KR20040009726A - Fluorescence-Labeled Peptide for ILK1 Protein Kinase Assay and Non-Radioactive ILK1 Protein Kinase Assay Using the Same - Google Patents

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KR20040009726A
KR20040009726A KR1020020043762A KR20020043762A KR20040009726A KR 20040009726 A KR20040009726 A KR 20040009726A KR 1020020043762 A KR1020020043762 A KR 1020020043762A KR 20020043762 A KR20020043762 A KR 20020043762A KR 20040009726 A KR20040009726 A KR 20040009726A
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강상순
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주식회사 아트만 바이오 사이언스
강상순
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Abstract

PURPOSE: A fluorescence-labeled peptide for protein kinase ILK1 assay and a non-radioactive protein kinase ILK1 assay using the same are provided, thereby easily, rapidly, accurately and stably determining the activity of purified or unpurified protein kinase ILK1 without using radioactive isotope. CONSTITUTION: A peptide for protein kinase ILK1 assay is characterized by having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13, wherein the peptide is selected from the amino acid sequences of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8; and the peptide is labeled with fluorescence. A method for determining activity of non-radioactive protein kinase ILK1 comprises the steps of: labeling a peptide for protein kinase ILK1 assay with fluorescence; reacting the fluorescence-labeled peptide with protein kinase ILK1; subjecting the reacted fluorescence-labeled peptide to electrophoresis to separate phosphorylated and unphosphorylated peptides; and determining the quantity of phosphorylated peptide.

Description

아이엘케이1 단백질 인산화효소 활성측정용 형광표지 펩티드 및 이를 이용한 비방사성 아이엘1 단백질 인산화효소 활성측정법{Fluorescence-Labeled Peptide for ILK1 Protein Kinase Assay and Non-Radioactive ILK1 Protein Kinase Assay Using the Same}Fluorescence-Labeled Peptide for ILK1 Protein Kinase Assay and Non-Radioactive ILK1 Protein Kinase Assay Using the Same}

본 발명은 아이엘케이1(ILK1, integrin linked kinase 1) 단백질 인산화효소 활성측정용 형광표지 펩티드 및 이를 이용한 비방사성 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 단백질 인산화효소의 활성을 측정하기 위한 형광표지 펩티드 및 전기 형광표지된 펩티드를 ILK1 단백질 인산화효소와 반응시키고, 자신의 등전점에서 전기영동한 다음, 인산화된 펩티드의 양을 측정함으로써, ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorescently labeled peptide for measuring ILK1 (integrin linked kinase 1) protein kinase activity and a non-radioactive ILK1 protein kinase activity assay using the same. More specifically, the present invention reacts fluorescently labeled peptides and electrofluorescent peptides with ILK1 protein kinase to measure the activity of protein kinase, electrophoreses at their isoelectric point, and then the amount of phosphorylated peptide is determined. By measuring, the present invention relates to a method for measuring the activity of ILK1 protein kinase.

Phoshpothidylinositol 3 kinase (PI3K) 관계되는 신호전달경로는 몇몇 호르몬, 성장인자, 사이토카인, 및 주변인자에 의하여 그들의 수용체가 활성화되어 신호전달이 세포내부로 전달되면서 단백질-단백질 상호작용으로 활성화된다. 이 PI3K의 직접적인 제어 하에 있는 ILK1은 세린/트레오닌 단백질 인산화효소로 Akt protein kinase를 포함하는 cyclic AMP/cyclic GMP dependent and protein kinase C related protein kinase (AGC) family에 속하는 protein kinase의 hydrophobic pocket의 세린/트레오닌 잔기를 인산화하고 이들 protein kinase를 활성화시킨다. 그러므로 이 ILK1은 서로 중첩하여 세포막으로부터 핵으로 신호를 전달하는 작용을 수행하는 과정에 중요한 중개자 역할을 수행하는 것으로 추측되고 있다. 특히, 세포의 생존과 사멸에 관여하고, 세린/트레오닌 단백질 인산화효소 Akt protein kinase의 작용을 조절하는 중추적인 기능을 수행하는 ILK1 단백질 인산화효소에 대하여 많은 관심을 받고 있어, 그 활성을 측정하는 방법 또한 집중적인 연구의 대상이 되고 있다.Phoshpothidylinositol 3 kinase (PI3K) related signaling pathways are activated by protein-protein interactions as several receptors, growth factors, cytokines, and peripheral factors activate their receptors and signal transduction into the cell. Under the direct control of PI3K, ILK1 is a serine / threonine protein kinase, a serine / threonine of the hydrophobic pocket of a protein kinase belonging to the cyclic AMP / cyclic GMP dependent and protein kinase C related protein kinase (AGC) family containing Akt protein kinase. Phosphorylates residues and activates these protein kinase. Therefore, the ILK1 is assumed to play an important mediator in the process of overlapping each other and transmitting a signal from the cell membrane to the nucleus. In particular, ILK1 protein kinase, which is involved in the survival and death of cells and plays a pivotal role in regulating the action of serine / threonine protein kinase Akt protein kinase, is also receiving attention. It is the subject of intensive research.

그런데 종래에는 방사성 동위원소 gamma 32P ATP의 32P가 인산화 반응에 따라 단백질 기질이나 펩티드에 전달되는 정도를 측정함으로써, ILK1 단백질 인산화효소를 비롯한 여러 인산화효소의 활성을 측정하였다. 이는 여러 종류의 인산화 효소가 공존하는 세포 내부에서 이들 효소의 활성측정을 위해서는 효소의 정제가 필수적이었으며, 신속한 측정이 곤란하였고, 방사성 동위원소를 다루는 불편함과 실험자 및 주위 사람의 방사선 피폭에 대한 잠재적인 위험을 피할 수 없었다.However, conventionally, by measuring the degree to which 32P of the radioisotope gamma 32P ATP is transferred to a protein substrate or a peptide according to a phosphorylation reaction, the activity of various kinase including ILK1 protein kinase was measured. It was necessary to purify enzymes for the activity measurement of these enzymes in cells coexisting with different types of phosphatase, and it was difficult to measure them quickly, and it was difficult to deal with radioisotopes and potential for radiation exposure of experimenter and people around. The risk of being unavoidable was unavoidable.

이런 이유들로, 방사성 동위원소를 이용하지 않고, 정제되거나, 정제되지 않은 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 간편, 신속, 정확하고도 안전하게 측정하는 방법을 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.For these reasons, there is a constant need to develop methods for measuring the activity of purified or unpurified ILK1 protein kinase without the use of radioisotopes in a simple, rapid, accurate and safe manner.

이에, 본 발명자는 방사성 동위원소를 이용하지 않고, 정제된 것은 물론, 정제되지 않은 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 간편, 신속, 정확하고도 안전하게 측정하는 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 형광표지된 펩티드를 이용하여 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정함으로써, 방사성 동위원소를 이용하지 않고, 정제되거나, 정제되지 않은 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하는 것이 가능하다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a method for measuring the activity of purified, as well as unpurified ILK1 protein kinase without the use of radioisotopes. By measuring the activity of ILK1 protein kinase using, it was confirmed that it is possible to measure the activity of purified or unpurified ILK1 protein kinase without using a radioisotope, thereby completing the present invention.

도 1은 방사성 동위원소를 이용한 종래의 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법에 의한 전기영동 사진이다.1 is a photoelectrophoresis by conventional ILK1 protein kinase activity assay using radioisotopes.

도 2는 서열번호 1의 펩티드에 대한 ILK1 단백질 인산화효소의 양(A)과 반응시간(B)에 따른 활성을 보여주는 전기영동 사진이다.Figure 2 is an electrophoresis picture showing the activity according to the amount (A) and reaction time (B) of the ILK1 protein kinase for the peptide of SEQ ID NO: 1.

도 3은 서열번호 1의 펩티드에 대한 ILK1 단백질 인산화효소의 특이성(A)과 각종 단백질인산화 효소들에 대한 서열번호 1의 펩티드의 특이성(B)을 보여주는 전기영동 사진이다.Figure 3 is an electrophoresis picture showing the specificity (A) of the ILK1 protein kinase to the peptide of SEQ ID NO: 1 and the specificity (B) of the peptide of SEQ ID NO: 1 for various protein kinase.

도 4는 PI3/Akt 단백질 인산화효소 활성억제제를 인간 흑색종 세포주에 처리한 다음, 서열번호 1의 펩티드를 기질로 이용하여, 세포 용해물에서 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정한 전기영동 사진이다.Figure 4 is an electrophoresis picture of measuring the activity of ILK1 protein kinase in cell lysate after treatment with PI3 / Akt protein kinase activity inhibitor in human melanoma cell line, using the peptide of SEQ ID NO: 1 as a substrate.

도 5는 단백질 인산화효소 활성촉진제를 인간 흑색종 세포주에 처리한 다음, 서열번호 1의 펩티드를 기질로 이용하여, 세포 용해물에서 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정한 전기영동 사진이다.Figure 5 is an electrophoresis picture of the activity of ILK1 protein kinase in the cell lysate after the protein kinase activator was treated to a human melanoma cell line, using the peptide of SEQ ID NO: 1 as a substrate.

ILK1에 의해서 인산화 가능한 기질 단백질들과 consensus sequence(motif)Phosphorylated Substrate Proteins and Consensus Sequences (motif) by ILK1 후보기질 단백질들Candidate proteins ILK 인산화 siteILK phosphorylation site Akt 1,2,3Akt 1,2,3 473 S; PHFPQFSYAS473 S; PHFPQFSYAS 서열번호 1의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 1 p70 S6Kp70 S6K 389 T; QVFLGFTYVA389 T; QVFLGFTYVA 서열번호 2의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 2 PKC deltaPKC delta 664 S; SAFAGFSFVN664 S; SAFAGFSFVN 서열번호 3의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 3 SGK 1,2,3SGK 1,2,3 422 S; EAFLGFSYAP422 S; EAFLGFSYAP 서열번호 4의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 4 MAPKKK5/ASK1MAPKKK5 / ASK1 998 S; IKYDPFSFKT998 S; IKYDPFSFKT 서열번호 5의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 5 PDK1PDK1 147 T; FVYLYFTFQD147 T; FVYLYFTFQD 서열번호 6의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 6 Integrin beta 1Integrin beta 1 704 T; DCWFVFTYSV704 T; DCWFVFTYSV 서열번호 7의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 7 MSK 1,2MSK 1,2 376 S; KLFQGYSFVA376 S; KLFQGYSFVA 서열번호 8의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 8 ConsensusConsensus xxΦxxΦT/SΦXXxxΦxxΦT / SΦXX 서열번호 13의 펩티드Peptide of SEQ ID NO: 13

본 발명의 발명자들은 단백질 데이터베이스 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ entrez/)를 통하여, AGC의 hydrophobic pocket 에 보존되어 있는(conserved) 아미노산 서열을 검색하였고, 그 결과 서열번호 13의 펩티드가 존재함을 알아냈다(표1). 그리고 AGC family에 속하는 Akt protein kinase 3 (Akt3)을 entrez에서 검색하여 위의 conserved sequence에 해당하는 서열번호 1의 펩티드가 473번째 아미노산 세린 부위에 존재하고 있음을 알아냈다. Akt 3의 473번째 세린을 알라닌으로 치환한 돌연변이를 사용하여 야생형 Akt 3의 ILK에 의한 인산화 여부를 검증하였다 그 결과 Akt 3 S473A mutant는 인산화가 일어나지 않음을 확인하였다 (도1). 따라서 PDK1, Akt kinase 그리고 MAPK kinase kinase 3에서 적용한 방법처럼 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 간편, 신속, 정확하고도 안전하게 측정하는 방법을 완성하기 위해 합성한 서열번호 1의 형광펩티드를 이용하여, ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정했다 (도 2). 그러나 이 펩티드의 인산화는 다른 단백질인산화 효소에 의해 인산화가 일어나지 않았다 (도 3). 이 결과는 ILK1의 기질로 인산화하기 위해서 이와 같은 conserved sequence가 필요함을 보여준다. 이를 바탕으로 단백질 데이터베이스의 검색결과와 gamma 32P ATP를 이용한 종래의 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법의 분석결과를 참조하여, 다음과 같은 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 형광표지 펩티드의 발명을 완성하였다 (도 4).The inventors of the present invention searched through the protein database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/) for the amino acid sequence conserved in the hydrophobic pocket of AGC, and as a result SEQ ID NO: 13 Was found to exist (Table 1). The Akt protein kinase 3 (Akt3) belonging to the AGC family was searched by entrez to find that the peptide of SEQ ID NO: 1 corresponding to the conserved sequence was present at the 473 th amino acid serine. The mutation of the 473 th serine of Akt 3 with alanine was used to verify whether the wild type Akt 3 was phosphorylated by ILK. Therefore, the ILK1 protein was synthesized using the fluorescent peptide of SEQ ID NO. 1 synthesized to complete the method for measuring the activity of ILK1 protein kinase simply, quickly, accurately and safely, as in PDK1, Akt kinase and MAPK kinase kinase 3. The activity of kinase was measured (FIG. 2). However, the phosphorylation of this peptide was not phosphorylated by other protein kinase (FIG. 3). The results show that this conserved sequence is required to phosphorylate the substrate of ILK1. Based on the results of the protein database search and the results of analysis of the conventional ILK1 protein kinase activity assay using gamma 32P ATP, the invention of the fluorescent label peptide for measuring the ILK1 protein kinase activity was completed as follows (FIG. 4). ).

본 발명의 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 형광표지 펩티드는 서열번호 13의 펩티드로 나타내어진다. ILK1 인산화효소는 서열번호 13의 펩티드에 반응 특이성을 보이며, 서열번호 13의 펩티드 중 7번째 세린이나 트레오닌을 다른 18개의 아미노산으로 치환한 펩티드와는 전혀 반응하지 않는다 (도 4). 따라서, 이들 펩티드는 ILK1 단백질 인산화효소에 대한 매우 선택적인 기질로 작용하여, 부분 정제한 효소나 정제하지 않은 세포 파쇄액을 이용하여도 정확한 활성측정이 가능하다. 전기 펩티드로 바람직하게는 표 1에 용약된 자연계에 존재하는 서열번호 1에서 8까지의 펩티드를 들 수 있다.Fluorescent label peptide for measuring ILK1 protein kinase activity of the present invention is represented by the peptide of SEQ ID NO: 13. ILK1 kinase shows a reaction specificity to the peptide of SEQ ID NO: 13, and does not react at all with a peptide in which the seventh serine or threonine of the peptide of SEQ ID NO: 13 is substituted with another 18 amino acids (FIG. 4). Thus, these peptides act as highly selective substrates for ILK1 protein kinase, allowing accurate activity measurements even with partially purified enzymes or unpurified cell lysates. As the above peptides, peptides of SEQ ID NOS: 1 to 8 which exist in nature, preferably in Table 1, may be mentioned.

또한, 본 발명의 비방사성 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법은 전기 펩티드를 형광표지하는 단계; 형광표지된 전기 펩티드를 ILK1 단백질 인산화효소와 반응시키는 단계; 반응이 끝난 전기 펩티드를 등전점에서 전기영동하여, 인산화된 펩티드와 인산화되지 않은 펩티드로 분리하는 단계; 및, 인산화된 펩티드의 양을 측정하는 단계를 포함한다.In addition, the non-radioactive ILK1 protein kinase activity assay of the present invention comprises the steps of fluorescently labeling the peptide; Reacting the fluorescently labeled electric peptide with ILK1 protein kinase; Electrophoresis at the isoelectric point after completion of the reaction to separate the phosphorylated peptide from the non-phosphorylated peptide; And measuring the amount of phosphorylated peptide.

이하에서는, 전술한 비방사성 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법을 좀 더상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the non-radioactive ILK1 protein kinase activity assay described above will be described in more detail.

우선 펩티드에 플루오레스세인(fluorescein)과 같은 형광물질을 접합 (conjugation)하여 형광을 띠게 한 다음, ILK1 단백질 인산화효소를 ATP 존재 하에서 형광표지된 펩티드와 반응시키면 형광펩티드에 인산화가 일어난다. 인산화되지 않은 펩티드는 자신의 중성 pH(등전점)에서 전하를 띠지 않기 때문에, 전기장에서 이동하지 않으며, 인산화된 펩티드는 -2가의 전하를 띠게 되어 전기장을 걸어주면 양극으로 이동한다. 이러한 차이를 이용하여 아가로스 겔 전기영동을 실시하여 양 펩티드를 분리한다. 인산화된 펩티드는 정량은 아가로스 겔을 덴시토메트리 (densitometry)를 이용하여 분석하거나, 아가로스 겔에서 인산화된 펩티드를 분리한 다음 형광을 측정하여 정량할 수 있는데, 10ng 정도의 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 2시간 이내에 검출할 수 있다. 한편, 본 발명의 기질 펩티드는 하기 실시예에서 기술한 바와 같이 시료에 존재하는 다른 인산화효소와는 반응하지 않는 기질 특이성을 나타내므로, 부분적으로 정제한 효소나 정제하지 않은 세포파쇄액을 이용하여도, 동위원소를 이용한 인산화효소 활성측정법에 비하여 노이즈(noise)나 배경(background)이 거의 없고, 동위원소 이용에 따른 잠재적인 위험도 피할 수 있다.First, a fluorescent material such as fluorescein is conjugated to the peptide to fluoresce, and then phosphorylation occurs on the fluorescent peptide by reacting ILK1 protein kinase with a fluorescently labeled peptide in the presence of ATP. Since unphosphorylated peptides are not charged at their neutral pH (isoelectric point), they do not migrate in the electric field, and phosphorylated peptides carry a -divalent charge, which moves to the anode when the electric field is applied. Using this difference, agarose gel electrophoresis is performed to separate both peptides. Phosphorylated peptide can be quantitated by analyzing agarose gel using densitometry, or by fluorescence measurement after separating phosphorylated peptide from agarose gel. Can be detected within 2 hours. On the other hand, since the substrate peptide of the present invention exhibits a substrate specificity that does not react with other kinase present in the sample as described in the following examples, even partially purified enzymes or unpurified cell lysates can be used. Compared to the method for measuring kinase activity using isotopes, there is little noise or background, and the potential risk of using isotopes can be avoided.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Through the following examples will be described in more detail the present invention. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

비교 실시예 1: ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 형광표지 펩티드 합성 Comparative Example 1 Synthesis of Fluorescent Labeled Peptide for Measurement of ILK1 Protein Phosphorase Activity

Gamma 32P ATP의 존재하에서 ILK1 단백질 인산화효소를 기질 단백질인 야생형 SGK1(SGK1 WT) 및 전기 SGK1 단백질의 189번 위치 세린이 알라닌으로 치환된 SGK1 S189A와 반응시킨 후, 알칼라인 탈인산화효소를 처리하거나 처리하지 않고 전기영동한 다음 X선 사진을 촬영하였다 (참조: 도 1). 도 1의 상단부에는 이용된 기질 단백질(SGK1 WT, SGK1 S189A)을 표시하고, 알카라인 탈인산화효소를 처리한 경우(+)와 처리하지 않은 경우(-)를 표시하며, 음성대조군 (negative control)은 각각 ILK1을 첨가하지 않거나, 32P를 포함하는 ATP를 첨가하지 않고 반응시킨 기질 단백질을 나타낸다. 우측의 화살표에서, 32P를 포함하는 ILK1 단백질 인산화효소는 ILK1로 표시하고, Akt 3 WT 또는 Akt3 S473A는 Akt3로 표시한다. 도 1에서 보듯이, 방사성 동위원소를 이용한 종래의 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법에 의한 전기영동의 결과, ILK1 단백질 인산화효소에 의하여 야생형 Akt 3 (Akt 3 WT)은 인산화되지만, Akt 3의 473 세린을 알라닌으로 치환한 돌연변이 단백질 (Akt3 S473A)은 인산화되지 않으므로, ILK1 단백질 인산화효소가 Akt3의 473번 세린과 자기 자신을 인산화한다는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 아미노산 서열정보를 이용하여 Akt3 hydrophobic pocket (플루오레스세린으로 형광표지된 서열번호 1의펩티드) 펩티드를 합성하였다.In the presence of Gamma 32P ATP, ILK1 protein kinase was reacted with SGK1 S189A in which the substrate protein wild-type SGK1 (SGK1 WT) and SGK1 protein serine at position 189 were replaced with alanine and then treated with or without alkaline dekinase. After electrophoresis, X-ray pictures were taken (see FIG. 1). In the upper part of FIG. 1, the used substrate proteins (SGK1 WT, SGK1 S189A) are displayed, and the alkaline dephosphatase treated (+) and the untreated (-) are indicated, and the negative control (negative control) The substrate protein reacted without adding ILK1 or adding ATP containing 32P, respectively. In the arrow to the right, ILK1 protein kinase comprising 32P is labeled ILK1 and Akt 3 WT or Akt3 S473A is labeled Akt3. As shown in FIG. 1, as a result of electrophoresis by conventional ILK1 protein kinase activity assay using radioisotopes, wild type Akt 3 (Akt 3 WT) was phosphorylated by ILK1 protein kinase, but 473 serine of Akt 3 was phosphorylated. Since the mutant protein (Akt3 S473A) substituted with alanine was not phosphorylated, it was confirmed that the ILK1 protein kinase phosphorylates itself with serine 473 of Akt3, and using this amino acid sequence information, the Akt3 hydrophobic pocket (fluorescerin The peptide labeled peptide of SEQ ID NO: 1) was synthesized.

실시예 1: ILK1 단백질 인산화효소의 양 및 반응시간에 따른 활성측정 Example 1 activity measurement according to the amount and reaction time of the ILK1 protein kinase

형광표지된 기질 펩티드 (서열번호1의 펩티드)를 이용한 ILK1 단백질 인산화효소의 활성측정법의 감도를 확인하기 위하여, ILK1 단백질 인산화효소의 양(A) 및 반응시간(B)에 따른 활성을 다음과 같이 측정하였다(참조: 도 2): ILK1 단백질 인산화효소의 기질로서 아미노 말단에 이소티오시아네이트 플루오레스세인(FITC)를 부착시켜 형광을 띠게 한 서열번호 1의 펩티드를 제작하였다. 전기 플루오레스세인이 접합된 형광펩티드 5㎍을 5㎕의 구분-처리된(differential-treated) 세포파쇄액이나, 5, 10 및 20ng의 활성화된 ILK1 단백질 인산화효소와 함께 20㎕의 단백질 인산화효소 반응액(20mM HEPES, pH 7.2, 10mM MgCl2, 10mM MnCl2, 1mM 디티오트레이톨(dithiothreitol), 0.2mM EGTA, 20mM ATP, 1mg 포스파티딜세린 (phosphatidylserine), ILK1 단백질 인산화효소 활성촉진제에 넣고, 30 에서 30분간 반응시킨 다음, 95 에서 10분간 가열하여 반응을 중지시켰다. 전기 반응물을 0.8% 아가로스 겔, TBE 완충용액(pH 8.0)에서 100V 전압에 15분 동안 전기영동하여, 인산화된 펩티드를 인산화되지 않은 것과 분리하였다. 전기영동한 겔을 UV-분광기 위에 놓고 사진을 촬영하고, 인산화된 펩티드 밴드를 절단하여, 일정량(1㎖)의 증류수로 30분간 용출시킨 다음, 광학밀도 488mm에서 정량하여, 사용한 기질의 양에 대한 인산화 산물의 생성 비율(conversion ratio)을 계산하였다. 도 2에서인산화된 펩티드는 검은색 화살머리로 표시한다. 도 2에서 보듯이, ILK1 단백질 인산화효소의 양의 증가 및 일정량의 ILK1 단백질 인산화효소에 대한 반응시간 증가에 따른 ILK1 단백질 인산화효소의 활성증가를 확인할 수 있고, 약 5ng 까지의 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 검출할 수 있었다.In order to confirm the sensitivity of the ILK1 protein kinase activity assay using the fluorescently labeled substrate peptide (peptide of SEQ ID NO: 1), the activity according to the amount (A) and reaction time (B) of the ILK1 protein kinase was as follows. Measurement (see Fig. 2): A peptide of SEQ ID NO: 1 was prepared by attaching isothiocyanate fluorescein (FITC) to the amino terminus as a substrate of ILK1 protein kinase. 5 μl of an electrofluorescein conjugated fluorescent peptide was reacted with 20 μl of protein kinase with 5 μl of differentially-treated cell lysate or 5, 10 and 20 ng of activated ILK1 protein kinase. Solution (20 mM HEPES, pH 7.2, 10 mM MgCl2, 10 mM MnCl2, 1 mM dithiothreitol, 0.2 mM EGTA, 20 mM ATP, 1 mg phosphatidylserine, ILK1 protein kinase activator, 30 to 30 minutes) After the reaction, the reaction was stopped by heating at 95 for 10 minutes The reaction was electrophoresed at 0.8 V agarose gel, TBE buffer (pH 8.0) for 15 minutes at 100V voltage, and the phosphorylated peptide was not phosphorylated. The electrophoretic gel was placed on a UV-spectrometer and photographed, the phosphorylated peptide band was cut, eluted with a predetermined amount (1 ml) of distilled water for 30 minutes, quantified at an optical density of 488 mm, and used. The conversion ratio of the phosphorylated product to the amount of was calculated as black arrowheads in Figure 2. As shown in Figure 2, an increase in the amount of ILK1 protein kinase and a certain amount of ILK1 Increasing the reaction time of the protein kinase can increase the activity of ILK1 protein kinase, and can detect the activity of ILK1 protein kinase up to about 5ng.

실시예 2: 형광표지된 서열번호 1의 펩티드에 대한 ILK1효소의 특이성 Example 2 : Specificity of ILK1 Enzyme for Fluorescently Labeled Peptide of SEQ ID NO: 1

ILK1 단백질 인산화효소에 의한 인산화 반응의 기질 특이성을 확인하기 위하여, Akt3 hydrophobic pocket peptide (서열번호 1의 펩티드) Akt3 T loop peptide (서열번호 9의 펩티드), Rac1 peptide (서열번호 10의 펩티드), MEKK3 pepetide (서열번호 11의 펩티드), IRS-2 pepetide (서열번호 12의 펩티드)를 합성한 다음, 플루오레스세인을 접합시켜 형광을 띠게 하고, ILK1 단백질 인산화효소와 전기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하였다. 그 결과 ILK1은 오직 Akt3 펩티드(서열번호 1의 펩티드)에 반응하여 인산화를 일으키는 것을 관찰할 수 있었다(도3A). 또한, 서열번호 1의 펩티드를 기질로 하여 ILK1 단백질 인산화효소 대신 20 ng의 다른 단백질 인산화효소(PKC, GSK3, PDK1, Akt1, Akt 3 SGK1, MEKK3,)와 전기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하였다. 도 3B에서 보듯이, Rac1, IRS-1의 펩티드는 ILK1과 반응하지 않으며, ILK 펩티드는 다른 단백질 인산화 효소들과는 전혀 반응을 하지 않는 것을 확인할 수 있었다.To confirm the substrate specificity of the phosphorylation reaction by ILK1 protein kinase, Akt3 hydrophobic pocket peptide (SEQ ID NO: 1) Akt3 T loop peptide (SEQ ID NO: 9), Rac1 peptide (SEQ ID NO: 10), MEKK3 Pepetide (peptide of SEQ ID NO: 11), IRS-2 pepetide (peptide of SEQ ID NO: 12) were synthesized, and fluorescein was conjugated to fluoresce, and reacted with ILK1 protein kinase in the same manner as in Example 1 above. Was performed. As a result, it was observed that ILK1 caused phosphorylation only in response to Akt3 peptide (peptide of SEQ ID NO: 1) (FIG. 3A). In addition, using the peptide of SEQ ID NO: 1 as a substrate, the reaction was performed in the same manner as in Example 1 with 20 ng of other protein kinases (PKC, GSK3, PDK1, Akt1, Akt 3 SGK1, MEKK3,) instead of ILK1 protein kinase. Was performed. As shown in FIG. 3B, the peptides of Rac1 and IRS-1 did not react with ILK1, and the ILK peptide did not react at all with other protein kinase enzymes.

실시예 3: PI3K/Akt 단백질 인산화효소 활성억제제의 처리농도에 따른 ILK1 단백질 인산화효소의 활성변화 Example 3 Changes in the Activity of ILK1 Protein Kinase According to the Treatment Concentration of PI3K / Akt Protein Kinase Inhibitor

PI3K/Akt 신호전달계 활성억제제 (LY29002)가 ILK1 단백질 인산화효소에 대한 효과를 형광표지된 펩티드를 이용한 방법으로 검사되는 것을 확인하기 위하여, 하기 실험을 수행하였다: 이 억제제를 인간 흑색종 세포주에 처리한 다음, 세포 용해물에서 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하였다. 기질로는 표1의 서열번호 1번 펩티드를 이용하였으며, 효소활성은 정제하지 않은 5㎕의 구분-처리된 세포 파쇄액을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하였다 (참조: 도 4). 도 4에서 인산화된 펩티드는 검은색 화살머리로 표시하였다. 도 4에 보듯이, PI 3/Akt 단백질 인산화효소 억제제의 처리농도에 비례하여 ILK1 기질 펩티드의 인산화가 감소함을 확인할 수 있었다. 이는 ILK 활성도 PI3K/Akt 신호전달계의 영향을 받는다는 것을 보여준다.To confirm that the PI3K / Akt signaling activator (LY29002) was tested for the effect on the ILK1 protein kinase by a method using fluorescently labeled peptides, the following experiment was performed: This inhibitor was treated in human melanoma cell lines. Next, the activity of ILK1 protein kinase in cell lysate was measured. As a substrate, the peptide of SEQ ID NO: 1 of Table 1 was used, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1, using 5 µl of sorted-treated cell lysate which was not purified. ). Phosphorylated peptides in FIG. 4 are indicated by black arrowheads. As shown in Figure 4, it was confirmed that the phosphorylation of the ILK1 substrate peptide decreases in proportion to the treatment concentration of the PI 3 / Akt protein kinase inhibitor. This shows that ILK activity is affected by the PI3K / Akt signaling system.

실시예 4: Protein kinase C 활성촉진제의 처리농도에 따른 ILK1 단백질 인산화효소의 활성변화 Example 4 Changes in the Activity of ILK1 Protein Phosphorylase According to the Treatment Concentration of Protein Kinase C Activator

단백질 인산화효소 C의 활성촉진제(okadaic acid)의 처리농도에 따라 조절된 효소활성의 변화가 형광기질을 이용한 방법으로 검사되는 것을 확인하기 위하여, 하기 실험을 수행하였다: 단백질 인산화효소 활성촉진제를 인간 흑색종 세포주에처리한 다음, 세포용해물에 있는 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하였다. 기질로 이용한 펩티드는 표1의 서열번호 1의 펩티드를 이용하였으며, 효소활성은 정제하지 않은 5㎕의 구분-처리된 세포파쇄액을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하였다 (참조: 도 5). 도 5에서, 인산화된 펩티드는 검은 화살머리로 표시하였다. 도 5에서 보듯이, 단백질 인산화효소 활성촉진제의 처리농도와는 무관하게 ILK 기질 펩티드의 인산화에는 변동이 없음을 확인 할 수 있었다.In order to confirm that the change in the enzyme activity regulated according to the treatment concentration of the protein kinase C (okadaic acid) was examined by the method using a fluorescent substrate, the following experiment was performed: The protein kinase activator was activated in human black. After treatment with the species cell line, the activity of ILK1 protein kinase in cell lysate was measured. The peptide used as the substrate was used as the peptide of SEQ ID NO: 1 in Table 1, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using 5 µl of the separated-treated cell lysate which was not purified. 5). In FIG. 5, phosphorylated peptides are indicated by black arrowheads. As shown in FIG. 5, irrespective of the treatment concentration of the protein kinase activator, the phosphorylation of the ILK substrate peptide was not changed.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명은 형광표지된 펩티드를 이용하여, 간편, 신속, 정확하고도 안전하게, ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하는 방법을 제공한다. 본 발명의 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 측정하는 방법에 의하면, 방사성 동위원소를 이용하지 않고, 정제된 것은 물론, 정제되지 않은 ILK1 단백질 인산화효소의 활성을 간편, 신속, 정확하고도 안전하게 측정하는 것이 가능한 바, 세포 신호전달 분야에서 ILK1 단백질 인산화효소의 역할 규명 관한 연구와 ILK의 활성촉진/억제제의 스크리닝에 크게 이바지할 수 있을 것이다.As described in detail above, the present invention provides a method for measuring the activity of ILK1 protein kinase, simply, quickly, accurately and safely using a fluorescently labeled peptide. According to the method for measuring the activity of the ILK1 protein kinase of the present invention, it is simple, rapid, accurate and safe to measure the activity of purified and unpurified ILK1 protein kinase without using radioisotopes. It is possible to contribute greatly to the study of the role of ILK1 protein kinase in the field of cell signaling and the screening of ILK activation / inhibitor.

Claims (5)

서열번호 13의 펩티드로 나타내어지는 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 펩티드Peptide for measuring ILK1 protein kinase activity represented by the peptide of SEQ ID NO: 13 제 1항에 있어서, 아미노산 서열번호 1-8의 펩티드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1가지인 것을 특징으로 하는 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 펩티드.The peptide for measuring ILK1 protein kinase activity according to claim 1, which is one selected from the group consisting of peptides of amino acid sequence numbers 1-8. 제 1항에 있어서, 전기 펩티드는 형광표지된 것임을 특징으로 하는 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 펩티드.The peptide for measuring ILK1 protein kinase activity according to claim 1, wherein the peptide is fluorescently labeled. 제 1항의 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정용 펩티드를 형광표지하는 단계; 전기 형광표지된 펩티드를 ILK1 단백질 인산화효소와 반응시키는 단계; 반응이 끝난 전기 형광표지된 펩티드를 자신의 등전점에서 전기영동하여, 인산화된 펩티드와 인산화되지 않은 펩티드로 분리하는 단계; 및, 인산화된 펩티드의 양을 측정하는 단계를 포함하는 비방사성 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법.Fluorescently labeling the peptide for measuring ILK1 protein kinase activity of claim 1; Reacting the electrofluorescent peptide with ILK1 protein kinase; Electrophoresis of the reacted electrofluorescent peptide at its isoelectric point to separate the phosphorylated peptide from the non-phosphorylated peptide; And, non-radioactive ILK1 protein kinase activity assay comprising the step of measuring the amount of phosphorylated peptide. 제 4항에 있어서, 전기 펩티드는 표 1 펩티드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1가지인 것을 특징으로 하는 비방사성 ILK1 단백질 인산화효소 활성측정법.The non-radioactive ILK1 protein kinase activity assay according to claim 4, wherein the electrical peptide is one selected from the group consisting of the peptides of Table 1.
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