAD(P)+ 로 산화되거나 역으로 환원)된 조효소 량을 측정하여 효소활성(nmol/min/㎎ 단백질)을 측정하였다. 동시에, 반응액 내의 특정 기질의 존재 유무의 확인과 이에 따른 정량 방법으로, R2-mBFP 와 적정량의 조효소를 시료에 첨가한 후 산화환원효소의 반응을 유도해 변화된 조효소의 양을 계산하여 존재하는 기질을 정량 할 수 있는 방법을 구축하였다. 이는 조효소 의존적 산화환원효소의 모든 반응동력학적(kinetics) 특성이 소모되는 기질과 조효소의 몰비가 같다는 사실에 근거한다. 이들 활성 측정법의 구축과 신뢰도 평가는 다음과 같은 상용화된 효소를 이용해 검증하였다. 반응속도는 일정 시간 (5~20분) 동안 형광 감소가 일정한 시점에서 보여지는 기울기를 이용해 계산하였다. 전형적인 반응의 예로 우선, 0.02unit 글루타치온 환원효소(glutathione reductase)를 0.5mM 산화형 글루타티온(oxidized glutathione; GSSG)과 0.2mM의 NADPH를 포함하는 50mM 인산칼륨 완충용액(pH 7.5)과 상온에서 반응시켰다. 또한 0.03 unit 이소시트릭산 탈수소화 효소(isocitrate dehydrogenase)를 1mM 이소시트레이트(isocitrate), 0.2mM MgCl2과 0.5mM NADP+를 포함하는 50mM 인산염완충용액 (pH 7.2)과 상온에서 반응시켰다. 또한 0.02 unit 푸마레이트 환원효소(fumarate reductase)를 1mM 푸마레이트(fumarate), 0.2mM MgCl2과 0.5mM NADH를 포함하는 50mM 완충용액 (Tris-HCl, pH 7.5)과 상온에서 반응시켰다. 또한 0.04 unit 말레이트 탈수소 효소를 1mM L-말레이트(malate), 0.2mM MgCl2과 0.5mM NAD+를 포함하는 50mM 트리스 완충용액 (Tris-HCl, pH 7.5)과 상온에서 반응시켰다. 상기 효소들의 1 unit는, 25℃에서 1 μnmole NAD(P)H를 NAD(P)+로 산화시킬 수 있거나 반대로 환원시킬 수 있는 효소의 양이다. 그 후, 본 발명의 조효소 측정 방법으로 형광변화양을 측정하였다. 결과적으로 모든 실험과정에서 초기에 넣어준 모든 효소의 역가에 해당되는 형광의 증가나 감소가 정확하게 측정되었다(도 13). 최종적으로 활성을 모르는 효소를 동일한 과정으로 변화된 형광 값을 측정하여 기질의 산화속도로 환산해 역가를 결정한 후, 실제 감소한 기질을 HPLC 와 MS 로 분석한 결과와 비교하면, 형광 값의 변화에 의해 계산된 활성 값과 기질의 변화에 의해 측정된 활성 값이 동일한 것이 확인되었다. 따라서, 조효소로 이용하는 모든 효소의 활성 측정을 커플링 효소와 R2-mBFP 를 첨가해 변화된 형광 값을 측정하면 정확하고 신속하게 효소의 비활성 속도(specific activity)를 잴 수 있음이 검증되었다. 이러한 과정으로 측정 가능한 중요한 효소로는 NQO(NAD(P)H: quinone oxidoreductase) 이외에, NOS(nitric oxide synthase), 티오레독신환원효소(thioredoxin reductase), 글루타티온 의존적 산화환원효소(glutathione dependent oxidoreductase), NADPH 탈수소효소(NADPH dehydrogenase), SQR(succinate:ubiquinone oxidoreductase), 원형질막 산화환원효소(plasma membrane oxidoreductase), 시토크롬 C 산화환원효소(cytochrome c oxidoreductase), 옥소글루타르산 산화환원효소(oxoglutarate oxidoreductase), 페러독신-NADP+ 환원효소(ferredoxin-NADP+ reductase), D-자일루로스 환원효소(D-xylulose reductase), 글리세롤-3-인산 탈수소효소(Glycerol-3-phosphate dehydrogenase), 알도오스 환원효소(aldose reductase), p450 환원효소(p450 reductase), 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase), 글루코스-프럭토스 산화환원효소(glucose-fructose oxidoreductase), 2,5-DGK 환원효소(2,5-DGK reductase), 솔비톨 탈수소화효소(sorbitol dehydrogenase)가 확인되었으며, 이외에도 다양한 조효소 의존적 효소 활성을 측정할 수 있다.Using an increase in the coenzyme-dependent fluorescence intensity of R2-mBFP, these coenzymes can be used as active cofactors (reduced fluorescence when using NADH and NADPH as electron donors, increased fluorescence when using NAD + and NADP + as electron acceptors) The activity measurement method was used to measure the physiological activities of useful enzymes and biologic enzymes. To this end, a substrate is added to an oxidoreductase having an activity dependent on each coenzyme to induce the reaction, and then the enzyme activity is changed (oxidized to NAD (P) + at NAD (P) Enzyme activity (nmol / min / mg protein) was measured by measuring coenzyme amount. At the same time, R2-mBFP and an appropriate amount of coenzyme were added to the sample by the confirmation of the presence or absence of the specific substrate in the reaction solution, and the amount of the changed coenzyme was calculated by inducing the reaction of the oxidoreductase, And a method for quantifying the amount of water. This is based on the fact that the molar ratios of the substrate and the coenzyme are the same for all the kinetic properties of the coenzyme-dependent oxidoreductase. Construction and reliability evaluation of these assay methods were verified using the following commercially available enzymes. The reaction rate was calculated using the slope of the fluorescence reduction observed at a certain point of time (5 to 20 minutes). As an example of a typical reaction, 0.02 units of glutathione reductase was reacted with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.5 mM oxidized glutathione (GSSG) and 0.2 mM NADPH at room temperature. In addition, 0.03 unit isocitrate dehydrogenase was reacted with 50 mM phosphate buffer (pH 7.2) containing 1 mM isocitrate, 0.2 mM MgCl 2 and 0.5 mM NADP + at room temperature. The 0.02 unit fumarate reductase was reacted with 50 mM buffer (Tris-HCl, pH 7.5) containing 1 mM fumarate, 0.2 mM MgCl 2 and 0.5 mM NADH at room temperature. The 0.04 unit malate dehydrogenase enzyme was reacted with 50 mM Tris buffer (Tris-HCl, pH 7.5) containing 1 mM L-malate, 0.2 mM MgCl 2 and 0.5 mM NAD + at room temperature. One unit of these enzymes is the amount of enzyme that can oxidize or otherwise reduce 1 μnmole NAD (P) H to 25 ° C by NAD (P) +. Thereafter, the amount of fluorescence change was measured by the coenzyme measurement method of the present invention. As a result, the increase or decrease in fluorescence corresponding to the activity of all the enzymes initially added in all the experimental procedures was accurately measured (Fig. 13). Finally, the activity of the unknown enzyme was measured by converting the fluorescence value of the enzyme into the rate of oxidation of the substrate. The activity of the substrate was determined by HPLC and MS, And the activity values measured by the changes of the substrate were the same. Therefore, it has been verified that measuring the activity of all enzymes used as coenzyme can measure the specific activity of the enzyme accurately and quickly by measuring the fluorescence value changed by adding the coupling enzyme and R2-mBFP. In addition to NQO (quinone oxidoreductase), NQO (nitric oxide synthase), thioredoxin reductase, glutathione dependent oxidoreductase, NADPH dehydrogenase, succinate ubiquinone oxidoreductase (SQR), plasma membrane oxidoreductase, cytochrome c oxidoreductase, oxoglutarate oxidoreductase, NADP + reductase, D-xylulose reductase, Glycerol-3-phosphate dehydrogenase, aldose reductase, , p450 reductase, alcohol dehydrogenase, glucose-fructose oxidoreductase, 2,5-DGK reductase, 2,5-DGK reductase, Sorbitol dehydrogenase has been identified and various enzyme-dependent enzyme activities can be measured.

시료 내 조효소 농도 측정에 의한 미생물 간접 정량과 Indirect measurement of microorganisms by measurement of coenzyme concentration in sample 환경 오염Pollution 및 질병 예후 측정 방법 And disease prognosis measurement method

실시예Example 14-1.  14-1. 세포내Intracellular 조효소를 분석하여  By analyzing the coenzyme 세포량을Cell volume 간접적으로 정량하는 방법 How to quantify indirectly

다양한 환경 생태 시료에 세포가 존재할 경우, 생리활성 지표 물질인 조효소의 존재는 필수적이다. 세포가 존재하지 않거나 사멸되었을 경우, 측정할 수 있는 조효소의 양은 기저 수준(basal level)보다 낮게 측정되기 때문이다. 따라서 기존의 시료희석, 고체 배지 도말, 세균 수 관찰, 희석 배율 역산의 과정에 의한 총 세균수 산정으로 이루어지던 미생물 존재나 오염 정도의 확인을 실시간에 가깝게 정량할 수 있는 R2-mBFP 의 활용 방법을 고안하였다. 보다 상세하게, 생태 환경 시료(토양, 해수, 담수등)나 검체(오염이 쉬운 생필품 등)는 무균조작을 행하며 멸균한 용기에 채취하여 급속 동결하거나 냉장을 유지시키면서 빠른 시간내에 (냉장 보관의 경우는 1 시간 이내) 시험하였다. 곡분이나 분유와 같이 건조되어 잘 변질 또는 부패되지 않는 검체는 냉동상태에서 운반할 필요는 없으나 2차오염을 방지하기 위하여 밀봉 또는 밀폐하였다. 검체 시료가 얼음이나 빙과류일 경우에는 멸균된 유리용기에 넣어 용해시킨 뒤 액체 시료와 같은 방법으로 처리하였다. 시료의 냉각 보관이 1일 이상이 되면 시료 중의 저온성 세균의 증가, 중온 세균이나 고온세균이 사멸하는 결과를 가져오므로 유의해야 한다. 냉장을 위하여 얼음을 사용할 때에는 2차오염을 방지하기 위하여 얼음이나 그 녹은 물이 검체에 직접 접촉되지 않도록 한다. 검체 채취 기구는 미리 건열 및 화염멸균한 후 검체마다 바꾸어 가면서 사용하였다. In the presence of cells in various environmental ecological samples, the presence of coenzyme, a physiological activity indicator, is essential. In the absence or death of cells, the amount of coenzyme that can be measured is measured to be lower than the basal level. Therefore, the use of R2-mBFP, which is able to quantify the presence of microorganisms or the contamination level, which has been made up of the total bacterial counts by the conventional sample dilution, solid culture smear, bacterial count observation, Respectively. More specifically, eco-environmental samples (soil, seawater, fresh water, etc.) and specimens (such as daily necessities that are easily contaminated) are sterilized and collected in a sterilized container and quickly frozen or refrigerated, Within 1 hour). Specimens dried and not corroded or decayed, such as grain or powdered milk, need not be transported in a frozen state, but are sealed or sealed to prevent secondary contamination. When the sample is ice or ice, it is dissolved in a sterilized glass container and treated in the same manner as the liquid sample. It is important to note that if the sample is cooled for more than 1 day, it will result in the increase of low-temperature bacteria in the sample and the death of thermophilic bacteria or high temperature bacteria. When ice is used for refrigeration, ice or its melted water should not come into direct contact with the specimen to prevent secondary contamination. The sampling device was used beforehand in dry heat and sterilization after flame sterilization.

위 방법으로 준비한 다양한 생태 환경 시료나 검체 등은 무균조작하에 적당한 멸균수로 희석한 후, 균질기(homogenizer) 로 2 ~ 10분간 파쇄를 유도하였다. 보다 상세한 시험 용액의 제조 예로는, 액상 검체(채취된 검체를 강하게 진탕하여 혼합한 것), 반유동상검체(채취된 검체를 멸균 유리봉과 멸균 수저등으로 잘 혼합한 후, 그 일정량을 멸균생리식염수와 혼합해 균질화해 상등액을 회수한 것), 고체검체 (채취된 검체의 일정량을 잘게 자른 후 멸균생리식염수를 가해 균질기로 분쇄한 후, 상등액을 회수한 것), 분말상 검체(검체를 멸균유리봉과 수저 등으로 잘 혼합한 후 일정량을 멸균생리식염수와 혼합하고 균질화 한 후, 상등액을 분리한 것), 버터와 유지류 (65 이하의 온탕에서 15분내에 용해시켜 멸균생리식염수를 가하고 균질화해 상등액을 취한 것)등이 있으나 이에 한정하지 않는다. 준비된 시료들의 상등액에 상기 커플링 효소와 R2-mBFP를 이용한 조효소 측정방법으로, 형광 값을 측정하면 시료 내에 존재하는 조효소의 양을 정량 할 수 있고, 이를 전형적인 오염원으로써 미생물의 조효소 함유량으로 나누면 상대적인 오염 정도를 쉽게 판단할 수 있는 것이 확인되었다(도 14). 오염원으로써 매우 다양한 종이 존재하나 미생물의 경우는 종간 조효소의 농도편차가 크지 않아 모든 종에 대한 표준곡선이나 검증 표는 필요로 하지 않는다. 이러한 방법의 경우는 모든 조효소의 양을 측정 함으로써 미생물의 오염 정도를 판단 할 수 있으며 빠른 시간에 확인이 가능하여 기존의 평판배양법이나 현미경 관찰법 등에 비해 상대적으로 유리한 장점이 있다. 또한, 상기 조효소 의존적 효소활성 측정법을 이용하여 시료 내에 존재하는 미생물의 효소 활성을 측정하여 이를 전형적인 오염원으로써 미생물의 효소 활성으로 나누면 상대적인 오염 정도를 쉽게 판단할 수 있는 것이 확인되었다.Various ecological environmental samples and specimens prepared by the above method were diluted with sterilized water under sterile conditions and then subjected to homogenization for 2 to 10 minutes. A more detailed test solution may be prepared by mixing a liquid sample (a sample obtained by mixing the sample with vigorous shaking), a sample of an anti-freeze sample (the collected sample is thoroughly mixed with a sterilized glass rod and a sterilized water bath, (A sample obtained by homogenizing and recovering the supernatant), a solid sample (obtained by finely pulverizing a predetermined amount of the collected sample, adding sterilized physiological saline and pulverizing it with a homogenizer and recovering the supernatant), a powdery sample After mixing with sterilized physiological saline, homogenizing and separating the supernatant, butter and oil (dissolved in hot water of 65 or less within 15 minutes, sterilized physiological saline was added, homogenized and supernatant was taken But are not limited thereto. The amount of coenzyme present in the sample can be quantified by measuring the coenzyme using the coupling enzyme and R2-mBFP in the supernatant of the prepared sample. If the fluorescence value is measured, the amount of the coenzyme present in the sample can be quantified and divided into the coenzyme content of the microbe as a typical contamination source. (Fig. 14). There are a wide variety of species as pollutants, but microbes do not require standard curves or validation tables for all species because the concentration variance of interspecies coenzymes is not large. In this method, the degree of microbial contamination can be determined by measuring the amount of all the coenzyme, and it is advantageous in comparison with the conventional plate culture method and microscopic observation method because it can be confirmed at a short time. Further, it was confirmed that the enzyme activity of the microorganisms present in the sample was measured using the coenzyme-dependent enzyme activity measurement method, and that the degree of relative contamination can be easily determined by dividing the enzyme activity as a typical pollutant source by the enzyme activity of the microorganism.

실시예Example 14-2. 잠재적 오염물질을 지닌 시료를 첨가하여 배양된 미생물의 조효소를 이용한 오염 측정법 14-2. Measuring contamination with coenzyme in cultured microorganisms by adding samples with potential contaminants

시료 내에 기 존재하는 다양한 유기물질이나 염류 등은 다양한 생물, 특히 미생물의 영양분으로 이용될 수 있어 잠재적인 오염물질로 인식된다. 이러한 오염원에 의한 부영양화나 식품 변질/부패 등은 명확한 지표를 근거로 잠재적 오염물질로써의 관리가 필요하다. 이러한 관리를 위해 R2-mBFP를 이용해 제공할 수 있는 시험법을 고안하였다. 보다 상세하게는, 미생물을 배양할 때 최소 배지(유기물의 C 와 N-source 가 결여 되어 있는)를 이용하고 시료(식수, 담수, 해수, 우유, 토양, 폐수 등)의 일정양을 첨가하여 세포 성장이 유도될 수 있는 충분한 배양을 유도(1 ~ 2일)한다. 배양 조건은 대장균과 같은 중온균의 성장이 유리하도록 상기 실시예와 같은 조건을 사용한다. 배양 과정 중에 배양액의 일정량을 회수해 상기 전술한 방법대로 시료를 처리하여 시간의 경과에 따른 조효소 농도의 변화량을 모니터링하였다. 얻어진 측정치를 근거로 시료 내에 잠재적 오염물질로써 가능한 유기물의 존재 여부를 판단하였다. 이러한 과정에 본 발명의 재조합 벡터 pQE-mBFP 로 형질전환된 대장균을 이용하면 상기 과정을 이용하지 않고도 배양액 자체의 형광 측정만으로도 균의 성장 여부를 확인할 수 있다. 도 15 에서 보는 바와 같이, 배지에 존재하는 오염 물질이 영양분으로 이용되어 재조합 균체의 생장이 유도되고, 결과적으로 세포질의 단백질 발현양도 증가하여 형광 정도가 크게 증가하기 때문이다. 이러한 과정에서는 세포 자체의 형광 값을 재거나 회수한 후 파쇄해 상등액의 형광을 측정하는 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.Various organic substances and salts present in the sample can be used as nutrients of various organisms, especially microorganisms, and are recognized as potential contaminants. Eutrophication caused by these pollutants and food corruption / corruption need to be managed as potential pollutants based on clear indicators. A test method that can be provided using R2-mBFP for this management was devised. More specifically, when a microorganism is cultured, a certain amount of a sample (drinking water, fresh water, sea water, milk, soil, wastewater, etc.) is added using a minimal medium (lacking organic C and N-source) Induce sufficient culture to induce growth (1-2 days). The same conditions as in the above-mentioned examples are used so that growth of mesophilic bacteria such as Escherichia coli is advantageous for the culture conditions. A certain amount of the culture medium was recovered during the culturing process, and the sample was treated according to the above-described method to monitor changes in the coenzyme concentration with time. Based on the obtained measurements, the presence of possible organic substances as potential contaminants in the sample was determined. In this process, E. coli transformed with the recombinant vector pQE-mBFP of the present invention can be used to confirm the growth of bacteria by fluorescence measurement of the culture itself without using the above procedure. As shown in FIG. 15, the contaminants present in the medium are used as nutrients to induce the growth of the recombinant cells, resulting in an increase in the amount of protein expressed in the cytoplasm, thereby greatly increasing the degree of fluorescence. In this process, any method of measuring fluorescence of the supernatant by pulverizing or recovering the fluorescence value of the cell itself can be used.

실시예Example 14-3. 생체 시료 내 미생물 및 조직세포의 조효소 의존적 효소 활성을 이용한 질병 진단법 14-3. Diagnosis of disease using enzyme-dependent enzyme activity of microorganisms and tissue cells in biological sample

모든 세포에서 산화/환원 조효소는 중요한 생체 활성지표로 쓰이고 있으며, 특히 신혈관 신장질환이나 혈뇨, 대사이상 등을 침이나 소변과 같은 생체 검체로 진단할 수 있는 근거를 제공해 주며, 노화, 발암, 간독성, 감염 등에 특이적인 조효소 의존적 효소가 진단마커이거나 관련성이 보고되었다. 따라서 이들 질환과 관련된 신속하고 정밀한 조효소 측정 시스템이 요구되며 질환 판단의 근거를 R2-mBFP 를 이용해 제공할 수 있는 시험법을 고안하였다. 보다 상세하게는, 건강한 청소년(고등학생)을 대상으로 침 및 소변 시료 82개와 질환의심 성인 시료 30 개를 자발적으로 기증받아 상기 전술한 방법대로 시료를 처리하여 시간의 경과에 따른 조효소 농도의 변화량을 모니터링하였다. 또한 조효소 의존적 마커로서 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase), 이소시트르산 탈수소효소(isocitrate dehydrogenase), 포도당-6-인산 탈수소효소(glucose-6-phosphate dehydrogenase), 글루타메이트 탈수소효소(glutamate dehydrogenase), 말레이트 탈수소효소(malate dehydrogenase)등의 활성을 측정하였다. 얻어진 측정치를 근거로 시료 내에 질환 마커로써 가능한 인자 등의 존재 여부를 판단하였다. 그 결과 도 16 에서 보는 바와 같이, 건강한 청소년 검체에 존재하는 조효소의 양은 적거나 뚜렷한 질환마커 인자는 확인할 수 없었다. 그러나 조효소 의존적 효소 활성을 확인 할 수 있었으며 특히 질환의심 성인 검체에 존재하는 조효소 의존적 효소 활성이 낮은 것을 확인 할 수 있었다(도 17). 이러한 결과는 기존 측정방법으로 확인 할 수 없었던 생체 검체 내 조효소 및 효소활성을 측정 함으로써 본 발명이 가지는 신속하고 정밀한 조효소 측정방법의 장점을 재확인하는 결과이다.Oxidized / reduced coenzyme is an important indicator of bioactivity in all cells. In particular, it provides a basis for diagnosing nephrogenic kidney disease, hematuria and metabolic abnormality as a biopsy specimen such as acupuncture or urine, , And infection-specific enzyme-dependent enzymes are diagnostic markers or have been reported to be relevant. Therefore, a rapid and accurate coenzyme measurement system related to these diseases is required, and a test method capable of providing the basis of disease judgment using R2-mBFP has been devised. More specifically, 82 healthy volunteers (high school students) were voluntarily donated to 82 needle and urine samples and 30 suspected disease samples, and the sample was treated according to the above-mentioned method to monitor the change of the coenzyme concentration with time Respectively. In addition, cofactor-dependent markers include alcohol dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, malate dehydrogenase (malate dehydrogenase) were measured. Based on the obtained measurement values, the presence or absence of possible factors as disease markers in the sample was judged. As a result, as shown in FIG. 16, there was no evidence of a small or distinct disease marker factor in the amount of coenzyme present in healthy adolescent specimens. However, coenzyme-dependent enzyme activity could be confirmed, and coenzyme-dependent enzyme activity present in suspected disease specimens was low (FIG. 17). These results are the result of confirming the advantages of the rapid and precise measurement method of coenzyme according to the present invention by measuring the coenzyme and enzyme activity in a biological sample which can not be confirmed by the conventional measurement method.

그리고, 특정 질병에 대한 바이오 마커로서 조효소 의존적 효소 활성을 측정함으로써 관련 질병을 진단하기 위한 가능성을 확인하였다. 그 예로, 몸 안의 당이 분해되어 에너지로 변할 때 작용하는 효소의 하나로 여러 조직 세포에 내포되어 있어 세포가 파괴되면 혈중 효소 활성이 높아지며 악성종양, 간질환, 심장질환, 혈액질환 등에서 고활성을 보이는 경우가 많아 이들 질환을 스크리닝 하는데 유용한 바이오 마커인 락테이트 탈수소효소(lactate dehydrogenase; LDH)를 측정하였다. 1 ㎕ 혈액을 10배 희석하여 96웰 플레이트에 넣고 혈중 LDH 활성은 1mM 락테이트와 0.2mM NAD+와 반응하여 생성된 조효소를 본 발명의 상기 측정방법을 이용하여 간접적으로 측정하였다. 그 결과, LDH에 대한 직선성 있는 표준곡선을 측정하였으며 일반적인 사람의 혈중 효소 활성이 195~290 IU/L 임을 확인하였다(도 18). 이는 매우 적은 혈액 시료로도 조효소 의존적 효소활성을 측정할 수 있는 본 발명이 가지는 정밀/민감 조효소 측정방법의 장점을 재확인하는 결과이다. We also confirmed the possibility of diagnosing related diseases by measuring enzyme - dependent enzyme activity as a biomarker for a specific disease. For example, it is one of the enzymes that acts when the sugar in the body breaks down into energy and is contained in various tissue cells. When cells are destroyed, the activity of the enzyme in the blood increases and the activity is high in malignant tumors, liver diseases, heart diseases and blood diseases Lactate dehydrogenase (LDH), a biomarker useful for screening of these diseases, was measured. 1 [mu] l of blood was diluted 10-fold and placed in a 96-well plate. LDH activity in the blood was measured by indirectly measuring the coenzyme produced by reacting with 1 mM lactate and 0.2 mM NAD &lt; + &gt; As a result, a linear standard curve for LDH was measured, and it was confirmed that the enzyme activity in the blood of the general person was 195 to 290 IU / L (FIG. 18). This is a result of reaffirming the advantage of the method of measuring the precision / sensitive coenzyme according to the present invention which can measure the enzyme-dependent enzyme activity even with a very small blood sample.

또한, 질병 진단의 적용 범위 확장을 위한 다른 대상으로 암대사 활성 측정 가능성을 확인하였다. 암 세포의 경우, 세포주기의 조절과 세포사멸 기능이 소실되어 세포의 분열과 성장을 지속하기 때문에 특정 암 대사 반응은 정상세포에 비해 약 8배나 높아 에너지 균형(energy balance)에서 근본적인 차이가 있어 이러한 에너지 균형요소에 관여하는 효소활성 차이는 정상세포와 분명한 차이를 보이기 때문에 암 진단 마커로의 활용 가능성이 높다. 따라서, 암 세포를 대상으로 대사활성화에 따른 조효소 농도 변화를 측정하여 암 대사 질환 진단 시스템 구현 가능성을 알아보고자 전남대학교 병원 암센터에서 대장암과 유방암 조직과 그 주변 조직을 실험 목적으로 샘플을 구하여 액체질소를 이용하여 급속 냉동한 후, 균질기 (homogenizer)를 이용하여 파쇄한 후, 원심분리과정을 거쳐 상층액을 회수해 측정 시료로 사용하였다. 조직의 활성 측정을 위한 타킷효소는 G6PDH(glucose-6-phosphate dehydrogenase), IDH(isocitrate dehydrogenase), LDH(lactate dehydrogenase), NADHK(NADH kinase)로 하여, 각각 1mM의 해당되는 기질을 넣고 37에서 10분간 반응시켜 본 발명의 조효소 측정법을 이용하여 변화된 조효소 형광 값을 측정하였다. 그 결과 G6PDH의 경우, 정상 대장 조직에 비해 대장암 조직에서 높은 활성을 보여 당 대사 작용이 차이가 있음을 확인하였다(도 19A). 반면, LDH 활성은 정상 대장 조직에 비해 대장암 조직의 변화 값이 음수를 나타내어 대장암은 락테이트(lactate)가 다른 대사 작용에 관여함을 확인하였다(도 19C). IDH의 경우 정상 유방세포 조직을 제외한 모든 조직에서 높은 활성을 보였다. 이는 IDH가 근육세포에 많이 분포하기 때문에 근육 세포로 이루어진 대장 세포에서 높은 활성을 나타내며 상대적으로 지방 세포가 많아 IDH가 적은 유방세포는 활성이 낮은 것으로 사료된다. 하지만 유방암 세포에서는 IDH 효소활성이 높게 측정됨으로써 유방암 조기 진단을 위한 마커로서 가능성을 확인하였다(도 19). 따라서, 조효소 의존적 암대사 마커 효소검출을 통한 초기암 진단 시스템 확립을 통하여 다양한 암으로 적용점을 확대할 수 있음을 확인하였다. 상기 실험에 사용된 조효소 의존적 효소와 암 세포는 단지 초기암 진단 시스템 확립을 위해 이용되었으며, 적용 가능한 조효소 의존적 효소와 암 세포를 제한하지 않는다. 예컨데 암 세포는 간암, 대장암, 자궁경부암, 신장암, 위암, 전립선암, 유방암, 뇌암, 폐암, 자궁암, 결장암, 방광암, 혈액암 및 췌장암으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 또한, 적용 가능한 조효소 의존적 효소활성은 상기 효소 이외에 실시예 13과 같이 다양한 효소 활성을 측정할 수 있다.In addition, we confirmed the possibility of measuring cancer metabolic activity as another target for expanding the application scope of disease diagnosis. In the case of cancer cells, since the regulation of the cell cycle and the apoptosis function are lost and the division and growth of the cells are continued, the specific cancer metabolism reaction is about 8 times higher than that of normal cells, and there is a fundamental difference in energy balance. Since the difference in enzyme activity involved in the energy balance factor is clearly different from that of normal cells, it is highly likely to be used as a cancer diagnostic marker. Therefore, we investigated the possibility of implementing the diagnostic system for cancer metabolic disease by measuring the change of coenzyme concentration according to the metabolic activation of cancer cells. The sample of colon cancer, breast cancer tissue and surrounding tissue was obtained from the cancer center of Chonnam National University Hospital, After rapid freezing with nitrogen, it was disrupted by homogenizer, centrifuged, and the supernatant was recovered and used as a measurement sample. The target enzyme for measuring the activity of the tissue was 1 mM of the corresponding substrate and added at 37 to 10 mM for glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), isocitrate dehydrogenase (IDH), lactate dehydrogenase (LDH) and NADH kinase Minute, and the changed coenzyme fluorescence value was measured using the coenzyme measurement method of the present invention. As a result, G6PDH showed higher activity in colorectal cancer tissue than that of normal colon tissue, indicating that there was a difference in glucose metabolism (Fig. 19A). On the other hand, LDH activity showed a negative value in the change of colorectal cancer tissue compared to normal colon tissue, and it was confirmed that lactate was involved in other metabolism of colon cancer (Fig. 19C). IDH showed high activity in all tissues except normal breast tissue. This suggests that IDH is highly active in the intestinal cells composed of muscle cells because of its large distribution in muscle cells, and that the activity of the breast cells with low IDH is low due to the relatively high number of adipocytes. However, the IDH enzyme activity was highly measured in breast cancer cells, thereby confirming the possibility as a marker for early diagnosis of breast cancer (Fig. 19). Therefore, it was confirmed that the application point can be extended to various cancer through establishment of early cancer diagnosis system through detection of coenzyme - dependent cancer metabolic marker enzyme. The coenzyme-dependent enzymes and cancer cells used in the experiments were used only to establish early cancer diagnostic systems and do not limit the applicable coenzyme-dependent enzymes and cancer cells. For example, the cancer cell may be any one selected from the group consisting of liver cancer, colon cancer, cervical cancer, kidney cancer, gastric cancer, prostate cancer, breast cancer, brain cancer, lung cancer, uterine cancer, colon cancer, bladder cancer, blood cancer and pancreatic cancer. In addition, applicable enzyme-dependent enzyme activity can be measured in various enzyme activities as in Example 13, in addition to the enzyme.

조효소에 의존적인 유용효소(Enzymes dependent on coenzyme ( dehydrogenasedehydrogenase  Wow oxidoreductase산화도 도 계열)를 라이브러리에서 선별하는 방법 Series) from the library

본 발명의 조효소 측정 방법을 이용하여 유용 효소 발굴 탐색 시스템으로써 HTS(High Throughput Screening) system 법을 확립하였다. 보다 상세하게, DNA 추출 키트(genomic DNA isolation kit, promega) 를 사용하여 환경시료 내의 전체 유전체(metagenome)를 추출하고, 제한효소 BamH1 이나 GATC를 인지 절단하는 Sau3A1을 이용해 부분절단을 수행하였다. 절단된 DNA단편을 전형적인 클로닝 벡터(pBluscript II SK)에 도입하여 대장균 숙주에 도입하는 방법으로 라이브러리를 구축하였다. 형질전환에는 전형적인 과정에 따라 전기천공법(electrophoration)을 이용하였다. 제조한 라이브러리를 지닌 숙주들을 50㎕/㎖ 앰피실린(ampicillin)을 함유하는 LB 고체배지에 도말하여 37에서 16시간 배양한 후, 각각의 콜로니를 같은 조성의 배지 200㎕를 지닌 96웰 플레이트에 옮겨 일정 시간(24~48 hr) 37에서 O2(23%), 804rpm으로 진탕 배양한다. 배양 후, 로봇 디스펜스(dispense)를 이용하여 배양된 균주 100㎕ 와 효소 활성 시약으로 조효소와 기질이 포함된 2X라이시스 용액(2Xlysis solution : 20mM Tris, 0.2%(v/v) triton X-100, 0.05%(v/v) tween 20, pH 7.5) 100㎕을 새로운 웰(well)에 혼합한다. 효소 활성 시약과 혼합된 균주 샘플을 37에서 480 rpm으로 10-60 분간 반응 시킨 후, 각 조효소 량을 측정하기 위한 커플링 효소(1~10μM)와 R2-mBFP (1~5μM) 를 첨가해 형광을 측정하는 방법으로 조효소의 변화 량을 계산하여 효소활성이 확인된 샘플들을 선별한다. 이상의 분석 방법을 반복하여 라이브러리 클론 수를 줄여 나간다.The HTS (High Throughput Screening) system was established as a useful enzyme discovery search system using the coarse enzyme determination method of the present invention. More specifically, the entire genome (metagenome) in the environmental sample was extracted using a DNA extraction kit (genomic DNA isolation kit, promega), and partial cleavage was performed using Sau3A 1, which cleaves restriction enzymes BamH 1 or GATC. The library was constructed by introducing the cleaved DNA fragment into a typical cloning vector (pBluscript II SK) and introducing it into the E. coli host. Transformation was carried out by electrophoresis according to a typical procedure. The hosts having the prepared library were plated on LB solid medium containing 50 μl / ml of ampicillin and cultured for 16 hours at 37 ° C. The colonies were transferred to a 96-well plate having the same composition of 200 μl Incubate at 804 rpm with O 2 (23%) at 37 for a fixed time (24 to 48 hr). After culturing, 100 μl of the strain cultured using a robot dispense and 2 × lysis solution (2 × lysis solution: 20 mM Tris, 0.2% (v / v) triton X-100, 0.05% (v / v) tween 20, pH 7.5) are mixed in a new well. (1 ~ 10 μM) and R2-mBFP (1 ~ 5 μM) were added to determine the amount of coenzyme, and the fluorescence And the amount of change of the coenzyme is calculated to select the sample whose enzyme activity has been confirmed. By repeating the above analysis method, the number of library clones is reduced.

실제 HTS 시스템에 적용하기 위한 예비 실험으로, 충치예방효과가 있다고 알려진 설탕 대용 감미료인 천연 5탄당 알코올인 자일리톨(xylitol)을 생산하기 위한 L-아라비톨 탈수소효소(L-arabitol dehydrogenase)를 발굴하고자 메타지놈 라이브러리(전북 정읍시 하수종말처리장 최종 방류구 인근 뻘흙)를 이용하여 위의 배양방법으로 배양 후, 로봇 디스펜스(dispense)를 이용하여 배양된 균주 100㎕와 효소 활성 시약으로 1mM NAD+와 10mM L-아라비노오스(L-arabinose)가 포함된 2X라이시스 용액(lysis solution : 20mM Tris, 0.2%(v/v) triton X-100, 0.05%(v/v) tween 20, pH 7.5) 100㎕을 새로운 웰에 혼합하여 반응(30분)시킨 후 변화된 조효소 양을 측정하여 L-아라비톨 탈수소효소(L-arabitol dehydrogenase) 효소 활성을 확인하였다. 그 결과, 25,516 클론(clone) 중에 초기 형광 값보다 증가한 클론을 쉽고 빠르게 얻을 수 있었으며, 그 중 형광 변화가 큰 샘플들을 96 웰 플레이트(well plate)에 재배양하고 기질의 양을 조절(0.5mM NAD+, 2mM L-arabitol)하여 실험하였다(도 20A). 재 측정한 결과, 재현성 있게 각 클론에서 증가된 형광능을 관찰하였으며 선별된 균주로부터 플라스미드를 분리(plasmid DNA isolation kit, promega)한 후, 서열 분석을 통해 선별 대상이 되는 유전자의 존재 여부를 확인한 결과, 85% 이상의 비율로 양성(positive) 클론의 선별이 확인되었다(도 20B). 본 발명은 상기 실시 예와 같이 라이브러리 벡터제작에 사용될 수 있는 적합한 벡터, 선별마커(selectable marker), 숙주 세포, 숙주 세포 내로 운반하는 방법 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.As a preliminary experiment to be applied to the actual HTS system, L-arabitol dehydrogenase (L-arabitol dehydrogenase), which is a natural five-sugar alcohol, xylitol, 100 μl of the strain cultured using the robot dispensing method and 1 mM NAD + and 10 mM L-arabinose as the enzyme activity reagent were cultured using the above-described culture method using the genome library (soil in the vicinity of the final discharge outlet of Jeongeupseong sewage treatment plant, Jeonbuk Province) 100 占 퐇 of a 2X lysing solution (20 mM Tris, 0.2% (v / v) triton X-100, 0.05% (v / v) tween 20, pH 7.5) containing L-arabinose was added to a new well (30 min), and the amount of coenzyme was measured to confirm the activity of L-arabitol dehydrogenase enzyme. As a result, it was possible to easily and rapidly obtain a clone which increased more than the initial fluorescence value among 25,516 clones. Among them, samples with large fluorescence change were re-distributed in a 96 well plate and the amount of substrate was adjusted (0.5 mM NAD + , 2 mM L-arabitol) (FIG. 20A). The plasmids were isolated from the selected strains (plasmid DNA isolation kit, promega), and the presence of genes to be screened was checked by sequencing. , And selection of positive clones was confirmed at a ratio of 85% or more (Fig. 20B). The present invention includes, but is not limited to, suitable vectors, selectable markers, host cells, and methods for delivering into a host cell, which can be used for constructing library vectors as in the above embodiments.

또한, 전술한 과정의 라이브러리를 산화/환원 효소군(enzyme family)을 지닌 클론으로 제한한 후, 이들 효소의 활성 측정 과정에 기질 외의 특정 화합물을 첨가하고 조효소의 변화량을 계산해 대조군(기질만을 첨가한)과 비교하면 활성 억제제를 선택적으로 선별할 수 있다. 이러한 과정은 관련 효소 활성을 지닌 클론들을 배양해 기질과 조효소를 첨가한 후, 다양한 화합물질이 존재하는 환경에서 반응을 유도하며 조효소의 변화량을 정량하는 것을 의미한다. 보다 상세하게, 상기 실시 예와 같은 조효소에 의존적인 산화환원효소 반응액에 활성 저해제로써 가능성이 있는 화합물을 농도별 (0.01 ~ 1mM)로 반응 용액에 첨가하였다. 반응이 진행되는 동안 각 화합물 첨가에 따른 조효소의 생성량을 정량하였으며, 상기 화합물을 첨가한 경우(시험군)와 첨가하지 않은 경우(대조군)의 조효소 생성량을 비교함으로써 특정효소 활성의 억제 정도를 확인하였다. 일차 선별한 화합물의 농도변화에 따른 조효소 생성(감소) 반응 속도를 측정한 후, 시그마 플롯 프로그램(sigma plot program)을 이용하여 각 화합물의 IC50 값을 계산하였으며, 그 결과는 표 6에 표시하였다. 상기 예는 본 발명의 신뢰성 평가를 목표로 고안한 것이라 활성 저해제가 이상의 실시예에 포함되나 이에 제한되지 않는다.In addition, after the library of the aforementioned procedures was restricted to a clone having an oxidizing / reducing enzyme family, specific compounds other than the substrate were added to the enzyme activity measurement procedure, and the change amount of the coenzyme was calculated, ), The active inhibitor can be selectively screened. This process involves culturing clones with related enzymatic activity, adding substrates and coenzyme, and then inducing the reaction in the presence of various compounds and quantifying the amount of coenzyme change. More specifically, a compound capable of acting as an activity inhibitor in an oxidoreductase reaction solution dependent on the coenzyme such as the above example was added to the reaction solution at a concentration (0.01 to 1 mM). During the course of the reaction, the amount of coenzyme produced by the addition of each compound was determined, and the degree of inhibition of the specific enzyme activity was confirmed by comparing the amount of coenzyme produced when the compound was added (test group) or not (control group) . After measuring the coenzyme generated (decrease) the reaction rate according to the change in concentration of the primary one selected compound, was calculated the IC 50 value for each compound using the Sigma Plot program (sigma plot program), the result is shown in Table 6 . The above examples are designed with the aim of the reliability evaluation of the present invention, and the active inhibitor is included in the above examples, but not limited thereto.

효소 활성 저해제 농도Enzyme activity inhibitor concentration 효소enzyme 저해제Inhibitor IC50 (uM)IC50 (uM) Isocitrate dehydrogenaseIsocitrate dehydrogenase Oxalomalic acidOxalomalic acid 68.26 ± 6.468.26 + - 6.4 Methylisocitric acidMethylisocitric acid 108.53 ± 8.5108.53 + - 8.5 Glucose-6-phosphate dehydrogenaseGlucose-6-phosphate dehydrogenase Gallocatechin gallateGallocatechin gallate 220.32 ± 32.1220.32 ± 32.1 Epicatechin gallateEpicatechin gallate 245.24 ± 36.6245.24 + - 36.6 pyruvate dehydrogenasepyruvate dehydrogenase CPI-613CPI-613 14.3 ± 2.514.3 ± 2.5 Aldehyde dehydrogenaseAldehyde dehydrogenase DisulfiramDisulfiram 0.21 ± 0.050.21 ± 0.05 Lactate dehydrogenaseLactate dehydrogenase OxamateOxamate 621 ± 15.5 621 ± 15.5 HMG-CoA reductaseHMG-CoA reductase PravastatinPravastatin 0.09 ± 0.010.09 ± 0.01 Inosine dehydrogenaseInosine dehydrogenase Mycophenolate Mofetil Mycophenolate Mofetil 0.05 ± 0.0050.05 ± 0.005 L-Alanine dehydrogenaseL-Alanine dehydrogenase MethacrylateMethacrylate 895 ± 51 895 ± 51 Succinate dehydrogenaseSuccinate dehydrogenase MethylmalonateMethylmalonate 682 ± 75682 ± 75 a: ±는 표준편차(standard deviation) a : ± is the standard deviation

조효소 및 조효소 의존적인 유용효소(Coenzyme and Coenzyme-Dependent Useful Enzymes ( dehydrogenasedehydrogenase  Wow oxidoreductase산화도 도 ) 활성 측정 키트 제형 확립) Establishment of active measurement kit formulation

본 발명의 신속/정밀성이 우수한 조효소 측정 방법을 이용하여 추가적인 전처리 없이 현장/자가 효소 활성 측정이 가능한 키트 제형을 확립하였다. 보다 상세하게, 본 발명의 용액(solution)제형 이외 제형에 적용하고자 커플링 효소와 R2-mBFP를 건조시켜 다시 수화하였을 때도 활성이 복원 되는지를 실험하였다. 정제한 단백질들을 염 농도가 다른 완충용액 (50mM Tris, 0.1~1.5M NaCl, pH7.5)에 투석막(dialysis tubing membrane)을 이용하여 4에서 하루 동안 교반하여 버퍼를 교체한 후, 동결 건조기를 이용한 냉동건조(lyophilization)와 냉장 건조로 건조 조건을 달리하여 수분을 없앤 샘플을 1주 후에 염이 없는 완충용액 (50mM Tris, pH 7.5)을 첨가하여 단백질들을 수화시켜 활성을 측정하였다. 그 결과, 0.2M NaCl 이 포함된 완충용액으로 건조 시킨 단백질들이 수화가 잘 이루어졌으며(도 21A), 건조 전 활성과 유사하게 나타났다(도 21B). 이를 이용해 대량 분석 제형을 확립하고자 기질과 조효소가 포함된 유용효소 활성 측정 반응시약 (50mM tris, 200mM NaCl, 1 mM 타깃효소 기질, 0.5mM 타깃 효소의 조효소, 0.5mM 커플링 효소 기질, 0.3mM ATP, 0.25mM MgCl2, 10μM 커플링 효소, 10μM R2-mBFP, 0.1%(v/v) triton X-100, pH7.5)을 96웰 플레이트에 200㎕씩 분주하여 1주일 동안 냉장건조 시킨 후, 효소를 넣어 활성을 측정하였다. 전형적인 반응의 예로, 피루베이트 탈수소효소(pyruvate dehydrogenase) 활성을 측정하기 위해 상기 효소활성 측정 반응시약을 건조 시킨 뒤 효소를 첨가하여 활성을 시간 별로 측정하였다. 그 결과, 시간에 따라 변화된 형광 값으로 효소 활성을 측정할 수 있었으며, 특히, 일반적인 형광 측정 방법으로 활성을 확인 할 수 없는 낮은 농도 (0.01mU)에서도 재현성 있게 측정되는 것을 확인하였다(도 21C). 이러한 건조 제형은 보관과 운송이 용이하며 휴대하기 편리하기 때문에 조효소 의존적 효소활성을 이용한 대사/질환진단 시스템으로 활용 가능하다. 예를 들어 G6PDH 활성측정을 통해 G6PDH 결핍증, 말라리아 치료제, 세포용혈 관련 질병 진단 키트 등으로 이용할 수 있다. 또한, G6PDH 결핍증은 유전질병으로 NADP가 NADPH로 환원이 되지 않아 글루타키온의 분자 환원도 감소하고 결국 적혈구의 용혈 현상을 초래로 급성 빈혈로 발전하는 질병으로, 이러한 유전적 결핍을 유전자 검사나 단백질관련검사(면역반응 검사 포함)를 수행하지 않고 혈액내의 조효소의 정량분석을 통하여 신속하고 용이하게 진단할 수 있다. Using the rapid / accurate coarse assay method of the present invention, a kit formulation capable of measuring the site / autologous enzyme activity without further pretreatment was established. More specifically, it was experimentally examined whether the coupling enzyme and the R2-mBFP were dried and rehydrated again in order to apply to the formulation other than the solution formulation of the present invention. The purified proteins were mixed with buffer solution (50 mM Tris, 0.1 to 1.5 M NaCl, pH 7.5) having different salt concentrations using a dialysis tubing membrane for 4 days, After 1 week of lyophilization and refrigerated drying, moisture was removed from each sample. After 1 week, salt-free buffer solution (50 mM Tris, pH 7.5) was added to hydrate the proteins to measure their activity. As a result, the proteins dried with the buffer solution containing 0.2 M NaCl were well hydrated (FIG. 21A) and similar to the pre-drying activity (FIG. 21B). In order to establish a mass spectrometry formulation, a reaction reagent (50 mM tris, 200 mM NaCl, 1 mM target enzyme substrate, coenzyme of 0.5 mM target enzyme, 0.5 mM coupling enzyme substrate, 0.3 mM ATP , 0.25 mM MgCl 2 , 10 μM coupling enzyme, 10 μM R 2 -mBFP, 0.1% (v / v) triton X-100, pH 7.5) were placed in a 96-well plate and refrigerated and dried for one week, Enzyme was added to measure the activity. As an example of a typical reaction, enzymatic activity measurement reaction reagent was dried after measuring the activity of pyruvate dehydrogenase enzyme by adding enzyme. As a result, it was confirmed that the enzyme activity could be measured with a fluorescence value changed with time, and in particular, it was measured reproducibly even at a low concentration (0.01 mU) at which activity can not be confirmed by a general fluorescence measurement method (FIG. These dry formulations are easy to store and transport and are convenient to carry, so they can be used as a metabolic / disease diagnosis system using enzyme-dependent enzyme activity. For example, G6PDH activity can be used for G6PDH deficiency, malaria treatment, and cytological hemolytic disease diagnosis kit. In addition, G6PDH deficiency is a hereditary disease, and NADP is not reduced to NADPH, so that the molecular reduction of glutakin is also reduced, leading to hemolysis of red blood cells, which develops as acute anemia. It is possible to perform a quick and easy diagnosis by quantitative analysis of the coenzyme in blood without performing the test (including the immune reaction test).

또한, 진단 제형의 휴대성을 높여 현장 진단이 가능하도록 검사 시험지(검사스트립)을 도입하여 조효소를 측정하였다. 보다 상세하게, 검사 시험지(검사스트립) 테스트라인에 상기 커플링 효소와 R2-mBFP가 포함된 효소활성 측정 반응시약을 고정화시키고, 시료를 다공성 멤브레인을 통한 모세관현상에 의해 수용액상 시료 흐름을 유도하여 고분자(적혈구, 단백질 등)에 의한 효소 활성 오차를 줄여 변화된 형광 값을 측정하였다. 상기 측정된 효소 활성과 유사한 결과를 얻었으며(도 21D), 이러한 방법은 소량의 시료 요구량, 휴대성, 비용대비 높은 성능 등의 장점을 가진다.In addition, coenzyme was measured by introducing test strips (test strips) to improve the portability of diagnostic formulations and enable field diagnosis. More specifically, an enzyme activity measuring reaction reagent containing the coupling enzyme and the R2-mBFP is immobilized on a test strip (test strip) test line, and an aqueous liquid sample flow is induced by capillary phenomenon through a porous membrane Fluorescence values were measured by reducing the enzymatic activity error by polymer (red blood cell, protein, etc.). Results similar to the measured enzyme activity were obtained (FIG. 21D), which has the advantages of small sample requirements, portability, and cost-effective performance.

<110> INDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Composition and method for measuring NAD(H) and uses thereof <130> P16021540323 <160> 36 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 747 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein mBFP DNA seq <400> 1 atgcagaatc tgaacggcaa agtggctttc gtgaccggcg gcagccgcgg catcggcgcg 60 gcgatcgtcc gccgcttggc ggcggacggc gccgacatcg cgttcaccta tgtcagcgcc 120 tcgtcgaaaa acgtggccac cgccctggtg caagaactcg aggccaaggg ccgccgcgct 180 cgcgccatcc aggcggactc ggcggatccg gcccaggtgc ggcaggcggt cgagcaggcc 240 atcgtgcaac tggggccggt ggacgtgctg gtgaacaacg ccggcatctt cctggccggc 300 cccttgggcg aggtgacgct ggacgactac gaacgcacga tgaacatcaa tgtgcgcgcg 360 cctttcgtgg ccatccaggc cgcgcaggcc tcgatgccgg acggcggccg catcatcaac 420 atcggcagct gcctggcgga acgcgccggc cgagccgggg taacgctgta tgccgccagc 480 aagtcggcgc tgctgggcat gacgcgcggc ctggcgcgcg acctgggcgc gcgcggcatc 540 accgccaacg tcgtgcaccc gggcccgatc gacaccgaca tgaatcccgc agatggcgaa 600 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cggcaggcgg tcgagcaggc catcgtgcaa ctggggccgg tggacgtgct ggtgaacaac 300 gccggcatct tcctggccgg ccccttgggc gaggtgacgc tggacgacta cgaacgcacg 360 atgaacatca atgtgcgcgc gcctttcgtg gccatccagg ccgcgcaggc ctcgatgccg 420 gacggcggcc gcatcatcaa catcggcagc tgcctggcgg aacgcgccgg ccgagccggg 480 gtaacgctgt atgccgccag caagtcggcg ctgctgggca tgacgcgcgg cctggcgcgc 540 gacctgggcg cgcgcggcat caccgccaac gtcgtgcacc cgggcccgat cgacaccgac 600 atgaatcccg cagatggcga acgctcgggc gaactggtgg ccgtgctgtc cttgcctcat 660 tcggcgagg tgcgcgacat cgccggcatg gtggctttcc tggccgggcc ggatgggcgc 720 tacgtgaccg gtgcgagtct ggcggtggac ggcggcttcg ccgcttga 768 <210> 5 <211> 771 <212> DNA <213> Unknown <220> Metagenome-derived blue fluorescent protein R4-mBFP DNA seq <400> 5 atgagcgatc ggcaactccg atatacgcag aatctgaacg gcaaagtggc tttcgtgacc 60 ggcggcagcc gcggcatcgg cgcggcgatc gtccgccgct tggcggcgga cggcgccgac 120 atcgcgttca cctatgtcag cgcctcgtcg aaaaacgtgg ccaccgccct ggtgcaagaa 180 ctcgaggcca agggccgccg cgctcgcgcc atccaggcgg actcggcgga tccggcccag 240 gtgcggcagg cggtcgagca ggccatcgtg caactggggc cggtggacgt gctggtgaac 300 aacgccggca tcttcctggc cggccccttg ggcgaggtga cgctggacga ctacgaacgc 360 acgatgaaca tcaatgtgcg cgcgcctttc gtggccatcc aggccgcgca ggcctcgatg 420 ccggacggcg gccgcatcat caacatcggc agctgcctgg cggaacgcgc cggccgagcc 480 ggggtaacgc tgtatgccgc cagcaagtcg gcgctgctgg gcatgacgcg cggcctggcg 540 cgcgacctgg gcgcgcgcgg catcaccgcc aacgtcgtgc acccgggccc gatcgacacc 600 gacatgaatc ccgcagatgg cgaacgctcg ggcgaactgg tggccgtgct gtccttgcct 660 cattacggcg aggtgcgcga catcgccggc atggtggctt tcctggccgg gccggatggg 720 cgctacgtga ccggtgcgag tctggcggtg gacggcggct tcgccgcttg a 771 <210> 6 <211> 777 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Metagenome-derived blue fluorescent protein R5-mBFP DNA seq <400> 6 atgacggagc atggtcggct ccacgcactc cggcagaatc tgaacggcaa agtggctttc 60 gtgaccggcg gcagccgcgg catcggcgcg gcgatcgtcc gccgcttggc ggcggacggc 120 gccgacatcg cgttcaccta tgtcagcgcc tcgtcgaaaa acgtggccac cgccctggtg 180 caagaactcg aggccaaggg ccgccgcgct cgcgccatcc aggcggactc ggcggatccg 240 gcccaggtgc ggcaggcggt cgagcaggcc atcgtgcaac tggggccggt ggacgtgctg 300 gtgaacaacg ccggcatctt cctggccggc cccttgggcg aggtgacgct ggacgactac 360 gaacgcacga tgaacatcaa tgtgcgcgcg cctttcgtgg ccatccaggc cgcgcaggcc 420 tcgatgccgg acggcggccg catcatcaac atcggcagct gcctggcgga acgcgccggc 480 cgagccgggg taacgctgta tgccgccagc aagtcggcgc tgctgggcat gacgcgcggc 540 ctggcgcgcg acctgggcgc gcgcggcatc accgccaacg tcgtgcaccc gggcccgatc 600 gacaccgaca tgaatcccgc agatggcgaa cgctcgggcg aactggtggc cgtgctgtcc 660 ttgcctcatt acggcgaggt gcgcgacatc gccggcatgg tggctttcct ggccgggccg 720 gatgggcgct acgtgaccgg tgcgagtctg gcggtggacg gcggcttcgc cgcttga 777 <210> 7 <211> 777 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Metagenome-derived blue fluorescent protein R6-mBFP DNA seq <400> 7 atggagccta gctcgctcca acggcaatgc tcgcagaatc tgaacggcaa agtggctttc 60 gtgaccggcg gcagccgcgg catcggcgcg gcgatcgtcc gccgcttggc ggcggacggc 120 gccgacatcg cgttcaccta tgtcagcgcc tcgtcgaaaa acgtggccac cgccctggtg 180 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R3-mBFP ramp-tag seq <400> 10 caattgctcg ataaggtatg c 21 <210> 11 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R4-mBFP ramp-tag seq <400> 11 agcgatcggc aactccgata tacg 24 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R5-mBFP ramp-tag seq <400> 12 acggagcatg gtcggctcca cgcactccgg 30 <210> 13 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R6-mBFP ramp-tag seq <400> 13 tggagcctag ctcgctccaa cggcaatgct cg 32 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mBFP-forward primer <400> 14 atagcatgcc agaatctgaa cg 22 <210> 15 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mBFP-reverse primer <400> 15 ataaagcttt caagcggcga agccg 25 <210> 16 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ppnk-forward primer <400> 16 atacccgggg actgcaccca cgaacgct 28 <210> 17 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ppnk-reverse primer <400> 17 ataaagcttt taccccgctg acctgg 26 <210> 18 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mfnk-forward primer <400> 18 ataggatccc cctacacccc cggac 25 <210> 19 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mfnk-reverse primer <400> 19 ataaagcttt tagttcgacg acgtcggga 29 <210> 20 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> zwf-forward primer <400> 20 ataggatccg cggtaacgca aacag 25 <210> 21 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> zwf-reverse primer <400> 21 ataaagcttc tcaaactcat tcca 24 <210> 22 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mBFP-forward primer2 <400> 22 atacatatga gaggatcgca tcacca 26 <210> 23 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mBFP-reverse primer2 <400> 23 ataagctttt aagcggcgaa gccgccg 27 <210> 24 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ppnk-forward primer2 <400> 24 atacatatga ctgcacccac gaacgct 27 <210> 25 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ppnk-reverse primer2 <400> 25 ataaagcttc cccgctgacc tggg 24 <210> 26 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mfnk-forward primer2 <400> 26 atacatatgc cctacacccc cggac 25 <210> 27 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mfnk-reverse primer2 <400> 27 ataaagcttg ttcgacgacg tcgggac 27 <210> 28 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> zwf-forward primer2 <400> 28 atacatatgg cggtaacgca aacag 25 <210> 29 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> zwf-reverse primer2 <400> 29 ataaagcttc tcaaactcat tcca 24 <210> 30 <211> 248 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein mBFP PRT seq <400> 30 Met Gln Asn Leu Asn Gly Lys Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser Arg   1 5 10 15 Gly Ile Gly Ala Ala Ile Val Arg Arg Leu Ala Ala Asp Gly Ala Asp              20 25 30 Ile Ala Phe Thr Tyr Val Ser Ala Ser Ser Lys Asn Val Ala Thr Ala          35 40 45 Leu Val Gln Glu Leu Glu Ala Lys Gly Arg Arg Ala Arg Ala Ile Gln      50 55 60 Ala Asp Ser Ala Asp Pro Ala Gln Val Arg Gln Ala Val Glu Gln Ala  65 70 75 80 Ile Val Gln Leu Gly Pro Val Asp Val Leu Val Asn Asn Ala Gly Ile                  85 90 95 Phe Leu Ala Gly Pro Leu Gly Glu Val Thr Leu Asp Asp Tyr Glu Arg             100 105 110 Thr Met Asn Ile Asn Val Arg Ala Pro Phe Val Ala Ile Gln Ala Ala         115 120 125 Gln Ala Ser Met Pro Asp Gly Gly Arg Ile Ile Asn Ile Gly Ser Cys     130 135 140 Leu Ala Glu Arg Ala Gly Arg Ala Gly Val Thr Leu Tyr Ala Ala Ser 145 150 155 160 Lys Ser Ala Leu Leu Gly Met Thr Arg Gly Leu Ala Arg Asp Leu Gly                 165 170 175 Ala Arg Gly Ile Thr Ala Asn Val Val His Pro Gly Pro Ile Asp Thr             180 185 190 Asp Met Asn Pro Ala Asp Gly Glu Arg Ser Gly Glu Leu Val Ala Val         195 200 205 Leu Ser Leu Pro His Tyr Gly Glu Val Arg Asp Ile Ala Gly Met Val     210 215 220 Ala Phe Leu Ala Gly As Asp Gly As Tyr Val Thr Gly Ala Ser Leu 225 230 235 240 Ala Val Asp Gly Gly Phe Ala Ala                 245 <210> 31 <211> 254 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein R1-mBFP PRT seq <400> 31 Met Leu Arg Arg Gly Cys Leu Gln Asn Leu Asn Gly Lys Val Ala Phe   1 5 10 15 Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ile Val Arg Arg Leu              20 25 30 Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val Ser Ala Ser Ser          35 40 45 Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu Ala Lys Gly Arg      50 55 60 Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro Ala Gln Val Arg  65 70 75 80 Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro Val Asp Val Leu                  85 90 95 Val Asn Asn Aly Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu Gly Glu Val Thr             100 105 110 Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val Arg Ala Pro Phe         115 120 125 Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp Gly Gly Arg Ile     130 135 140 Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly Arg Ala Gly Val 145 150 155 160 Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly Met Thr Arg Gly                 165 170 175 Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala Asn Val Val His             180 185 190 Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp Gly Glu Arg Ser         195 200 205 Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr Gly Glu Val Arg     210 215 220 Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro Asp Gly Arg Tyr 225 230 235 240 Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe Ala Ala                 245 250 <210> 32 <211> 254 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein R2-mBFP PRT seq <400> 32 Met His Gly Arg Val His Thr Gln Asn Leu Asn Gly Lys Val Ala Phe   1 5 10 15 Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ile Val Arg Arg Leu              20 25 30 Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val Ser Ala Ser Ser          35 40 45 Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu Ala Lys Gly Arg      50 55 60 Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro Ala Gln Val Arg  65 70 75 80 Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro Val Asp Val Leu                  85 90 95 Val Asn Asn Aly Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu Gly Glu Val Thr             100 105 110 Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val Arg Ala Pro Phe         115 120 125 Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp Gly Gly Arg Ile     130 135 140 Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly Arg Ala Gly Val 145 150 155 160 Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly Met Thr Arg Gly                 165 170 175 Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala Asn Val Val His             180 185 190 Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp Gly Glu Arg Ser         195 200 205 Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr Gly Glu Val Arg     210 215 220 Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro Asp Gly Arg Tyr 225 230 235 240 Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe Ala Ala                 245 250 <210> 33 <211> 255 <212> PRT <213> Unknown <220> Metagenome-derived blue fluorescent protein R3-mBFP PRT seq <400> 33 Met Gln Leu Leu Asp Lys Val Cys Gln Asn Leu Asn Gly Lys Val Ala   1 5 10 15 Phe Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ala Ile Val Arg Arg              20 25 30 Leu Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val Ser Ala Ser          35 40 45 Ser Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu Ala Lys Gly      50 55 60 Arg Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro Ala Gln Val  65 70 75 80 Arg Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro Val Asp Val                  85 90 95 Leu Val Asn Ale Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu Gly Glu Val             100 105 110 Thr Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val Arg Ala Pro         115 120 125 Phe Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp Gly Gly Arg     130 135 140 Ile Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly Arg Ala Gly 145 150 155 160 Val Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly Met Thr Arg                 165 170 175 Gly Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala Asn Val Val             180 185 190 His Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp Gly Glu Arg         195 200 205 Ser Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr Gly Glu Val     210 215 220 Arg Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro Asp Gly Arg 225 230 235 240 Tyr Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe Ala Ala                 245 250 255 <210> 34 <211> 256 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein R4-mBFP PRT seq <400> 34 Met Ser Asp Arg Gln Leu Arg Tyr Thr Gln Asn Leu Asn Gly Lys Val   1 5 10 15 Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ala Ile Val Arg              20 25 30 Arg Leu Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val Ser Ala          35 40 45 Ser Ser Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu Ala Lys      50 55 60 Gly Arg Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro Ala Gln  65 70 75 80 Val Arg Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro Val Asp                  85 90 95 Val Leu Val Asn Ale Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu Gly Glu             100 105 110 Val Thr Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val Arg Ala         115 120 125 Pro Phe Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp Gly Gly     130 135 140 Arg Ile Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly Arg Ala 145 150 155 160 Gly Val Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly Met Thr                 165 170 175 Arg Gly Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala Asn Val             180 185 190 Val His Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp Gly Glu         195 200 205 Arg Ser Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr Gly Glu     210 215 220 Val Arg Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro Asp Gly 225 230 235 240 Arg Tyr Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe Ala Ala                 245 250 255 <210> 35 <211> 258 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein R5-mBFP PRT seq <400> 35 Met Thr Glu His Gly Arg Leu His Ala Leu Arg Gln Asn Leu Asn Gly   1 5 10 15 Lys Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ala Ile              20 25 30 Val Arg Arg Leu Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val          35 40 45 Ser Ala Ser Ser Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu      50 55 60 Ala Lys Gly Arg Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro  65 70 75 80 Ala Gln Val Arg Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro                  85 90 95 Val Asp Val Leu Val Asn Ale Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu             100 105 110 Gly Glu Val Thr Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val         115 120 125 Arg Ala Pro Phe Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp     130 135 140 Gly Gly Arg Ile Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly 145 150 155 160 Arg Ala Gly Val Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly                 165 170 175 Met Thr Arg Gly Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala             180 185 190 Asn Val Val His Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp         195 200 205 Gly Glu Arg Ser Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr     210 215 220 Gly Glu Val Arg Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro 225 230 235 240 Asp Gly Arg Tyr Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe                 245 250 255 Ala Ala         <210> 36 <211> 258 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> metagenome-derived blue fluorescent protein R6-mBFP PRT seq <400> 36 Met Glu Pro Ser Ser Leu Gln Arg Gln Cys Ser Gln Asn Leu Asn Gly   1 5 10 15 Lys Val Ala Phe Val Thr Gly Gly Ser Arg Gly Ile Gly Ala Ala Ile              20 25 30 Val Arg Arg Leu Ala Ala Asp Gly Ala Asp Ile Ala Phe Thr Tyr Val          35 40 45 Ser Ala Ser Ser Lys Asn Val Ala Thr Ala Leu Val Gln Glu Leu Glu      50 55 60 Ala Lys Gly Arg Arg Ala Arg Ala Ile Gln Ala Asp Ser Ala Asp Pro  65 70 75 80 Ala Gln Val Arg Gln Ala Val Glu Gln Ala Ile Val Gln Leu Gly Pro                  85 90 95 Val Asp Val Leu Val Asn Ale Gly Ile Phe Leu Ala Gly Pro Leu             100 105 110 Gly Glu Val Thr Leu Asp Asp Tyr Glu Arg Thr Met Asn Ile Asn Val         115 120 125 Arg Ala Pro Phe Val Ala Ile Gln Ala Ala Gln Ala Ser Met Pro Asp     130 135 140 Gly Gly Arg Ile Ile Asn Ile Gly Ser Cys Leu Ala Glu Arg Ala Gly 145 150 155 160 Arg Ala Gly Val Thr Leu Tyr Ala Ala Ser Lys Ser Ala Leu Leu Gly                 165 170 175 Met Thr Arg Gly Leu Ala Arg Asp Leu Gly Ala Arg Gly Ile Thr Ala             180 185 190 Asn Val Val His Pro Gly Pro Ile Asp Thr Asp Met Asn Pro Ala Asp         195 200 205 Gly Glu Arg Ser Gly Glu Leu Val Ala Val Leu Ser Leu Pro His Tyr     210 215 220 Gly Glu Val Arg Asp Ile Ala Gly Met Val Ala Phe Leu Ala Gly Pro 225 230 235 240 Asp Gly Arg Tyr Val Thr Gly Ala Ser Leu Ala Val Asp Gly Gly Phe                 245 250 255 Ala Ala        

Claims (11)

서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 생체 NADP(H) 정량용 조성물.
A composition for quantifying human NADP (H) comprising a mutant of metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) comprising SEQ ID NO: 32.
NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소 및 서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 생체 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량용 키트.
One or more enzymes selected from the group consisting of NAD (H) -dependent oxidase / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) (H) or NAD (H).
제2항에 있어서,
계면활성제 및 금속이온이 더 첨가된 키트.
3. The method of claim 2,
A kit further comprising a surfactant and a metal ion.
제3항에 있어서,
상기 금속이온은 Li+, Hg2 +, Co2 +, Mg2 +, Mn2 +, Zn2 +, K+, Ca2 +, Al3 +, Fe3 +, Fe2 +, Ag3+ , Ni2+, Pb2+ 및 Cu2+로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속이온인 키트.
The method of claim 3,
The metal ions Li +, Hg 2 +, Co 2 +, Mg 2 +, Mn 2 +, Zn 2 +, K +, Ca 2 +, Al 3 +, Fe 3 +, Fe 2 +, Ag 3+, Ni 2+, Pb 2+, and one or more metal ions, the kit is selected from the group consisting of Cu 2+.
NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 또는 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소 활성 측정을 통한 대장암 또는 유방암 진단용 바이오마커 조성물로서,
NADP(H) 또는 NAD(H) 및;
서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 포함하는 대장암 또는 유방암 진단용 바이오마커 조성물.
A biomarker composition for the diagnosis of colorectal cancer or breast cancer by measuring NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylating enzyme or NADP (H)
NADP (H) or NAD (H) and;
32. A biomarker composition for colon cancer or breast cancer, comprising a variant of metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) comprising SEQ ID NO: 32.
NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소 및 서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 첨가하고, 형광변화를 측정하는 것을 통한 시료의 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량 방법.
One or more enzymes selected from the group consisting of NAD (H) -dependent oxidase / reductase, NAD (H) phosphorylase and NADP (H) (H) or NAD (H) by adding a mutant of NADP (H) to the sample and measuring fluorescence change.
a) 서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 단량체로 유리시키는 단계; 및 b) 상기 단량체 및, NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소를 시료에 첨가하는 단계를 포함하고 형광변화를 측정하는 것을 통한 시료의 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량 방법.
a) liberating a variant of mBFP (metagenome-derived blue fluorescent protein) of SEQ ID NO: 32 as a monomer; And b) adding to the sample at least one enzyme selected from the group consisting of NAD (H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylating enzyme and NADP (H) And determining the NADP (H) or NAD (H) concentration of the sample by measuring fluorescence changes.
제7항에 있어서,
상기 b) 단계에서 금속이온을 더 첨가하는 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량 방법.
8. The method of claim 7,
A method for quantifying NADP (H) or NAD (H) in which a metal ion is further added in the step b).
제8항에 있어서,
상기 금속이온은 Li+, Hg2 +, Co2 +, Mg2 +, Mn2 +, Zn2 +, K+, Ca2 +, Al3 +, Fe3 +, Fe2 +, Ag3+ , Ni2 +, Pb2 + 및 Cu2 +로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속이온인 NADP(H) 또는 NAD(H) 정량 방법.
9. The method of claim 8,
The metal ions Li +, Hg 2 +, Co 2 +, Mg 2 +, Mn 2 +, Zn 2 +, K +, Ca 2 +, Al 3 +, Fe 3 +, Fe 2 +, Ag 3+, (H) or NAD (H) which is at least one metal ion selected from the group consisting of Ni 2 + , Pb 2 + and Cu 2 + .
NADP(H) 또는 NAD(H); 및
서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 시료에 첨가하고, 형광변화를 측정하는 것을 통한 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 정량 방법.
NADP (H) or NAD (H); And
(H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylase, which is contained in the sample by adding a mutant of metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) of SEQ ID NO: 32 to the sample and measuring fluorescence change And NADP (H) -dependent oxidizing / reducing enzymes.
NAD(H) 또는 NADP(H); 및
서열번호 32로 이루어진, mBFP(metagenome-derived blue fluorescent protein)의 변이체를 시료에 첨가하고, 형광변화를 측정하는 것을 통한 시료에 포함된 NAD(H) 의존적 산화/환원 효소, NAD(H) 인산화효소 및 NADP(H) 의존적 산화/환원 효소로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 효소의 라이브러리 구축 방법.
NAD (H) or NADP (H); And
(H) -dependent oxidizing / reducing enzyme, NAD (H) phosphorylase, which is contained in the sample by adding a mutant of metagenome-derived blue fluorescent protein (mBFP) of SEQ ID NO: 32 to the sample and measuring fluorescence change And NADP (H) -dependent oxidizing / reducing enzymes.
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