KR102530047B1 - A Composition for antioxidant screening using protein based photosensitizer and substrate and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 출원은 항산화물질 스크리닝 조성물, 방법 및 이의 용도에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원은 단백질기반 광감각제와 산화되어 색깔이 변하는 기질을 이용한 항산화물질 스크리닝 방법, 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.This application relates to antioxidant screening compositions, methods and uses thereof. Specifically, the present application relates to a method for screening antioxidants using a protein-based photosensitizer and a substrate whose color is changed by oxidation, a composition, and a use thereof.
Description
본 출원은 활성산소를 생성하는 광감작단백질과 상기 활성산소로 인해 산화되어 발색의 변화를 유도할 수 있는 기질을 포함하는 항산화물질 스크리닝 조성물에 관한 것이다.The present application relates to an antioxidant screening composition comprising a photosensitive protein that generates active oxygen and a substrate capable of inducing a change in color by being oxidized by the active oxygen.
본 출원은 항산화물질 스크리닝 조성물을 이용한 항산화물질 스크리닝 방법에 관한 것이다.The present application relates to a method for screening antioxidants using an antioxidant screening composition.
본 출원은 상기 조성물의 다양한 용도에 관한 것이다.This application relates to various uses of the composition.
활성산소(또는 활성산소종, reactive oxygen species, ROS)는 화학적으로 반응성이 있는 분자로 산화력이 강한 산소이다.Reactive oxygen species (or reactive oxygen species, ROS) are chemically reactive molecules of oxygen with strong oxidizing power.
활성산소는 산화력이 강해 정상세포의 손상, 산화(oxidation) 등을 일으켜 노화나 각종 질병의 원인으로 작용한다.Active oxygen has strong oxidizing power, causing damage and oxidation of normal cells, which causes aging and various diseases.
활성산소를 불활성화시키는 활성산소 스캐빈저(ROS scavenger)는 산화 분자를 감소시키기 위해 사용되는 항산화물질에 속한다.ROS scavengers that inactivate reactive oxygen species (ROS scavengers) belong to antioxidants used to reduce oxidizing molecules.
활성산소 스캐빈저는 활성산소 생성 억제효과가 있어야 하는데 지금까지 이를 측정하는 방법은 형광 및 화학 발광 프로브를 이용한 방법 등과 같은 방법으로 활성산소를 검출(detection)할 수 있는 것으로 알려져 있다(Analytical Methods, 2018, DOI: 10.1039/C8AY01339J).Active oxygen scavengers should have an effect of inhibiting the production of active oxygen, but it is known that the method of measuring this can detect active oxygen by a method such as a method using fluorescence and chemiluminescence probes (Analytical Methods, 2018 , DOI: 10.1039/C8AY01339J).
최근 활성산소의 생성을 전자현미경으로 관찰할 수 있는 방법으로 빛에 의해 여기된 광감각제가 생성한 활성산소가 디아미노벤지딘(3,3, DAB)의 중합을 촉매화하여 침전물을 생성하는 것에 기반하여 활성산소의 생성을 관찰하고자 하는 인자를 광감각제에 라벨링(labeling)하여 이를 현미경으로 관찰한 연구가 보고되었다(PLoS Biology. 2011, Apr;9(4):e1001041).Recently, the generation of active oxygen can be observed with an electron microscope, and the active oxygen generated by the photosensitizer excited by light is diaminobenzidine (3,3 , DAB) based on the production of precipitates by catalyzing the polymerization, a study was reported in which the photosensitizer was labeled with the factor to be observed for the generation of active oxygen and observed under a microscope (PLoS Biology. 2011, Apr;9(4):e1001041).
또한, 테트라메틸벤지딘(3,3′'-Tetramethylbenzidine, TMB)이 일중항산소의 비색반응을 유도하는 물질이라는 보고가 있었다(Chemical Communications, 2015 Oct 4;51(77):14465-8).In addition, tetramethylbenzidine (3,3 It has been reported that ''-Tetramethylbenzidine, TMB) is a substance that induces a colorimetric reaction of singlet oxygen (Chemical Communications, 2015 Oct 4;51(77):14465-8).
이와 같이 다양한 방법이 개발되어 있지만 번거로운 방법, 낮은 특이성(specificity), 낮은 민감도(sensitivity), 비싼 장비, 자가형광(autofluorescence), 빠른 광표백(fast photobleaching), 형광의 짧은 반감기(short half-life) 등의 다양한 문제점이 존재한다. 특히, 화합물을 이용하여 항산화물질의 활성산소 생성 정도를 측정할 때 화합물이 항산화물질의 활성산소 측정을 방해할 수 있는 문제점이 발생한다.Although various methods have been developed, cumbersome methods, low specificity, low sensitivity, expensive equipment, autofluorescence, fast photobleaching, short half-life of fluorescence, etc. There are various problems of In particular, when measuring the degree of generation of active oxygen in antioxidants using a compound, a problem arises in that the compound may interfere with the measurement of active oxygen in antioxidants.
따라서 지금까지의 활성산소를 측정하는 다양한 방법들의 문제점을 극복하기 위해, 간단하고 정확도가 높은 방법의 개발이 요구 되어진다.Therefore, in order to overcome the problems of various methods of measuring active oxygen so far, the development of a simple and highly accurate method is required.
본 출원의 일 과제는, 단백질기반 광감각제 및 비색반응(colorimetric reaction)을 유도할 수 있는 기질을 포함하는 항산화물질 스크리닝 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present application is to provide an antioxidant screening composition comprising a protein-based photosensitizer and a substrate capable of inducing a colorimetric reaction.
본 출원의 다른 과제는, 상기 항산화물질 스크리닝 조성물을 이용한 항산화물질 스크리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present application is to provide a method for screening antioxidants using the antioxidant screening composition.
본 출원의 또 다른 과제는, 상기 항산화물질 스크리닝 방법의 다양한 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present application is to provide various uses of the antioxidant screening method.
본 출원은 전술한 상기 과제를 해결하기 위하여, 단백질기반의 광감각제와 산화되어 색깔이 변하는 발색기질을 이용한다.In order to solve the above problems, the present application uses a protein-based photosensitizer and a color-changing substrate that is oxidized and changes color.
이를 위해, 본 출원은 항산화물질 스크리닝 방법이 제공될 수 있다.To this end, the present application may provide an antioxidant screening method.
특히, 이를 위해, 다음을 제공함:In particular, for this purpose, we provide:
a) 단백질기반의 광감각제;a) a protein-based photosensitizer;
b) 발색기질;b) chromogenic substrate;
c) 항산화 후보물질; 및c) antioxidant candidates; and
d) 빛;d) light;
상기 발색기질의 색깔변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지 여부를 결정함; 을 포함하는 항산화물질 스크리닝 방법을 제공할 수 있다. 특히, 이 때, 상기 발색기질의 색깔변화는 상기 항산화 후보물질이 상기 단백질기반의 광감각제가 생성한 활성산소를 제거함에 의해 일어나는 것을 특징으로 하는 방법이 제공될 수 있다.determining whether the antioxidant candidate material is an antioxidant material by confirming a color change of the color substrate; It can provide an antioxidant screening method comprising a. In particular, at this time, a method characterized in that the color change of the color substrate occurs when the antioxidant candidate material removes active oxygen generated by the protein-based photosensitizer.
다른 양태로, 본 출원은 단백질기반의 광감각제; 및 발색기질;을 포함하는 항산화물질 스크리닝 키트를 제공할 수 있다. 특히, 상기 키트는 외부에서 제공되는 빛을 더 필요로 하는 것을 특징으로 하는 키트가 제공될 수 있다. 또한, 상기 키트는 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성하는 활성산소의 종류에 따라 서로 다른 단백질기반의 광감각제; 또는/및 기질;을 2 이상 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 키트가 제공될 수 있다.In another aspect, the present application provides a protein-based photosensitizer; It can provide an antioxidant screening kit comprising a; and a chromogenic substrate. In particular, the kit may be provided with a kit characterized in that it further requires light provided from the outside. In addition, the kit includes different protein-based photosensitizers according to the type of active oxygen generated by the protein-based photosensitizer activated by light; Or / and a substrate; a kit characterized in that it can include two or more can be provided.
본 출원에 따르면 다음과 같은 효과가 발생된다.According to this application, the following effects are generated.
첫째, 본 출원에 의하면, 단백질기반의 광감각제 및 비색반응을 유도할 수 있는 발색기질을 포함하는 항산화물질 스크리닝 조성물을 제공할 수 있게 된다.First, according to the present application, it is possible to provide an antioxidant screening composition including a protein-based photosensitizer and a color substrate capable of inducing a colorimetric reaction.
둘째, 본 출원에 의하면, 상기 항산화물질 스크리닝 조성물을 이용한 항산화물질 스크리닝 방법을 제공할 수 있게 된다. 특히, 본 출원의 방법은 상기 조성물의 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소로 인해 발색기질이 산화되어 발색이 달라진다. 이러한 원리에 기반하여, 항산화 후보물질의 활성산소 제거능을 측정하여 항산화물질 여부를 스크리닝 하는 방법을 제공할 수 있게 된다. Second, according to the present application, it is possible to provide an antioxidant screening method using the antioxidant screening composition. In particular, in the method of the present application, the color development is changed because the color substrate is oxidized due to active oxygen generated when the protein-based photosensitizer of the composition is activated by light. Based on this principle, it is possible to provide a method of screening for antioxidants by measuring the active oxygen scavenging ability of antioxidant candidates.
셋째, 본 출원에 의하면, 상기 항산화물질 스크리닝 방법을 이용한 다양한 용도를 제공할 수 있게 된다. Third, according to the present application, it is possible to provide various uses using the antioxidant screening method.
도 1은 본 출원의 활성산소 생성 단백질 및 테트라메틸벤지딘을 이용한 활성산소의 비색검출 모식도를 나타낸 도면이다.
도 2는 miniSOG 단백질 및 테트라메틸벤지딘의 빛 조사 유무에 따른 흡광도 측정결과(A) 및 투과조명기(transilluminator)로 관찰한 형광사진(B)을 나타낸 도면이다.
도 3은 miniSOG 단백질 및 테트라메틸벤지딘을 10분 LED 광조사 후 인큐베이션 시간에 따른 ROS 스캐빈저(scavengers)인 DBS(Di-n-butylsulfide), NaN3 및 mannitol의 활성산소 생성 억제 효과를 확인한 결과(A) 및 이를 660nm 흡광도에서 측정한 그래프(B)를 나타낸 도면이다.
도 4는 miniSOG 단백질 및 테트라메틸벤지딘을 이용한 농도에 따른 DBS, NaN3 및 mannitol의 활성산소 생성 생성 억제효과를 확인한 결과(A) 및 이를 660nm 흡광도에서 측정한 그래프(B)를 나타낸 도면이다.
도 5는 miniSOG 단백질 및 도파민(dopamine)을 10분 LED 광조사 후 인큐베이션 시간에 따른 ROS 스캐빈저(scavengers)인 DBS(Di-n-butylsulfide), NaN3 및 mannitol의 활성산소 생성 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 DBS, NaN3 및 mannitol 각각에 대한 일중항산소(Singlet oxygen)의 생성률을 ADPA(Anthracene-9,10-dipropionic acid)를 통해 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 miniSOG 단백질 및 테트라메틸벤지딘을 이용하여 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물(#1 내지 #5)의 활성산소 생성 억제효과를 확인한 결과(A) 및 이를 660nm 흡광도에서 측정한 그래프(B)를 나타낸 도면이다.
도 8은 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물(#1 내지 #5) 각각에 대한 일중항산소(Singlet oxygen)의 생성률을 ADPA(Anthracene-9,10-dipropionic acid)를 통해 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 miniSOG 단백질 및 테트라메틸벤지딘을 이용한 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물 중 #3의 농도에 따른 활성산소 생성 생성 억제효과를 확인한 결과(A) 및 이를 660nm 흡광도에서 측정한 그래프(B)를 나타낸 도면이다. (C)는 #3의 화학구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물(#1 내지 #5) 각각에 대한 정보 및 IC50(half maximal inhibitory concentration)을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a schematic diagram of colorimetric detection of active oxygen using active oxygen generating protein and tetramethylbenzidine of the present application.
Figure 2 is a view showing the absorbance measurement result (A) and a fluorescence photograph (B) observed with a transilluminator according to the presence or absence of light irradiation of miniSOG protein and tetramethylbenzidine.
Figure 3 is a result of confirming the effect of inhibiting the production of active oxygen by ROS scavengers DBS (Di-n-butylsulfide), NaN 3 and mannitol according to the incubation time after irradiating miniSOG protein and tetramethylbenzidine with LED light for 10 minutes. (A) and a graph (B) obtained by measuring the absorbance at 660 nm.
Figure 4 shows the result (A) of confirming the effect of inhibiting the production of active oxygen by DBS, NaN 3 and mannitol according to the concentration using miniSOG protein and tetramethylbenzidine, and a graph (B) obtained by measuring it at 660 nm absorbance.
5 confirms the inhibitory effect of ROS scavengers DBS (Di-n-butylsulfide), NaN 3 and mannitol on the generation of active oxygen according to the incubation time after 10-minute LED light irradiation of miniSOG protein and dopamine. This is a diagram showing the result.
6 is a diagram showing the results of measuring the production rate of singlet oxygen for each of DBS, NaN 3 and mannitol through anthracene-9,10-dipropionic acid (ADPA).
Figure 7 shows the results of confirming the effect of inhibiting the generation of active oxygen of natural products (#1 to #5) extracted from Physallis spp. using miniSOG protein and tetramethylbenzidine (A) and a graph (B) measured at 660 nm absorbance is the drawing shown.
8 is a diagram showing the results of measuring the generation rate of singlet oxygen for each of the natural products (#1 to #5) extracted from Physallis spp. through ADPA (Anthracene-9,10-dipropionic acid). .
9 is a result of confirming the effect of inhibiting the generation of active oxygen according to the concentration of # 3 among natural products extracted from Physallis spp. using miniSOG protein and tetramethylbenzidine (A) and a graph (B) showing it measured at 660 nm absorbance it is a drawing (C) is a diagram showing the chemical structure of #3.
10 is a diagram showing information on each of the natural products (#1 to #5) extracted from Physallis spp. and the results of measuring IC 50 (half maximal inhibitory concentration).
본 출원에 첨부된 도면, 이하의 설명을 참조하여, 출원의 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 상기 첨부된 도면은 출원의 구현예를 포함하지만, 모든 구현예를 포함하고 있지 않다. 또한, 본 출원의 내용은 다양한 형태로 구체화될 수 있으며 하기에서 설명되는 특정 구현예로 제한되지 않는다. 즉, 본 출원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있다. 본 출원에 따른 실시예를 기준으로 본 출원의 구성과 특징을 설명하였으나 본 출원은 이에 한정되지 않으며, 본 출원의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.The content of the application will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and the following description. The accompanying drawings include embodiments of the application, but do not include all embodiments. In addition, the subject matter of the present application may be embodied in various forms and is not limited to the specific implementations described below. That is, the present application can make various changes and have various embodiments. Although the configuration and characteristics of the present application have been described based on the embodiments according to the present application, the present application is not limited thereto, and it is possible to make various changes or modifications within the spirit and scope of the present application in the technical field to which this application belongs. It will be apparent to those skilled in the art, and thus such changes or modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
0. 용어 정의0. Definition of Terms
본 출원에서 용어 "스크리닝(screening)"은 미지의 물질에 대한 정보를 얻는 것을 지칭하거나 또는 이미 알고 있는 물질에 대한 정보를 확인하는 것 모두를 지칭한다. 이 때, 물질은 화합물, 단백질 또는 이의 복합물 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다. 용어 탐색 또는 선별은 스크리닝과 동일한 의미로 사용될 수 있다.In this application, the term "screening" refers to both obtaining information about an unknown substance or confirming information about a known substance. In this case, the material may be a compound, protein or a complex thereof, but is not limited thereto. The terms search or screening can be used synonymously with screening.
1. 항산화물질 스크리닝1. Antioxidant screening
본 출원에 의해 항산화물질 스크리닝에 대한 방법 및 이의 조성물이 제공될 수 있다.Methods and compositions for antioxidant screening may be provided by the present application.
일반적으로 항산화물질은 산화작용을 가지는 물질의 작용을 차단하거나 억제하는 물질을 지칭한다. 본 출원에서 용어 "항산화물질"은 활성산소를 제거하는 기능을 가진 물질을 지칭한다. 용어 항산화물질은 활성산소 스캐빈저 또는 스캐빈저와 상호교환하여 사용될 수 있다.In general, an antioxidant refers to a substance that blocks or inhibits the action of a substance having an oxidizing action. In this application, the term "antioxidant" refers to a substance having a function of removing active oxygen. The term antioxidant can be used interchangeably with free radical scavenger or scavenger.
● 항산화물질 스크리닝의 장점● Advantages of antioxidant screening
생물체내에서 생성되는 산소의 화합물로 생체 조직을 공격하고 세포를 손상시키는 산화력이 강한 활성산소를 제거할 수 있는 항산화물질을 스크리닝 하는 것은 다양한 이점이 있다. 활성산소는 노화, 암 등 다양한 질병을 유발하는 것으로 알려져 있기 때문에 항산화물질을 정확하고 빠르게 스크리닝 할 경우, 다양한 질병에 사용할 수 있는 물질을 탐색하는데 훨씬 많은 도움을 가져다 줄 것이다. 나아가, 특정 부위의 활성산소의 생성 정도를 빠르게 측정할 수 있다면, 해당 부위만을 표적으로 하여 항산화물질을 적용할 수 있다. 또한, 항산화물질이 다양한 활성산소들 중 어떤 활성산소를 타겟하는 것인지 알 수 있다면, 생성된 활성산소 종류에 따라 특정 항산화물질을 적용할 수 있다. 이와 같이, 항산화물질 스크리닝은 단순히 물질을 탐색할 수 있을 뿐만 아니라, 스크리닝 방법에 따라서 다양하게 응용할 수 있다.Screening antioxidants capable of removing reactive oxygen species with strong oxidizing power that attack biological tissues and damage cells with compounds of oxygen generated in living organisms has various advantages. Since active oxygen is known to cause various diseases such as aging and cancer, accurate and rapid screening of antioxidants will provide much help in exploring substances that can be used for various diseases. Furthermore, if the degree of generation of active oxygen at a specific site can be quickly measured, antioxidants can be applied by targeting only that site. In addition, if it is known which active oxygen among various active oxygens the antioxidant is targeting, a specific antioxidant may be applied according to the type of active oxygen generated. In this way, antioxidant screening can not only simply search for substances, but can also be applied in various ways depending on the screening method.
● 항산화물질 스크리닝의 한계점● Limitations of antioxidant screening
일반적으로 항산화물질을 스크리닝 할 때는 i) 형광물질을 이용한 방법;, ii)형광 화합물을 이용한 방법;을 사용하고 있으나, 다음과 같은 한계가 있다.In general, when screening antioxidants, i) a method using a fluorescent substance; and ii) a method using a fluorescent compound; are used, but have the following limitations.
i) 형광 기질 사용시, 특정 장비를 반드시 사용해야 하며, 형광의 특성상 백그라운드가 높아 특이성이 낮아지는 문제점이 있다.i) When using a fluorescent substrate, specific equipment must be used, and due to the nature of fluorescence, there is a problem in that specificity is lowered due to a high background.
형광기질을 이용할 경우, 사용하는 형광의 파장대를 측정할 수 있는 특정장비를 반드시 사용 해야 한다. 또한, 형광물질의 특성상 반감기가 짧으며, 자가형광(autofluorescence)을 가지고 있어, 빠른 광표백(fast photobleaching)현상을 일으킨다. 그래서, 실제 측정되어야 하는 항산화물질의 활성산소 제거 정도를 측정하기에 백그라운드(background)값이 높아 측정에 어려움이 따르거나, 특이성이 낮아지는 한계가 있다.When using a fluorescent substrate, you must use specific equipment capable of measuring the wavelength range of the fluorescence used. In addition, the half-life is short due to the nature of the fluorescent material, and it has autofluorescence, causing fast photobleaching. Therefore, it is difficult to measure the background value to measure the degree of active oxygen removal of the antioxidant to be actually measured, or there is a limit in that the specificity is lowered.
ii) 화합물 사용시, 스크리닝 하고자 하는 물질과 화합물이 반응하여 검출의 특이성이 낮아지는 문제점이 있다.ii) When a compound is used, there is a problem in that the specificity of detection is lowered because the compound to be screened reacts with the compound.
화학물질 전구체를 이용하여 이들이 반응하면서 발생하는 활성산소를 이용한다. 그래서 실험적으로 번거롭고 복잡하다. 또한, 발생시킨 활성산소가 화합물의 영향으로 제거된 것인지 스크리닝 하고자 하는 후보물질이 발생된 활성산소를 제거한 것인지 명확하게 알 수 없다. 그래서 항산화물질이 실질적으로 활성산소를 제거하는 기능을 하는 것인지에 대한 정확도가 떨어지는 즉, 활성산소물질 스크리닝의 특이성이 불분명한 한계가 있다.Using chemical precursors, active oxygen generated as they react is used. So it is cumbersome and complicated experimentally. In addition, it is not clear whether the generated active oxygen is removed due to the influence of the compound or whether the candidate material to be screened removes the generated active oxygen. Therefore, there is a limit in that the specificity of screening for active oxygen substances is unclear, that is, the accuracy of whether antioxidant substances actually function to remove active oxygen is low.
상기에서 서술했듯이, 본 출원은 매우 간단한 방법으로 높은 특이성을 가진 항산화물질 스크리닝에 관한 것이다. 특히, 기존의 방법들이 가지는 장비 의존적, 낮은 특이성, 복잡하고 번거로운 실험과정 등의 한계점을 단백질 기반의 광감각제 및 발색기질을 이용하여 극복하고자 하였다.As described above, the present application relates to screening of antioxidants with high specificity by a very simple method. In particular, we tried to overcome the limitations of existing methods, such as equipment dependence, low specificity, and complicated and cumbersome experimental procedures, by using protein-based photosensitizers and color-developing substrates.
● 본 출원의 기술적 특징● Technical features of this application
i) 단백질 기반의 광감각제를 사용하기 때문에, 화합물 사용시 발생하는 검출 특이성이 낮은 문제점을 극복할 수 있다.i) Since a protein-based photosensitizer is used, the problem of low detection specificity occurring when using a compound can be overcome.
단백질 기반의 광감각제를 사용하는 경우, 외부에서 빛 조사 시 단백질 기반의 광감각제는 활성산소를 생성하는 특징이 있다. 그래서 측정하고자 하는 항산화물질과 충돌이 일어나지 않아 특이성이 떨어지지 않는 장점이 있다.In the case of using a protein-based photosensitizer, the protein-based photosensitizer is characterized by generating active oxygen when light is irradiated from the outside. Therefore, there is an advantage in that specificity does not deteriorate because there is no collision with the antioxidant to be measured.
ii) 발색 기질을 사용하기 때문에, 형광기질 사용시 발생하는 특정 장비를 사용 해야하는 점; 및 특이성이 낮은 문제점을 극복할 수 있다.ii) Since a chromogenic substrate is used, it is necessary to use specific equipment that occurs when using a fluorescent substrate; And it can overcome the problem of low specificity.
산화시 색깔이 변하는 발색기질을 이용하는 경우, 산화시 발색기질의 색깔 변화가 일어남을 육안으로 확인할 수 있기 때문에, 비싼 형광 장비가 없어도 되는 장점이 있다. 또한, 자가형광을 가지고 있지 않아 광표백 현상 등이 나타나지 않는다. 즉, 측정시 백그라운드 높아져 특이성이 낮아지는 단점을 극복할 수 있는 장점이 있다.In the case of using a color-changing substrate that changes color upon oxidation, it is possible to visually confirm that the color change of the color-developing substrate occurs during oxidation, so there is an advantage in that expensive fluorescence equipment is not required. In addition, since it does not have autofluorescence, photobleaching does not occur. That is, there is an advantage that can overcome the disadvantage of low specificity due to high background during measurement.
이하에서 단백질 기반의 광감각제와 발기질을 이용한 항산화물질 스크리닝 방법에 대해 보다 자세하게 설명한다.Hereinafter, a method for screening antioxidants using protein-based photosensitizers and erectile substances will be described in detail.
단백질기반의 광감각제 및 기질을 이용하는 원리Principles of using protein-based photosensitizers and substrates
도 1에는 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법의 임의의 실시예를 도시한 것이다.1 shows an arbitrary embodiment of the antioxidant screening method of the present application.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 단백질 기반의 광감각제인 MiniSOG은 FMN이라는 보조인자로 인해 노란색을 가지고 있고, 이 때, 외부의 빛을 제공하면 활성산소가 유발된다. MiniSOG이 생성한 활성산소를 제거하지 못할 경우, 기질은 산화되어 파란색으로 변한다. 하지만, MiniSOG이 생성한 활성산소를 제거할 경우, 기질은 산화되지 않아 색깔이 변하지 않는다.As shown in FIG. 1, MiniSOG, a protein-based photosensitizer, has a yellow color due to a cofactor called FMN, and at this time, when external light is provided, active oxygen is induced. If MiniSOG cannot remove the reactive oxygen species produced, the substrate is oxidized and turns blue. However, when the active oxygen produced by MiniSOG is removed, the substrate is not oxidized and the color does not change.
본 출원은 이러한 원리에 기반하여, 항산화물질이 단백질기반의 광감각제가 생성한 활성산소를 제거하는지의 여부에 따라 기질 색깔 변화를 육안으로 확인하여 항산화물질을 스크리닝 할 수 있는 것이다.Based on this principle, the present application can screen antioxidants by visually checking substrate color change according to whether or not antioxidants remove active oxygen generated by a protein-based photosensitizer.
본 출원의 일 태양은 단백질기반의 광감각제 및 기질을 포함하는 항산화물질 스크리닝용 조성물에 관한 것이다. One aspect of the present application relates to a composition for screening antioxidants including a protein-based photosensitizer and a substrate.
A) 광감각제(Photosensitizer, PS)A) Photosensitizer (PS)
상기 광감각제는 빛에 의해 활성화되어 활성산소를 생성하는 물질이다.The photosensitizer is a substance that is activated by light and generates active oxygen.
용어 광감각제는 광증감제 또는 감광제와 상호교환하여 사용될 수 있다. 이 때, 용어 단백질기반의 광감각제는 활성산소 생성 단백질 또는 광감작단백질과 상호교환하여 사용될 수 있다.The term photosensitizer may be used interchangeably with photosensitizer or photosensitizer. In this case, the term protein-based photosensitizer may be used interchangeably with active oxygen generating protein or photosensitizing protein.
본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법 및 조성물에는 단백질기반의 광감각제가 포함된다.The antioxidant screening method and composition of the present application include a protein-based photosensitizer.
일반적으로 광감각제는 단백질기반의 광감각제 및 화합물기반의 광감각제 등이 포함될 수 있다.In general, photosensitizers may include protein-based photosensitizers and compound-based photosensitizers.
상기 화합물기반의 광감각제를 사용할 경우, 항산화물질의 특이성이 낮아지는 한계가 있다. 구체적으로, 화합물기반의 광감각제가 빛과 반응하여 생성한 활성산소를 항산화물질이 제거한 것인지 화합물기반의 광감각제가 화학반응을 일으켜 제거한 것인지 명확하게 알 수 없다. 즉, 화합물기반의 광감각제는 항산화물질과 충돌하여 정확한 스크리닝을 수행하기 어렵다.In the case of using the compound-based photosensitizer, there is a limit in that the specificity of the antioxidant is lowered. Specifically, it is not clear whether the active oxygen produced by the compound-based photosensitizer reacts with light is removed by the antioxidant or the compound-based photosensitizer causes a chemical reaction to remove it. That is, the compound-based photosensitizer collides with the antioxidant, making it difficult to perform accurate screening.
이에 비해, 단백질기반의 광감각제를 사용할 경우, 항산화물질과 충돌하지 않기 때문에, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법이 높은 특이성을 가질 수 있는 장점이 있는 것이다.In comparison, when using a protein-based photosensitizer, since it does not collide with antioxidants, the antioxidant screening method of the present application has the advantage of having high specificity.
상기 단백질기반의 광감각제는 KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, KillerOrange 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다. 또한, 상기 단백질기반의 광감각제는 상기 KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, Killerorange 등의 변이체를 포함한다.The protein-based photosensitizer may be any one or more selected from KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and KillerOrange, but is not limited thereto. In addition, the protein-based photosensitizer includes mutants such as KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and Killerorange.
상기 KillerRed는 약 27 kDa 크기를 가진 Aequorea Victoria 유래 녹색형광단백질 (green fluorescent protein) 변이체로서 녹색빛을 받게 되면 초과산화물을 생성하는 것으로 알려져 있다.The KillerRed is a variant of Aequorea Victoria-derived green fluorescent protein having a size of about 27 kDa and is known to generate superoxide when exposed to green light.
상기 MiniSOG은 약 14 kD의 크기를 가진 Arabidopsis phototropin 2 의 LOV domain에서 유래하였으며 푸른색 빛을 받게 되면 일중항산소를 생성하는 것으로 알려져 있다.The MiniSOG is derived from the LOV domain of
상기 SOPP 또는 FPFB는 빛을 받게 되면 일중항산소를 생성하는 것으로 알려져 있다.The SOPP or FPFB is known to generate singlet oxygen when exposed to light.
상기 KillerOrange는 빛을 받게 되면 초과산화물을 생성하는 것으로 알려져 있다.The Killer Orange is known to generate superoxide when exposed to light.
상기 SuperNova 또는 mKate2는 빛을 받게 되면 일중항산소 또는/및 초과산화물을 생성하는 것으로 알려져 있다.The SuperNova or mKate2 is known to generate singlet oxygen or/and superoxide when exposed to light.
본 출원의 단백질기반의 광감각제는 KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, Killerorange 중 선택되는 어느 하나의 서열의 일부 서열 또는 전체 서열을 포함할 수 있다.The protein-based photosensitizer of the present application may include a partial sequence or the entire sequence of any one sequence selected from KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and Killerorange.
상기 KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, Killerorange 중 선택되는 어느 하나 이상의 서열은 공지된 서열, 예를 들어 공지된 데이터 베이스에 개시된 이들의 서열을 이용할 수 있다.Any one or more sequences selected from KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and Killerorange may be known sequences, for example, sequences disclosed in known databases.
상기 활성산소는 활성산소종(ROS, reactive oxygen species)으로도 불리는데, 산소 원자를 포함한 화학적으로 반응성이 있는 분자 모두를 지칭한다.The active oxygen is also called reactive oxygen species (ROS), and refers to all chemically reactive molecules including oxygen atoms.
예를 들어, 상기 활성산소는 초과산화물(O2 -, superoxide), 수산화라디칼(hydroxyl radical, HO·), 일중항산소(singlet oxygen, 1O2), 과산화수소(hydrogen peroxide, H2O2), 하이포아염소산(hypochlorous acid, HOCl), 일산화질소(Nitric oxide, NO), 퍼옥실라디칼(Peroxyl radical, ROO·), 과산화질산염(Peroxynitrite, ONOO-) 등 일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.For example, the active oxygen is a superoxide (O 2 - , superoxide), hydroxyl radical (HO ), singlet oxygen ( 1 O 2 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hypochlorous acid (HOCl), nitric oxide (Nitric oxide, NO), peroxyl radical (ROO·), peroxynitrite (ONOO-), etc., but is not limited thereto.
상기 단백질기반의 광감각제는 빛에 의해 활성화되어 상기 활성산소, 예를 들어, 초과산화물, 수산화라디칼, 일중항산소, 과산화수소, 하이포아염소산, 일산화질소, 퍼옥실라디칼, 과산화질산염 중 선택되는 어느 하나 이상을 생성할 수 있다.The protein-based photosensitizer is activated by light, and the active oxygen, for example, any one selected from superoxide, hydroxyl radical, singlet oxygen, hydrogen peroxide, hypochlorous acid, nitrogen monoxide, peroxyl radical, and peroxynitrate You can create more than one.
예를 들어, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 조성물은 KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, Killerorange 중 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the antioxidant screening composition of the present application may include any one selected from KillerRed, miniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and Killerorange.
상기 단백질기반의 광감각제는 상용화된 단백질을 이용하거나, 공지의 방법으로 수득하여 사용할 수 있다.The protein-based photosensitizer may be used by using a commercially available protein or obtained by a known method.
B) 기질(substrate)B) Substrate
본 출원의 항산화물질 스크리닝 조성물은 상기 단백질기반 광감각제 및 상기 기질을 포함한다.The antioxidant screening composition of the present application includes the protein-based photosensitizer and the substrate.
본 출원은 활성산소 유무 여부를 판단하는 지표로서 "기질"을 이용한다.This application uses "substrate" as an index for determining the presence or absence of active oxygen.
상기 기질은 산화되었을 때 색깔이 변화되는 물질이다.The substrate is a material that changes color when oxidized.
특히, 본 출원의 기질은 상기 단백질기반 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소로 인해 산화되는 물질을 의미한다.In particular, the substrate of the present application refers to a material that is oxidized due to active oxygen generated when the protein-based photosensitizer is activated by light.
상기 기질은 상기 단백질기반 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소를 인지하여 이로 인해 산화되어 색깔이 변한다. 이를 항산화물질 스크리닝 조성물에 적용하면, 항산화 후보물질이 상기 활성산소를 제거하여 기질은 산화되지 않아 색깔이 변하지 않는다. 항산화 후보물질이 상기 활성산소를 제거하지 못하면 기질은 산화되어 색깔이 변한다.The substrate recognizes the active oxygen generated when the protein-based photosensitizer is activated by light, and is oxidized thereby to change color. When this is applied to an antioxidant screening composition, the antioxidant candidate material removes the active oxygen, so that the substrate is not oxidized and the color is not changed. If the antioxidant candidate material fails to remove the active oxygen, the substrate is oxidized and the color is changed.
이와 같이, 상기 기질은 항산화물질 스크리닝 조성물에서 항산화 후보물질이 활성산소를 제거능을 가진 물질인지 여부를 판단할 수 있게 하는 지표로 사용된다.In this way, the substrate is used as an indicator to determine whether or not the antioxidant candidate material has active oxygen scavenging ability in the antioxidant screening composition.
일반적으로 기질은 형광기질 및 발색기질이 포함될 수 있으나, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법 및 조성물에는 발색기질이 포함하는 것을 특징으로 한다.In general, the substrate may include a fluorescent substrate and a chromogenic substrate, but the antioxidant screening method and composition of the present application are characterized in that the chromogenic substrate is included.
형광기질을 사용할 경우, 형광을 측정할 수 있는 비싼 특수한 장비가 반드시 필요하다. 더군다나 형광은 특성상 형광을 발현할 수 있는 시간이 제한적이며, 반감기가 짧다. 또한, 자가형광을 가지고 있어 광표백 현상을 일으키기 때문에 백그라운드 값이 높아 측정에 어려움이 발생할 수 있다. 즉, 형광기질은 비싼 장비가 필요할 뿐만 아니라, 특이성이 낮아져 항산화물질 스크리닝 수행시 어려움이 따른다.In the case of using a fluorescent substrate, expensive special equipment capable of measuring fluorescence is absolutely necessary. Moreover, fluorescence has a limited time to express fluorescence due to its characteristics and has a short half-life. In addition, since it has autofluorescence and causes photobleaching, difficulty in measurement may occur due to a high background value. That is, fluorescent substrates not only require expensive equipment, but also have low specificity, making it difficult to screen antioxidants.
이에 비해, 발색기질을 사용할 경우, 비싼 장비 없이 색깔의 변화를 육안으로 바로 확인할 수 있고 정확도가 높아, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법이 매우 간단하고 효율적인 장점이 있는 것이다.On the other hand, when a color-developing substrate is used, the color change can be immediately checked with the naked eye without expensive equipment and the accuracy is high, so the antioxidant screening method of the present application has the advantage of being very simple and efficient.
상기 발색기질은 ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), 5-ASA(5-aminosalicylic acid), 4-CN(4-chloro-1-naphthol), DAB(3,3), DAD(o-Dianisidine dihydrochloride), OPD(o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB(3,3′'-Tetramethylbenzidine), BCIP/NBT(5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate/ nitro blue tetrazolium), dopamine, serotonin 등 또는 이의 유도체(derivative), 변이체 일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The color-developing substrate is ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), 5-ASA (5-aminosalicylic acid), 4-CN (4-chloro-1-naphthol), DAB ( 3,3 ), DAD (o-Dianisidine dihydrochloride), OPD (o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB (3,3 ''-Tetramethylbenzidine), BCIP/NBT (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate/nitro blue tetrazolium), dopamine, serotonin, etc., or derivatives or variants thereof, but are not limited thereto.
예를 들어, 산화반응시 상기 ABTS는 초록색, 5-ASA와 DAB는 갈색, 4-CN은 파랑/검정색, OPD는 노란색, TMB는 파란색, DAD는 노란/주황색, BCIP/NBT는 파랑/보라색, dopamine은 갈색/검정색으로 변할 수 있다.For example, upon oxidation, ABTS is green, 5-ASA and DAB are brown, 4-CN is blue/black, OPD is yellow, TMB is blue, DAD is yellow/orange, BCIP/NBT is blue/purple, Dopamine can turn a brown/black color.
상기 발색기질은 상기 단백질기반 광감각제와 부피비가 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4, 4:1, 4:3, 4:5, 5:1, 5:2, 5:3, 5:4 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The chromogenic substrate and the protein-based photosensitizer have a volume ratio of 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1 :10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3 , 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4, 4:1, 4:3, 4:5, 5:1, 5:2, 5 :3, 5:4, etc., but is not limited thereto.
상기 발색기질의 색깔변화에 영향을 주는 활성산소는 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성하는 것으로 이 때, 활성산소의 종류는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The active oxygen that affects the color change of the chromogenic substrate is generated when the protein-based photosensitizer is activated by light, and at this time, the type of active oxygen is 1, 2, 3, 4, 5, etc. may, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 TMB는 일중항산소와 산화반응 하여 색깔이 변할 수 있다.For example, the color of the TMB may change through an oxidation reaction with singlet oxygen.
다른 예를 들어, 상기 DAB는 일중항산소 또는 과산화수소 중 선택되는 어느 하나 이상과 산화반응 하여 색깔이 변할 수 있다.For another example, the color of the DAB may be changed by an oxidation reaction with at least one selected from singlet oxygen and hydrogen peroxide.
또 다른 예를 들어, 상기 ABTS는 과산화수소와 산화반응하여 색깔이 변할 수 있다.As another example, the color of the ABTS may change due to an oxidation reaction with hydrogen peroxide.
또 다른 예를 들어, 상기 dopamine, serotonin은 초과산화물과 산화반응하여 색깔이 변할 수 있다.As another example, the dopamine and serotonin may undergo an oxidation reaction with superoxide to change color.
상기 항산화물질 스크리닝 조성물은 상기 단백질 기반의 광감작제의 활성을 촉진하기 위하여, 선택적으로 보조인자(cofactor)를 더 포함할 수 있다.The antioxidant screening composition may optionally further include a cofactor to promote the activity of the protein-based photosensitizer.
상기 보조인자는 상기 단백질기반의 광감각제의 작용을 돕는 물질이라면 제한하지 않는다. 예를 들어, 상기 작용은 활성산소의 생성 또는 활성촉진 등일 수 있다.The cofactor is not limited as long as it is a material that helps the action of the protein-based photosensitizer. For example, the action may be generation of active oxygen or promotion of activity.
상기 보조인자는 금속이온 보조인자, 화합물 보조인자 등일 수 있으나 이에 제한하지 않는다.The cofactor may be a metal ion cofactor, a compound cofactor, and the like, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 금속이온 보조인자는 Ca2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Mo, Ni2+, Zn2+ 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.For example, the metal ion cofactor may be Ca 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Mo, Ni 2+ , Zn 2+ , etc., but is not limited thereto. .
예를 들어, 상기 화합물 보조인자는 티아민 피로인산(thiamine pyrophosphate; TPP 또는 ThDP), 플라빈 모노뉴클레오타이드(flavin mononucleotide, FMN), 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(flavin adenine dinucleotide, FAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(nicotinamide adenine dinucleotide; NAD+ 또는 NADH), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate; NADP+ 또는 NADPH), 조효소 A(coenzyme A, CoA), 피리독살 인산 (Pyridoxal phosphate; PLP 또는 P5P), 비오틴(Biotin 또는 B7), 테트라하이드로폴산(tetrahydro folic acid; THFA 또는 H4FA), 다이하이드로폴산(Dihydrofolic acid; DHFA 또는 H2FA), 5,10-메틸렌테트라하이드로폴레이트(methylentetrahydrofolate, MTHF), 아데노실코발라민(adenosylcobalamin, AdoCbl), 메틸코발라민(methylcobalamin; MeCbl 또는 B12), 아스코르브산(ascorbic acid), 필로퀴논(Phylloquinone, K1), 메나퀴논(menaquinone, K2), 조효소 F420(Coenzyme F420, 8-hydroxy-5-deazaflavin) 등일 수 있으나 이에 제한하지 않는다.For example, the compound cofactor is thiamine pyrophosphate (TPP or ThDP), flavin mononucleotide (FMN), flavin adenine dinucleotide (FAD), nicotinamide adenine dinucleotide ( nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+ or NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+ or NADPH), coenzyme A (CoA), pyridoxal phosphate (PLP or P5P), biotin or B7), tetrahydro folic acid (THFA or H4FA), dihydrofolic acid (DHFA or H2FA), 5,10-methylenetetrahydrofolate (MTHF), adenosylcobalamin, AdoCbl), methylcobalamin (MeCbl or B12), ascorbic acid, phylloquinone (K1), menaquinone (K2), Coenzyme F420 (8-hydroxy-5-deazaflavin) etc., but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝 조성물을 in vitro에서 사용할 경우, 상기 단백질기반의 광감각제가 활성산소를 생성할 수 있도록 보조인자를 상기 조성물에 첨가하여 사용할 수 있다. 이 때, 상기 보조인자는 상기 단백질기반의 광감각제와 특정비율로 상기 항산화물질 스크리닝 조성물에 혼합될 수 있다.For example, when the antioxidant screening composition is used in vitro, a cofactor may be added to the composition so that the protein-based photosensitizer can generate active oxygen. In this case, the cofactor may be mixed with the protein-based photosensitizer in the antioxidant screening composition in a specific ratio.
상기 특정비율은 상기 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되었을 때 활성산소를 생성이 가능하게 상기 보조인자가 혼합된 비율을 의미할 수 있다.The specific ratio may refer to a mixing ratio of the cofactor to enable generation of active oxygen when the protein-based photosensitizer is activated by light.
상기 특정비율은 몰비(molar ratio), 부피비, 농도비 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The specific ratio may be a molar ratio, volume ratio, concentration ratio, etc., but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 단백질기반의 광감각제와 보조인자의 몰비가 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.For example, the molar ratio of the protein-based photosensitizer and the cofactor is 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1 :9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1 , 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4, etc., but is not limited thereto.
일 실시예로, MiniSOG과 FMN은 1:10몰비 내지 1:15몰비로 상기 항산화물질 스크리닝 조성물에 혼합되어 수행될 수 있다.In one embodiment, MiniSOG and FMN may be mixed in the antioxidant screening composition at a molar ratio of 1:10 to 1:15.
일 예에서 본 출원의 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, 단백질기반의 광감각제 및 발색기질을 포함할 수 있다.In one example, the composition for screening antioxidants of the present application may include a protein-based photosensitizer and a color-developing substrate.
다른 예에서, 본 출원의 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, 단백질기반의 광감각제, 보조인자 및 발색기질을 포함할 수 있다.In another example, the composition for screening antioxidants of the present application may include a protein-based photosensitizer, a cofactor, and a color-developing substrate.
임의의 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, MiniSOG 단백질, FMN 및 TMB를 포함할 수 있다.In certain embodiments, the composition for screening antioxidants may include MiniSOG protein, FMN, and TMB.
임의의 다른 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, MiniSOG 단백질, FMN 및 dopamine을 포함할 수 있다.In another specific embodiment, the composition for screening antioxidants may include MiniSOG protein, FMN, and dopamine.
임의의 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, KillerRed 단백질 및 BCIP/NBT를 포함할 수 있다.In certain embodiments, the composition for screening antioxidants may include KillerRed protein and BCIP/NBT.
임의의 다른 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, SuperNova 단백질 및 TMB를 포함할 수 있다.In any other embodiment, the composition for screening antioxidants may include SuperNova protein and TMB.
임의의 다른 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, mKate2 단백질 및 TMB를 포함할 수 있다.In any other embodiment, the composition for screening antioxidants may include mKate2 protein and TMB.
임의의 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, SOPP 단백질 및 TMB를 포함할 수 있다.In certain embodiments, the composition for screening antioxidants may include SOPP protein and TMB.
임의의 다른 구체예를 들어, 상기 항산화물질 스크리닝용 조성물은, FPFB 단백질, FMN 및 TMB를 포함할 수 있다.In any other embodiment, the composition for screening antioxidants may include FPFB protein, FMN, and TMB.
상기 조성물은 키트 형태일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The composition may be in the form of a kit, but is not limited thereto.
상기 키트는 서로 다른 상기 조성물을 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The kit may include one, two, three, four, five, etc. of the different compositions, but is not limited thereto.
본 출원의 다른 태양은 상기 항산화물질 스크리닝 조성물을 이용한 항산화물질을 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present application relates to a method for screening antioxidants using the antioxidant screening composition.
항산화물질을 스크리닝 하는 방법은 빛에 의해 활성화되어 활성산소를 생성하는 단백질기반의 광감각제와 산화시 색깔이 변하는 발색기질을 이용하여 항산화물질의 활성산소 소거능을 평가하여 스크리닝 할 수 있다.The method of screening antioxidants can be screened by evaluating the active oxygen scavenging ability of antioxidants using a protein-based photosensitizer that is activated by light to generate active oxygen and a chromogenic substrate that changes color upon oxidation.
구체적으로, 상기 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되면 활성산소가 생성되고, 생성된 활성산소로 인해 발색기질이 산화되면서 색깔이 변화된다. 발색기질은 색깔이 변하기 때문에 표지자(marker)로써의 기능을 하게 된다. 이로 인해, 항산화 후보물질 중 활성산소를 제거하는 기능을 가진 물질이 상기 단백질기반의 광감각제가 생성한 활성산소를 제거하면 발색기질의 색깔이 변하지 않기 때문에 어떤 물질의 활성산소 소거능을 평가하는데 사용될 수 있다.Specifically, when the protein-based photosensitizer is activated by light, active oxygen is generated, and the color is changed as the color-developing substrate is oxidized due to the generated active oxygen. Since the chromogenic substrate changes color, it functions as a marker. Because of this, when a substance having a function of removing active oxygen among antioxidant candidates removes the active oxygen generated by the protein-based photosensitizer, the color of the chromogenic substrate does not change, so it can be used to evaluate the active oxygen scavenging ability of a substance. there is.
본 출원의 항산화물질을 스크리닝 하는 방법은, 앞서 설명한 바와 같이, in vitro 에서 상기 조성물을 이용하여 간편하게 수행될 수 있다.As described above, the method of screening antioxidants of the present application can be conveniently performed in vitro using the composition.
상기 항산화물질을 스크리닝 하는 방법은 상기 단백질기반의 광감각제, 발색기질, 빛, 항산화 후보물질을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.The method of screening the antioxidant may include providing the protein-based photosensitizer, color-developing substrate, light, and antioxidant candidate.
상기 광감각제로서 사용되는 단백질, 예를 들어 MiniSOG 등은 상용 단백질 또는 공지의 방법으로 수득해서 이용할 수 있고, in vitro에서 상기 발색기질과 함께 또는 별도로 제공될 수 있다.A protein used as the photosensitizer, such as MiniSOG, can be obtained and used as a commercially available protein or by a known method, and can be provided together with or separately from the chromogenic substrate in vitro.
이 때, 상기 단백질기반의 광감각제의 활성산소 생성 촉진 또는 도움을 위해, 보조인자를 추가로 더 제공할 수 있다.At this time, in order to promote or help active oxygen production of the protein-based photosensitizer, a cofactor may be further provided.
따라서, 항산화 후보물질의 항산화능을 평가하기 위한 조성물은 단백질기반의 광감각제 및 발색기질의 혼합물; 또는 단백질기반의 광감각제, 발색기질 및 보조인자의 혼합물일 수 있다. 이 때, 상기 단백질기반의 광감각제, 발색기질, 항산화 후보물질 및 선택적으로 보조인자의 혼합은 순차적으로 또는 무작위적으로 또는 동시에 될 수 있으나 이에 제한하지 않는다. 상기 혼합물에 빛이 제공되면, 단백질기반의 광감각제가 활성산소를 생성하고, 발색기질의 산화에 의해 색깔 변화가 나타난다.Therefore, a composition for evaluating the antioxidant activity of a candidate antioxidant material is a mixture of a protein-based photosensitizer and a color-developing substrate; or a mixture of a protein-based photosensitizer, a chromogenic substrate, and a cofactor. At this time, the mixing of the protein-based photosensitizer, color substrate, antioxidant candidate, and optionally cofactor may be sequentially, randomly, or simultaneously, but is not limited thereto. When light is provided to the mixture, a protein-based photosensitizer generates active oxygen, and a color change occurs due to oxidation of a chromogenic substrate.
본 출원의 방법에서, In the method of the present application,
상기 혼합물의 제조와 동시에 또는 별도로 항산화 후보물질을 제공한 후, 빛을 제공할 수 있다.Light may be provided after the antioxidant candidate is provided simultaneously or separately from the preparation of the mixture.
또한, 상기 혼합물에 빛을 제공한 후, 항산화 후보물질을 제공할 수도 있다.In addition, after providing light to the mixture, an antioxidant candidate material may be provided.
그 후, 상기 발색기질의 색깔 변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지 여부를 결정한다.Then, it is determined whether the antioxidant candidate material is an antioxidant material by checking the color change of the chromogenic substrate.
상기 항산화물질 스크리닝 방법에서,In the antioxidant screening method,
임의의 예를 들어, 단백질기반의 광감각제에 빛을 조사한 뒤, 발색기질; 및 항산화 후보물질;이 혼합될 수 있다.For example, after irradiating light to a protein-based photosensitizer, a color-developing substrate; and antioxidant candidates; may be mixed.
임의의 다른 예를 들어, 단백질기반의 광감각제; 및 발색기질을 혼합한 뒤, 빛을 조사한 뒤 항산화 후보물질;이 혼합될 수 있다.Any other examples of protein-based photosensitizers; And after mixing the chromogenic substrate, after irradiation with light, antioxidant candidates; may be mixed.
임의의 예를 들어, 단백질기반의 광감각제;, 발색기질;, 항산화 후보물질을 혼합한 뒤, 빛을 제공할 수 있다.For example, after mixing a protein-based photosensitizer, a color-developing substrate, and an antioxidant candidate, light may be provided.
임의의 예를 들어, 단백질기반의 광감각제; 및 항산화 후보물질을 혼합한 뒤, 빛을 조사한 뒤 발색기질;이 혼합될 수 있다.any eg protein-based photosensitizer; And after mixing the antioxidant candidate material, after irradiation with light, a color-developing substrate; may be mixed.
상기 발색기질, 보조인자 또는/및 항산화 후보물질은 적정 시약에 희석되거나 또는 농축되거나 정제되어 준비될 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The chromogenic substrate, cofactor, or/and antioxidant candidate may be prepared by diluting, concentrating, or purifying in an appropriate reagent, but is not limited thereto.
상기 희석 또는 농축 또는 정제는 당업계에 알려진 방법이라면 이에 제한하지 않는다.The dilution or concentration or purification is not limited thereto as long as it is a method known in the art.
상기 적정 시약은 희석 또는 농축 또는 정제에 따라 선택될 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The titration reagent may be selected according to dilution or concentration or purification, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 적정 시약은 완충용액일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.For example, the titration reagent may be a buffer solution, but is not limited thereto.
이 때, 상기 빛은 외부 광원으로부터 제공될 수 있다.In this case, the light may be provided from an external light source.
예를 들어, 상기 광원은 LED, 레이저와 같은 광원장치 등일 수 있으나 이에 제한하지 않는다.For example, the light source may be a light source device such as an LED or a laser, but is not limited thereto.
상기 빛은 1회, 2회, 3회, 4회, 5회, 6회, 7회, 8회, 9회, 10회 등 반복하여 조사할 수 있으나, 상기 광감각제를 활성화시킬 수 있는 횟수라면 제한하지 않는다.The light may be irradiated repeatedly, such as 1 time, 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times, 10 times, etc., but the number of times the photosensitizer can be activated ramen is not limited
상기 빛은 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분, 60분, 65분, 70분, 75분, 80분, 85분, 90분, 95분, 100분 등의 시간 동안 조사할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.1 minute, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes, 20 minutes, 25 minutes, 30 minutes, 35 minutes, 40 minutes, 45 minutes, 50 minutes, 55 minutes, 60 minutes, 65 minutes, 70 minutes , 75 minutes, 80 minutes, 85 minutes, 90 minutes, 95 minutes, 100 minutes, etc. may be investigated, but is not limited thereto.
상기 항산화 후보물질은 스크리닝 대상으로서, 상기 물질이 황산화능, 예를 들어, 활성산소 스캐빈저(ROS scavenger)로서의 기능을 가지고 있는 여부를 판단하기 위한 물질이다.The antioxidant candidate material is a screening target, and is a material for determining whether or not the material has antioxidant activity, for example, a function as a reactive oxygen scavenger (ROS scavenger).
상기 항산화 후보물질은 단일물질 또는 복합물질일 수 있으며, 예를 들어, 화합물, 단백질 또는 이의 복합체일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material may be a single material or a complex material, for example, a compound, a protein, or a complex thereof, but is not limited thereto.
특히, 본 출원에서 스크리닝되는 항산화 후보물질은 활성산소 스캐빈저(ROS scavenger)일 수 있다.In particular, antioxidant candidates screened in the present application may be ROS scavengers.
상기 항산화 후보물질은 상기 단백질기반의 광감각제 또는/및 발색기질과 특정비율로 혼합되어 준비될 수 있다. 이 때, 몰비(molar ratio), 부피비, 농도비 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material may be prepared by mixing with the protein-based photosensitizer or/and color-developing substrate in a specific ratio. In this case, it may be a molar ratio, a volume ratio, a concentration ratio, etc., but is not limited thereto.
상기 항산화 후보물질은 단백질기반의 광감각제 또는/및 발색기질 또는/및 빛과 함께 혼합되어 준비되거나, 독립적으로 준비될 수 있다. 이 때, 혼합의 순서는 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material may be prepared by being mixed with a protein-based photosensitizer or/and a chromogenic substrate or/and light, or may be prepared independently. At this time, the order of mixing is not limited.
상기 항산화 후보물질과 상기 단백질기반의 광감각제는 부피비가 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material and the protein-based photosensitizer have a volume ratio of 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 , 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2 :3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4, etc., but is not limited thereto.
상기 항산화 후보물질과 상기 발색기질은 부피비가 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material and the chromogenic substrate have a volume ratio of 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10 , 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2 :5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4, etc., but is not limited thereto.
상기 항산화 후보물질, 상기 단백질기반의 광감각제 및 발색기질은 부피비가 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2, 1:2:3, 1:2:4, 1:2:5, 1:3:1, 1:3:2, 1:3:3, 1:3:4, 1:3:5, 1:4:1, 1:4:2, 1:4:3, 1:4:4, 1:4:5, 1:5:1, 1:5:2, 1:5:3, 1:5:4, 1:5:5, 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The antioxidant candidate material, the protein-based photosensitizer, and the color substrate have a volume ratio of 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2, 1:2:3, 1:2:4, 1: 2:5, 1:3:1, 1:3:2, 1:3:3, 1:3:4, 1:3:5, 1:4:1, 1:4:2, 1:4: 3, 1:4:4, 1:4:5, 1:5:1, 1:5:2, 1:5:3, 1:5:4, 1:5:5, etc., but are limited thereto I never do that.
또한, 상기 항산화물질을 스크리닝 하는 방법은 상기 발색기질의 색깔 변화로 항산화 후보물질의 항산화물질 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.In addition, the method of screening antioxidants includes the step of determining whether an antioxidant candidate is an antioxidant based on a color change of the color substrate.
상기 항산화물질 여부를 판단하는 단계;는 상기 단백질기반의 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소를 제거할 수 있는지를 판단하는 것이다. 이 때, 상기 발색기질의 색깔 변화를 통해 항산화 후보물질의 항산화물질 여부를 판단한다.Determining whether the antioxidant is present; is to determine whether the protein-based photosensitizer can remove active oxygen generated by being activated by light. At this time, it is determined whether or not the antioxidant candidate material is an antioxidant through a color change of the color substrate.
예를 들어, 상기 단백질기반 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소를 상기 항산화 후보물질이 제거할 경우, 상기 발색기질은 산화되지 않아 색깔이 변하지 않을 수 있다. 이 때, 상기 항산화 후보물질은 항산화물질로 판단할 수 있다.For example, when the antioxidant candidate material removes active oxygen generated when the protein-based photosensitizer is activated by light, the color-developing substrate may not be oxidized and the color may not change. At this time, the antioxidant candidate material may be determined as an antioxidant material.
다른 예를 들어, 상기 단백질기반 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소를 상기 항산화 후보물질이 제거하지 못할 경우, 상기 발색기질은 산화되어 색깔이 변할 수 있다. 이 때, 상기 항산화 후보물질은 항산화물질이 아닌 것으로 판단할 수 있다.For another example, when the antioxidant candidate material fails to remove active oxygen generated when the protein-based photosensitizer is activated by light, the color-developing substrate may be oxidized and the color may change. At this time, it can be determined that the antioxidant candidate material is not an antioxidant material.
본 출원 실시예 2 내지 4, 도 7 내지 10은 단백질기반 광감각제로 miniSOG, 보조인자로 FMN, 발색기질로 TMB를 포함하는 조성물을 이용하여 빛 조사 전후에 따라 색깔이 변화한 것을 관찰한 결과를 기재하고 있다. Examples 2 to 4 and FIGS. 7 to 10 of the present application describe the results of observing that the color changes before and after light irradiation using a composition containing miniSOG as a protein-based photosensitizer, FMN as a cofactor, and TMB as a color developing substrate. are doing
본 출원의 스크리닝 방법의 유효성을 확인하기 위해, ROS 스캐빈저(scavengers)로 알려진 DBS(Di-n-butylsulfide), NaN3 및 mannitol과 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물을 이용하였다 In order to confirm the validity of the screening method of the present application, DBS (Di-n-butylsulfide), NaN 3 and mannitol, known as ROS scavengers, and natural products extracted from Physallis spp. were used.
miniSOG, FMN, TMB를 포함하는 조성물에 빛을 조사하면 miniSOG, FMN이 빛에 의해 활성화되어 활성산소를 생성하고, 생성된 활성산소로 인해 TMB가 산화되어 색깔이 초록색으로 변화되는 것을 확인하였다. 이러한 원리에 기반하여 다양한 ROS 스캐빈저를 반응시킨 결과, miniSOG, FMN이 빛에 의해 생성한 활성산소인 일중항산소 또는 초과산화물을 DBS 및 NaN3가 소거시켜 TMB가 산화반응을 일으킬 활성산소가 없기 때문에 TMB의 색깔이 변화하지 않음을 알 수 있었다. 하지만 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical)을 억제하는 것으로 보고 되어진 mannitol은 일중항산소 또는 초과산화물을 소거시키지 못하여 TMB가 활성산소와 산화반응하여 색깔이 초록색으로 변화하였다. 즉, miniSOG, FMN이 빛에 의해 생성한 일중항산소 또는 초과산화물로 인한 TMB의 산화반응시 색깔변화 유무로 ROS 스캐빈저 유무를 확인할 수 있다는 것을 시사한다.When the composition containing miniSOG, FMN, and TMB was irradiated with light, it was confirmed that miniSOG and FMN were activated by light to generate active oxygen, and TMB was oxidized due to the generated active oxygen, and the color changed to green. As a result of reacting various ROS scavengers based on this principle, DBS and NaN 3 scavenge singlet oxygen or superoxide, which is an active oxygen generated by light from miniSOG and FMN, and TMB becomes an active oxygen that causes an oxidation reaction. It was found that the color of TMB did not change because there was no However, mannitol, which has been reported to inhibit hydroxyl radicals, did not scavenge singlet oxygen or superoxide, so TMB oxidized with active oxygen and the color changed to green. In other words, it suggests that the presence or absence of ROS scavengers can be confirmed by the presence or absence of color change during oxidation of TMB due to singlet oxygen or superoxide generated by miniSOG and FMN.
또한, 상기 조성물과 Physallis spp.로 부터 추출한 천연물(#1 내지 #5)을 반응시켜 빛을 조사하여 활성산소 생성 억제 효과를 확인한 결과, 천연물 #3만 TMB가 산화반응이 일어나지 않는 것을 확인하였다. 즉, 이러한 원리에 기반하여 천연물 5가지 중 어떤 것이 항산화물질인지 육안으로 확인가능 하다는 것을 시사한다.In addition, as a result of confirming the active oxygen generation inhibitory effect by reacting the composition with natural products (#1 to #5) extracted from Physallis spp. and irradiating with light, it was confirmed that only
본 출원 실시예 3의 도 5는 단백질기반 광감각제로 miniSOG, 보조인자로 FMN, 기질로 도파민을 포함하는 조성물을 이용하여 빛 조사시 ROS 스캐빈저(scavengers)로 알려진 DBS(Di-n-butylsulfide), NaN3 및 mannitol의 활성산소 생성 억제 효과를 확인한 결과를 기재하고 있다. 기질로 도파민을 사용하여 DBS, NaN3 및 mannitol의 활성산소 생성 억제 효과를 확인한 결과 3가지 ROS 스캐빈저 중 20 mM 농도에서 도파민의 산화반응이 DBS와 을 NaN3순으로 크게 억제되는 것을 확인하였고 반면, Mannitol의 경우는 도파민 산화반응을 억제 하지 않음을 확인하였다. 즉, 도파민의 산화반응에 따른 색깔변화로 DBS가 일중항산소의 ROS 스캐빈저 효과를 가장 크게 유도하는 물질임을 육안으로 확인할 수 있다는 것을 시사한다.Figure 5 of Example 3 of the present application is DBS (Di-n-butylsulfide) known as ROS scavengers when irradiated with light using a composition containing miniSOG as a protein-based photosensitizer, FMN as a cofactor, and dopamine as a substrate , the results of confirming the effect of inhibiting active oxygen production of NaN 3 and mannitol are described. As a result of confirming the inhibitory effect of DBS, NaN 3 and mannitol on the production of reactive oxygen species using dopamine as a substrate, it was confirmed that among the three ROS scavengers, at a concentration of 20 mM, the oxidation reaction of dopamine was greatly suppressed in the order of DBS and NaN 3 . On the other hand, it was confirmed that Mannitol did not inhibit the dopamine oxidation reaction. That is, it suggests that it can be confirmed with the naked eye that DBS is a substance that induces the ROS scavenger effect of singlet oxygen the most through the color change according to the oxidation reaction of dopamine.
따라서, 본 출원 실시예를 통해 단백질기반 광감각제가 빛에 의해 활성화되어 생성한 활성산소로 인해 산화되는 발색기질의 색깔이 변화하는 것에 기반하여 항산화물질 스크리닝을 육안으로 간단하게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.Therefore, through the examples of the present application, it can be seen that antioxidant screening can be simplified with the naked eye based on the color change of the chromogenic substrate oxidized due to the active oxygen generated when the protein-based photosensitizer is activated by light. there was.
일 구체예에서, 본 출원은 다음과 같은 항산화물질 스크리닝 방법을 제공할 수 있다.In one embodiment, the present application may provide a method for screening antioxidants as follows.
in vitro용 항산화 후보물질 스크리닝 방법으로서, 상기 방법은,A method for screening antioxidant candidates for in vitro use, the method comprising:
다음을 제공함;provide;
a) 단백질기반의 광감각제a) protein-based photosensitizer
b) 발색기질b) chromogenic substrate
c) 항산화 후보물질; 및c) antioxidant candidates; and
d) 빛,d) light;
상기 발색기질의 색깔변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지의 여부를 결정함;determining whether the antioxidant candidate material is an antioxidant material by confirming a color change of the color substrate;
을 포함하고,including,
이 때, 상기 발색기질의 색깔변화는 상기 항산화 후보물질이 상기 단백질기반의 광감각제가 생성한 활성산소를 제거함에 의해 일어나는 것을 특징으로 하는 방법을 제공할 수 있다.At this time, it is possible to provide a method characterized in that the color change of the chromogenic substrate occurs when the antioxidant candidate material removes the active oxygen generated by the protein-based photosensitizer.
상기 방법에서 a) 단백질기반의 광감각제;,b) 발색기질;,c) 항산화 후보물질;, d) 빛;은 상기에서 서술한 바와 같이 선택되는 어느 2 이상이 혼합되어 제공되거나 또는 개별적으로 제공될 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.In the above method, a) a protein-based photosensitizer;, b) a color-developing substrate;, c) an antioxidant candidate;, d) light; are provided in a mixture of any two or more selected as described above, or individually It may be provided, but is not limited thereto.
임의의 구체예에서, 상기 항산화물질 스크리닝 방법은,In any embodiment, the antioxidant screening method,
MiniSOG, TMB, 항산화 후보물질이 혼합된 혼합물을 만듦;Create a mixture of MiniSOG, TMB, and antioxidant candidates;
상기 혼합물에 빛을 조사함;irradiating the mixture with light;
상기 TMB의 색깔변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지 여부를 결정함;determining whether the antioxidant candidate is an antioxidant by checking the color change of the TMB;
을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 혼합물은 선택적으로 보조인자를 더 포함할 수 있다.can include At this time, the mixture may optionally further include a cofactor.
임의의 다른 구체예에서, 상기 항산화물질 스크리닝 방법은,In any other embodiment, the antioxidant screening method,
MiniSOG, TMB가 혼합된 혼합물을 만듦;MiniSOG, making a mixture with TMB mixed;
상기 혼합물에 빛을 조사함;irradiating the mixture with light;
항산화 후보물질을 혼합함;mixing antioxidant candidates;
상기 TMB의 색깔변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지 여부를 결정함;determining whether the antioxidant candidate is an antioxidant by checking the color change of the TMB;
을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 혼합물은 선택적으로 보조인자를 더 포함할 수 있다.can include At this time, the mixture may optionally further include a cofactor.
상기에서 서술한 바와 같이, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법은 in vitro에서 매우 간단하고 정확한 검출결과를 제공할 수 있다.As described above, the antioxidant screening method of the present application can provide very simple and accurate detection results in vitro.
한편, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법의 일 태양은 세포 내에서 수행할 수 있다.Meanwhile, one aspect of the antioxidant screening method of the present application may be performed in a cell.
이 때, 상기 단백질기반의 광감각제는 단백질 형태 또는 이를 코딩하는 핵산을 포함하는 벡터 형태로 세포 내에 도입시킬 수 있다.In this case, the protein-based photosensitizer may be introduced into cells in the form of a protein or a vector containing a nucleic acid encoding the same.
상기 벡터는 바이러스 벡터일 수 있다. 예를 들어, 상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 아데노-연관 바이러스(AAV), 백시니아바이러스, 폭스바이러스 및 단순포진 바이러스로 구성된 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다. The vector may be a viral vector. For example, the viral vector may be at least one selected from the group consisting of retrovirus, lentivirus, adenovirus, adeno-associated virus (AAV), vaccinia virus, poxvirus, and herpes simplex virus, but is not limited thereto. .
상기 도입은 전기천공법 (electroporation), 유전자총, 지질-매개 형질감염, 나노파티클, 인산칼슘, 덴드리머, 초음파천공법, 자기주입법, 미세주입, PTD (Protein translocation domain) 융합 단백질 방법 중 선택되는 1이상의 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The introduction is one selected from among electroporation, gene gun, lipid-mediated transfection, nanoparticle, calcium phosphate, dendrimer, sonoporation, magnetic injection, microinjection, PTD (Protein translocation domain) fusion protein method It may be performed in the above method, but is not limited thereto.
상기 단백질기반의 광감각제 이외의 발색기질, 보조인자 및 항산화 후보물질 등은 공지의 방법을 이용하여 스크리닝을 위한 세포 내에 도입시킬 수 있다.Other than the protein-based photosensitizer, chromogenic substrates, cofactors, antioxidant candidates, and the like can be introduced into cells for screening using known methods.
기타 본 출원의 방법에 수행에 필요한 다른 구성은 앞서 설명한 바와 같다.Other configurations necessary for performing the method of the present application are as described above.
본 출원은 단백질기반의 광감각제를 사용하기 때문에 하기와 같은 다양한 용도로도 사용할 수 있는 장점이 있다.Since the present application uses a protein-based photosensitizer, it has the advantage that it can be used for various purposes as follows.
일 예로, 본 출원의 광감각제는 단백질 기반으로 하고 있기 때문에, 세포 내 다양한 표면이나 매트릭스에 고정 또는/및 발현 시킬 수 있는 장점이 있다.For example, since the photosensitizer of the present application is protein-based, it has the advantage of being fixed or/and expressed on various surfaces or matrices within cells.
이러한 점을 이용하여 세포 내 소기관을 표적하는 도메인 등을 융합하여, 특정 소기관으로의 이동을 유도할 수 있다.Using this point, it is possible to induce movement to a specific organelle by fusing a domain or the like that targets an organelle within a cell.
특히, 상기 세포 내 소기관을 표적하는 도메인이 상기 단백질기반의 광감각제 및 발색기질을 상기 세포 내 소기관 근처로 유도하여 세포 내 소기관이 생성하는 활성산소로 인해 발색기질의 색깔 변화가 일어난다.In particular, the domain targeting the intracellular organelle induces the protein-based photosensitizer and the chromogenic substrate near the intracellular organelle, and the color change of the chromogenic substrate occurs due to the active oxygen generated by the intracellular organelle.
그래서 상기 발색기질의 색깔 변화의 정도에 따라서 세포 내 소기관의 활성산소 생성능을 측정할 수 있다.Therefore, the ability of the intracellular organelle to generate active oxygen can be measured according to the degree of color change of the chromogenic substrate.
이를 통해, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법은 특정 소기관의 활성산소 생성 정도를 파악하는 용도로 사용할 수 있다.Through this, the antioxidant screening method of the present application can be used to determine the degree of active oxygen production in specific organelles.
상기 세포 내 소기관은 미토콘드리아(mitochondria), 리보솜(ribosome), 소포체(Endoplasmic reticulum, ER), 골지(Golgi complex), 리소좀(lysosome) 등일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The intracellular organelle may be, but is not limited to, mitochondria, ribosomes, endoplasmic reticulum (ER), Golgi complex, and lysosomes.
다른 예로, 본 출원의 단백질기반의 광감각제는 종류에 따라 생성하는 활성산소의 종류가 달라질 수 있다.As another example, the type of active oxygen produced may vary depending on the type of the protein-based photosensitizer of the present application.
이러한 점을 이용하여 항산화물질이 어떤 활성산소를 제거할 수 있는지 확인할 수 있다.Using this point, it is possible to identify which active oxygens can be removed by antioxidants.
임의의 예를 들어,For any example,
a) 일중항산소를 생성하는 단백질기반의 광감각제 및 일중항산소와 반응시 색깔이 변하는 발색기질;a) a protein-based photosensitizer that generates singlet oxygen and a color-changing substrate that reacts with singlet oxygen;
b) 초과산화물을 생성하는 단백질기반의 광감각제 및 초과산화물과 반응시 색깔이 변하는 발색기질;b) a protein-based photosensitizer that generates superoxide and a color-changing substrate that reacts with superoxide;
c) 수산화라디칼을 생성하는 단백질기반의 광감각제 및 수산화라디칼과 반응시 색깔이 변하는 발색기질;c) a protein-based photosensitizer that generates hydroxyl radicals and a color-changing substrate that reacts with hydroxyl radicals;
d) 하이포아염소산을 생성하는 단백질기반의 광감각제 및 하이포아염소산과 반응시 색깔이 변하는 발색기질;d) a protein-based photosensitizer that generates hypochlorous acid and a color-changing substrate that reacts with hypochlorous acid;
e) 과산화수소를 생성하는 단백질기반의 광감각제 및 과산화수소와 반응시 색깔이 변하는 발색기질;e) a protein-based photosensitizer that generates hydrogen peroxide and a color-changing substrate that reacts with hydrogen peroxide;
을 포함하는 키트를 이용하여 항산화물질이 타겟하는 활성산소를 탐색할 수 있다. 이 때 키트 내에 a) 내지 e)는 독립적으로 존재할 수 있다.Active oxygen targeted by antioxidants can be searched using a kit containing. At this time, a) to e) may exist independently in the kit.
항산화물질을 상기 키트 내 a) 내지 e)와 각각 반응 시킨 뒤 외부의 빛을 제공하면, 발색기질의 색깔 변화 여부를 확인할 수 있다.When an antioxidant is reacted with a) to e) in the kit, and external light is provided, it can be confirmed whether or not the color of the chromogenic substrate changes.
상기 발색기질의 색깔이 변화 여부를 확인하여 항산화물질이 어떤 종류의 활성산소를 제거할 수 있는지 확인할 수 있다.It is possible to determine which type of active oxygen can be removed by the antioxidant by checking whether the color of the chromogenic substrate changes.
이를 통해, 본 출원의 항산화물질 스크리닝 방법은 항산화물질이 어떤 활성산소를 제거할 수 있는지 탐색하는 용도로 사용할 수 있다.Through this, the antioxidant screening method of the present application can be used for the purpose of exploring which active oxygens can be removed by antioxidants.
[출원의 실시를 위한 형태][Form for Implementation of Application]
이하, 실시예를 통하여 본 출원을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present application will be described in more detail through examples.
이들 실시예는 오로지 본 출원을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 출원의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 자명할 것이다.These examples are only for explaining the present application in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present application is not limited by these examples.
● ● 실험 재료experimental material
본 출원의 실시예에서는,In the embodiments of the present application,
단백질기반의 광감각제로서 MiniSOG(MS로 명명);MiniSOG (named MS) as a protein-based photosensitizer;
보조인자로서 FMN -in vitro에서 상기 MiniSOG이 빛에 의해 활성화되었을 때 일중항산소를 생성할 수 있도록 도움을 주는 것으로 알려진 물질 -;FMN as a cofactor - a substance known to help generate singlet oxygen when the MiniSOG is activated by light in vitro -;
발색기질로서 TMB 또는 도파민(dopamine);TMB or dopamine as a chromogenic substrate;
ROS 스캐빈저로서 DBS, NaN3 및 D-mannitol;DBS, NaN3 and D-mannitol as ROS scavengers;
항산화능 후보물질로서 Physalis minima L. 에서 추출한 MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR-PM6 및 MISR-PM7 화합물(#1 내지 #5로 명명);MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR-PM6 and MISR-PM7 compounds (named #1 to #5) extracted from Physalis minima L. as candidates for antioxidant activity;
을 사용하였다.was used.
실험에 사용된 모든 물질 및 시약은 추가 정제없이 사용하였고, 다음과 같이 상업적 공급원으로부터 구입하였다: anthracene-9,10-dipropionic acid (ADPA, Abcam), flavin mononucleotide (FMN, Sigma-Aldrich), 4,5-Dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid disodium salt monohydrate (DBS, Sigma-Aldrich), sodium azide (NaN3, Sigma-Aldrich), D-mannitol (Sigma-Aldrich), transparent 96-well microplate (SPL), tetramethylbenzidine (TMB, Sigma-Aldrich), 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES, Thermo Scientific), and potassium hydroxide (99.9%, KOH, Sigma-Aldrich), Dopamine hydrochloride (Sigma-Aldrich)All materials and reagents used in the experiments were used without further purification and were purchased from commercial sources as follows: anthracene-9,10-dipropionic acid (ADPA, Abcam), flavin mononucleotide (FMN, Sigma-Aldrich), 4, 5-Dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid disodium salt monohydrate (DBS, Sigma-Aldrich), sodium azide (NaN3, Sigma-Aldrich), D-mannitol (Sigma-Aldrich), transparent 96-well microplate (SPL), tetramethylbenzidine (TMB, Sigma-Aldrich), 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES, Thermo Scientific), and potassium hydroxide (99.9%, KOH, Sigma-Aldrich), Dopamine hydrochloride (Sigma-Aldrich)
● ● 본 출원 모식도Schematic diagram of this application
하기에 서술되는 본 출원의 실시예의 모식도는 도 1에 도시하였다.A schematic diagram of an embodiment of the present application described below is shown in FIG. 1 .
도 1은 단백질 감광제인 MiniSOG과 TMB를 이용한 일중항산소 및 소거효과의 비색검출 방법을 설계한 모식도에 관한 것이다.1 relates to a schematic diagram designing a colorimetric detection method for singlet oxygen and scavenging effects using protein photosensitizers MiniSOG and TMB.
보조 인자로서 플라빈 모노 뉴클레오티드(Flavin mononucleotide, FMN)는 MiniSOG에 결합한다. 이로인해, miniSOG/FMN의 용액은 FMN의 발색 특성으로 인해 노란색을 나타낸다.As a cofactor, Flavin mononucleotide (FMN) binds to MiniSOG. Due to this, the solution of miniSOG/FMN shows a yellow color due to the color development of FMN.
도 1의 (A)는 MiniSOG/FMN용액에 LED를 조사하였을 경우를 나타낸다. LED 조사시 MiniSOG/FMN은 일중항산소를 생성하고, TMB는 일중항산소에 의해 산화되어 파란색 생성물을 생성한다. 따라서, 산화된 TMB(파란색) 및 miniSOG/FMN(노란색)으로 인해 결과적으로 초록색을 나타낸다.(A) of FIG. 1 shows a case where the MiniSOG/FMN solution is irradiated with LEDs. During LED irradiation, MiniSOG/FMN generates singlet oxygen, and TMB is oxidized by singlet oxygen to produce a blue product. Therefore, the resulting green color is due to oxidized TMB (blue) and miniSOG/FMN (yellow).
도 1의 (B)는 활성산소 스캐빈저(Scavenger)의 존재하에, MiniSOG/FMN용액에 LED를 조사하였을 경우를 나타낸다. LED 조사시 MiniSOG/FMN이 생성한 일중항산소를 활성산소 스캐빈저가 제거하면, TMB의 산화반응이 억제된다. 따라서, 산화가 억제된 TMB 및 miniSOG/FMN(노란색)으로 인해 결과적으로 노란색을 나타낸다.(B) of FIG. 1 shows a case in which the MiniSOG/FMN solution is irradiated with LEDs in the presence of an active oxygen scavenger. When the active oxygen scavenger removes singlet oxygen generated by MiniSOG/FMN during LED irradiation, the oxidation reaction of TMB is suppressed. Therefore, due to the oxidation-inhibited TMB and miniSOG/FMN (yellow), the resultant color is yellow.
도 1에 나타낸 모식도의 방법을 이용하여 활성산소 및 활성산소 소거효과를 간단히 육안으로 관찰할 수 있으며, 이의 흡광도(파장 660nm)를 측정함으로써 정량화도 가능하다.Active oxygen and active oxygen scavenging effects can be easily observed with the naked eye using the method of the schematic diagram shown in FIG. 1, and can also be quantified by measuring their absorbance (wavelength: 660 nm).
● ● 유전자 구성 및 단백질 발현(Gene construction and protein expression)Gene construction and protein expression
MiniSOG 유전자는 2 개의 프라이머(forward(SEQ ID No. 1): 5'GAT CCC ATG GAG AAG AGC TTC GTG ATC AC-3';, reverse(SEQ ID No. 2): 5'AAG CTT CTA GCC GTC CAG CTG CAC G-3')를 사용하여 mCherry-miniSOG-N1(Addgene, No. 54803 plasmid)로 증폭하였다. 그리고 N-terminal His6-tag를 포함하는 pRSETB 플라스미드에 클로닝하여, BamH° 및 Hind² 제한효소로 pRSETB-MS를 만들어 사용하였다.The MiniSOG gene was prepared using two primers (forward (SEQ ID No. 1): 5'GAT CCC ATG GAG AAG AGC TTC GTG ATC AC-3'; reverse (SEQ ID No. 2): 5'AAG CTT CTA GCC GTC CAG CTG CAC G-3') was used to amplify with mCherry-miniSOG-N1 (Addgene, No. 54803 plasmid). And it was cloned into the pRSETB plasmid containing the N-terminal His6-tag, and pRSETB-MS was made and used with BamH° and Hind² restriction enzymes.
단백질 발현 및 정제를 위해, 100 mg/mL-1 암피실린(ampicillin)이 포함된 500mL 루리아 브로쓰(Luria broth)에 Escherichia coli BL21을 가지는 플라스미드를 접종 하였다. 600 nm에서의 광학 밀도 (OD600)가 0.6~0.8에 도달 할 때까지 37 ℃에서 배양시켰다. 발현은 1 mM isopropyl β-D-thiogalactoside (IPTG)를 사용하였고, 20 ℃에서 20 시간 동안 수행하였다. 세포를 4 ℃에서 20 분 동안 7,800rpm으로 원심 분리하여 회수하고, 20 mL 의 완충액 A(300 mM NaCl 및 10 mM imidazole을 포함하는 50 mM sodium phosphate;, pH 8.0)로 재현탁시켰다. 재현탁된 펠렛을 40mg의 라이소자임의 존재 하에서 초음파 처리 한 다음, 4℃에서 20 분 동안 7,800rpm, 4℃에서 15 분 동안 14,000rpm으로 순차적으로 원심분리 하였다. His6-tagging된 발현 단백질은 완충액 A로 평형화 된(equilibrated) Ni2+-NTA agarose-filled column(Pierce)을 사용하여 상층액으로부터 분리하였다. 칼럼을 완충액 B(300 mM NaCl 및 20 mM imidazole을 포함하는 50 mM sodium phosphate;, pH 8.0)로 3회 세척하였다. 결합된 단백질을 5mL의 완충액 C(300 mM NaCl 및 250 mM imidazole을 포함하는 50 mM sodium phosphate;, pH 8.0)로 칼럼으로부터 용출(elution)시켰다. 용출액 단백질 내의 완충액은 PD-10 탈염(desalting) column (GE Healthcare)을 사용하여 1Х phosphate-buffered saline (PBS; pH 7.4)으로 교체하였다.For protein expression and purification, a plasmid having Escherichia coli BL21 was inoculated into 500 mL Luria broth containing 100 mg/mL -1 ampicillin. It was incubated at 37 °C until the optical density at 600 nm (OD600) reached 0.6-0.8. Expression was performed using 1 mM isopropyl β-D-thiogalactoside (IPTG) at 20 °C for 20 hours. Cells were harvested by centrifugation at 7,800 rpm for 20 minutes at 4°C, and resuspended in 20 mL of buffer A (50 mM sodium phosphate containing 300 mM NaCl and 10 mM imidazole; pH 8.0). The resuspended pellet was sonicated in the presence of 40 mg of lysozyme and then centrifuged sequentially at 7,800 rpm for 20 minutes at 4°C and 14,000 rpm for 15 minutes at 4°C. The His6-tagged expressed protein was separated from the supernatant using a Ni 2+ -NTA agarose-filled column (Pierce) equilibrated with buffer A. The column was washed three times with buffer B (50 mM sodium phosphate containing 300 mM NaCl and 20 mM imidazole; pH 8.0). Bound proteins were eluted from the column with 5 mL of buffer C (50 mM sodium phosphate containing 300 mM NaCl and 250 mM imidazole; pH 8.0). The buffer in the eluate protein was replaced with 1Х phosphate-buffered saline (PBS; pH 7.4) using a PD-10 desalting column (GE Healthcare).
생성된 단백질은 SDS-PAGE(Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis)를 사용하여 확인하였다. 정제된 융합 단백질의 농도는 소멸 계수 값(extinction coefficient values)에 기반하여 280nm에서의 흡광도 값으로부터 측정하였다.Produced proteins were identified using SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis). The concentration of the purified fusion protein was determined from the absorbance value at 280 nm based on the extinction coefficient values.
● ● 1One OO 22 의 비색 측정 Colorimetric measurement of
달리 언급되지 않는 한, MiniSOG를 사용하기 전에 phosphate-buffered saline(1xPBS, pH 7.4)로 FMN과 1:15 몰비(molar ratio)로 상온에서 30분 동안 예비 배양하였다(이하에서 MiniSOG/FMN으로 명명).Unless otherwise noted, before using MiniSOG, it was pre-incubated with FMN in phosphate-buffered saline (1xPBS, pH 7.4) at a 1:15 molar ratio for 30 minutes at room temperature (hereinafter referred to as MiniSOG/FMN). .
1O2의 비색 검출을 위해, MiniSOG/FMN 용액 100㎕를 투명한 96-well 마이크로 플레이트에 각각 옮긴 다음, 50 mM phosphate-citrate buffer (pH 5.0)에 용해된 TMB용액(1 mg/ mL-1로부터 1/10 희석) 100㎕를 각 웰에 추가로 넣어 최종 부피 200㎕를 만들었다. 200㎕당 miniSOG, FMN 및 TMB의 최종 농도는 각각 5μM, 75μM 및 50μg/mL-1이었다.For colorimetric detection of 1 O 2 , 100 μl of the MiniSOG/FMN solution was transferred to a transparent 96-well microplate, and then a TMB solution (from 1 mg/mL -1 ) dissolved in 50 mM phosphate-citrate buffer (pH 5.0). 1/10 dilution) was added to each well to make a final volume of 200 μl. The final concentrations of miniSOG, FMN and TMB per 200 μl were 5 μM, 75 μM and 50 μg/mL −1 , respectively.
실시예 1: MiniSOG/FMN과 TMB의 비색반응 측정Example 1: Measurement of colorimetric response between MiniSOG/FMN and TMB
활성산소의 비색검출이 가능한지 알아보기 위해, 광활성화된 MiniSOG/FMN이 TMB와 반응 할 수 있는지 여부를 측정하였다. 이를 위해, 먼저 TMB의 유무에 관계없이 광조사(10 min at a light density of 10 mM cm-1)의 유무에 따라 테스트 했다. 이의 결과는 도 2에 도시하였다.In order to determine whether colorimetric detection of active oxygen is possible, the ability of photoactivated MiniSOG/FMN to react with TMB was measured. To this end, we first tested with or without light irradiation (10 min at a light density of 10 mM cm-1) with or without TMB. The result is shown in Figure 2.
도 2의 (A)는 MiniSOG/FMN 단독(miniSOG으로 명명), MiniSOG/FMN과 TMB에 LED를 조사하지 않았을 때(miniSOG+TMB(-light)로 명명), MiniSOG/FMN과 TMB에 LED를 조사하였을 때(miniSOG+TMB(+light)로 명명) 각각의 흡광도 스펙트럼을 나타냈다. MiniSOG과 miniSOG+TMB(-light)의 흡광도 스펙트럼은 큰 차이가 없었으나, miniSOG+TMB(+light)의 흡광도 스펙트럼은 370nm와 660nm에서 흡광도 피크가 나타났다. 또한, TMB는 광 조사 유무에 따라 색깔이 변하지 않았음을 확인하였다(도 2 (A)에 삽입된 사진). 도 2 (A) 실험결과, 본 발명자들은 370 nm에서의 흡광도 값이 잠재적으로 ROS 스캐빈저로 작용하는 다른 화합물에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 TMB의 산화된 생성물을 정량화하기 위해 660nm를 선택했다.2(A) shows MiniSOG/FMN alone (named as miniSOG), MiniSOG/FMN and TMB without LED irradiation (miniSOG+TMB(named -light)), and MiniSOG/FMN and TMB with LED irradiation. When (named as miniSOG+TMB(+light)), each absorbance spectrum was shown. There was no significant difference between the absorbance spectra of miniSOG and miniSOG+TMB(-light), but the absorbance spectra of miniSOG+TMB(+light) showed absorbance peaks at 370nm and 660nm. In addition, it was confirmed that the color of TMB did not change depending on the presence or absence of light irradiation (picture inserted in FIG. 2 (A)). 2 (A) Experimental results, we chose 660 nm to quantify the oxidized product of TMB because the absorbance value at 370 nm can be affected by other compounds potentially acting as ROS scavengers. .
도 2의 (B)는 96웰 마이크로 플레이트에 광조사 유무에 따른 색깔 변화를 확인한 것으로, LED 램프가 장착된 주문 제작 트랜스 일루미네이터를 사용하여 투명 96웰 마이크로 플레이트의 바닥 표면에 직접 조사하였다. LED를 조사하지 않았을 경우, MiniSOG/FMN 용액이 노란색을 나타내는 것을 확인하였고, LED를 조사하였을 때 TMB와 매개되어(즉, 산화반응) 색상 변화를 일으켜 초록색을 나타내는 것을 확인하였다.Figure 2 (B) confirms the color change according to the presence or absence of light irradiation on the 96-well microplate, and the bottom surface of the transparent 96-well microplate was directly irradiated using a custom-made trans illuminator equipped with an LED lamp. When the LED was not irradiated, it was confirmed that the MiniSOG/FMN solution exhibited yellow color, and when the LED was irradiated, it was confirmed that the color change was mediated by TMB (ie, oxidation reaction) and the solution was green.
즉, 노란색을 가지는 MiniSOG/FMN이 빛에 의해 활성화되어 생성한 일중항산소로 인해 색깔을 가지지 않는 TMB가 산화되어 파란색으로 변하여 최종적으로 초록색으로 보여지는 것이다.In other words, due to the singlet oxygen generated by the activation of the yellow MiniSOG/FMN by light, TMB, which has no color, is oxidized and turns blue, and finally appears green.
도 2의 결과를 통해, 본 출원의 발명자들이 설계한 광활성화된 MiniSOG/FMN이 TMB와 반응하여 색깔이 변화(도 1의 모식도)되는 것을 통해, 활성산소 및 활성산소 제거 효과에 대한 결과 육안으로 간단하게 관찰할 수 있는 장점이 존재함을 알 수 있었다.Through the results of FIG. 2, the photoactivated MiniSOG/FMN designed by the inventors of the present application reacts with TMB to change color (schematic diagram in FIG. It was found that there were advantages that could be observed simply.
● ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과 측정 - 비색반응● Measurement of active oxygen scavenging effect of ROS scavenger - colorimetric reaction
1O2의 소거 분석을 위해, ROS 스캐빈저를 처음에는 DMSO 또는 증류수에 용해시키고, 이후에 각 화학 물질을 PBS에 적절한 농도로 희석시켰다(DBS, NaN3, Mannitol는 각각 최종 농도 10mM). 그 후에, 화학물질 용액(20 ㎕)을 MiniSOG/FMN 용액(80 ㎕)과 혼합하여 96웰 마이크로 플레이트에 옮겼다. 그리고 50 mM phosphate-citrate buffer (pH 5.0)에 용해된 TMB용액(1 mg/ mL-1로부터 1/10 희석) 또는 10mM Tris-HCl(pH 8.5)에 용해된 dopamine용액(최종농도 10mM) 100㎕를 각 웰에 추가로 넣어 최종 부피 200㎕를 만들었다.For the scavenging assay of 1 O 2 , ROS scavengers were initially dissolved in DMSO or distilled water, and then each chemical was diluted in PBS to an appropriate concentration (DBS,
96웰 마이크로 플레이트에 LED 램프를 이용하여 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별로 상온에서 추가로 인큐베이션 하였다. 용액을 660nm 흡광도에서 흡광 스펙트럼 값을 마이크로 플레이트 리더(Varioskan, Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 측정하였다. 배경값을 제거하기 위해, 광조사 없이 측정한 각각의 대조군 샘플(ABS0)과 LED 광조사를 가지는 샘플(ABSLED)로 정규화(normalized)하였다; 즉, ABSLED-ABS0. 웰에서 MiniSOG의 형광(fluorescence, FL)이미지는 청색 LED 여기(excitation) 조건 하에서 520nm의 방출(emission) 필터로 수득하였다.The 96-well microplate was irradiated with LED light (10mW cm −2 ) for 10 minutes using an LED lamp, and then the microplate was further incubated at room temperature for each hour without irradiation of light. Absorbance spectra of the solutions were measured at 660 nm using a microplate reader (Varioskan, Thermo Fisher Scientific). To remove background values, each control sample measured without illumination (ABS 0 ) and the sample with LED illumination (ABS LED ) were normalized; That is, ABS LED -ABS 0 . Fluorescence (FL) images of MiniSOG in the wells were obtained with a 520 nm emission filter under blue LED excitation conditions.
실시예 2: MiniSOG/FMN과 TMB를 이용한 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과 측정Example 2: Measurement of active oxygen scavenging effect of ROS scavenger using MiniSOG/FMN and TMB
활성산소 스캐빈저의 소거효과를 확인하기 위해, MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 용액에 3개의 공지된 ROS 스캐빈저(DBS, NaN3, and D-mannitol)의 존재 유무에 따라 테스트했다. 이의 결과는 도 3 및 도 4에 도시하였다.To confirm the scavenging effect of the active oxygen scavenger, the solution containing MiniSOG/FMN and TMB was tested according to the presence or absence of three known ROS scavengers (DBS, NaN3, and D-mannitol). The results are shown in Figures 3 and 4.
DBS, NaN3 및 D- 만니톨은 각각 수퍼옥사이드 음이온(superoxide anion), 일중항 산소(singlet oxygen) 및 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical)을 억제하는 것으로 보고되어있다.DBS, NaN3 and D-mannitol have been reported to inhibit superoxide anion, singlet oxygen and hydroxyl radical, respectively.
도 3은 MiniSOG/FMN, TMB를 포함하는 용액에 고농도(10mM)의 3개의 ROS 스캐빈저를 처리한 결과를 나타냈다.Figure 3 shows the results of treating three ROS scavengers at high concentrations (10 mM) in a solution containing MiniSOG/FMN and TMB.
도 3의 (A)는 MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)은 존재하되 TMB와 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 1), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)와 TMB는 존재하되 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 2), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명), TMB 및 3개의 ROS 스캐빈저 각각이 존재하는 군(Well No. 3 내지 5)에 LED 광 조사 (10 min at a light density of 10 mM cm-1)를 하지 않았을 때와, 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별(10분, 20분, 30분, 1시간)로 상온에서 추가로 인큐베이션 한 결과를 나타냈다.3(A) shows MiniSOG/FMN (named as miniSOG) but no TMB and ROS scavenger (Well No. 1), MiniSOG/FMN (named as miniSOG) and TMB present but ROS scavenger LED light irradiation (10 min at a light density of 10 mM cm-1) and irradiated with LED light (10 mW cm -2 ) for 10 minutes, and then microplates were irradiated with no light at different times (10 minutes, 20 minutes, 30 minutes). , 1 hour) showed the result of additional incubation at room temperature.
LED 광조사를 하지 않았을 때(No LED light로 명명)는 MiniSOG/FMN이 광활성화로 인한 활성산소를 생성하지 않기 때문에, Well No. 1 내지 5 모두에서 색상 변화가 관찰되지 않고 노란색을 유지하였고, LED 광조사를 한 뒤 시간별로 인큐베이션 하였을 때(10min, 20min, 30min, 1h로 명명)는 MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 Well No.2는 인큐베이션 10분부터 초록색으로 변한 것이 관찰되었고, 이는 1시간 까지 유지되었다. 또한, MiniSOG/FMN, TMB 및 DBS를 포함하는 Well No.3 및 MiniSOG/FMN, TMB 및 NaN3를 포함하는 Well No.4는 색상 변화없이 노란색으로 유지되었으며, MiniSOG/FMN, TMB 및 D-Mannitol를 포함하는 Well No.5만 초록색으로 색상이 변화하였다.Since MiniSOG/FMN does not generate active oxygen due to photoactivation when no LED light is irradiated (named No LED light), Well No. No color change was observed in all of 1 to 5 and the yellow color was maintained, and when incubated by time after irradiation with LED light (named 10min, 20min, 30min, 1h), Well No. 2 was observed to turn green from 10 minutes of incubation, which was maintained up to 1 hour. In addition, Well No. 3 containing MiniSOG/FMN, TMB and DBS and Well No. 4 containing MiniSOG/FMN, TMB and NaN3 remained yellow without color change, and MiniSOG/FMN, TMB and D-Mannitol remained yellow. Only Well No. 5 containing the color changed to green.
즉, 노란색을 가지는 MiniSOG/FMN이 빛에 의해 활성화되어 생성한 일중항산소로 인해 색깔을 가지지 않는 TMB가 산화되어 파란색으로 변하여 최종적으로 초록색으로 보여진 것이다. 이 때, ROS 스캐빈저가 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하여 TMB가 산화되지 않기 때문에 최종적으로 노란색으로 보여진 것이다.That is, due to the singlet oxygen produced by the activation of the yellow MiniSOG/FMN by light, TMB, which does not have a color, is oxidized and turned blue, finally showing green. At this time, since the ROS scavenger scavenges the active oxygen generated by the photoactivated MiniSOG/FMN, TMB is not oxidized, so it is finally shown in yellow.
비타민 E와 구조적으로 유사한 DBS는 수퍼옥사이드 스캐빈저로 알려져 있지만, 일중항산소 스캐빈저인 NaN3와 비슷한 효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 이전에 보고(Free Radical Biology and Medicine 116, 134-140, 2018)된 바와 같이, MiniSOG이 일중항산소와 수퍼옥사이드를 모두 생성한다는 것과 일치하는 것을 알 수 있다.DBS, which is structurally similar to vitamin E, is known as a superoxide scavenger, but it was found to have a similar effect to NaN3, a singlet oxygen scavenger. These results are consistent with the fact that MiniSOG produces both singlet oxygen and superoxide, as previously reported (Free Radical Biology and Medicine 116, 134-140, 2018).
도 3(B)는 도 3(A)를 마이크로 플레이트 리더 660nm 흡광도에서 측정한 그래프이다. Well No.2와 같이 ROS 스캐빈저 없이 MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 초록색의 흡광도 보다 보다 ROS 스캐빈저가 존재하는 MiniSOG/FMN, TMB 및 DBS를 포함하는 Well No.3 및 MiniSOG/FMN, TMB 및 NaN3를 포함하는 Well No.4의 노란색의 흡광도 값이 낮음을 알 수 있다.3(B) is a graph obtained by measuring the absorbance of FIG. 3(A) using a microplate reader at 660 nm. Well No.3 containing MiniSOG/FMN, TMB and DBS with ROS scavenger present and MiniSOG/FMN, TMB with ROS scavenger present than Green absorbance with MiniSOG/FMN and TMB without ROS scavenger as in Well No.2. And it can be seen that the yellow absorbance value of Well No. 4 containing NaN3 is low.
도 3을 통해, MiniSOG/FMN에 빛을 조사하면 비교적 빠른 시간(10분) 내에 일중항산소가 생성되고, ROS 스캐빈저 유무에 따라 TMB의 산화로 인해 색깔이 변화하여 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과를 확인할 수 있었다.3, when MiniSOG/FMN is irradiated with light, singlet oxygen is generated within a relatively short time (10 minutes), and the color changes due to oxidation of TMB depending on the presence or absence of ROS scavenger, thereby reducing active oxygen of ROS scavenger. The elimination effect could be confirmed.
도 4는 MiniSOG/FMN, TMB를 포함하는 용액에 개의 ROS 스캐빈저를 농도별(10μM 내지 104μM)로 처리한 결과를 나타냈다. 도 4는 도 3의 실험과 유사하게 하되, ROS 스캐빈저의 농도별로 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사 후 측정한 것이다. 구체적으로, 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 1시간 상온에서 추가로 인큐베이션 하였다.Figure 4 shows the results of treatment with the dog ROS scavenger at different concentrations (10 μM to 10 4 μM) in a solution containing MiniSOG/FMN and TMB. Figure 4 is similar to the experiment of Figure 3, but measured after irradiation of LED light (10mW cm -2 ) for 10 minutes for each concentration of ROS scavenger. Specifically, LED light (10 mW cm −2 ) was irradiated for 10 minutes, and then the microplate was further incubated at room temperature for 1 hour without light irradiation.
도 4의 (A)는 3개의 ROS 스캐빈저 중 D-mannitol은 농도에 관계없이 색깔이 초록색으로 변화하였고, DBS와 NaN3는 10μM, 102μM 농도에서는 초록색으로 변화하였으나, 103 μM, 104 μM 의 농도에서는 색깔이 변화하지 않고 노란색을 유지하는 것을 확인하였다.In (A) of FIG. 4, among the three ROS scavengers, D-mannitol turned green regardless of concentration, and DBS and NaN3 turned green at concentrations of 10 μM and 10 2 μM, but 10 3 μM and 10 μM respectively. At a concentration of 4 μM, it was confirmed that the color did not change and the yellow color was maintained.
즉, 노란색을 가지는 MiniSOG/FMN이 빛에 의해 활성화되어 생성한 일중항산소로 인해 색깔을 가지지 않는 TMB가 산화되어 파란색으로 변하여 최종적으로 초록색으로 보여진 것이다. 이 때, ROS 스캐빈저가 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하여 TMB가 산화되지 않기 때문에 최종적으로 노란색으로 보여진 것이다.That is, due to the singlet oxygen produced by the activation of the yellow MiniSOG/FMN by light, TMB, which does not have a color, is oxidized and turned blue, finally showing green. At this time, since the ROS scavenger scavenges the active oxygen generated by the photoactivated MiniSOG/FMN, TMB is not oxidized, so it is finally shown in yellow.
도 4(B)는 도 4(A)를 마이크로 플레이트 리더 660nm 흡광도에서 측정한 그래프이다. D-Mannitol은 농도에 관계없이 흡광도가 유사하나, DBS와 NaN3는 10μM, 102μM 농도의 흡광도 보다 103μM, 104μM 의 농도의 흡광도 값이 더 낮음을 알 수 있었다.4(B) is a graph obtained by measuring the absorbance of FIG. 4(A) at 660 nm in a microplate reader. D-Mannitol had a similar absorbance regardless of the concentration, but DBS and NaN3 had lower absorbance values at concentrations of 10 3 μM and 10 4 μM than those at 10 μM and 10 2 μM.
도 4를 통해, MiniSOG/FMN에 빛을 조사하였을 때 생성된 일중항산소를 낮은 농도의 ROS 스캐빈저로도 TMB의 산화를 방지할 수 있으며, ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과를 색깔 변화로 확인할 수 있었다.4, singlet oxygen generated when MiniSOG/FMN is irradiated with light can be prevented from oxidation of TMB even with a low concentration of ROS scavenger, and the active oxygen scavenger effect of ROS scavenger can be changed by color change. I was able to confirm.
실시예 3: MiniSOG/FMN과 dopamine을 이용한 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과 측정Example 3: Measurement of active oxygen scavenging effect of ROS scavenger using MiniSOG/FMN and dopamine
MiniSOG/FMN과 TMB를 이용하여 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과를 확인한 바, TMB와 유사하게 산화되면 색깔이 변화하는 Dopamine을 이용하여 활성산소 스캐빈저의 활성산소 소거 효과를 측정하였다. 이의 결과는 도 5에 도시하였다.As the ROS scavenger's active oxygen scavenging effect was confirmed using MiniSOG/FMN and TMB, the active oxygen scavenger's active oxygen scavenging effect was measured using Dopamine, which changes color when oxidized similarly to TMB. The result of this is shown in FIG. 5 .
도 5는 MiniSOG/FMN, Dopamine을 포함하는 용액에 3개의 ROS 스캐빈저를 농도별(20mM 및 20μM)로 각각 처리하여 측정한 결과를 나타낸다.Figure 5 shows the results measured by treating three ROS scavengers by concentration (20 mM and 20 μM) in a solution containing MiniSOG/FMN and Dopamine, respectively.
도 5의 (A)는 MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)은 존재하되 dopamine과 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 1), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)와 dopamine은 존재하되 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 2), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명), dopamine 및 3개의 ROS 스캐빈저(농도 20 mM) 각각이 존재하는 군(Well No. 3 내지 5)에 LED 광 조사 (10 min at a light density of 10 mM cm-1)를 하지 않았을 때와, 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별(10분, 20분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간)로 상온에서 추가로 인큐베이션 한 결과를 나타냈다.Figure 5 (A) shows the presence of MiniSOG/FMN (named as miniSOG) but no dopamine and ROS scavenger (Well No. 1), MiniSOG/FMN (named as miniSOG) and dopamine but presence of ROS scavenger LED light irradiation (10 min at a light density of 10 mM cm-1) and irradiated with LED light (10 mW cm -2 ) for 10 minutes, and then microplates were irradiated with no light at different times (10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 1 hour, 2 hours, 4 hours) showed the results of additional incubation at room temperature.
LED 광조사를 하지 않았을 때(0min으로 명명)는 MiniSOG/FMN이 광활성화로 인한 활성산소를 생성하지 않기 때문에, Well No. 1 내지 5 모두에서 색상 변화가 관찰되지 않고 노란색을 유지하였고, LED 광조사를 한 뒤 시간별로 인큐베이션 하였을 때(10min, 20min, 30min, 1h, 2h, 4h로 명명)는 MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 Well No.2는 인큐베이션 10분부터 연한 갈색으로 변하면서 4시간째 검정색으로 변한 것이 관찰되었다. MiniSOG/FMN, dopamine 및 DBS를 포함하는 Well No.3 은 인큐베이션 2시간까지 노란색을 유지하다가 4시간 째 연한 갈색으로 조금 변하였다. MiniSOG/FMN, dopamine 및 NaN3을 포함하는 Well No.4는 인큐베이션 2시간 째 연한 갈색으로 조금 변하고, 4시간 째 갈색으로 변하였다. MiniSOG/FMN, TMB 및 D-Mannitol를 포함하는 Well No.5는 인큐베이션 30분부터 갈색으로 변하였고 4시간 째는 검정색으로 변하였다.Since MiniSOG/FMN does not generate active oxygen due to photoactivation when LED light is not irradiated (named at 0 min), Well No. In all of 1 to 5, no color change was observed and the yellow color was maintained, and when incubated by time after irradiation with LED light (named 10min, 20min, 30min, 1h, 2h, 4h), MiniSOG/FMN and TMB were included. It was observed that Well No. 2 to be changed to black at 4 hours while changing to light brown from 10 minutes of incubation. Well No. 3 containing MiniSOG/FMN, dopamine, and DBS maintained a yellow color until 2 hours of incubation and then slightly changed to light brown at 4 hours. Well No. 4 containing MiniSOG/FMN, dopamine, and NaN3 turned slightly brown at 2 hours of incubation and brown at 4 hours. Well No.5 containing MiniSOG/FMN, TMB and D-Mannitol turned brown from 30 minutes of incubation and turned black at 4 hours.
이의 결과는 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소와 반응하여 산화되어 색깔이 변하는 TMB를 발색기질로 사용하였을 때와 유사한 패턴으로 3가지 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과는 DBS, NaN3에서 나타났다.The results showed a pattern similar to that when TMB, which is oxidized and color-changed by reaction with active oxygen generated by photoactivated MiniSOG/FMN, was used as a color development substrate. The active oxygen scavenging effect of the three ROS scavengers was found in DBS and NaN3. .
도 5의 (B)는 MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)은 존재하되 dopamine과 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 1), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명)와 dopamine은 존재하되 ROS 스캐빈저는 없는 군(Well No. 2), MiniSOG/FMN(miniSOG으로 명명), dopamine 및 3개의 ROS 스캐빈저(농도 20 μM) 각각이 존재하는 군(Well No. 3 내지 5)에 LED 광 조사 (10 min at a light density of 10 mM cm-1)를 하지 않았을 때와, 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별(10분, 20분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간)로 상온에서 추가로 인큐베이션 한 결과를 나타냈다.5 (B) shows a group in which MiniSOG/FMN (named as miniSOG) is present but dopamine and ROS scavenger are absent (Well No. 1), MiniSOG/FMN (named as miniSOG) and dopamine are present but ROS scavenger is present LED light irradiation (10 min at a light density of 10 mM cm-1) and irradiated with LED light (10 mW cm -2 ) for 10 minutes, and then microplates were irradiated with no light at different times (10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 1 hour, 2 hours, 4 hours) showed the results of additional incubation at room temperature.
LED 광조사를 하지 않았을 때(0min으로 명명)는 MiniSOG/FMN이 광활성화로 인한 활성산소를 생성하지 않기 때문에, Well No. 1 내지 5 모두에서 색상 변화가 관찰되지 않고 노란색을 유지하였고, LED 광조사를 한 뒤 시간별로 인큐베이션 하였을 때(10min, 20min, 30min, 1h, 2h, 4h로 명명)는 MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 Well No.2는 인큐베이션 10분부터 연한 갈색으로 변하면서 4시간째 검정색으로 변한 것이 관찰되었다. MiniSOG/FMN, dopamine 및 DBS, NaN3, D-Mannitol를 각각 포함하는 Well No.3 내지 5는 인큐베이션 30분부터 연한 갈색으로 변하면서 4시간째 검정색으로 변하였다.Since MiniSOG/FMN does not generate active oxygen due to photoactivation when LED light is not irradiated (named at 0 min), Well No. In all of 1 to 5, no color change was observed and the yellow color was maintained, and when incubated by time after irradiation with LED light (named 10min, 20min, 30min, 1h, 2h, 4h), MiniSOG/FMN and TMB were included. It was observed that Well No. 2 to be changed to black at 4 hours while changing to light brown from 10 minutes of incubation. Well Nos. 3 to 5 containing MiniSOG/FMN, dopamine, DBS, NaN3, and D-Mannitol, respectively, turned light brown after 30 minutes of incubation and turned black after 4 hours.
즉, 노란색을 가지는 MiniSOG/FMN이 빛에 의해 활성화되어 생성한 일중항산소로 인해 색깔을 가지지 않는 dopamine이 산화되어 갈색-검정색으로 변하여 최종적으로 갈색-검정색으로 보여진 것이다. 이 때, ROS 스캐빈저가 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하여 dopamine이 산화되지 않기 때문에 최종적으로 노란색으로 보여진 것이다.In other words, due to the singlet oxygen produced by the activation of yellow MiniSOG/FMN by light, colorless dopamine was oxidized and changed to brown-black, which was finally shown as brown-black. At this time, the ROS scavenger scavenges the active oxygen generated by the photoactivated MiniSOG/FMN, and dopamine is not oxidized, so it is finally shown in yellow.
도 5를 통해, dopamine도 광활성화된 MiniSOG/FMN과 반응하여 산화반응에 따라 색깔변화가 일어나고, 이를 이용하여 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과를 확인할 수 있음을 알 수 있었다.5, it was found that dopamine also reacts with the photoactivated MiniSOG/FMN and changes color according to the oxidation reaction, which can be used to confirm the active oxygen scavenger effect of the ROS scavenger.
도 3 내지 도 5는 광활성화된 MiniSOG/FMN과 산화반응 시 색깔이 변하는 발색기질인 TMB 또는 dopamine을 이용하여 간단하게 ROS 스캐빈저를 스크리닝 할 수 있는 방법임을 시사한다.3 to 5 suggest that it is a simple method for screening ROS scavengers using photoactivated MiniSOG/FMN and TMB or dopamine, which are chromogenic substrates that change color upon oxidation.
● ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과 측정 - 형광● Measurement of active oxygen scavenging effect of ROS scavenger - Fluorescence
시험관내(in vitro) ROS 분석을 위해, 일중항산소를 ADPA(Anthracene-9,10-dipropionic acid)를 사용하여 측정 하였다. 먼저, 정제된 miniSOG 단백질 10μM과 50μM ADPA을 ADPA 반응 완충액(50 mM HEPES-KOH, pH 7.4)으로 혼합하여 최종 부피 100μL로된 혼합물을 만들었다. 혼합물에 LED 광(10 mW cm-2)을 10 분 동안 조사 하였다. ROS 수준은 LED 광 전후에 ADPA의 형광강도 감소를 측정함으로써 분석 하였다. ADPA의 형광변화는 여기 파장 380 nm 및 방출 파장 430 nm로 설정된 마이크로 플레이트 리더를 사용하여 측정하였다. 이 때 여기 파장은 miniSOG 또는 스캐빈저의 여기에 최소한의 영향을 미치게 하였다.For in vitro ROS analysis, singlet oxygen was measured using ADPA (Anthracene-9,10-dipropionic acid). First, 10 μM of purified miniSOG protein and 50 μM ADPA were mixed with ADPA reaction buffer (50 mM HEPES-KOH, pH 7.4) to make a mixture with a final volume of 100 μL. The mixture was irradiated with LED light (10 mW cm -2 ) for 10 minutes. ROS levels were analyzed by measuring the decrease in fluorescence intensity of ADPA before and after LED light. Fluorescence change of ADPA was measured using a microplate reader set to an excitation wavelength of 380 nm and an emission wavelength of 430 nm. At this time, the excitation wavelength had a minimal effect on the excitation of the miniSOG or the scavenger.
ROS 소거 효과를 평가하기 위해, 3개의 ROS 스캐빈저(DBS, NaN3 및 D- mannitol)와 Physalis minima L. 에서 추출한 5개의 식물 추출 화합물(MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR-PM6 및 MISR-PM7; 각각 #1 내지 #5로 명명)을 사용했다. 적절한 농도의 각 화합물과 miniSOG 단백질(최종농도, 10μM)을 ADPA 반응 완충액에 먼저 혼합하여 혼합물을 만든 뒤, 이후에 ADPA(최종 농도, 50μM)를 혼합물에 추가하였다.To evaluate the ROS scavenging effect, three ROS scavengers (DBS, NaN3 and D-mannitol) and five plant-extracted compounds from Physalis minima L. (MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR- PM6 and MISR-PM7; designated #1 to #5, respectively) were used. Each compound at an appropriate concentration and miniSOG protein (final concentration, 10 μM) were first mixed in ADPA reaction buffer to form a mixture, and then ADPA (final concentration, 50 μM) was added to the mixture.
실시예 4: MiniSOG/FMN과 ADPA을 이용한 ROS 스캐빈저의 활성산소 소거 효과 측정Example 4: Measurement of active oxygen scavenging effect of ROS scavenger using MiniSOG/FMN and ADPA
활성산소 스캐빈저의 소거 효과를 확인하기 위해, MiniSOG/FMN과 ADPA를 포함하는 용액에 3개의 공지된 ROS 스캐빈저(DBS, NaN3, 및 D-mannitol)의 활성산소 소거 정도를 형광측정기로 측정했다. 이의 결과는 도 6에 도시하였다.To confirm the scavenging effect of the active oxygen scavenger, the degree of active oxygen scavenging of three known ROS scavengers (DBS, NaN3, and D-mannitol) in a solution containing MiniSOG/FMN and ADPA was measured with a fluorometer. did. The result of this is shown in FIG. 6 .
도 6은 MiniSOG/FMN과 ADPA를 포함하는 군(Control로 명명), MiniSOG/FMN, ADPA와 3개의 ROS 스캐빈저 각각이 존재하는 군(각각 DBS, NaN3, 및 Mannitol로 명명)에 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별(10분, 20분, 30분)로 상온에서 추가로 인큐베이션 한 결과를 나타냈다.Figure 6 shows a group containing MiniSOG/FMN and ADPA (named Control), a group containing MiniSOG/FMN, ADPA, and three ROS scavengers (named DBS, NaN3, and Mannitol, respectively) for 10 minutes. LED light (10mW cm −2 ) was irradiated, and then the microplate was further incubated at room temperature by time (10 minutes, 20 minutes, 30 minutes) without light irradiation.
Control군은 ROS 스캐빈저를 포함하고 있지 않기 때문에 ADPA의 형광 강도가 높았고, 3개의 ROS 스캐빈저 중 NaN3가 ADPA 형광강도가 가장 낮은 즉, 활성산소 소거 효과가 가장 뛰어난 것으로 관찰되었다. D-Mannitol은 ADPA의 형광 강도가 가장 높은 즉, 활성산소 소거 효과가 없는 것으로 관찰되었다.Since the control group did not contain the ROS scavenger, the fluorescence intensity of ADPA was high, and among the three ROS scavengers, NaN3 had the lowest ADPA fluorescence intensity, that is, it was observed that the active oxygen scavenger effect was the most excellent. D-Mannitol was observed to have the highest fluorescence intensity of ADPA, that is, no active oxygen scavenging effect.
이의 결과는 MiniSOG/FMN과 TMB를 이용하여 측정한 도 3의 결과와 일치 하지 않았다. 이러한 불일치는 ADPA의 여기 파장에서 DBS의 자가 형광이 발생하여 나타난 것이다. 하지만 도 3의 결과와 마찬가지로 MiniSOG/FMN이 광활성화 되면 주로 일중항산소, 수퍼옥사이드를 생성하는 것을 뒷받침하는 것은 일치함을 알 수 있다.This result did not match the result of FIG. 3 measured using MiniSOG/FMN and TMB. This discrepancy is due to autofluorescence of DBS at the excitation wavelength of ADPA. However, as in the results of FIG. 3, it can be seen that when MiniSOG / FMN is photoactivated, it is consistent to support the production of singlet oxygen and superoxide.
이를 통해, 본 출원의 광감각단백질 및 발색기질을 포함한 항산화물질 스크리닝 조성물은 형광기질이 아닌 발색기질을 사용하기 때문에, ADPA로 측정했을 때 나타나는 자가형광 문제가 발생하지 않는 장점이 있는 것을 확인할 수 있었다.Through this, it was confirmed that the antioxidant screening composition including the light-sensing protein and the chromogenic substrate of the present application does not have the self-fluorescence problem when measured by ADPA because it uses a chromogenic substrate rather than a fluorescent substrate. .
● ● 베트남 식물로부터 추출한 천연 화합물 추출 및 정제(Extraction and purification of natural compounds from a Vietnamese plant)Extraction and purification of natural compounds from a Vietnamese plant
Physalis minima L.의 지상부(aerial parts)는 2018년 9월 베트남 Thua Thien Hue Province Nam Dong에서 수득하였으며, Ms. Nguyen Quynh Nga(베트남 국립 의약 재료 연구소)이 수행하였다. 바우처 표본(MISR2018-18)은 베트남 VAST의 Mientrung Institute for Scientific Research 연구소의 표본관에 기탁하였다.The aerial parts of Physalis minima L. were obtained from Nam Dong, Thua Thien Hue Province, Vietnam in September 2018, and Ms. Nguyen Quynh Nga (National Institute of Medicinal Materials, Vietnam). The voucher specimen (MISR2018-18) was deposited in the Herbarium of the Mientrung Institute for Scientific Research, Vietnam VAST.
P. minima(2.6 kg)의 지상부의 건조 및 분말은 1시간 동안 초음파 처리하여 MeOH로 3회 (각 5 L) 추출 하였다. MeOH 추출물을 감압 농축하여 잔류물(PM, 150.0 g)을 얻었다. 이 잔류물을 물 (1.5 L)에 현탁시키고, n-헥산(3 x 2 L), 디클로로 메탄(3 x 2 L) 및 에틸아세테이트(3 x 2 L)로 연속적으로 분리하여 다음을 수득하였다: n- 헥산(PMH, 31.0 g), 디클로로 메탄(PMD, 15.0 g), 에틸아세테이트(PME, 8.0 g) 및 물층(PMW): 나열한 질량은 용매 제거 후의 질량임.The dried and powdered aerial parts of P. minima (2.6 kg) were sonicated for 1 hour and extracted with MeOH three times (5 L each). The MeOH extract was concentrated under reduced pressure to obtain a residue (PM, 150.0 g). This residue was suspended in water (1.5 L) and partitioned successively between n-hexane (3 x 2 L), dichloromethane (3 x 2 L) and ethyl acetate (3 x 2 L) to give: n-Hexane (PMH, 31.0 g), dichloromethane (PMD, 15.0 g), ethyl acetate (PME, 8.0 g) and water layer (PMW): Mass listed is after solvent removal.
PMD 분획을 실리카겔 CC에 적용하고, 디클로로 메탄/메탄올(20/1, v / v)로 용출하여 3개의 하위 분획(PMD1-PMD3)을 수득 하였다. 부분 분획 PMD2를 용매 RP-18 CC와 메탄올/물(2/1, v/v)을 사용하여 추가로 정제하여 화합물 MISR-PM3 (40 mg)을 수득하였다. 부분 분획 PMD3을 용매 디클로로 메탄/메탄올(20/1, v/v)을 사용하여 실리카겔 CC로 분리하고, 추가적으로 RP-18 CC와 아세톤/물(1/2, v/v)을 분리하여 화합물 MISR-PM4 (20mg) 및 MISR-PM7 (50mg)를 수득하였다.The PMD fraction was applied to silica gel CC and eluted with dichloromethane/methanol (20/1, v/v) to obtain three sub-fractions (PMD1-PMD3). Partial fraction PMD2 was further purified using solvent RP-18 CC and methanol/water (2/1, v/v) to give compound MISR-PM3 (40 mg). Partial fraction PMD3 was separated by silica gel CC using solvent dichloromethane/methanol (20/1, v/v), and additionally RP-18 CC and acetone/water (1/2, v/v) were separated to form compound MISR -PM4 (20 mg) and MISR-PM7 (50 mg) were obtained.
수용액을 농도가 증가하는 메탄올(25, 50, 75, and 100%; 각각 1.5 L)을 포함하는 물/메탄올을 Diaion HP-20P 컬럼에 적용하여 4개의 분획(PMW1-PMW4)을 수득하였다.Water/methanol containing aqueous solutions with increasing concentrations of methanol (25, 50, 75, and 100%; 1.5 L each) was applied to a Diaion HP-20P column to obtain four fractions (PMW1-PMW4).
PMW2 분획을 실리카 겔 CC에 침지시키고, 디클로로 메탄/메탄올/물(5/1/0.1, v/v/v)로 용리시켜 2개의 서브 분획(PMW2a-PMW2b)을 수득 하였다. PMW2a 서브 분획을 용매 아세톤/물(1/2, v/v)과 RP-18 CC를 사용하여 추가 정제하여 화합물 MISR-PM5(9.0 mg)를 수득 하였다. 마지막으로, PMW2b 서브 분획을 용매 아세톤/물(1/2, v/v)과 RP-18 CC를 이용하여 추가 정제하여 화합물 MISR-PM6(12.0 mg)을 수득 하였다. 분리된 5개 화합물의 화학 구조는 문헌에 보고된 데이터와 비교할 뿐만 아니라 NMR 데이터에 기반하여 설명하였다.The PMW2 fraction was immersed in silica gel CC and eluted with dichloromethane/methanol/water (5/1/0.1, v/v/v) to give two sub-fractions (PMW2a-PMW2b). The PMW2a sub-fraction was further purified using the solvents acetone/water (1/2, v/v) and RP-18 CC to obtain the compound MISR-PM5 (9.0 mg). Finally, the PMW2b sub-fraction was further purified using solvents acetone/water (1/2, v/v) and RP-18 CC to obtain compound MISR-PM6 (12.0 mg). The chemical structures of the five isolated compounds were explained based on NMR data as well as comparison with data reported in the literature.
● ● ICIC 5050 측정(Determination of IC Determination of IC 5050 (inhibitory concentration))(inhibitory concentration))
억제 분석(inhibition assay)을 위해, MISR-PM5의 저장(stock) 용액(32.8mM)을 반응 완충액에서 다양한 농도로 연속 희석(serial dilution)하고, 동일한 부피의 각 농도별 화합물을 반응 완충액에 용해된 miniSOG 및 TMB를 포함하는 용액과 혼합하였다.For the inhibition assay, the stock solution (32.8 mM) of MISR-PM5 was serially diluted to various concentrations in the reaction buffer, and an equal volume of the compound for each concentration was dissolved in the reaction buffer. A solution containing miniSOG and TMB was mixed.
IC50을 계산하기 위해, 표준화된 흡광도값(660 nm에서 ABSLED-ABS0)을 화학 농도의 함수로 플로팅(plotting)한 다음, Origrin software (ver 9.0, OrugubLab Corporation)의 비선형 회귀 방식을 사용하는 4-parameter logistic equation (dose-response model for ligand binding)에 적용하였다.To calculate the IC50, normalized absorbance values (ABS LED -ABS 0 at 660 nm) were plotted as a function of chemical concentration, followed by 4 -parameter logistic equation (dose-response model for ligand binding) was applied.
실시예 5: Physalis minima L.에서 추출한 5가지 언노운(unknown) 화합물의 활성산소 소거 효과 측정 - 비색반응Example 5: Measurement of active oxygen scavenging effect of 5 unknown compounds extracted from Physalis minima L. - colorimetric reaction
실시예 1 내지 4를 통해 ROS 스캐빈저 스크리닝이 가능하다는 것을 알았고, 이를 이용하여 언노운 화합물의 활성산소 소거 효과를 측정하였다.It was found that ROS scavenger screening was possible through Examples 1 to 4, and the active oxygen scavenging effect of the unknown compound was measured using this.
MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 용액에 Physalis minima L.에서 추출한 5가지 천연 화합물(MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR-PM6, MISR-PM7)의 농도별(100μM, 1mM)로 광조사 유무에 따른 활성산소 소거 효과를 측정했다. 이의 결과는 도 7에 도시하였다.Five natural compounds (MISR-PM3, MISR-PM4, MISR-PM5, MISR-PM6, MISR-PM7) extracted from Physalis minima L. in a solution containing MiniSOG/FMN and TMB at different concentrations (100 μM, 1 mM) The active oxygen scavenging effect according to the presence or absence of light irradiation was measured. The result of this is shown in FIG. 7 .
도 7의 (A)는 MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 군(Untreated control로 명명), MiniSOG/FMN, TMB와 5개의 화합물이 각각 존재하는 군(각각 #1, #2, #3, #4, #5로 명명)에 LED를 조사하지 않았을 때는 활성산소가 생성되지 않기 때문에 화합물 농도 100μM, 1mM 모두에서 색깔이 변하지 않고 노란색을 유지 하였다. LED를 조사하였을 때는 5개의 화합물 중 #3만 색깔이 변하지 않고 노란색을 유지하였고, #1, #2, #4, #5는 초록색으로 변하였다. 이는 화합물 농도 100μM, 1mM 모두에서 동일하게 관찰되었다.7(A) shows a group containing MiniSOG/FMN and TMB (named untreated control), a group containing MiniSOG/FMN, TMB and five compounds (#1, #2, #3, #4, respectively). , #5) was not irradiated with LED, so active oxygen was not generated, so the color did not change at both 100μM and 1mM compound concentrations and maintained a yellow color. When the LED was irradiated, only #3 among the five compounds remained yellow without changing color, and #1, #2, #4, and #5 turned green. This was observed at both 100 μM and 1 mM compound concentrations.
즉, 노란색을 가지는 MiniSOG/FMN이 빛에 의해 활성화되어 생성한 일중항산소로 인해 색깔을 가지지 않는 TMB가 산화되어 파란색으로 변하여 최종적으로 초록색으로 보여진 것이다. 이 때, #1, #2, #3, #4, #5 화합물들 중 활성산소를 소거하는 효과를 가진 화합물일 경우, 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하여 TMB가 산화되지 않기 때문에 최종적으로 노란색으로 보여진 것이다.That is, due to the singlet oxygen produced by the activation of the yellow MiniSOG/FMN by light, TMB, which does not have a color, is oxidized and turned blue, finally showing green. At this time, among the
이는 5개의 화합물들 중 #1, #2, #4, #5는 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하지 못하여 TMB가 산화반응을 일으켜 색깔이 변하여 초록색으로 변한 것이고, #3은 광활성화된 MiniSOG/FMN이 생성한 활성산소를 소거하여 TMB가 산화반응을 하지 않았기 때문에 색깔이 노란색으로 유지된 것이다. 도 7의 (B)는 도 7(A)를 마이크로 플레이트 리더 660nm 흡광도에서 측정한 그래프이다. This means that among the 5 compounds, #1, #2, #4, and #5 did not scavenge the active oxygen generated by the photoactivated MiniSOG/FMN, resulting in an oxidation reaction of TMB, resulting in a color change to green. The yellow color was maintained because the photoactivated MiniSOG/FMN scavenged the active oxygen generated and the TMB did not undergo an oxidation reaction. FIG. 7(B) is a graph obtained by measuring the absorbance of FIG. 7(A) at 660 nm with a microplate reader.
도 7을 통해 Physalis minima L.에서 추출한 5개의 언노운 화합물들 중 #3은 활성산소 소거 효과가 뛰어난 물질임을 알 수 있었다.It can be seen from FIG. 7 that #3 among the five unknown compounds extracted from Physalis minima L. has an excellent active oxygen scavenging effect.
실시예 6: MiniSOG/FMN과 ADPA을 이용한 Physalis minima L.에서 추출한 5가지 언노운(unknown) 화합물의 활성산소 소거 효과 측정 - 형광Example 6: Measurement of the active oxygen scavenging effect of 5 unknown compounds extracted from Physalis minima L. using MiniSOG/FMN and ADPA - Fluorescence
실시예 5를 통해 5가지 화합물의 활성산소 소거 효과를 육안으로 색깔이 변한 것을 확인하였고 형광측정기를 통해 이를 확인하여 비교하였다.Through Example 5, it was confirmed that the color of the active oxygen scavenging effect of the five compounds was visually changed, and this was confirmed and compared through a fluorescence meter.
MiniSOG/FMN과 ADPA를 포함하는 용액에 5개의 언노운 화합물(각각 #1, #2, #3, #4, #5로 명명)의 활성산소 소거 정도를 형광측정기로 측정했다. 이의 결과는 도 8에 도시하였다.The degree of active oxygen scavenging of five unknown compounds (named #1, #2, #3, #4, and #5, respectively) in a solution containing MiniSOG/FMN and ADPA was measured using a fluorometer. The results are shown in FIG. 8 .
도 8은 MiniSOG/FMN과 ADPA를 포함하는 군(Untreated control로 명명), MiniSOG/FMN, ADPA와 5개의 언노운 화합물 각각이 존재하는 군(각각 #1, #2, #3, #4, #5로 명명)에 10분 동안 LED 광(10mW cm-2)을 조사하고, 이후에 빛을 조사하지 않은 상태에서 마이크로 플레이트를 시간별(10분, 20분, 30분)로 상온에서 추가로 인큐베이션 한 결과를 나타냈다.Figure 8 shows a group containing MiniSOG/FMN and ADPA (named untreated control), a group containing MiniSOG/FMN, ADPA and five unknown compounds (#1, #2, #3, #4, #5, respectively). Named) was irradiated with LED light (10 mW cm -2 ) for 10 minutes, and the microplate was further incubated at room temperature for each hour (10 minutes, 20 minutes, 30 minutes) without irradiation thereafter. showed
Unknown control군은 MiniSOG/FMN과 ADPA만 포함하고 있기 때문에 ADPA의 형광 강도가 높았고, 5개의 언노운 화합물들 중 #3의 ADPA 형광강도가 가장 낮은 즉, 활성산소 소거 효과가 뛰어난 것으로 확인하였다.Since the unknown control group contained only MiniSOG/FMN and ADPA, the fluorescence intensity of ADPA was high, and the ADPA fluorescence intensity of #3 among the five unknown compounds was the lowest, that is, it was confirmed that the active oxygen scavenging effect was excellent.
이의 결과는 MiniSOG/FMN과 TMB를 이용하여 측정한 도 7의 결과와 일치 하였다.This result was consistent with the result of FIG. 7 measured using MiniSOG/FMN and TMB.
실시예 7: MiniSOG/FMN과 TMB를 이용한 Physalis minima L.에서 추출한 언노운(unknown) 화합물 #3의 활성산소 소거 IC50 측정Example 7: Determination of reactive oxygen species scavenging IC50 of
실시예 5 및 6을 통해 Physalis minima L.에서 추출한 5가지 화합물 중 #3 화합물이 활성산소 소거 효과가 가장 뛰어난 것을 확인하였다.It was confirmed that among the five compounds extracted from Physalis minima L. through Examples 5 and 6,
그래서 #3 화합물의 활성산소 소거 IC50 농도를 측정하였다. MiniSOG/FMN과 TMB를 포함하는 용액에 #3 화합물을 연속 희석하여 농도별(각각 0.5μM, 1μM, 1.5μM, 2.5μM, 4μM, 6μM, 10μM, 15μM, 25μM, 40μM, 65μM, 100μM 명명)로 광 조사 유무에 따른 활성산소 소거 효과를 측정하였다. 이의 결과는 도 9에 도시하였다.Therefore, the active oxygen scavenging IC50 concentration of
도 9는 MiniSOG/FMN, TMB와 연속 희석된 농도별의 #3 화합물에 LED 광조사 유무에 따른 활성산소 소거 효과를 측정한 결과를 나타냈다.Figure 9 shows the results of measuring the active oxygen scavenging effect according to the presence or absence of LED light irradiation to MiniSOG / FMN, TMB and # 3 compound by serially diluted concentration.
도 9의 (A)에서는 LED 광조사를 하지 않았을 때는 #3 화합물의 모든 농도에서 노란색을 유지하였다. 광조사를 하였을 때는 #3 화합물의 농도가 0.5μM, 1μM, 1.5μM, 2.5μM, 4μM, 6μM, 10μM까지는 초록색으로 변화하였으나, 이후의 농도에서는 노란색으로 변한 것을 확인하였다.In (A) of FIG. 9 , yellow color was maintained at all concentrations of
도 9의 (B)는 IC50을 계산하기 위해, 도 9(A)를 마이크로 플레이트 리더 660nm 흡광도에서 측정한 그래프이다. 화학 물질 #3의 IC50은 9.8 μM 인 것으로 확인되었다.FIG. 9(B) is a graph obtained by measuring the absorbance of FIG. 9(A) using a microplate reader at 660 nm to calculate IC50. The IC50 of
도 9의 (C)는 Physalis minima L.에서 추출한 언노운(unknown) 화합물 5가지를 분석하였고, 그 중 활성산소 소거 효능이 있는 #3의 화학 구조식을 나타낸 것이다. Figure 9(C) shows five unknown compounds extracted from Physalis minima L. analyzed, and the chemical structural formula of #3, which has an active oxygen scavenging effect, is shown.
도 10은 Physalis minima L.에서 추출한 언노운(unknown) 화합물 5가지를 분석한 결과인데, 각 화합물의 분자량과 화합물 이름을 조사한 결과이다.Figure 10 shows the results of analyzing 5 unknown compounds extracted from Physalis minima L., and is the result of investigating the molecular weight and compound name of each compound.
그 중 본원의 방법으로 스크리닝 한 5가지 화합물들 중 활성산소 소거 효능이 있는 것으로 판명된 #3은 루틴(Rutin)이라는 물질이었다. Among the five compounds screened by the method of the present application, #3, which was found to have an active oxygen scavenging effect, was a substance called Rutin.
루틴은 rutoside으로도 불리며, 플라보노이드계 프라보놀 배당체(글리시드)의 일종이다. 이는 오렌지, 레몬, 포도 및 딸기와 같은 자연식물에서 주로 발견되는 폴리페놀계 플라보노이드 그룹에 속하는 화합물이다. 실제로 루틴은 ROS 소거효과를 보였으며, ROS 관련 질병에 대한 치료 가능성을 가지고 있는 물질이다(Molecules 19, 19036-19049 (2014);, Oxidative Medicine and Cellular Longevity (2018);, Expert Opinion on Investigational Drugs 22, 1063-1079 (2013);, Food & Function 6, 3296-3306 (2015)).Rutin, also called rutoside, is a kind of flavonoid-based flavonol glycoside (glycid). It is a compound belonging to the group of polyphenolic flavonoids found mainly in natural plants such as oranges, lemons, grapes and strawberries. In fact, rutin has shown an ROS scavenging effect, and is a substance that has therapeutic potential for ROS-related diseases (Molecules 19, 19036-19049 (2014);, Oxidative Medicine and Cellular Longevity (2018);, Expert Opinion on Investigational Drugs 22 , 1063-1079 (2013); Food &
이러한 결과들은 Rutin이 일중항 산소 제거제로 작용하고, quercetin 또는 aringin보다 일중항산소를 소거하는데 4배 더 강한 효과가 있다는 이전 보고와 매우 일치하였다(Free Radical Biology and Medicine 9, 19-21 (1990);, Journal of Physical Chemistry B 109, 4234-4240 (2005);, . PLoS One 7 (2012)).These results are very consistent with the previous report that rutin acts as a singlet oxygen scavenger and is four times stronger than quercetin or aringin in scavenging singlet oxygen (Free Radical Biology and Medicine 9, 19-21 (1990) ;, Journal of Physical Chemistry B 109, 4234-4240 (2005);, PLoS One 7 (2012)).
도 7 내지 도 10의 결과를 종합하면, 본 출원의 방법으로 언노운 화합물 5가지 각각의 활성산소 소거 효과를 평가한 결과는 이후에 화합물의 역분석을 하였을 때와 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 본 출원의 방법은 항산화 후보물질의 활성산소 소거능을 평가 및 스크리닝을 간단하고 정확하게 하는데 매우 적합한 것임을 시사한다.Summarizing the results of FIGS. 7 to 10, the results of evaluating the active oxygen scavenging effect of each of the five unknown compounds by the method of the present application were obtained consistent with the reverse analysis of the compound later. That is, it suggests that the method of the present application is very suitable for simple and accurate evaluation and screening of the active oxygen scavenging ability of antioxidant candidates.
상기에서는 본 출원에 따른 실시예를 기준으로 본 출원의 구성과 특징을 설명하였으나 본 출원은 이에 한정되지 않으며, 본 출원의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and characteristics of the present application have been described based on the embodiments according to the present application, but the present application is not limited thereto, and various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present application. It is apparent to those skilled in the art, and therefore such changes or modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
<110> INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION HANYANG UNIVERSITY <120> A Composition for antioxidant screening using protein based photosensitizer and substrate and method thereof <130> CP19-225 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MiniSOG forward primer <400> 1 cgggatccca tggagaagag cttcgtgatc ac 32 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MiniSOG reverse primer <400> 2 cccaagcttc tagccgtcca gctgcacg 28 <110> INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION HANYANG UNIVERSITY <120> A composition for antioxidant screening using protein based photosensitizer and substrate and method thereof <130> CP19-225 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 32 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> MiniSOG forward primer <400> 1 cgggatccca tggagaagag cttcgtgatc ac 32 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> MiniSOG reverse primer <400> 2 cccaagcttc tagccgtcca gctgcacg 28
Claims (13)
(1) 다음을 제공함:
a) 단백질기반의 광감각제;
b) 발색기질;
c) 항산화 후보물질; 및
d) 빛;
(2) 상기 발색기질의 색깔변화를 확인하여 상기 항산화 후보물질이 항산화 물질인지 여부를 결정함;
을 포함하고,
이 때, 상기 발색기질은 5-ASA(5-aminosalicylic acid), 4-CN(4-chloro-1-naphthol), DAB(3,3′- diaminobenzidine), DAD(o-Dianisidine dihydrochloride), OPD(o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB(3,3′',5,5′'-Tetramethylbenzidine), dopamine, serotonin 및 이의 유도체(derivative), 변이체 중 선택되는 어느 하나 이상이고,
이 때, 상기 색깔변화는 측정기기를 사용하지 않고 육안으로 확인하는 것이고,
이 때, 상기 발색기질의 색깔변화는 상기 항산화 후보물질이 상기 단백질기반의 광감각제가 생성한 활성산소를 제거함에 의해 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for screening antioxidants performed in vitro, the method comprising:
(1) Provided:
a) a protein-based photosensitizer;
b) chromogenic substrate;
c) antioxidant candidates; and
d) light;
(2) determining whether the antioxidant candidate material is an antioxidant material by checking the color change of the color substrate;
including,
At this time, the chromogenic substrate is 5-ASA (5-aminosalicylic acid), 4-CN (4-chloro-1-naphthol), DAB (3,3′-diaminobenzidine), DAD (o-Dianisidine dihydrochloride), OPD ( At least one selected from o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB (3,3′′,5,5′′-Tetramethylbenzidine), dopamine, serotonin and derivatives and variants thereof,
At this time, the color change is visually confirmed without using a measuring device,
At this time, the color change of the chromogenic substrate is characterized in that the antioxidant candidate material is caused by removing the active oxygen generated by the protein-based photosensitizer.
상기 (1) 다음을 제공함;은,
상기 a) 단백질기반의 광감각제;, b) 발색기질;, c) 항산화 후보물질; d) 빛; 중 선택되는 어느 하나 이상은 각각 독립적으로 제공되거나 또는/및 혼합되어 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The above (1) provides;
a) a protein-based photosensitizer; b) a color-developing substrate; c) an antioxidant candidate; d) light; A method characterized in that any one or more selected from are provided independently or / and provided in combination.
상기 (1) 다음을 제공함;은,
상기 a) 단백질기반의 광감각제;, b) 발색기질;, c) 항산화 후보물질;의 혼합물을 만듦; 상기 혼합물에 상기 d) 빛을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The above (1) provides;
making a mixture of a) a protein-based photosensitizer; b) a color-developing substrate; and c) an antioxidant candidate; d) light is provided to the mixture.
상기 (1) 다음을 제공함;은,
상기 a) 단백질기반의 광감각제;, c) 항산화 후보물질;의 혼합물을 만듦; 상기 혼합물에 상기 d) 빛을 제공함; b) 발색기질을 혼합함;을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The above (1) provides;
making a mixture of a) a protein-based photosensitizer; and c) an antioxidant candidate; d) providing light to the mixture; b) mixing a chromogenic substrate;
상기 단백질기반의 광감각제는 KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, KillerOrange 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The protein-based photosensitizer is a method, characterized in that any one or more selected from KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, KillerOrange.
상기 항산화물질은 활성산소를 제거하는 활성산소 스캐빈저(ROS scavenger)
인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The antioxidant is a ROS scavenger that removes active oxygen.
A method characterized by being.
상기 활성산소는 초과산화물(O2 -, superoxide), 수산화라디칼(hydroxyl radical, HO·), 일중항산소(singlet oxygen, 1O2), 과산화수소(hydrogen peroxide, H2O2), 하이포아염소산(hypochlorous acid, HOCl), 일산화질소(Nitric oxide, NO), 퍼옥실라디칼(Peroxyl radical, ROO·), 과산화질산염(Peroxynitrite, ONOO-) 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The active oxygen is a superoxide (O 2 - , superoxide), hydroxyl radical (HO ), singlet oxygen ( 1 O 2 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hypochlorous acid (HOCl), nitric oxide (Nitric oxide, NO), peroxyl radical (ROO·), and peroxynitrite (Peroxynitrite, ONOO-).
상기 단백질기반의 광감각제의 활성산소 생성 또는 활성촉진을 돕는 화합물 보조인자인 티아민 피로인산(thiamine pyrophosphate; TPP 또는 ThDP), 플라빈 모노뉴클레오타이드(flavin mononucleotide, FMN), 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(flavin adenine dinucleotide, FAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(nicotinamide adenine dinucleotide; NAD+ 또는 NADH), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate; NADP+ 또는 NADPH), 조효소 A(coenzyme A, CoA), 피리독살 인산(Pyridoxal phosphate; PLP 또는 P5P), 비오틴(Biotin 또는 B7), 테트라하이드로폴산(tetrahydro folic acid; THFA 또는 H4FA), 다이하이드로폴산(Dihydrofolic acid; DHFA 또는 H2FA), 5,10-메틸렌테트라하이드로폴레이트(methylentetrahydrofolate, MTHF), 아데노실코발라민(adenosylcobalamin, AdoCbl), 메틸코발라민(methylcobalamin; MeCbl 또는 B12), 아스코르브산(ascorbic acid), 필로퀴논(Phylloquinone, K1), 메나퀴논(menaquinone, K2), 조효소 F420(Coenzyme F420, 8-hydroxy-5-deazaflavin) 중 선택되는 어느 하나 이상을 선택적으로 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
Thiamine pyrophosphate (TPP or ThDP), flavin mononucleotide (FMN), flavin adenine dinucleotide (flavin adenine dinucleotide (FAD), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+ or NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+ or NADPH), coenzyme A (CoA), pyridoxal phosphate ( Pyridoxal phosphate (PLP or P5P), biotin (Biotin or B7), tetrahydro folic acid (THFA or H4FA), dihydrofolic acid (DHFA or H2FA), 5,10-methylenetetrahydrofolate ( methylentetrahydrofolate (MTHF), adenosylcobalamin (AdoCbl), methylcobalamin (MeCbl or B12), ascorbic acid, phylloquinone (K1), menaquinone (K2), coenzyme F420 ( Coenzyme F420, 8-hydroxy-5-deazaflavin) characterized in that it can optionally further include any one or more selected from.
상기 단백질기반의 광감각제와 상기 화합물 보조인자는 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2:5, 2:7, 2:9, 2:11, 3:1, 3:2, 3:4 중 선택되는 어느 하나의 몰비(molar ratio)를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 9,
The protein-based photosensitizer and the compound cofactor are 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1: 10, 1:11, 1:12, 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19, 1:20, 2:1, 2:3, 2: 5, 2: 7, 2: 9, 2: 11, 3: 1, 3: 2, characterized in that it has a molar ratio (molar ratio) of any one selected from 4.
상기 키트는,
KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, KillerOrange 중 선택되는 어느 하나 이상인 단백질기반의 광감각제; 및
5-ASA(5-aminosalicylic acid), 4-CN(4-chloro-1-naphthol), DAB(3,3′- diaminobenzidine), DAD(o-Dianisidine dihydrochloride), OPD(o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB(3,3′',5,5′'-Tetramethylbenzidine), dopamine, serotonin 및 이의 유도체(derivative), 변이체 중 선택되는 어느 하나 이상인 발색기질;
을 포함하고,
상기 키트는 외부 광원으로부터 제공되는 빛을 필요로 하고,
이 때, 상기 단백질기반의 광감각제는 빛에 의해 활성화되어 활성산소를 생성하고,
상기 활성산소를 항산화물질 스크리닝을 위한 항산화 후보물질이 제거하는지의 여부에 따라 상기 발색기질의 산화로 색깔변화가 나타나고,
상기 키트는 상기 발색기질의 색깔변화로 상기 항산화 후보물질의 활성산소 제거능을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 키트.
As a kit for screening antioxidants performed in vitro,
The kit,
A protein-based photosensitizer selected from KillerRed, MiniSOG, SOPP, FPFB, SuperNova, mKate2, and KillerOrange; and
5-ASA(5-aminosalicylic acid), 4-CN(4-chloro-1-naphthol), DAB(3,3′-diaminobenzidine), DAD(o-Dianisidine dihydrochloride), OPD(o-Phenylenediamine dihydrochloride), TMB (3,3′′,5,5′′-Tetramethylbenzidine), dopamine, serotonin and its derivatives (derivative), any one or more selected from variants of the chromogenic substrate;
including,
The kit requires light provided from an external light source,
At this time, the protein-based photosensitizer is activated by light to generate active oxygen,
Depending on whether the active oxygen is removed by the antioxidant candidate for antioxidant screening, color change occurs due to oxidation of the chromogenic substrate,
The kit is characterized in that the active oxygen scavenging ability of the antioxidant candidate material can be confirmed by the color change of the chromogenic substrate.
상기 키트는 단백질기반의 광감각제의 활성산소 생성 또는 활성촉진을 돕는 화합물 보조인자인 티아민 피로인산(thiamine pyrophosphate; TPP 또는 ThDP), 플라빈 모노뉴클레오타이드(flavin mononucleotide, FMN), 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(flavin adenine dinucleotide, FAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(nicotinamide adenine dinucleotide; NAD+ 또는 NADH), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate; NADP+ 또는 NADPH), 조효소 A(coenzyme A, CoA), 피리독살 인산(Pyridoxal phosphate; PLP 또는 P5P), 비오틴(Biotin 또는 B7), 테트라하이드로폴산(tetrahydro folic acid; THFA 또는 H4FA), 다이하이드로폴산(Dihydrofolic acid; DHFA 또는 H2FA), 5,10-메틸렌테트라하이드로폴레이트(methylentetrahydrofolate, MTHF), 아데노실코발라민(adenosylcobalamin, AdoCbl), 메틸코발라민(methylcobalamin; MeCbl 또는 B12), 아스코르브산(ascorbic acid), 필로퀴논(Phylloquinone, K1), 메나퀴논(menaquinone, K2), 조효소 F420(Coenzyme F420, 8-hydroxy-5-deazaflavin) 중 선택되는 어느 하나 이상을 선택적으로 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 키트.According to claim 11,
The kit contains thiamine pyrophosphate (TPP or ThDP), flavin mononucleotide (FMN), and flavin adenine dinucleotide ( flavin adenine dinucleotide (FAD), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+ or NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+ or NADPH), coenzyme A (CoA), pyridoxal Phosphoric acid (Pyridoxal phosphate; PLP or P5P), biotin (Biotin or B7), tetrahydro folic acid (THFA or H4FA), dihydrofolic acid (DHFA or H2FA), 5,10-methylenetetrahydrofol methylentetrahydrofolate (MTHF), adenosylcobalamin (AdoCbl), methylcobalamin (MeCbl or B12), ascorbic acid, phylloquinone (K1), menaquinone (K2), coenzyme F420 (Coenzyme F420, 8-hydroxy-5-deazaflavin) kit characterized in that it can optionally further include any one or more selected from.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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M.Becker et al., Journal of the Brazilian Chemical Society, Vol. 30, No. 5, 2019, pp. 1108-1114.* |
P.Wojtovich et al., Redox Biology, Vol. 2, 2014, pp. 368-376.* |
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