KR101919469B1 - Glutaraldehyde quencher comprising amino acid mixture and process for crosslinking biomaterial using the same - Google Patents

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김루미
강재숙
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Abstract

The present invention provides a glutaraldehyde inhibitor comprising an amino acid mixture of glycine, histidine, and lysine, a method for inhibiting the activity of glutaraldehyde using the same, and a method for a crosslinking biomaterial using the same. The glutaraldehyde inhibitor, the method for inhibiting the activity of glutaraldehyde using the same, and the method for the crosslinking biomaterial using the same will contribute to improve the utilization of glutaraldehyde in various fields such as an atomic force microscope, a scanning electron microscope, a transmission electron microscope and the like.

Description

아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제 및 이를 이용한 생체 물질의 가교 결합 방법{Glutaraldehyde quencher comprising amino acid mixture and process for crosslinking biomaterial using the same}A glutaraldehyde inhibitor comprising an amino acid mixture and a method for crosslinking a biomaterial using the amino acid mixture,

본 발명은 글루타르알데히드 억제제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제 및 이를 이용한 생체 물질의 가교 결합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a glutaraldehyde inhibitor, and more particularly, to a glutaraldehyde inhibitor comprising an amino acid mixture and a method for crosslinking a biomaterial using the glutaraldehyde inhibitor.

다양한 종류의 가교제가 가교 결합되는 생체 재료의 종류와 원하는 특성 개선 범위에 따라 사용된다. 글루타르알데히드(glutaraldehyde, GA)는 조직학, 전자 현미경 검사, 원자력 현미경 검사, 세포화학, 단백질 화학, 화학 멸균, 생의학 등 다양한 분야에서 가장 널리 사용된다. 또한, GA는 상업적 유용성 및 높은 반응성뿐만 아니라 저비용으로 인해 매력적인 가교 결합제로서 오랫동안 주목받아 왔다. 선형 5-카본 디알데히드인 GA는 유기 용제뿐만 아니라 물 및 알코올과 모든 비율로 용해되는 무색의 자극성 유성 액체이다. GA는 중성 pH 부근에서 단백질 및 탄수화물 중의 작용기와 빠르게 반응하여 열적 및 화학적으로 안정한 가교 결합을 형성하고 생체 재료에서 신장 특성을 상당히 개선한다.Various types of cross-linking agents are used depending on the type of cross-linked biomaterial and the range of improvement of the desired properties. Glutaraldehyde (GA) is most widely used in a variety of fields such as histology, electron microscopy, nuclear microscopy, cell chemistry, protein chemistry, chemical sterilization, and biomedicine. In addition, GA has long been noted as an attractive crosslinking agent due to its low cost as well as commercial utility and high reactivity. GA, a linear 5-carbon dialdehyde, is a colorless, irritating oily liquid that dissolves in all proportions with water and alcohol as well as organic solvents. GA rapidly reacts with functional groups in proteins and carbohydrates near neutral pH to form thermally and chemically stable crosslinks and significantly improves elongation properties in biomaterials.

콜라겐 가교 결합에 관한 선행문헌에 기재된 바에 의하면, 2 ~ 6 탄소 원자의 사슬 길이를 갖는, 모노알데히드(포름알데히드) 및 디알데히드(글리옥살, 2 탄소 원자; 말론 알데히드, 3 탄소 원자; 숙신알데히드, 4 탄소 원자; GA, 5 탄소 원자; 아디프 알데히드, 6 탄소 원자)와의 반응에 있어서, 5 개 탄소 원자를 갖는 GA에서 일련의 실험이 최대화된 것으로 나타났다(I. Migneault, et al., BioTechniques, 37 (2004) 790-796, 798-802; I. Miyoshi, Acta medicinae Okayama, 17 (1963) 19-31). 또한, 카보디이미드(carbodiimide), 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 및 메타인산나트륨(sodium metaphosphate)을 비롯한 몇몇 화학 물질이 생체고분자를 가교 결합시키는데 사용되어 왔지만, 가교 효율이 낮고 물성 향상이 제한적이었다. 최근 몇 년 동안 다양한 화학 물질을 사용하여 가교 효율과 물성을 높이려는 시도가 있었지만 GA는 여전히 많은 가교제 중에서 가장 효과적이고 주목할 만한 가교제 중 하나이다.(Formaldehyde) and dialdehyde (glyoxal, 2 carbon atoms, malonalddehyde, 3 carbon atoms, succinaldehyde, 2-ethylhexyl), which have a chain length of 2 to 6 carbon atoms, as described in the prior literature on collagen crosslinking. In a reaction with 4 carbon atoms; GA, 5 carbon atoms; adipaldhede, 6 carbon atoms), a series of experiments in GA with 5 carbon atoms was maximized (I. Migneault, et al., BioTechniques, 37 (2004) 790-796, 798-802; I. Miyoshi, Acta medicinae Okayama, 17 (1963) 19-31). In addition, some chemicals, including carbodiimide, epichlorohydrin and sodium metaphosphate, have been used to cross-link biopolymers, but their crosslinking efficiency is low and their physical properties are limited. In recent years there have been attempts to increase the crosslinking efficiency and physical properties using various chemicals, but GA is still one of the most effective and notable cross-linking agents among many cross-linking agents.

GA는 생체 재료의 효율적인 가교 특성을 갖지만, 수용액에서의 GA의 구조는 다른 가교 결합제보다 더 많은 논쟁 거리인 몇몇 한계가 있다. GA의 구조는 용액 상태에서 다양한 올리고머 및 단량체가 혼합된 13 가지 형태로 존재한다고 보고되었다(I. Migneault, et al., BioTechniques, 37 (2004) 790-796, 798-802). 또한, GA에 의해 가교 결합된 생체 재료의 생성물 및 반응 메커니즘은 구조의 복잡성 및 불균일성으로 인해 결정하기가 쉽지 않으며, 가교 결합의 수는 아직 화학적 접근법에 의해 결정되지 않았다. GA의 이러한 한계에도 불구하고 GA와 생체 물질 간의 가교 결합을 개선하기 위한 많은 노력이 진행되고 있다.GA has efficient cross-linking properties of biomaterials, but there are some limitations in that the structure of GA in aqueous solution is more controversial than other cross-linking agents. The structure of GA was reported to be present in 13 forms of various oligomers and monomers in solution (I. Migneault, et al., BioTechniques, 37 (2004) 790-796, 798-802). In addition, the products and reaction mechanisms of cross-linked biomaterials by GA were not easy to determine due to the complexity and non-uniformity of the structure, and the number of cross-links was not yet determined by chemical approach. Despite these limitations of GA, much effort is being made to improve cross-linking between GA and biomaterials.

가교 결합 효율에 영향을 미치는 다양한 인자들 중에서 반응 시간은 GA에 의한 생체 재료의 가교 결합 실험에서 중요한 인자이므로 생체 재료의 가교 결합 및 재현성을 효과적으로 유지하기 위해 적당한 시간 내에 반응을 정지시키고 제어해야 한다. 따라서, 생체 물질의 가교 결합을 최적화 또는 개선하기 위해서는 GA를 불활성화시킬 수 있는 억제제(quencher)가 필요하다. 이러한 억제제의 사용은 결과물의 재현성을 향상시키고 생체 재료의 가교 성질에 대한 보다 정량적인 평가를 가능하게 한다. 그러나, 이러한 억제제의 중요성에도 불구하고, GA의 억제제로 보고된 물질은 극소수이며, 여전히 만족스러운 GA 억제제는 개발되지 않았다.Among the various factors affecting the crosslinking efficiency, the reaction time is an important factor in the cross-linking experiment of the biomaterial by the GA, so the reaction should be stopped and controlled within a reasonable time to effectively maintain the cross-linking and reproducibility of the biomaterial. Therefore, in order to optimize or improve cross-linking of biomaterials, a quencher capable of inactivating GA is needed. The use of such inhibitors improves the reproducibility of the resultant and enables a more quantitative assessment of the cross-linking properties of the biomaterial. However, despite the importance of these inhibitors, only a few reported as inhibitors of GA, and still satisfactory GA inhibitors have not been developed.

미국특허 제6,399,850호 (2002.06.04.)U.S. Patent No. 6,399,850 issued June 4, 2002.

L.H.H. Olde Damink, et al., JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN MEDICINE 6 (1995) 460-472.L.H.H. Olde Damink, et al., JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN MEDICINE 6 (1995) 460-472. Cheung HY, et al., J Pharm Pharmacol. 1982 Apr;34(4):211-4.Cheung HY, et al., J Pharm Pharmacol. 1982 Apr; 34 (4): 211-4. A.F.S.A. Habeeb, et al., Archives of Biochemistry and Biophysics, Volume 126, Issue 1, July 1968, Pages 16-26 (1968.07.)A.F.S.A. Habeeb, et al., Archives of Biochemistry and Biophysics, Volume 126, Issue 1, July 1968, Pages 16-26 (1968.07.).

본 발명자들은 생체 물질의 가교 결합을 재현성 있게 효율적으로 수행하기 위한 글루타르알데히드 억제제에 대하여 연구하던 중, 특정 아미노산인 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 혼합물이 글루타르알데히드를 재현성있게 효율적으로 억제함으로써 글루타르알데히드의 활성 억제 및 생체 물질의 가교 결합을 효과적으로 수행할 수 있다는 것을 발견하였다.The present inventors have studied glutaraldehyde inhibitors for efficiently and efficiently carrying out cross-linking of biomaterials, and have found that a mixture of glycine, histidine and lysine, which are specific amino acids, efficiently and glutaraldehyde effectively inhibits glutaraldehyde Lt; RTI ID = 0.0 > biomaterial < / RTI >

따라서, 본 발명은 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제, 이를 이용하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법 및 이를 이용하는 생체 물질의 가교 결합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a glutaraldehyde inhibitor comprising a mixture of amino acids of glycine, histidine and lysine, a method for inhibiting the activity of glutaraldehyde using the same, and a crosslinking method of a biomaterial using the same.

본 발명의 일 측면에 따라, 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제가 제공된다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a glutaraldehyde inhibitor comprising an amino acid mixture of glycine, histidine and lysine.

일 구현예에서, 상기 아미노산 혼합물은 농도 25 mM 이상, 바람직하게는 농도 100 mM 이상일 수 있다.In one embodiment, the amino acid mixture may be at a concentration of 25 mM or more, preferably at a concentration of 100 mM or more.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 글루타르알데히드 억제제를 글루타르알데히드가 포함되어 있는 반응물과 함께 인큐베이션하는 단계를 포함하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention there is provided a method for inhibiting the activity of glutaraldehyde comprising incubating said glutaraldehyde inhibitor with a reactant comprising glutaraldehyde.

일 구현예에서, 상기 인큐베이션은 30분 이상 수행될 수 있으며, 온도 20 - 40 ℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the incubation can be performed for 30 minutes or more and can be performed at a temperature of 20-40 ° C.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, (a) 생체 물질에 글루타르알데히드를 처리하여 인큐베이션하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻은 상기 반응물에 상기 글루타르알데히드 억제제를 첨가하여 인큐베이션하는 단계를 포함하는 생체 물질의 가교 결합 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a biosurfactant, comprising: (a) treating a biomaterial with glutaraldehyde and incubating; And (b) adding the glutaraldehyde inhibitor to the reactant obtained in step (a) and incubating the mixture.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 글루타르알데히드는 0.1 중량%(w/w) 이하의 농도로 사용될 수 있으며, 단계(b)의 상기 인큐베이션은 30분 이상 수행될 수 있으며, 온도 20 - 40 ℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the glutaraldehyde of step (a) may be used at a concentration of 0.1 wt% (w / w) or less, the incubation of step (b) 40 C < / RTI >

본 발명에 의해, 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물이 단일 아미노산보다 글루타르알데히드를 보다 효과적으로 억제하여 글루타르알데히드를 이용한 가교 결합 실험의 효율성과 재현성을 증가시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.It has been found by the present invention that the amino acid mixture of glycine, histidine and lysine can more effectively inhibit glutaraldehyde than a single amino acid, thereby increasing the efficiency and reproducibility of cross-linking experiments with glutaraldehyde.

따라서, 본 발명의 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제, 이를 이용하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법 및 이를 이용하는 생체 물질의 가교 결합 방법은 원자력 현미경, 주사전자 현미경 및 투과전자 현미경 등 다양한 분야에서 글루타르알데히드의 활용도를 향상시키는데 기여할 것이다.Therefore, the glutaraldehyde inhibitor including the amino acid mixture of glycine, histidine and lysine of the present invention, the method for inhibiting the activity of glutaraldehyde using the glutaraldehyde inhibitor, and the cross-linking method of the biomaterial using the glutaraldehyde inhibitor can be applied to various fields such as an atomic force microscope, a scanning electron microscope and a transmission electron microscope Which will contribute to improving the utilization of glutaraldehyde in various fields.

도 1은 GA 에 대한 억제제로서의 다양한 아미노산의 효과를 나타내는 것으로서, 아미노산 농도 증가에 따른 GA 억제 효과가 12.5 %의 황산도데실나트륨 - 폴리아크릴아미드 젤 전기영동(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)에서의 단백질 밴드 이동에 의해 나타나 있으며, 라이신(K)(A), 글라이신(G)(B), 히스티딘(H)(C) 및 아르기닌(R)(D)의 농도가 증가함에 따라 나타난 GA의 억제 효과이다[레인 1, 저 범위 분자량(MW) 마커; 레인 2, 대조군으로서 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx; 레인 3, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx 및 0.1 % GA(v/v); 레인 4-8, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 상이한 농도의 아미노산(5 내지 100 mM)을 각각 나타냄]. 모든 실험은 실온(RT)에서 1분 동안 수행하였다.
도 2는 아미노산 혼합물의 GA 가교 효과를 나타낸 것으로서,(A) 단일 아미노산(G, H 및 K) 및 이들의 혼합물(KG, KH, GH 및 GHK)의 동일한 농도를 사용한 GA 억제 효과를 비교한 것이다[레인 1 및 2, 대조군으로서 저 범위 MW 마커 및 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx; 레인 3, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx 및 0.1 % GA(v/v); 레인 4-6, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 상이한 아미노산(K, G 및 H); 레인 7-9, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 2개 상이한 아미노산 혼합물(KG, KH 및 GH); 레인 10, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 3개 상이한 아미노산 혼합물(GHK)을 각각 나타냄].(B) GA 억제 능력에 대한 GHK와 H의 비교 결과이다[레인 1-3,(A)와 동일한 실험 조건; 레인 4, 2mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 100 mM GHK; 레인 5-6, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx, 0.1 % GA(v/v) 및 상이한 농도의 H(10 mM 및 100 mM)를 각각 나타냄]. 모든 실험은 실온에서 1분 동안 수행하였다.
도 3은 GA 억제를 위한 GHK의 최적화를 나타낸 것으로서, 반응 시간의 변화(A)와 GHK의 농도 변화(B)에 의한 GA 억제 효과의 최적화 결과이다[(A) 레인 1 및 2, 저 범위 MW 마커 및 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx; 레인 3, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx 및 0.1 % GA(v/v); 레인 4-10, 0.1 % GA 및 100 mM GHK를 혼합하고 다양한 시간(1 내지 1440분) 인큐베이션하고 1-Cys TkPrx와 1분 동안 반응시킴.(B) 레인 1-3, (A)와 동일한 조건; 레인 4-10, 0.1 % GA 및 다양한 농도의 GHK(10-200 mM)를 혼합하고 30분 동안 인큐베이션하고 1-Cys TkPrx와 반응시킴].(C) 고농도 GA에 대한 GHK의 억제 반응을 나타낸 것이다[레인 1-2, (A)와 동일한 조건; 레인 3, 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx 및 2.5 % GA(v/v); 레인 4-10, 2.5 % GA 및 상이한 농도의 GHK(단계적 농도 증가 수반)를 혼합하고 30분 동안 인큐베이션하고 1-Cys TkPrx와 1분 동안 반응시킴].(D) 상이한 농도의 GA에 대한 GHK의 억제 반응을 나타낸 것이다[레인 1-3, (C)와 동일한 실험 조건; 레인 4-10, 100 mM GHK 및 상이한 농도의 GA(단계적 농도 감소 수반)를 혼합하고 30분 동안 인큐베이션하고 1-Cys TkPrx와 1분 동안 반응시킴].
도 4는 EM 하에서 GA 가교 결합에 대한 GHK의 억제 효과를 나타낸 것이다. (A) 1-Cys TkPrx의 음성(negative) 염색된 EM 이미지이다. (B) 1-Cys TkPrx 단백질을 0.1 % GA와 혼합하고 1분 동안 인큐베이션하였다.(A와 B)는 대조군과 GA 가교군 모두 중공의(속이 빈) 유사한 구형 구조를 나타내었다. (C) 1-Cys TkPrx의 구조는 환원제인 디티오트레이톨(dithiothreitol, DTT)에 의해 분해되었다. (D) RT에서 30분간 100 mM GHK와 혼합된 0.1 % GA, 및 GA와 GHK의 혼합물을 1-Cys TkPrx와 1분간 반응시켰다.
FIG. 1 shows the effect of various amino acids as an inhibitor against GA. GA inhibition with increasing amino acid concentration was measured by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS- PAGE) and increased as the concentration of lysine (K) (A), glycine (G) (B), histidine (H) (C) and arginine (R) GA [lane 1, low range molecular weight (MW) marker; Lane 2, 2 mg / ml of 1-Cys TkPrx as a control; Lane 3, 1-Cys TkPrx and 0.1% GA (v / v) at 2 mg / ml; Lane 4-8, 1-Cys TkPrx at 2 mg / ml, 0.1% GA (v / v) and different concentrations of amino acids (5-100 mM). All experiments were performed at room temperature (RT) for 1 minute.
Figure 2 shows the GA cross-linking effect of an amino acid mixture, comparing (A) the GA inhibitory effect with the same concentration of single amino acids (G, H and K) and their mixtures (KG, KH, GH and GHK) [Lanes 1 and 2, low range MW marker as control and 1-Cys TkPrx at 2 mg / ml; Lane 3, 1-Cys TkPrx and 0.1% GA (v / v) at 2 mg / ml; Lanes 4-6, 1-Cys TkPrx at 2 mg / ml, 0.1% GA (v / v) and different amino acids (K, G and H); Lane 7-9, 2 mg / ml 1-Cys TkPrx, 0.1% GA (v / v) and two different amino acid mixtures (KG, KH and GH); Lanes 10, 2 mg / ml 1-Cys TkPrx, 0.1% GA (v / v) and 3 different amino acid mixtures (GHK) [Lanes 1-3, same experimental conditions as (A); Lane 4, 2 mg / ml 1-Cys TkPrx, 0.1% GA (v / v) and 100 mM GHK; Lanes 5-6, 1-Cys TkPrx at 2 mg / ml, 0.1% GA (v / v) and different concentrations of H (10 mM and 100 mM, respectively). All experiments were performed at room temperature for 1 minute.
FIG. 3 shows the optimization of GHK for GA inhibition, which is the optimization result of the GA inhibition effect by the change of reaction time (A) and the change of concentration of GHK (B) [(A) lanes 1 and 2, low range MW Marker and 2 mg / ml of 1-Cys TkPrx; Lane 3, 1-Cys TkPrx and 0.1% GA (v / v) at 2 mg / ml; Lane 4-10, 0.1% GA and 100 mM GHK were mixed and incubated for various times (1 to 1440 minutes) and reacted with 1-Cys TkPrx for 1 minute. (B) ; Lane 4-10, 0.1% GA and various concentrations of GHK (10-200 mM), incubated for 30 min and reacted with 1-Cys TkPrx] (C) GHK inhibition response to high concentration GA [Lanes 1-2, (A); Lane 3, 1 mg / ml 1-Cys TkPrx and 2.5% GA (v / v); Lane 4-10, 2.5% GA and different concentrations of GHK (with stepwise concentration increase), incubated for 30 minutes and reacted for 1 minute with 1-Cys TkPrx. (D) GHK for different concentrations of GA Inhibition reaction (lanes 1-3, (C); Lanes 4-10, 100 mM GHK and different concentrations of GA (with stepwise concentration reduction) were mixed and incubated for 30 minutes and reacted with 1-Cys TkPrx for 1 minute.
Figure 4 shows the inhibitory effect of GHK on GA cross-linking under EM. (A) Negative stained EM image of 1-Cys TkPrx. (B) 1-Cys TkPrx protein was mixed with 0.1% GA and incubated for 1 min (A and B) showed hollow (hollow) similar spherical structures in both control and GA cross-linked groups. (C) The structure of 1-Cys TkPrx was degraded by dithiothreitol (DTT), a reducing agent. (D) 0.1% GA mixed with 100 mM GHK for 30 min at RT and a mixture of GA and GHK were reacted with 1-Cys TkPrx for 1 min.

본 발명은 글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물을 포함하는 글루타르알데히드 억제제를 제공한다. 상기 아미노산은 각각 L-글라이신, L-히스티딘 및 L-라이신의 구조일 수 있다.The present invention provides glutaraldehyde inhibitors comprising an amino acid mixture of glycine, histidine and lysine. The amino acid may be the structure of L-glycine, L-histidine and L-lysine, respectively.

일 구현예에서, 상기 아미노산 혼합물은 농도 25 mM 이상, 바람직하게는 농도 100 mM 이상일 수 있다.In one embodiment, the amino acid mixture may be at a concentration of 25 mM or more, preferably at a concentration of 100 mM or more.

또한, 본 발명은 상기 글루타르알데히드 억제제를 글루타르알데히드가 포함되어 있는 반응물과 함께 인큐베이션하는 단계를 포함하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for inhibiting the activity of glutaraldehyde, which comprises incubating the glutaraldehyde inhibitor together with a reactant containing glutaraldehyde.

일 구현예에서, 상기 인큐베이션은 30분 이상, 바람직하게는 40분 이상 수행될 수 있다.In one embodiment, the incubation may be performed for at least 30 minutes, preferably at least 40 minutes.

일 구현예에서, 상기 인큐베이션은 온도 20 - 40 ℃, 바람직하게는 20 - 30 ℃, 가장 바람직하게는 25 ℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the incubation can be performed at a temperature of 20-40 째 C, preferably 20-30 째 C, and most preferably 25 째 C.

또한, 본 발명은 (a) 생체 물질에 글루타르알데히드를 처리하여 인큐베이션하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻은 상기 반응물에 상기 글루타르알데히드 억제제를 첨가하여 인큐베이션하는 단계를 포함하는 생체 물질의 가교 결합 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for producing a microorganism, comprising the steps of: (a) treating a biomaterial with glutaraldehyde and incubating; And (b) incubating the reactant obtained in step (a) by adding the glutaraldehyde inhibitor and incubating the biotin.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 글루타르알데히드는 0.1 중량% 이하의 농도, 바람직하게는 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 2.5 중량%로 사용될 수 있다.In one embodiment, the glutaraldehyde of step (a) may be used at a concentration of 0.1% by weight or less, preferably 0.5% by weight, more preferably 2.5% by weight.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 인큐베이션은 30분 이상, 바람직하게는 40분 이상 수행될 수 있다.In one embodiment, the incubation of step (b) may be performed for at least 30 minutes, preferably at least 40 minutes.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 인큐베이션은 온도 20 - 40 ℃, 바람직하게는 20 - 30 ℃, 가장 바람직하게는 25 ℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the incubation of step (b) can be performed at a temperature of 20-40 째 C, preferably 20-30 째 C, and most preferably 25 째 C.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예><Examples>

1. 재료 및 방법1. Materials and Methods

1.1. 복제 및 단백질 발현1.1. Cloning and protein expression

전장 1-Cys TkPrx(tk0537) 유전자는 선행기술에 기재된 바에 따라 제조하였다[S. Lee, B. Jia, J. Liu, B.P. Pham, J.M. Kwak, Y.H. Xuan, G.W. Cheong, PloS one, 10(2015) e0125325.]. 단백질 발현(생산) 용으로 사용되는 E. coli BL21(DE3) PlysS(Stratagene, USA) 세포를 37 ℃에서 50 ㎍·ml-1의 카나마이신을 함유한 Luria-Bertani(LB) 배지에서 로그상(A600 = 1)까지 교반하면서(180 rpm에서) 인큐베이션하였고, 단백질 발현은 1 mM 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노사이드(isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, IPTG, Sigma-Aldrich)로 유도하고, 추가로 4시간 동안 배양을 계속하였다. 세포를 4,424 g에서 10분 동안 원심분리하여 펠렛화하였다. 상기 펠렛을 25 mM Tris-HCl(pH 8.0) 및 100 mM NaCl을 함유하는 완충액으로 세척하고, 동일한 조건에서 원심분리에 의해 다시 침전시켰다. 세척 후, 펠렛을 25 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl 및 5 mM 이미다졸(pH 8.0)을 포함하는 용균 완충액에 재현탁하고, 유효 시간 6분(2초 켜짐, 2초 꺼짐) 동안 40 % 진폭에서 초음파 처리하여 균질화시켰다. 균질액을 70 ℃에서 30분 동안 인큐베이션하여 대장균 단백질과 같은 열역학적으로 불안정한 단백질을 제거하고, 상등액을 34,957 g에서 20분 동안 원심분리하여 분리한 다음, 용균 완충액으로 전처리된 평형화된 Ni 수지 충전 Profinity IMAC 컬럼(Bio-Rad, Hercules, CA)에서 정제하였다. 재조합 1-Cys TkPrx는 이미다졸 농도 구배(20-250 mM)를 사용하여 용리시켰다. 분리 후, 가교 결합 실험을 위해 1-Cys TkPrx를 HEPES 완충액으로 완충용액을 교환하였다.The full-length 1-Cys TkPrx (tk0537) gene was prepared as described in the prior art [S. Lee, B. Jia, J. Liu, BP Pham, JM Kwak, YH Xuan, GW Cheong, PloS one, 10 (2015) e0125325. E. coli BL21 (DE3) PlysS (Stratagene, USA) cells used for protein expression (production) were cultured in Luria-Bertani (LB) medium containing 50 μg · ml -1 of kanamycin at 37 ° C., with stirring to 600 = 1) were incubated (at 180 rpm), the protein expression was induced with 1 mM isopropyl thio -β-D- galacto-pyrano side (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside , IPTG, Sigma-Aldrich) And incubation was continued for an additional 4 hours. Cells were pelleted by centrifugation at 4,424 g for 10 min. The pellet was washed with a buffer containing 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) and 100 mM NaCl and precipitated again by centrifugation under the same conditions. After washing, the pellet was resuspended in lysis buffer containing 25 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl and 5 mM imidazole (pH 8.0) and incubated at 40% amplitude for an effective time of 6 minutes (2 seconds on, 2 seconds off) Lt; / RTI &gt; and homogenized. The homogenate was incubated at 70 ° C for 30 minutes to remove the thermodynamically unstable protein such as E. coli protein. The supernatant was separated by centrifugation at 34,957 g for 20 minutes, and then equilibrated with the lytic buffer. Column (Bio-Rad, Hercules, Calif.). Recombinant 1-Cys TkPrx was eluted using an imidazole concentration gradient (20-250 mM). After separation, the buffer solution was exchanged with 1-Cys TkPrx in HEPES buffer for cross-linking experiments.

1.2 GA 처리1.2 GA Processing

1-Cys TkPrx(2 mg/ml)를 실온(25 ℃)에서 1분 또는 다양한 시간 동안 GA(0.1 % 또는 2.5 %에서)로 처리하였다. GA 용액은 25 % GA(Agar Scientific, UK)를 함유한 앰플로부터 물로 2.5 % 스톡(stock)으로 사용시 제조하였다.1-Cys TkPrx (2 mg / ml) was treated with GA (0.1% or 2.5%) at room temperature (25 ° C) for 1 minute or for various times. GA solution was prepared using 2.5% stock of water from an ampoule containing 25% GA (Agar Scientific, UK).

1.3 SDS-PAGE1.3 SDS-PAGE

12.5 %의 선형 구배 젤 및 Bio-Rad 'mini-slab' 젤 시스템을 사용하였다. 20㎕의 단백질 용액(2 mg/ml 농도)을 5㎕의 변성 완충액과 혼합한 다음 젤에 로딩하였다. 단백질의 분자량을 평가하기 위해 분자량 마커(Bio-Rad, ProSieve® QuadColor™ Protein Markers)를 사용하였다. 염료[Coomassie brilliant blue R-250(ELPIS BIOTECH, PowerStain™ Brilliant Blue R Staining Solution, 한국)]에서 2시간 동안 젤을 염색하였다. 염색된 젤을 40 % 메탄올, 10 % 아세트산, 50 % 3차 증류수 용액에서 탈색하였다. 탈색된 젤의 이미지를 스캐닝 기계(EPSON, HP Officejet Pro K8600)를 사용하여 기록하였다.12.5% linear gradient gel and Bio-Rad 'mini-slab' gel system were used. 20 [mu] l of protein solution (2 mg / ml concentration) was mixed with 5 [mu] l of denaturation buffer and then loaded onto the gel. The molecular weight markers (Bio-Rad, ProSieve ® QuadColor ™ Protein Markers) to evaluate the molecular weight of the protein was used. The gel was stained in a dye [Coomassie brilliant blue R-250 (ELPIS BIOTECH, PowerStain (TM) Brilliant Blue Staining Solution, Korea) for 2 hours. The dyed gel was decolorized in 40% methanol, 10% acetic acid, 50% tertiary distilled water solution. The image of the discolored gel was recorded using a scanning machine (EPSON, HP Officejet Pro K8600).

1.4 전자 현미경 및 단일 입자 분석1.4 Electron microscopy and single particle analysis

정제된 1-Cys TkPrx를 300 mM NaCl, 1 mM DTT 및 0.5 mM EDTA를 함유하는 25 mM Tris-Cl 완충액(pH 8.0)으로 100 nM의 최종 농도로 희석시켰다. 음성(네거티브, negative) 염색을 위해 단백질 용액 5㎕를 사용시에 글로우 방전시킨(Harric Plasma, Ithaca, NY) 탄소 코팅 구리 그리드(carbon-coated copper grid)[1 % 우라닐 아세테이트(uranyl acetate)를 사용하여 즉각적으로 음성 염색됨]에 적용시켰다(T. Sakai, et al., The Journal of biological chemistry, 290(2015) 17587-17598; S.O. Kim, et al., Journal of molecular cell biology, 4(2012) 258-261; S. Lee, et al., Biochemical and biophysical research communications, 469(2016) 1028-1033). 준비된 그리드를 100 kV에서 작동하는 투과 전자 현미경(Philips Tecnai T10 transmission electron microscope, FEI, USA)을 사용하여 검사하였다. 이미지는 카메라(2K×2K Gatan US1000 CCD camera)로 34,000 배율(0.32 nm / 픽셀)로 기록하였다.Purified 1-Cys TkPrx was diluted to a final concentration of 100 nM with 25 mM Tris-Cl buffer (pH 8.0) containing 300 mM NaCl, 1 mM DTT and 0.5 mM EDTA. 5 μl of the protein solution was used for negative (negative) staining using a carbon-coated copper grid (1% uranyl acetate) glow-discharged (Harric Plasma, Ithaca, NY) (Kim et al., Journal of molecular cell biology, 4 (2012)], which is incorporated herein by reference in its entirety. 258-261; S. Lee, et al., Biochemical and biophysical research communications, 469 (2016) 1028-1033). The prepared grid was examined using a transmission electron microscope (Philips Tecnai T10 transmission electron microscope, FEI, USA) operating at 100 kV. Images were recorded at a magnification of 34,000 (0.32 nm / pixel) on a camera (2K x 2K Gatan US1000 CCD camera).

2. 결과2. Results

2.1. 아미노산의 수용액 중에서의 GA 억제2.1. GA inhibition of aqueous solutions of amino acids

GA에 의한 화학적 가교는 잘 알려진 반응이지만, GA에 대한 억제 반응은 여전히 불분명하다. 아미노산이 GA의 가교 반응을 억제할 수 있는지 알아보기 위해 몇몇 아미노산의 다양한 농도를 혼합하여 2 mg/ml의 1-Cys TkPrx 용액에서 0.1 % GA와 함께 30분간 인큐베이션하였다(도 1 참조). 라이신에 의한 GA 억제 수준은 12.5 % SDS-PAGE 상에서 1-Cys TkPrx의 이동도를 측정하여 결정하였다(도 1A 참조). 라이신은 GA에 의한 1-Cys TkPrx의 가교를 농도 의존적으로 감소시켰다. 라이신 농도 25 mM에서부터, 가교 결합 패턴은 감소 경향을 나타내었고 약 100 mM 농도에서 70 % 이상 감소하였다. 특히, 고 올리고머 형태는 90 % 이상의 감소를 보였다(도 1A 참조). 다음으로 글라이신, 히스티딘 및 아르기닌과 같은 다른 아미노산에 의한 GA 억제능을 측정하였다. 글라이신과 히스티딘은 라이신보다 GA와 1-Cys TkPrx의 가교 결합을 더 효과적으로 감소시켰다(도 1B 및 1C 참조). 글라이신의 경우에, 가교 결합은 10 mM에서부터 감소하였고 고 올리고머 형태의 거의 모두는 50 mM에서 억제되었다(도 1B 참조). 히스티딘은 글라이신보다 강한 가교 결합 억제 효과를 나타내었다. 특히, 100 mM에서는, 고 올리고머 형태는 완전히 사라졌을 뿐만 아니라 이량체 형태 또한 90 % 감소하였다(도 1C 참조). 다른 아미노산과 달리 아르기닌은 억제 효과를 나타내지 않았다(도 1D 참조).Chemical cross-linking by GA is a well-known reaction, but the inhibition of GA is still unclear. To determine if amino acids could inhibit the cross-linking of GA, various concentrations of several amino acids were mixed and incubated with 0.1% GA in 2-mg / ml 1-Cys TkPrx solution for 30 minutes (see Figure 1). The level of GA inhibition by lysine was determined by measuring the mobility of 1-Cys TkPrx on 12.5% SDS-PAGE (see Figure 1A). Lysine decreased the cross-linking of 1-Cys TkPrx by GA in a concentration-dependent manner. From the lysine concentration of 25 mM, the cross-linking pattern showed a decreasing tendency and decreased more than 70% at about 100 mM concentration. In particular, the oligomeric form showed a reduction of more than 90% (see Figure 1A). Next, GA inhibition by other amino acids such as glycine, histidine and arginine was measured. Glycine and histidine more effectively reduced cross-linking of GA and 1-Cys TkPrx than lysine (see FIGS. 1B and 1C). In the case of glycine, cross-linking was reduced from 10 mM and almost all of the highly oligomeric forms were inhibited at 50 mM (see FIG. 1B). Histidine showed stronger inhibitory effect on crosslinking than glycine. In particular, at 100 mM, not only did the highly oligomeric form disappear completely, but also the dimeric form was also reduced by 90% (see FIG. 1C). Unlike other amino acids, arginine showed no inhibitory effect (see FIG. 1D).

2.2. GA와 가교 결합시 아미노산 조합의 영향2.2. Effect of amino acid combination on cross-linking with GA

상기 결과(도 1A)에서 각 아미노산(G, H 및 K)이 농도 의존적으로 GA 억제 효과를 나타낸다는 것을 확인하였다. GA의 가장 강력한 억제제를 확인하기 위해, 25 mM 개별 아미노산을 동량으로 혼합한 혼합물[KG(라이신 + 글라이신), KH(라이신 + 히스티딘), GH(글라이신 + 히스티딘) 및 GHK(글라이신 + 히스티딘 + 라이신)]을 제조하고, 0.1 % GA와 혼합하여 30분 동안 인큐베이션시킨 후, 1-Cys TkPrx 용액에 첨가하였다(도 2A 참조). 2개 아미노산을 혼합하여 GA 억제 효율을 비교한 결과, KH 및 GH 혼합물이 KG보다 1-Cys TkPrx와 GA의 가교 반응을 효과적으로 억제했다. 이러한 결과는 단일 아미노산 억제 실험 결과와 일치한다(도 1 및 2A 참조). GHK 혼합물의 3개 아미노산에 의한 GA 억제 효과 또한 확인되었다. 25 mM의 농도에서, 단일 아미노산(H), 2 개 아미노산 혼합물(KH 및 GH) 및 3개 아미노산 혼합물(GHK) 간에는 유의성 있는 차이가 없었다. 이전 실험에서 100 mM의 아미노산이 사용되었을 때 GA 억제 효과가 최대화되는 것이 확인되었으므로, 100 mM His 및 GHK의 억제 효과를 비교하였다. 100 mM GHK 혼합물은 100 mM의 개별 아미노산[글라이신(G), 히스티딘(H), 라이신(K)]을 동량으로 혼합하여 제조한 것이다. 도 1C에 나타난 바와 같이, 히스티딘(H)의 경우 100 mM에서 이량체 형태의 밴드가 나타나지만, GHK에서 단량체 이외의 밴드 이동은 나타나지 않았다(도 2B 참조). 이러한 결과는 GA 억제 능력을 포함하는 아미노산을 혼합물의 형태로 사용하는 것이 GA 억제에 더 효과적임을 나타낸다. 이 후 실험은 GA 억제제로 GHK를 사용하였다.In the result (FIG. 1A), it was confirmed that each amino acid (G, H and K) showed a GA inhibitory effect in a concentration-dependent manner. KH (lysine + histidine), GH (glycine + histidine) and GHK (glycine + histidine + lysine), which are mixtures of equal amounts of 25 mM individual amino acids, ] Was prepared, mixed with 0.1% GA, incubated for 30 minutes, and then added to 1-Cys TkPrx solution (see FIG. 2A). As a result of comparing GA inhibition efficiency by mixing two amino acids, the mixture of KH and GH effectively inhibited the cross-linking reaction of 1-Cys TkPrx and GA over KG. These results are consistent with the results of single amino acid inhibition experiments (see Figures 1 and 2A). The GA inhibitory effect of the three amino acids of the GHK mixture was also confirmed. At 25 mM concentration, there was no significant difference between single amino acid (H), two amino acid mixtures (KH and GH) and three amino acid mixtures (GHK). Previous experiments have shown that GA inhibition is maximized when 100 mM of amino acid is used, so the inhibitory effects of 100 mM His and GHK are compared. 100 mM GHK mixture was prepared by mixing equal amounts of 100 mM of individual amino acids (glycine (G), histidine (H), lysine (K)). As shown in Fig. 1C, histidine (H) exhibited a dimer-type band at 100 mM, but did not show band migration other than monomer in GHK (see Fig. 2B). These results indicate that the use of amino acids containing GA inhibitory ability in the form of a mixture is more effective in inhibiting GA. After this experiment, GHK was used as a GA inhibitor.

2.3. GA 억제제로 사용하기 위한 최적화된 2.3. Optimized for use as a GA inhibitor 인큐베이션Incubation 시간 및  Time and GHKGHK 농도 density

원자력 현미경과 스캐닝 또는 투과 전자 현미경 실험을 위해 GA에 의해 가교 결합된 생체 물질을 사용할 때, 신호 잡음 및 배경으로 연결되는 인공산물의 형성에 유의해야 한다. 일부 인공산물은 저농도 GA 또는 저온 전자 현미경을 사용하여 줄일 수 있지만, 인공산물의 존재로 인해 GA는 그 잠재력이 완전히 실현되지는 못하다. GA의 가교 효과를 극대화하기 위해 신호 잡음과 배경을 줄이기 위한 최적화된 억제 반응이 필요하다. 첫째, GA 억제제로서 GHK의 최적 반응 시간을 결정하기 위해 GHK와 GA의 농도를 각각 100 mM과 0.1 %(w/w)로 고정시키고 가교 실험을 수행하였다(도 3A 참조). 100 mM GHK 혼합물은 GA의 알데히드 그룹의 반응성을 현저하게 감소시켰다. 거의 모든 이량체 형태의 밴드 이동은 약 30분 이후의 반응 시간에서 사라졌다. 다음 실험에서 반응 시간과 GA 농도가 고정되었을 때 30 mM 이상의 GHK 농도에서 GA 알데히드 그룹이 완전히 억제되는 것이 확인되었다(도 3B 참조). 도 3A 및 3B의 결과에 의하면, 0.1 % GA를 사용하는 경우에는 30 mM 이상의 GHK가 GA를 완전히 억제하기 위하여는 적어도 30분 동안 인큐베이션되어야 함을 알 수 있다. 저농도의 GA(0.1 % 미만)를 사용하는 단백질-단백질 반응 실험에서는 GA의 활용도를 높이기 위하여 상기 결과를 이용할 수 있다.When using cross-linked biomaterials by GA for atomic force microscopy and scanning or transmission electron microscopy experiments, be aware of the signal noise and the formation of artifacts linked to the background. Some artifacts can be reduced using low-concentration GA or low-temperature electron microscopy, but the potential of GA is not fully realized due to the presence of artifacts. To maximize the cross-linking effect of GA, an optimized inhibition reaction is required to reduce signal noise and background. First, to determine the optimum reaction time of GHK as a GA inhibitor, the concentrations of GHK and GA were fixed at 100 mM and 0.1% (w / w), respectively, and crosslinking experiments were performed (see FIG. 3A). The 100 mM GHK mixture significantly reduced the reactivity of the aldehyde group of GA. Nearly all dimer - type band shifts disappeared in response time after about 30 minutes. In the next experiment, it was confirmed that the GA aldehyde group was completely inhibited at the GHK concentration of 30 mM or more when the reaction time and the GA concentration were fixed (see FIG. 3B). According to the results of FIGS. 3A and 3B, it can be seen that when 0.1% GA is used, more than 30 mM GHK should be incubated for at least 30 minutes to completely inhibit GA. In protein-protein response experiments using low concentrations of GA (less than 0.1%), the above results can be used to increase the utility of GA.

GA는 면역 세포 화학 및 조직학 실험에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 생물체 시료(식물, 뇌, 세포 및 박테리아)의 제작을 위하여 0.5% 내지 2.5% 또는 6%의 다양한 농도로 사용된다. 본 발명에서는 단백질 용액 중의 고정된 2.5 % GA에서 GHK의 억제 능력을 조사했다. 저농도의 GHK 및 고농도의 GA는 스태킹 젤(stacking gel)에서 단백질 응집체 및 인공산물을 유발하였다(도 3C 참조). 도 3C는 GA 농도가 고정된 2.5 % 일 때 GHK 농도가 증가함에 따라 GA 억제 능력이 증가한다는 것을 나타낸다. 고 올리고머 및 이량체 밴드는 GHK 농도가 증가함에 따라 감소하기 시작하였고, 이량체 밴드는 GHK 농도 약 100 mM에서 나타나지 않았다. 올리고머 형태가 나타나지 않았더라도 과량의 GA로 인해 젤의 가장 아랫부분에 인공산물이 여전히 남아 있음에 유의해야 한다(도 3C 하단 참조). 인공산물을 형성하지 않는 최적의 GA 농도를 찾기 위해, 시간과 농도를 고정시킨 후 다양한 농도의 GA를 사용하여 실험을 수행하였다(도 3D 참조). 젤의 가장 아랫부분에 형성된 인공산물은 GA 약 0.25 %의 농도에서 사라졌다. 이 결과는 불필요한 가교 결합과 인공산물 형성을 최소화하기 위해 GHK와 GA 농도의 균형을 고려해야 함을 나타낸다.GA is known to play an important role in immunocytochemistry and histology experiments and is used at various concentrations of 0.5% to 2.5% or 6% for the production of biological samples (plants, brain, cells and bacteria). In the present invention, the inhibitory ability of GHK in fixed 2.5% GA in protein solution was investigated. Low concentrations of GHK and high concentrations of GA caused protein aggregates and artifacts in the stacking gel (see Figure 3C). Figure 3C shows that the GA inhibitory potency increases as the GHK concentration increases when the GA concentration is at a fixed 2.5%. The oligomer and dimer bands began to decrease with increasing GHK concentration and the dimer band did not appear at about 100 mM GHK concentration. It should be noted that although the oligomeric form is not present, artificial products remain in the lowest part of the gel due to the excess of GA (see bottom of FIG. 3C). In order to find the optimum GA concentration that does not form the artifact, the experiment was performed using various concentrations of GA after fixing the time and concentration (see FIG. 3D). Artifacts formed at the bottom of the gel disappeared at a concentration of about 0.25% GA. These results indicate that the balance of GHK and GA concentrations should be considered to minimize unnecessary cross-linking and artifact formation.

2.4 전자 현미경 하에서 2.4 Under an electron microscope GHK에On GHK 의한 억제의 가시화 Visualization of inhibition by

본래 상태의 1-Cys TkPrx 단백질과 GA와의 상호작용을 전자 현미경으로 평가 하였다(도 4 참조). 음성 염색된 단백질의 부분은 내부에 중공의 별 모양을 갖는 구형 구조를 보였다. 도 4A 및 4B를 비교 분석하면, 0.1 % GA 처리된 단백질이 원하지 않는 응집과 같은 구조적 변화없이 GA와의 가교 결합을 통해 보다 명확한 구조를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, 디티오트레이톨(DTT)에 의해 환원된 1-Cys TkPrx를 사용하여 GHK의 억제 능력을 알아보았다. 도 4C는 12시간 동안 5 mM DTT로 처리된 1-Cys TkPrx를 나타낸다. 고리 모양의 올리고머 구조는 DTT와 같은 환원제로 처리하여 작은 조각으로 분리되었다. GA와 GHK의 혼합물을 RT에서 30분간 인큐베이션 한 후, 1-Cys TkPrx의 환원된 형태에 적용하고 1 % 우라닐 아세테이트로 염색하여 구조 변화를 확인하였다. 가교 반응은 GHK에 의해 진행되지 않았음이 확인되었으며, 이러한 결과는 도 3과 일치하였다. 상기 SDS-PAGE 및 EM 이미지 결과로부터, GHK가 GA 가교 결합을 억제시키기 위한 억제제로서 사용될 수 있음을 알 수 있다.The interaction of the native 1-Cys TkPrx protein with GA was evaluated by electron microscopy (see FIG. 4). The portion of the negative stained protein showed a spherical structure with a hollow star inside. 4A and 4B, it can be seen that the 0.1% GA treated protein has a clearer structure through cross-linking with GA without structural changes such as unwanted aggregation. In addition, 1-Cys TkPrx reduced by dithiothreitol (DTT) was used to investigate the inhibitory ability of GHK. Figure 4C shows 1-Cys TkPrx treated with 5 mM DTT for 12 hours. The cyclic oligomer structure was separated into small pieces by treatment with a reducing agent such as DTT. The mixture of GA and GHK was incubated at RT for 30 min, then applied to the reduced form of 1-Cys TkPrx and stained with 1% uranyl acetate to confirm the structural change. It was confirmed that the cross-linking reaction did not proceed by GHK, and these results were consistent with FIG. From the SDS-PAGE and EM image results, it can be seen that GHK can be used as an inhibitor to inhibit GA cross-linking.

3. 토론3. Discussion

GHKGHK 최적화는 GA 및 이의 인공산물  Optimization of GA and its artifacts 제어에 있어서In control 중요하다It is important

도 3에서 알 수 있듯이, 사용된 농도와 인큐베이션 시간의 최적화는 GA 반응을 제어하는 중요한 요소이다. 인큐베이션 시간과 GA의 사용량을 고정된 상태로 유지하면서 GHK 농도를 조절함으로써 이량체와 단량체 형태로 제한되는(도 3C의 레인 6-8 참조), 또는 단량체 형태만의 단백질일 수도 있는(도 3C의 레인 9 및 10 참조), 고 올리고머 복합체(도 3C의 레인 4와 5 참조)를 얻을 수 있다. 그러나 인공산물이 여전히 SDS-PAGE 젤의 가장 아랫부분에 존재한다는 것은 흥미로운 사실이다. 이러한 인공산물은 과량의 GA 및 잔류 아미노산에 의해 생성된 부산물로 설명될 수 있다. 따라서, GA에 의한 가교 실험에서는 인공산물의 발생을 고려하여 사용되는 GA의 양을 조절할 필요가 있다. 도 3에서 볼 수 있듯이, GHK 수준을 일정하게 유지하면서 GA의 농도를 낮추면, 인공산물이 사라지기 시작하여 0.1 % 및 0.05 % GA 농도에서 완전히 사라졌다. 따라서, 최상의 결과를 얻기 위해서는 단백질 용액에 사용되는 GHK 농도뿐만 아니라 GA의 농도를 최적화하는 것이 중요하다.As can be seen in Figure 3, optimization of the concentration and incubation time used is an important factor controlling the GA response. (See lane 6-8 of FIG. 3C), or by only a monomeric form (see FIG. 3C) by controlling the GHK concentration while keeping the incubation time and the amount of GA used in a fixed state Lanes 9 and 10), and a high oligomeric complex (see lanes 4 and 5 in Fig. 3C). However, it is interesting to note that artifacts are still present at the bottom of the SDS-PAGE gel. These artifacts can be described as by-products produced by excess GA and residual amino acids. Therefore, it is necessary to control the amount of GA used in consideration of the generation of artifacts in the crosslinking experiment by GA. As can be seen in FIG. 3, when the GA concentration was lowered while maintaining the GHK level constant, the artifacts began to disappear and disappeared completely at 0.1% and 0.05% GA concentrations. Therefore, in order to obtain the best results, it is important to optimize the concentration of GA as well as the GHK concentration used in the protein solution.

4. 요약 및 결론4. Summary and Conclusion

글루타르알데히드는 단백질 화학 및 전자현미경에서 가교제 또는 조직 고정제(tissue anchor)로 널리 사용되는 화학 가교제이다. 단백질 시료 처리를 위한 응용 과정에서, 종종 개별 입자로 분리되는, 생물학적 분자 사이의 불안정한 상호작용은 안정한 구조로 가교 결합된다. 따라서, 글루타르알데히드는 세포, 세포소기관 막 지질, 올리고머 상태의 단백질 및 단백질의 분자간 상호작용을 포함한 생체적합 물질을 안정화시키는데 적용될 수 있다. GA를 사용한 가교 반응은 잘 알려진 반응이지만 가교제로 사용되는 GA에 대한 억제 반응은 여전히 불분명하다. 본 발명에서는 GA의 가교 반응 형성을 없애고 생체 시료의 장기 보관시 비특이적인 응집을 방지하기 위해 GA 억제제의 후보 물질로서 다양한 아미노산을 사용하여 GA와의 특이적 억제 반응을 조사하였다. L-아르기닌, L-라이신, L-글라이신 및 L-히스티딘과 같은 억제 후보 물질을 조사하기 위해 황산도데실나트륨 - 폴리아크릴아미드 젤 전기영동(SDS-PAGE) 분석을 사용하였다. 본 발명의 혼합물 및 억제 방법은 현미경 관찰, 세포 고정 및 고분자 회합체의 정제를 위한 단백질-단백질 상호작용을 포함하는 광범위한 시료 처리에 적용 가능하다.Glutaraldehyde is a chemical crosslinking agent widely used as a crosslinking agent or tissue anchor in protein chemistry and electron microscopy. In applications for protein sample processing, unstable interactions between biological molecules, often separated into discrete particles, are cross-linked to a stable structure. Thus, glutaraldehyde can be applied to stabilize biocompatible materials, including intermolecular interactions of proteins, proteins and proteins in cells, cell organelle membrane lipids, oligomers. Although the cross-linking reaction using GA is a well-known reaction, the inhibitory effect on the GA used as a cross-linking agent is still unclear. In the present invention, the specific inhibition reaction with GA was investigated by using various amino acids as candidates of GA inhibitor in order to eliminate the formation of cross-linking reaction of GA and to prevent nonspecific coagulation in long-term storage of biological samples. Sodium dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis was used to investigate inhibitory candidates such as L-arginine, L-lysine, L-glycine and L-histidine. The mixtures and methods of inhibition of the present invention are applicable to a wide range of sample treatments including protein-protein interactions for microscopic observation, cell fixation and purification of polymeric conjugates.

Claims (10)

글라이신, 히스티딘 및 라이신의 아미노산 혼합물을 농도 100 mM 이상으로 포함하는 글루타르알데히드 억제제.
Glutaraldehyde inhibitor comprising a mixture of amino acids of glycine, histidine and lysine at a concentration of 100 mM or more.
삭제delete 삭제delete 제1항의 글루타르알데히드 억제제를 글루타르알데히드가 포함되어 있는 반응물과 함께 인큐베이션하는 단계를 포함하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법.
A method for inhibiting the activity of glutaraldehyde, comprising the step of incubating the glutaraldehyde inhibitor of claim 1 with a reactant comprising glutaraldehyde.
제4항에 있어서, 상기 인큐베이션이 30분 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법.
5. The method of claim 4, wherein the incubation is performed for at least 30 minutes.
제4항에 있어서, 상기 인큐베이션이 온도 20 - 40 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 글루타르알데히드의 활성 억제 방법.
5. The method of claim 4, wherein the incubation is performed at a temperature of 20-40 &lt; 0 &gt; C.
(a) 생체 물질에 글루타르알데히드를 처리하여 인큐베이션하는 단계; 및
(b) 단계(a)에서 얻은 반응물에 제1항의 글루타르알데히드 억제제를 첨가하여 인큐베이션하는 단계
를 포함하는 생체 물질의 가교 결합 방법.
(a) treating the biomaterial with glutaraldehyde and incubating; And
(b) adding the glutaraldehyde inhibitor of claim 1 to the reaction product obtained in step (a) and incubating
Of the biomaterial.
제7항에 있어서, 단계(a)의 상기 글루타르알데히드가 0.1 중량% 이하의 농도로 사용되는 것을 특징으로 하는 생체 물질의 가교 결합 방법.
The method according to claim 7, wherein the glutaraldehyde of step (a) is used in a concentration of 0.1% by weight or less.
제7항에 있어서, 단계(b)의 상기 인큐베이션이 30분 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 생체 물질의 가교 결합 방법.
8. The method according to claim 7, wherein the incubation of step (b) is performed for at least 30 minutes.
제7항에 있어서, 단계(b)의 상기 인큐베이션이 온도 20 - 40 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 생체 물질의 가교 결합 방법.
8. The method according to claim 7, wherein the incubation of step (b) is carried out at a temperature of 20-40 占 폚.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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