KR102529424B1 - DNA structure for detection of target nucleic acid, composition for nucleic acid detection, and nucleic acid detection method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표적 핵산의 검출을 위한 DNA 구조체, 상기 DNA 구조체를 포함하는 핵산 검출용 조성물 및 이를 이용한 핵산 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 DNA 구조체는 헤어핀(hairpin) 구조를 가지며, DNA 구조체를 매개하여 파이로인산(pyrophosphate)의 감지를 통해 표적 핵산의 간단하고 신속한 비색 검출을 위한 핵산 검출용 조성물 및 핵산 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a DNA construct for detecting a target nucleic acid, a composition for detecting a nucleic acid comprising the DNA construct, and a method for detecting a nucleic acid using the same, and more particularly, the DNA construct has a hairpin structure, and the DNA construct It relates to a composition for detecting nucleic acids and a method for detecting nucleic acids for simple and rapid colorimetric detection of target nucleic acids through the detection of pyrophosphate as a medium.

Description

표적 핵산의 검출을 위한 DNA 구조체, 핵산 검출용 조성물 및 이를 이용한 핵산 검출 방법{DNA structure for detection of target nucleic acid, composition for nucleic acid detection, and nucleic acid detection method using the same}DNA structure for detection of target nucleic acid, composition for nucleic acid detection, and nucleic acid detection method using the same

본 발명은 표적 핵산의 검출을 위한 DNA 구조체, 상기 DNA 구조체를 포함하는 핵산 검출용 조성물 및 이를 이용한 핵산 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 DNA 구조체는 헤어핀(hairpin) 구조를 가지며, DNA 구조체를 매개하여 파이로인산(pyrophosphate, PPi)의 감지를 통해 표적 핵산의 간단하고 신속한 비색 검출을 위한 핵산 검출용 조성물 및 핵산 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA construct for detecting a target nucleic acid, a composition for detecting a nucleic acid comprising the DNA construct, and a method for detecting a nucleic acid using the same, and more particularly, the DNA construct has a hairpin structure, and the DNA construct The present invention relates to a composition for detecting nucleic acids and a method for detecting nucleic acids for simple and rapid colorimetric detection of target nucleic acids through detection of pyrophosphate (PPi) through the medium.

miRNA는 단일 가닥, 작고 비-코딩(non-coding) RNA로, 유전자 침묵(RNA silencing) 및 유전자 발현의 전사 후 조절 기능을 하며, 그것의 조절 장애로 인해 발생하는 암을 포함한 인간 질병의 바이오 마커를 진단하는데 사용된다. miRNA의 검출은 miRNA family의 염기 서열이 유사하기 때문에 매우 높은 선택성을 필요로 하고, miRNA의 양이 0.2 fM 내지 20 pM 정도로 적기 때문에 높은 감도를 요구한다.miRNAs are single-stranded, small, non-coding RNAs that function in RNA silencing and post-transcriptional regulation of gene expression, and are biomarkers of human diseases, including cancer, caused by their dysregulation. is used to diagnose Detection of miRNA requires very high selectivity because the base sequences of miRNA families are similar, and high sensitivity because the amount of miRNA is as small as 0.2 fM to 20 pM.

miRNA에 대한 전통적인 검출 방법으로는 RT-PCR, 노던 블롯(northern blot), 클로닝(cloning) 및 마이크로 어레이(microarray)가 있다. 각 방법에는 복잡한 프로세스, 시간 소모적인 작업, 낮은 선택성 및 감도, 고가의 검출 장비의 필요와 같은 문제점이 있었다. 가장 일반적인 miRNA 검출 방법 중에는 qPCR이 있지만, 진단을 하기 위해서는 혈액에서 miRNA를 추출 및 분리하고 PCR을 위한 miRNA의 신장(elongation) 및 전사(transcription)와 같이 복잡한 단계를 포함하기 때문에 miRNA 검출에 효율적인 방법이 아니다. 또한, RNA의 길이는 19 내지 23 뉴클레오타이드 정도이기 때문에 PCR을 이용하여 유전자 증폭을 하기에는 너무 짧은 문제점이 있었다.Traditional detection methods for miRNA include RT-PCR, northern blot, cloning and microarray. Each method had problems such as complicated process, time-consuming operation, low selectivity and sensitivity, and the need for expensive detection equipment. Although qPCR is among the most common miRNA detection methods, an efficient method for miRNA detection is difficult because it involves complex steps such as extraction and isolation of miRNA from blood for diagnosis, and elongation and transcription of miRNA for PCR. no. In addition, since the length of RNA is about 19 to 23 nucleotides, there is a problem that it is too short for gene amplification using PCR.

최근에는 RCA (Rolling Circle Amplification), HCR (Hybridization Chain Reaction) 등 유전자 증폭을 기반으로 다양한 고급 miRNA 검출 방법이 개발되고 있다. FRET, 전기 화학 분석 및 효소 신호 증폭과 같은 신호 증폭을 기반으로하는 또 다른 접근법도 개발되고 있다.Recently, various advanced miRNA detection methods based on gene amplification such as RCA (Rolling Circle Amplification) and HCR (Hybridization Chain Reaction) have been developed. Other approaches based on signal amplification are also being developed, such as FRET, electrochemical analysis, and enzymatic signal amplification.

한편, 기존에 현장진단을 위한 유전자를 진단하는 방법으로 복잡한 합성 과정을 거친 여러 개의 올리고뉴클레오티드와 유전자에 표식 해놓은 형광으로 신호를 증폭 시키는 방법을 사용해왔다. 그러나 이러한 방법들은 시간과 비용이 많이 들고, 형광분석기가 필요하기 때문에 간단하고 신속성을 요구하는 현장진단에는 사용하기 어려운 문제가 있었다.On the other hand, as a method of diagnosing genes for on-site diagnosis, several oligonucleotides that have undergone a complex synthesis process and a method of amplifying signals with fluorescence labeled on genes have been used. However, these methods are time consuming and costly, and because they require a fluorescence analyzer, they are difficult to use for point-of-care diagnostics that require simple and rapid diagnosis.

이러한 문제점을 해결하기 위해 사용자가 쉽게 접근이 가능하고, 검출 결과를 판독하기 위한 분석 기기가 필요하지 않는 비색 검출 방법(Colorimetric detection method)이 개발되고 있다. 그러나 대부분의 비색법은 검출 한계가 있으며, 감도가 부족하고, 특정 라벨링과 복잡한 절차로 인한 시간 소모적인 작업이 필요한 문제가 있었다. 따라서 고감도와 선택성을 가지며, 신속한 검출이 가능한 현장 진료용 비색 검출 방법의 개발이 요구되고 있다.In order to solve these problems, a colorimetric detection method that is easily accessible to users and does not require an analysis device to read the detection result is being developed. However, most colorimetric methods have limitations in detection, lack of sensitivity, and require time-consuming work due to specific labeling and complicated procedures. Therefore, it is required to develop a colorimetric detection method for point-of-care treatment that has high sensitivity and selectivity and enables rapid detection.

C. Wang et al., Analytica Chimmica Acta, 987, 111-117, 2017 C. Wang et al., Analytica Chimmica Acta, 987, 111-117, 2017 B.S. Batule et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66, 3003-3008, 2018 B.S. Batule et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66, 3003-3008, 2018

본 발명의 목적은 헤어핀(hairpin) 구조의 DNA 구조체를 매개하여 파이로인산(pyrophosphate, PPi)의 감지를 통해 표적 핵산의 간단하고 신속한 비색 검출을 위한 핵산 검출용 조성물 및 핵산 검출 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for detecting nucleic acids and a method for detecting nucleic acids for simple and rapid colorimetric detection of target nucleic acids through the detection of pyrophosphate (PPi) through a DNA structure having a hairpin structure. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 5´ 방향에서 3´ 방향으로 순차적으로, In order to achieve the above object, the present invention sequentially from the 5' direction to the 3' direction,

1) 프라이머 혼성화 도메인 염기서열; 1) primer hybridization domain sequences;

2) 표적 핵산 혼성화 도메인 염기서열; 2) target nucleic acid hybridization domain sequence;

3) 프라이머 연장 도메인 염기서열; 및 3) primer extension domain sequences; and

4) 상기 1)의 서열과 상보적인 안티센스 염기서열4) Antisense nucleotide sequence complementary to the sequence of 1) above

로 이루어지고, made up of,

상기 2)의 서열 및 상기 3)의 서열은 전체 또는 일부가 단일 헤어핀 구조를 이루는 것인 DNA 구조체를 제공한다.The sequence of 2) and the sequence of 3) provide a DNA structure in which all or part forms a single hairpin structure.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표적 핵산은 microRNA(miRNA)일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the target nucleic acid may be microRNA (miRNA), and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto. .

또한, 본 발명은 상기 DNA 구조체를 포함하는 핵산 검출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for detecting nucleic acids comprising the DNA construct.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 핵산은 miRNA일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the nucleic acid may be miRNA, and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 검출은 파이로인산(pyrophosphate, PPi)의 검출일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the detection may be detection of pyrophosphate (PPi).

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 nPfu 특수 효소(nPfu special DNA polymerase) 및 Duplex Specific Nuclease(DSN) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the composition may further include any one or more selected from nPfu special DNA polymerase and Duplex Specific Nuclease (DSN).

또한, 본 발명은 (a) 상기 DNA 구조체 및 핵산을 혼합하는 단계;In addition, the present invention comprises (a) mixing the DNA construct and the nucleic acid;

(b) 상기 (a)단계에서 혼합된 반응물에 nPfu 특수 효소 및 DSN을 혼합하는 단계; 및(b) mixing the nPfu special enzyme and DSN with the reactants mixed in step (a); and

(c) 상기 (b)단계에서 생성된 반응물에 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 투입하는 단계;를 포함하는 핵산 검출 방법을 제공한다.(c) adding a compound represented by the following [Formula 1] to the reaction product generated in step (b);

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112021015739417-pat00001
Figure 112021015739417-pat00001

본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 핵산은 miRNA일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In another embodiment of the present invention, the nucleic acid may be miRNA, and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 (b)단계에서 nPfu 특수 효소 및 DSN이 혼합된 후에 파이로인산이 방출될 수 있다.In another embodiment of the present invention, pyrophosphate may be released after the nPfu special enzyme and DSN are mixed in step (b).

본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 방출된 파이로인산이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 색을 무색으로 변화시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention, the released pyrophosphoric acid may change the color of the compound represented by Chemical Formula 1 to colorless.

본 발명에 따른 DNA 구조체 및 상기 구조체를 포함하는 핵산 검출용 조성물과 핵산 검출 방법은 높은 감도와 선택성을 가지고, 간단하고 신속하게 miRNA 진단이 가능하기 때문에 시간과 노력을 단축할 수 있으며, 색의 변화로 검출이 가능하기에 현장 진료로 사용이 가능하다.The DNA construct according to the present invention, the composition for detecting nucleic acid containing the construct, and the method for detecting nucleic acid have high sensitivity and selectivity, and miRNA diagnosis is possible simply and quickly, thereby reducing time and effort and color change. Since it can be detected with a low temperature, it can be used for point-of-care

또한, RNA-DNA 혼성체에서 DNA를 절단 할 수 있는 Duplex Specific Nuclease(DSN)에 의해 절단 될 수 있으며 표적 miRNA는 재활용되어 신호의 증폭이 가능하기 때문에, 매우 적은 양의 miRNA으로도 진단이 가능한 장점이 있다. In addition, since it can be cleaved by Duplex Specific Nuclease (DSN), which can cleave DNA from RNA-DNA hybrids, and the target miRNA can be recycled and signal amplification is possible, diagnosis can be made even with a very small amount of miRNA. there is

도 1은 본 발명에서 사용되는 올리고뉴클레오티드 서열을 나타낸 것으로, 서열번호 2 내지 서열번호 5에서 주황색은 표적 핵산 혼성화 도메인을 나타낸 것이고, 파란색은 프라이머 연장 도메인을 나타낸 것이며, 녹색은 프라이머 혼성화 도메인을 나타낸 것이고, 밑줄은 헤어핀 구조의 줄기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 DNA 구조체의 구조 및 상기 DNA 구조체를 이용한 핵산 검출 과정을 도식화한 것이다.
도 3은 일치하는 표적 miRNA의 존재하에 헤어핀 프로브(h-Probe) 디블로킹(deblocking)을 확인하기 위한 PAGE 변성(denaturing) 결과 데이터로, (a)는 miRNA21 검출을 위한 헤어핀 템플릿인 h-Tem 21(h-Probe 21)이 있는 h-Probe, (b)는 miRNA24-3P 검출을 위한 h-Tem 24-3P (h-Probe 24-3P)가 있는 h-Probe, (c)는 miRNA25b 검출을 위한 h-Tem 25b (h-Probe 25b)가 있는 h-Probe, (d)는 miRNA146a 검출을 위한 h-Tem 146a (h-Probe 146a)가 있는 h-Probe를 이용한 결과이다. 여기서, 레인 1은 h-Pri를 포함하고, 레인 2는 h-Tem를 포함하며, 레인 3은 h-Pri 및 h-Tem를 포함하고, 레인 4는 h-Pri, h-Tem 및 nPfu 특수 효소를 포함하며, 레인 5는 h-Pri, h-Tem, nPfu 특수 효소 및 miRNA21를 포함하고, 레인 6은 h-Pri, h-Tem, nPfu 특수 효소 및 A24-3P를 포함하며, 레인 7은 h-Pri, h-Tem, nPfu 특수 효소 및 miRNA25b를 포함하고, 레인 8은 h-Pri, h-Tem, nPfu 특수 효소 및 miRNA146a를 포함한다.
도 4는 nPfu 특수 효소 및 DSN을 사용한 h-Probe의 증폭성과 선택성 연구 결과를 나타낸 것으로, (a)는 miRNA가 일치 및 불일치하는 해당 h-Probe의 선택성에 대한 변성 PAGE 데이터이며, 레인 1은 h-Probe를 포함하고, 레인 2는 h-Probe 및 nPfu 특수 효소를 포함하며, 레인 3은 h-Probe, nPfu 특수 효소 및 miRNA21를 포함하고, 레인 4는 h-Probe, nPfu 특수 효소 및 miRNA24-3P를 포함하며, 레인 5는 h-Probe, nPfu 특수 효소 및 miRNA25b를 포함하고, 레인 6은 h-Probe, nPfu 특수 효소 및 miRNA146a를 포함한다. (b)는 반응 후 pp 프로브(pp probe)를 사용한 비색 검출 결과이다.
도 5는 nPfu 특수 효소 및 Duplex Specific Nuclease(DSN)을 사용한 h-Probe의 감도 연구 결과를 나타낸 것으로, (a)는 음성대조군을 포함하여 농도(1 nM 내지 1 fM)별 4개의 miRNA 검출을 위한 비색 분석의 LoD 결과를 나타낸 것이고, (b)는 miRNA25b의 농도(10 pM 내지 10 aM) 의존적으로 흡광 분석의 민감도를 위한 흡광도 스펙트럼 결과이며, (c)는 흡광 반응(λab = 560 nm)과 표적 miRNA25b 농도의 로그 사이의 선형 관계를 그래프로 나타낸 것이다(Fo=표적 없음의 흡광 강도(absorption intensity of no target) 및 F = miRNA25b 첨가의 흡광 강도).
도 6은 반응 시간이 1시간으로 증가 할 때, pp 프로브에 의한 비색 분석을 위한 nPfu 특수 효소 및 DSN을 사용한 h-Probe의 높은 민감도 연구 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 (a)는 miRNA25b의 농도(10 pM 내지 1 aM) 의존적으로 형광 분석의 민감도를 위한 형광 스펙트럼 결과(400 nm에서 여기)이며, (b)는 형광 반응(λem = 464 nm)과 표적 miRNA25b 농도의 로그 사이의 선형 관계를 그래프로 나타낸 것이다(Fo=표적 없음의 형광 강도(fluorescence intensity of no target) 및 F = miRNA25b 첨가의 형광 강도).
Figure 1 shows the oligonucleotide sequences used in the present invention, in SEQ ID NO: 2 to SEQ ID NO: 5, orange represents the target nucleic acid hybridization domain, blue represents the primer extension domain, green represents the primer hybridization domain , the underline indicates the stem of the hairpin structure.
2 is a schematic diagram of a structure of a DNA construct according to the present invention and a nucleic acid detection process using the DNA construct.
Figure 3 is PAGE denaturing result data to confirm deblocking of the hairpin probe (h-Probe) in the presence of a matching target miRNA, (a) is h-Tem 21, a hairpin template for miRNA21 detection h-Probe with (h-Probe 21), (b) h-Probe with h-Tem 24-3P (h-Probe 24-3P) for detecting miRNA24-3P, (c) for detecting miRNA25b h-Probe with h-Tem 25b (h-Probe 25b), (d) is the result of using the h-Probe with h-Tem 146a (h-Probe 146a) for detecting miRNA146a. wherein lane 1 contains h-Pri, lane 2 contains h-Tem, lane 3 contains h-Pri and h-Tem, lane 4 contains h-Pri, h-Tem and nPfu special enzymes Lane 5 contains h-Pri, h-Tem, nPfu special enzyme and miRNA21, lane 6 contains h-Pri, h-Tem, nPfu special enzyme and A24-3P, and lane 7 contains h-Pri, h-Tem, nPfu special enzyme and A24-3P. -Pri, h-Tem, nPfu special enzyme and miRNA25b, lane 8 contains h-Pri, h-Tem, nPfu special enzyme and miRNA146a.
Figure 4 shows the amplification and selectivity study results of the h-Probe using the nPfu special enzyme and DSN, (a) is the denaturing PAGE data for the selectivity of the corresponding h-Probe with matching and inconsistent miRNAs, and lane 1 is h -Probe, lane 2 contains h-Probe and nPfu special enzyme, lane 3 contains h-Probe, nPfu special enzyme and miRNA21, lane 4 contains h-Probe, nPfu special enzyme and miRNA24-3P Lane 5 contains h-Probe, nPfu special enzyme and miRNA25b, Lane 6 contains h-Probe, nPfu special enzyme and miRNA146a. (b) is a colorimetric detection result using a pp probe after the reaction.
Figure 5 shows the results of the sensitivity study of h-Probe using nPfu special enzyme and Duplex Specific Nuclease (DSN), (a) is for detecting four miRNAs by concentration (1 nM to 1 fM) including negative control. It shows the LoD result of colorimetric analysis, (b) is the absorbance spectrum result for the sensitivity of absorbance analysis depending on the concentration (10 pM to 10 aM) of miRNA25b, and (c) is the absorbance response (λab = 560 nm) and the target The linear relationship between the logarithm of miRNA25b concentration is graphed (Fo=absorption intensity of no target and F=absorption intensity of miRNA25b addition).
Figure 6 shows the results of high sensitivity studies of h-Probe using nPfu special enzyme and DSN for colorimetric analysis by pp probe when the reaction time is increased to 1 hour.
Figure 7 (a) is the fluorescence spectrum result (excitation at 400 nm) for the sensitivity of fluorescence analysis depending on the concentration (10 pM to 1 aM) of miRNA25b, and (b) is the fluorescence response (λem = 464 nm) and the target The linear relationship between the log of miRNA25b concentration is graphed (Fo = fluorescence intensity of no target and F = fluorescence intensity with miRNA25b addition).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 5´ 방향에서 3´ 방향으로 순차적으로, 1) 프라이머 혼성화 도메인 염기서열; 2) 표적 핵산 혼성화 도메인 염기서열; 3) 프라이머 연장 도메인 염기서열; 및 4) 상기 1)의 서열과 상보적인 안티센스 염기서열로 이루어지고, 상기 2)의 서열 및 상기 3)의 서열은 전체 또는 일부가 단일 헤어핀 구조를 이루는 것인 DNA 구조체를 제공한다.The present invention sequentially from the 5' direction to the 3' direction, 1) the primer hybridization domain base sequence; 2) target nucleic acid hybridization domain sequence; 3) primer extension domain sequences; and 4) an antisense nucleotide sequence complementary to the sequence of 1), wherein the sequence of 2) and the sequence of 3) form a single hairpin structure in whole or in part.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 표적 핵산은 miRNA일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to one embodiment of the present invention, the target nucleic acid may be miRNA, and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto.

본 발명에서는 헤어핀 구조를 매개로 하여 표적 핵산을 검출하기 위해 상기 프라이머 혼성화 도메인, 상기 표적 핵산 혼성화 도메인 및 상기 프라이머 연장 도메인 3개의 도메인을 포함하는 헤어핀 템플릿(h-Tem)을 설계하였다. 여기서, 상기 h-tem에 혼성화할 수 있는 프라이머(도 1의 서열번호 1, 5'-CATGCATGCATGCAT-3')를 어닐링(aneeling)하여 헤어핀 프로브(h-probe)를 제조하였다.In the present invention, a hairpin template (h-Tem) including three domains, the primer hybridization domain, the target nucleic acid hybridization domain, and the primer extension domain, was designed to detect the target nucleic acid via the hairpin structure. Here, a hairpin probe (h-probe) was prepared by annealing the primer capable of hybridizing to the h-tem (SEQ ID NO: 1, 5'-CATGCATGCATGCAT-3' in FIG. 1).

상기 miRNA인 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a의 서열은 각각 도 1의 서열번호 6 내지 서열번호 9로 나타낼 수 있으며, 본 발명에서는 상기 h-probe를 이용하여 각각의 miRNA를 표적하는 서로 다른 h-probe 서열인 h-probe 21(서열번호 2, 5'-TCAACATCAGTCTGATAAGCTAGCTAGCTACCATGTTGAATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 24-3P(서열번호 3,5'-CTGTTCCTGCTGAACTGAGCCAGCTAGCTACGGGAACAGATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 25b(서열번호 4. 5'-TCACAAGTTAGGGTCTCAGGGTGCTAGCTACGCTTGTGAATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 146a(서열번호 5, 5'-AACCCATGGAATTCAGTTCTCAGCTAGCTACGATGGGTTATGCATGCATGCATG-3')를 제조하였다.The sequences of the miRNAs miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b and miRNA146a can be represented by SEQ ID NO: 6 to SEQ ID NO: 9 in FIG. 1, respectively. -probe sequence h-probe 21 (SEQ ID NO: 2, 5'-TCAACATCAGTCTGATAAGCTAGCTAGCTACCATGTTGAATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 24-3P (SEQ ID NO: 3,5'-CTGTTCCTGCTGAACTGAGCCAGCTAGCTACGGGAACAGATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 25b (SEQ ID NO: 4 5'-TCACAAGTTAGGGTCTCAGGGTGCTAGCTACGCTTGTGAATGCATGCATGCATG-3'), h-probe 146a (SEQ ID NO: 5, 5'-AACCCATGGAATTCAGTTCTCAGCTAGCTACGATGGGTTATGCATGCATGCATG-3') was prepared.

본 발명에 따른 상기 DNA 구조체를 도 2를 이용하여 보다 상세히 설명하면, 프라이머 혼성화 도메(녹색)인, 표적 핵산 혼성화 도메인(주황색) 및 프라이머 연장 도메인(파란색)로 구성되며, 헤어핀 구조를 이룬다. 여기서 헤어핀 모양의 DNA 구조체의 끝에 표적 핵산과 상보적인 서열을 넣음으로서 일치하는 표적이 존재할 때 헤어핀의 구조가 풀려 직선형의 DNA가 될 수 있다.2, the DNA structure according to the present invention is composed of a primer hybridization domain (green), a target nucleic acid hybridization domain (orange), and a primer extension domain (blue), forming a hairpin structure. Here, by inserting a sequence complementary to the target nucleic acid at the end of the hairpin-shaped DNA structure, the hairpin structure can be released to form straight DNA when a matching target is present.

또한, 본 발명은 상기 DNA 구조체를 포함하는 핵산 검출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for detecting nucleic acids comprising the DNA construct.

본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 상기 핵산은 miRNA일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to another embodiment of the present invention, the nucleic acid may be miRNA, and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto.

또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 상기 검출은 파이로인산의 검출일 수 있다.Also, according to another embodiment of the present invention, the detection may be detection of pyrophosphate.

또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 상기 조성물은 nPfu 특수 효소(nPfu special DNA polymerase) 및 Duplex Specific Nuclease(DSN) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the composition may further include any one or more selected from nPfu special DNA polymerase and Duplex Specific Nuclease (DSN).

헤어핀 DNA의 끝 부분에 프라이머를 붙여 탐지 물질(h-Probe)을 만들어 주면, h-Probe는 nPfu Special 효소에 의해 중합반응이 일어나지 않는다. 하지만 표적 물질이 존재해서 헤어핀 구조가 풀리게 되면 프라이머와 효소의 반응이 작동 가능해 지고 중합 반응을 통해 부산물로 pyrophosphate를 만들어 낼 수 있다(도 2).If a primer is attached to the end of the hairpin DNA to make a detection substance (h-Probe), the h-Probe does not undergo polymerization by the nPfu Special enzyme. However, when the hairpin structure is released due to the presence of the target material, the reaction between the primer and the enzyme becomes operable, and pyrophosphate can be produced as a by-product through the polymerization reaction (FIG. 2).

이렇게 붙은 RNA는 상기 DSN의 특징인 DNA-RNA 이중구조에서 DNA 가닥만을 선택적으로 잘라내는 성질을 이용해 RNA를 재사용 할 수 있어, 적은 양의 RNA로 신호를 계속 증폭해 낼 수 있다. 이렇게 재사용된 RNA는 다른 h-Probe에 붙어 지속적으로 DNA 중합 반응을 가능하게 만들고 한 헤어핀 DNA 구조체당 수십개의 pyrophosphate를 생산해 낼 수 있다(도 2).The attached RNA can reuse the RNA by using the property of selectively cutting only the DNA strand in the DNA-RNA duplex structure, which is a characteristic of the DSN, so that the signal can be continuously amplified with a small amount of RNA. RNA reused in this way can be attached to other h-Probes, continuously enabling DNA polymerization, and producing dozens of pyrophosphates per hairpin DNA structure (FIG. 2).

본 발명은 (a) 제1항의 DNA 구조체 및 핵산을 혼합하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 혼합된 반응물에 nPfu 특수 효소 및 DSN을 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계에서 생성된 반응물에 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 투입하는 단계;를 포함하는 핵산 검출 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) mixing the DNA construct of claim 1 and the nucleic acid; (b) mixing the nPfu special enzyme and DSN with the reactants mixed in step (a); and (c) adding a compound represented by Formula 1 to the reaction product generated in step (b).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112021015739417-pat00002
Figure 112021015739417-pat00002

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 핵산은 miRNA일 수 있으며, 더욱 상세하게는 상기 miRNA는 miRNA는 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to another embodiment of the present invention, the nucleic acid may be miRNA, and more specifically, the miRNA may be any one selected from miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a, but is not limited thereto. .

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 (b)단계에서 nPfu 특수 효소 및 DSN이 혼합된 후에 파이로인산이 방출될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, pyrophosphate may be released after the nPfu special enzyme and DSN are mixed in step (b).

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 방출된 파이로인산이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 색을 무색으로 변화시킬 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the released pyrophosphoric acid can change the color of the compound represented by Chemical Formula 1 to colorless.

상기 화합물 1은 Cu2+ 킬레이트(chelate) 구조이며, 파이로인산과 반응하여 파이로인산-구리 복합체의 형성과 함께 색이 분홍색에서 무색으로 변하고 형광을 방출하게 된다. 이러한 색의 변화를 통해 현장에서 빠르게 핵산의 진단이 가능하다.Compound 1 has a Cu 2+ chelate structure, and reacts with pyrophosphate to form a pyrophosphate-copper complex, change color from pink to colorless, and emit fluorescence. Through this color change, it is possible to quickly diagnose nucleic acids in the field.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

실시예 1. h-probe의 제조Example 1. Preparation of h-probe

동결 건조된 올리고 뉴클레오티드(Cosmogenetech, 한국)를 25 mM Trizma 완충액(50 mM NaCl 및 10 mM MgCl2)에 희석하여 0.1 mM 농도가 되도록 하였다. h-Pri와 h-Tem을 같은 농도로 혼합하고 95˚C까지 가열하고 어닐링을 위해 4˚C까지 냉각시켰다.Lyophilized oligonucleotides (Cosmogenetech, Korea) were diluted in 25 mM Trizma buffer (50 mM NaCl and 10 mM MgCl 2 ) to a concentration of 0.1 mM. h-Pri and h-Tem were mixed at equal concentrations, heated to 95˚C and cooled to 4˚C for annealing.

실시예 2. miRNA에 의한 h-probe 디블로킹(deblocking) 확인Example 2. Confirmation of h-probe deblocking by miRNA

10μM의 h-Probe와 10μM의 표적 miRNA를 반응 튜브에 넣었다. 반응물에 1.5μL의 10 x nPfu 특수 효소 완충액 (200mM Tris-HCl / pH 8.8, 500mM KCl, 25mM MgCl2)과 각 2 mM의 dNTP 혼합물 (dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP) 5μL를 첨가한 다음, 물을 14 μL 용액이 되도록 채운다. 반응물에 nPfu 특수 효소(Enzynomics, 한국) 2 units을 1μL를 첨가하고, 반응물을 37 ℃에서 30 분간 배양 하였다. 생성물 용액을 1.7μL의 10 x 로딩 버퍼와 혼합하고 20% 변성(denaturing) PAGE하에 로딩하였다.10 μM h-Probe and 10 μM target miRNA were added to the reaction tube. To the reaction, 1.5 μL of 10 x nPfu special enzyme buffer (200 mM Tris-HCl / pH 8.8, 500 mM KCl, 25 mM MgCl 2 ) and 5 μL of each 2 mM dNTP mixture (dATP, dCTP, dGTP and dTTP) were added, followed by water. Fill up to 14 μL solution. 1 μL of 2 units of nPfu special enzyme (Enzynomics, Korea) was added to the reaction, and the reaction was incubated at 37 ° C for 30 minutes. The product solution was mixed with 1.7 μL of 10 x loading buffer and loaded under 20% denaturing PAGE.

본 발명의 DNA 구조체의 헤어핀 구조로 인한 nPfu 특수 효소에 의한 프라이머 연장의 차단과 표적 miRNA의 존재하에 헤어핀 구조로부터 miRNA 및 template 이중구조(duplex)의 형성을 입증하려고 하였다. 그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 레인 4는 헤어핀 템플릿(h-tem)에서 nPfu 특수 효소를 사용하여 프라이머 확장이 작동하지 않음을 입증했다. 그러나 Lane 5 내지 8은 각 h-Probe가 일치하는 각 표적 miRNA의 존재하에 프라이머 확장에 대해 기능할 수 있음을 보여주었다. 모든 프라이머 연장은 miRNA 및 template 이중구조(duplex)의 시작 위치에서 중지되었고, 상응하는 32mer 프라이머 확장 산물이 나타났다. 그러나 일치하지 않는 표적 miRNA에서는 프라이머 확장 산물은 관찰되지 않았다. 따라서, 본 결과를 통해 nPfu 특수 효소를 사용한 본 발명이 DNA 구조체를 매개로 한 miRNA 검출이 가능함을 확인하였다.Blocking of primer extension by the nPfu special enzyme due to the hairpin structure of the DNA construct of the present invention and formation of a miRNA and template duplex from the hairpin structure in the presence of the target miRNA were tried to be demonstrated. As a result, as shown in Figure 3, lane 4 demonstrated that primer extension using the nPfu special enzyme in the hairpin template (h-tem) did not work. However, Lanes 5 to 8 showed that each h-Probe could function for primer extension in the presence of each matching target miRNA. All primer extensions were stopped at the starting positions of the miRNA and template duplex, and the corresponding 32mer primer extension products appeared. However, primer extension products were not observed for mismatched target miRNAs. Therefore, through this result, it was confirmed that the present invention using the nPfu specific enzyme is capable of detecting miRNA through a DNA structure.

실시예 3. nPfu 특수 효소 및 DSN을 사용한 h-probe의 증폭성 및 선택성 확인Example 3. Confirmation of amplification and selectivity of h-probe using nPfu special enzyme and DSN

10 μM의 h-Probe와 1 nM의 표적 miRNA를 반응 튜브에 첨가했다. 반응물에 1.5 μL의 10 x nPfu 특수 효소 완충액 (200 mM Tris-HCl / pH 8.8, 500 mM KCl, 25 mM MgCl2)과 각 2 mM의 dNTP 혼합물 (dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP) 5μL를 첨가 한 다음 물을 13 μL 용액이 되도록 채운다. 반응물에 1 μL의 nPfu 특수 효소 2units와 1 uL의 DSN 1unit을 첨가하였다. 반응물은 37 ℃에서 30 분 동안 배양되었다. 생성물 용액을 1.7 μL의 10 x 로딩 버퍼와 혼합하고 20% 변성 PAGE하에 로딩하였다. 10 μM of h-Probe and 1 nM of target miRNA were added to the reaction tube. To the reaction, 1.5 μL of 10 × nPfu special enzyme buffer (200 mM Tris-HCl/pH 8.8, 500 mM KCl, 25 mM MgCl 2 ) and 5 μL of each 2 mM dNTP mixture (dATP, dCTP, dGTP and dTTP) were added. Next, fill up with water to make a 13 μL solution. 2 units of nPfu special enzyme in 1 μL and 1 unit of DSN in 1 uL were added to the reaction mixture. Reactions were incubated at 37 °C for 30 min. The product solution was mixed with 1.7 μL of 10 x loading buffer and loaded under 20% denaturing PAGE.

비색 검출을 위해 상기 최종 반응물에 상기 화학식 1로 표시되는 25 mM의 pp 프로브를 1 μL 첨가하였다.For colorimetric detection, 1 μL of 25 mM pp probe represented by Chemical Formula 1 was added to the final reactant.

nPfu 특수 효소는 충분한 양의 프라이머 확장을 위해 고농도의 miRNA가 필요하며, 극히 적은 양(pM ~ fM)의 표적 miRNA만을 포함하는 반응물에서는 민감한 비색 신호를 얻을 수 없다. 이 민감도 문제를 개선하기 위해 miRNA와 DNA 템플릿의 이중체(duplex)에서 DNA 템플릿을 절단하는 DSN 효소를 사용한 신호 증폭 방법을 선택하였다. 이 과정에서 miRNA가 방출되고 프라이머 확장을 위해 재활용 될 것으로 예상하였다 .The nPfu special enzyme requires a high concentration of miRNA for sufficient primer extension, and a sensitive colorimetric signal cannot be obtained in a reaction containing only a very small amount (pM to fM) of the target miRNA. In order to improve this sensitivity problem, a signal amplification method using a DSN enzyme that cleaves the DNA template in a duplex of miRNA and DNA template was selected. In this process, miRNAs were released and were expected to be recycled for primer extension.

도 4a에 도시된 바와 같이, 각 표적 miRNA (miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a)에 해당하는 32mer 프라이머 확장 생성물을 관찰했지만, 다른 untargeted miRNA로는 32mer 프라이머 확장 생성물을 관찰 할 수 없었다. 이것은 헤어핀 매개 miRNA 검출 시스템이 증폭성 및 선택성을 갖춘 것을 보여준다. As shown in Figure 4a, 32mer primer extension products corresponding to each target miRNA (miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b, and miRNA146a) were observed, but 32mer primer extension products could not be observed with other untargeted miRNAs. This shows that the hairpin-mediated miRNA detection system has amplification and selectivity.

또한, 프라이머 연장 과정에서 생성된 파이로인산이 pp 프로브와 반응할 것으로 예상하고 이 용액에 pp 프로브를 추가했으며, 파이로인산이 pp 프로브로부터 구리 2가 이온을 뺐어 결합하여 pyrophosphate-구리 복합체를 형성함으로써, 분홍색에서 무색으로 색상 변화를 관찰했다(도 4b).In addition, expecting that the pyrophosphate generated during the primer extension process would react with the pp probe, the pp probe was added to this solution, and the pyrophosphate removed copper divalent ions from the pp probe and bound them to form a pyrophosphate-copper complex. By doing so, a color change from pink to colorless was observed (Fig. 4b).

실시예 4. nPfu 특수 효소 및 DSN을 사용한 h-probe의 감도 확인Example 4. Sensitivity confirmation of h-probe using nPfu special enzyme and DSN

실험 방법은 상기 실시예 3과 동일하며, 다른 농도(1 fm 내지 1 nM)의 표적 miRNA를 사용하였다.The experimental method was the same as in Example 3, and target miRNAs at different concentrations (1 fm to 1 nM) were used.

비색 검출을 위해 상기 최종 반응물에 25 mM의 pp 프로브를 1 μL 첨가하였으며, 비색 검출결과로부터 UV 그래프를 기반으로 정확한 LoD를 측정하였다. For colorimetric detection, 1 μL of 25 mM pp probe was added to the final reactant, and accurate LoD was measured based on the UV graph from the colorimetric detection result.

상기 DSN 효소를 이용한 신호 증폭 시스템을 사용하여 h-Probe 시스템의 감도가 miRNA (1nM-1fM)의 농도에 따라 달라지는지 조사했다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 표적 miRNA의 양이 극히 적어도 분홍색에서 무색으로 색이 급격히 변하는 것을 관찰했는데, 이는 DSN 효소를 이용한 신호 증폭 시스템이 작동하고 있음을 의미한다. Using the signal amplification system using the DSN enzyme, we investigated whether the sensitivity of the h-Probe system varies depending on the concentration of miRNA (1nM-1fM). As shown in FIG. 5a, it was observed that the color of the target miRNA rapidly changed from pink to colorless with a very small amount, indicating that the signal amplification system using the DSN enzyme was working.

또한 표적 miRNA의 특성에 따라 색상 변화의 민감도에서 약간의 차이를 관찰하였다. miRNA25b 및 miRNA24-3P에 대한 프로브의 민감도는 miRNA21 및 miRNA146a에 비해 약간 더 높은 것으로 나타났다.In addition, we observed slight differences in the sensitivity of color change depending on the characteristics of the target miRNA. The sensitivity of the probes for miRNA25b and miRNA24-3P appeared to be slightly higher compared to miRNA21 and miRNA146a.

miRNA25b에 대한 프로브는 육안으로 확인하였을 때 민감도가 가장 높은 것으로 나타났으며, miRNA25b의 농도를 10 pM에서 10 aM까지 변화시키면서 흡수 스펙트럼을 측정하였다(도 5b). 정확한 검출 한계(LoD)를 조사하기 위해, miRNA25b를 포함하여(도 5c), 다양한 표적 miRNA의 농도로 UV 흡수 데이터에 기반한 3σ 방법을 사용하였다[LoD = 3×(SD/S), 여기서 SD는 표준편차이고, S는 대수 플롯(logarithmic plot)의 기울기]. The probe for miRNA25b was found to have the highest sensitivity when visually confirmed, and the absorption spectrum was measured while changing the concentration of miRNA25b from 10 pM to 10 aM (FIG. 5b). To investigate the exact limit of detection (LoD), we based UV absorption data with concentrations of various target miRNAs, including miRNA25b (Fig. 5c). The 3σ method was used [LoD = 3×(SD/S), where SD is the standard deviation and S is the slope of the logarithmic plot].

도 5c에 도시한 바와 같이, miRNA25b의 검출 한계는 31.6aM의 매우 낮은 LoD를 나타내었으며, 다른 표적 miRNA도 검출 한계도 2.1fM에서 31.6aM 범위의 낮은 LoD를 나타내었다. 결론적으로, miRNA25b 및 miRNA24-3P의 LoD가 각각 31aM, 703aM를 나타내어, miRNA21 및 miRNA146a (LoD = 1.9fM, 2.1fM)보다 더 민감하다는 것을 확인하였다. As shown in Fig. 5c, miRNA25b showed a very low LoD of 31.6aM, and other target miRNAs also showed a low LoD ranging from 2.1fM to 31.6aM. In conclusion, the LoDs of miRNA25b and miRNA24-3P were 31aM and 703aM, respectively, confirming that they were more sensitive than miRNA21 and miRNA146a (LoD = 1.9fM, 2.1fM).

또한, miRNA의 GC 함량에 따라 반응 속도가 다르기 때문에 반응 시간이 길어지면 감도가 높아질 것으로 예상하여, 검출 시간을 30분에서 1시간으로 늘렸을 때, 육안으로 훨씬 낮은 농도에서 miRNA를 검출이 가능한 것을 확인하였다(도 6).In addition, since the reaction rate differs depending on the GC content of miRNA, it is expected that the sensitivity will increase as the reaction time increases, and when the detection time is increased from 30 minutes to 1 hour, it is possible to detect miRNA at a much lower concentration with the naked eye. confirmed (FIG. 6).

따라서 신호 증폭 시스템을 갖춘 h-Probe는 암세포 내 miRNA의 농도가 0.2 fM 내지 20 pM 정도이기 때문에 충분한 민감도를 가진 검출 방법으로 판단된다.Therefore, h-Probe equipped with a signal amplification system is judged as a detection method with sufficient sensitivity because the concentration of miRNA in cancer cells is about 0.2 fM to 20 pM.

또한, pp 프로브는 형광을 나타내며 보다 민감한 검출에 사용할 수 있을 것으로 예상하였고, 가장 민감한 miRNA인 표적 miRNA25b를 포함하는 형광을 사용하여 감도를 조사하였다(도 7a). 결과적으로 miRNA25b에 대한 형광 검출 감도는 3σ 방법을 사용하여 결정하였으며, LoD가 41.9aM로 나타나 비색법과 유사한 것을 확인하였다(도 7b).In addition, the pp probe exhibited fluorescence and was expected to be usable for more sensitive detection, and sensitivity was investigated using fluorescence including target miRNA25b, which is the most sensitive miRNA (FIG. 7a). As a result, the fluorescence detection sensitivity for miRNA25b was determined using the 3σ method, and LoD was 41.9aM, confirming that it was similar to the colorimetric method (FIG. 7b).

본 발명에서는 pp 프로브를 이용하여 검출 한계가 낮은(LoD = 10 fM) 표적 miRNA의 비색 검출을 하는데 30분만 소요되었으며, 선택적인 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 핵산 검출용 조성물 및 핵산 검출 방법을 이용하면 색의 변화로 검출이 가능하고, 검출 시간이 적게 들며, 감도가 높아 현장 진단시 사용이 가능하다.In the present invention, colorimetric detection of a target miRNA with a low detection limit (LoD = 10 fM) using a pp probe took only 30 minutes, and it was confirmed that it was selective. Therefore, when the composition for detecting nucleic acid and the method for detecting nucleic acid of the present invention are used, detection is possible by color change, detection time is reduced, and sensitivity is high, so that it can be used for on-site diagnosis.

이상과 같이 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실험예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, the present invention has been described through examples. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the experimental examples described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting ones. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

<110> INDUSTRIAL COOPERATION FOUNDATION JEONBUK NATIONAL UNIVERSITY <120> DNA structure for detection of target nucleic acid, composition for nucleic acid detection, and nucleic acid detection method using the same <130> P-2021-002 <160> 9 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> h-Pri <400> 1 catgcatgca tgcat 15 <210> 2 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> h-Tem 21 <400> 2 tcaacatcag tctgataagc tagctagcta ccatgttgaa tgcatgcatg catg 54 <210> 3 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> h-Tem 24-3P <400> 3 ctgttcctgc tgaactgagc cagctagcta cgggaacaga tgcatgcatg catg 54 <210> 4 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> h-Tem 25b <400> 4 tcacaagtta gggtctcagg gtgctagcta cgcttgtgaa tgcatgcatg catg 54 <210> 5 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> h-Tem 146a <400> 5 aacccatgga attcagttct cagctagcta cgatgggtta tgcatgcatg catg 54 <210> 6 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> miRNA21 <400> 6 uagcuuauca gacugauguu ga 22 <210> 7 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> miRNA24-3P <400> 7 uggcucaguu cagcaggaac ag 22 <210> 8 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> miRNA25b <400> 8 ucccugagac ccuaacuugu ga 22 <210> 9 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> miRNA146a <400> 9 ugagaacuga auuccauggg uu 22 <110> INDUSTRIAL COOPERATION FOUNDATION JEONBUK NATIONAL UNIVERSITY <120> DNA structure for detection of target nucleic acid, composition for nucleic acid detection, and nucleic acid detection method using the same <130> P-2021-002 <160> 9 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> h-Pri <400> 1 catgcatgca tgcat 15 <210> 2 <211> 54 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> h-Tem 21 <400> 2 tcaacatcag tctgataagc tagctagcta ccatgttgaa tgcatgcatg catg 54 <210> 3 <211> 54 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> h-Tem 24-3P <400> 3 ctgttcctgc tgaactgagc cagctagcta cgggaacaga tgcatgcatg catg 54 <210> 4 <211> 54 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> h-Tem 25b <400> 4 tcacaagtta gggtctcagg gtgctagcta cgcttgtgaa tgcatgcatg catg 54 <210> 5 <211> 54 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> h-Tem 146a <400> 5 aacccatgga attcagttct cagctagcta cgatgggtta tgcatgcatg catg 54 <210> 6 <211> 22 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> miRNA21 <400> 6 uagcuuauca gacugauguu ga 22 <210> 7 <211> 22 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> miRNA24-3P <400> 7 uggcucaguu cagcaggaac ag 22 <210> 8 <211> 22 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> miRNA25b <400> 8 cccuugagac ccuaacuugu ga 22 <210> 9 <211> 22 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> miRNA146a <400> 9 ugagaacuga auuccaugg uu 22

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) DNA 구조체 및 핵산을 혼합하는 단계;
(b) 상기 (a)단계에서 혼합된 반응물에 nPfu 특수 효소(nPfu special DNA polymerase) 및 DSN(Duplex Specific Nuclease)을 혼합하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계에서 생성된 반응물에 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 투입하는 단계를 포함하는 핵산 검출방법에 있어서,
상기 (b)단계에서는 nPfu 특수 효소 및 DSN이 혼합된 후에 파이로인산이 방출되고, 방출된 파이로인산이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 색을 무색으로 변화시키는 것이고,
상기 DNA 구조체는,
5´ 방향에서 3´ 방향으로 순차적으로,
1) 표적 핵산 혼성화 도메인 염기서열;
2) 프라이머 연장 도메인 염기서열; 및
3) 프라이머 혼성화 도메인 염기서열로 이루어지고,
상기 프라이머 혼성화 도메인 염기서열은 서열번호 1로 이루어진 안티센스 염기서열과 혼성화된 것이고,
상기 1)의 서열 및 상기 2)의 서열은 전체 또는 일부가 단일 헤어핀 구조를 이루는 것이고,
상기 핵산은 miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b 및 miRNA146a로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 핵산인 것인 핵산 검출방법
[화학식 1]
Figure 112023039225606-pat00003
.
(a) mixing the DNA construct and the nucleic acid;
(b) mixing nPfu special enzyme (nPfu special DNA polymerase) and DSN (Duplex Specific Nuclease) with the reactants mixed in step (a); and
(c) In the nucleic acid detection method comprising the step of adding a compound represented by [Formula 1] to the reactant generated in step (b),
In step (b), pyrophosphate is released after the nPfu special enzyme and DSN are mixed, and the released pyrophosphate changes the color of the compound represented by Formula 1 to colorless,
The DNA structure,
Sequentially from the 5´ direction to the 3´ direction,
1) target nucleic acid hybridization domain sequence;
2) primer extension domain sequences; and
3) consists of a primer hybridization domain nucleotide sequence,
The primer hybridization domain nucleotide sequence is hybridized with the antisense nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1,
The sequence of 1) and the sequence of 2) form a single hairpin structure in whole or in part,
Wherein the nucleic acid is any one nucleic acid selected from the group consisting of miRNA21, miRNA24-3P, miRNA25b and miRNA146a.
[Formula 1]
Figure 112023039225606-pat00003
.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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완결과제 최종보고서, 농촌진흥청, 농업첨단핵심기술개발사업(R_D), 과제번호 : PJ012277, 전북대학교 산학협력단, 연구책임 서영준, 2019

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