KR20060126309A - 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치 - Google Patents

고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060126309A
KR20060126309A KR1020050048105A KR20050048105A KR20060126309A KR 20060126309 A KR20060126309 A KR 20060126309A KR 1020050048105 A KR1020050048105 A KR 1020050048105A KR 20050048105 A KR20050048105 A KR 20050048105A KR 20060126309 A KR20060126309 A KR 20060126309A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
nucleic acid
ligand
complex
chelator
Prior art date
Application number
KR1020050048105A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100682947B1 (ko
Inventor
유창은
백상현
김숙영
박종면
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050048105A priority Critical patent/KR100682947B1/ko
Priority to US11/446,795 priority patent/US20060275815A1/en
Publication of KR20060126309A publication Critical patent/KR20060126309A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100682947B1 publication Critical patent/KR100682947B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • C07H21/04Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids with deoxyribosyl as saccharide radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계; 상기 지지체 상에 고정된 복합체에 핵산을 포함하는 시료를 접촉시켜 핵산을 상기 복합체에 결합시키는 단계; 및 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 포함하는 용액을 첨가하여 상기 복합체에 결합된 핵산을 용출시키는 단계를 포함하는 금속-리간드 복합체를 이용한 핵산의 정제 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 핵산의 인산 골격과의 정전기적 상호작용이 아닌 핵산 염기와 상호작용할 수 있는 금속-리간드 복합체를 이용함으로써 핵산을 선택적으로 결합할 수 있으며, 또한 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 이용함으로써 핵산을 효율적으로 용출할 수 있으므로, 핵산을 효율적으로 정제할 수 있다.

Description

고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및 장치{Method and apparatus for the purification of nucleic acids by immobilized metal-ligand complex}
도 1은 본 발명의 방법을 이용하여 핵산을 정제하는 일 구현예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 일례로 실리콘 웨이퍼 상에 Zn-시클렌 복합체를 고정화시키는 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 이중가닥 DNA에 Zn-시클렌이 결합하는 것을 나타내는 모식도이다.
본 발명은 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및 장치에 관한 것이다.
세포로부터 DNA의 분리 방법은 DNA를 결합하는 경향을 갖는 물질을 이용하여 수행되었다. DNA의 분리를 위한 물질의 예는 실리카, 유리섬유, 음이온교환수지, 및 자성 비드이다(Rudi, K. 등, Biotechniqures 22, 506-511 (1997); 및 Deggerdal, A. 등, Biotechniqures 22, 554-557 (1997)). 수작업 단계를 피하고, 작업자 오차를 제거하기 위해, 몇 가지 자동화 기계가 대량 DNA 추출을 위해 개발되었다.
고순도 이중가닥 플라스미드 DNA, 단일가닥 파아지 DNA, 염색체 DNA 및 아가로스 겔 정제된 DNA 단편의 제조는 분자 생물학에서 매우 중요하다. 이상적으로, DNA 를 정제하는 방법은 간단하고, 신속하고, 존재하더라도 부가적인 시료 조작 단계가 거의 없어야 한다. 상기 방법에 의해 수득된 DNA 는 즉시 형질전환, 제한효소 분석, 라이게이션 또는 서열결정이 가능하다. 상기 특징의 모두를 구비한 방법은 연구 및 진단 실험실의 목적인 DNA 시료 제조의 자동화에 매우 매력적이다.
종래 고상 물질을 이용한 핵산의 정제 방법이 알려져 있었다. 예를 들면, 미국특허 제5,234,809호에는 핵산에 결합하는 고상물질을 이용한 핵산의 정제 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 방법은 출발물질, 카오트로픽 물질 (chaotropic material), 및 핵산 결합 고상물질을 혼합하는 단계, 상기 결합된 핵산을 갖는 상기 고상물질을 액체로부터 분리하는 단계 및 상기 고상물질 핵산 복합체를 세척하는 단계를 포함한다. 그러나, 상기 방법은 시간이 오래 소요되기 때문에 복잡하며, 랩온어칩에 부적합하다. 또한, 상기 방법은 반드시 카오트로픽 물질을 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
또한, 미국특허 제6,291,166호에는 고상 매트릭스를 이용한 핵산의 집적(archiving) 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 핵산이 고상 매트릭스에 비가역적으로 결합하기 때문에, 상기 핵산 고상 매트릭스 복합체를 보관한 후 나중에 분석 (delayed analysis)하거나 반복 분석 (repeated analysis)하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 이 방법에 의하면, 알루미나와 같은 표면에 양전하를 띠는 물질을 NaOH와 같은 염기성 물질로 친수성화하여야 하고, 핵산은 이렇게 친수성화된 알루미나에는 비가역적으로 결합하기 때문에 알루미나로부터 분리할 수 없게 된다.
미국 공개특허 제2004-0152076호에는 유전자의 염기에 결합하는 고정화된 금속 이온으로 구성된 금속 친화성 크로마토그래피를 이용하여 목적 유전자를 분리하는 것이 기재되어 있다. 본 발명의 금속-리간드 복합체와 핵산 염기와의 결합을 이용한 면에서는 유사하나, 복합체를 형성한 후 금속을 제거하는 킬레이터를 이용하여 핵산을 정제하는 용출 과정에 대한 기재는 없다.
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 종래 기술을 바탕으로 핵산의 정제 방법을 연구하던 중, 핵산의 염기와 특이적인 상호작용을 할 수 있는 금속-리간드 복합체를 이용하여 핵산을 결합하고, 핵산이 결합된 금속-리간드 복합체에 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 첨가하여 핵산을 용출시킴으로써 핵산을 효율적으로 정제할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계; 상기 지지체 상에 고정된 복합체에 핵산을 포함하는 시료를 접촉시켜 핵산을 상기 복합체에 결합시키는 단계; 및 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 포함하는 용액을 첨가하여 상기 복합체에 결합된 핵산을 용출시키는 단계를 포함하는 금속-리간드 복합체를 이용한 핵산의 정제 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 금속을 제거할 수 있는 킬레이터 용액; 및 금속-리간드 복합체가 고정된 고체 지지체를 포함하는, 핵산 정제 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계;
상기 지지체 상에 고정된 복합체에 핵산을 포함하는 시료를 접촉시켜 핵산을 상기 복합체에 결합시키는 단계; 및
금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 포함하는 용액을 첨가하여 상기 복합체에 결합된 핵산을 용출시키는 단계를 포함하는 금속-리간드 복합체를 이용한 핵산의 정제 방법을 제공한다.
본 발명은 핵산의 염기와 특이적인 상호작용을 할 수 있는 금속-리간드 복합체를 이용하여 핵산을 결합하고, 핵산이 결합된 금속-리간드 복합체에 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 첨가하여 핵산을 용출시킴으로써 핵산을 효율적으로 정제하는 것이다. 따라서, 금속-리간드 복합체를 칩 상에 고농도로 고정시키면 핵산을 효율적으로 정제할 수 있는 것이다. 도 1은 본 발명의 방법을 이용하여 핵산을 정제하는 일 구현예를 나타내는 모식도이다.
본 발명은 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계를 포함한다. 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계에서, 먼저 리간드를 고체 지지체에 고정화시킨 후, 고체 지지체에 고정된 리간드에 금속 이온을 배위시킴으로써 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정하게 된다. 금속-리 간드 복합체를 고체 지지체에 고정화시키는 기술은 공지된 기술로서, 고체 지지체로서 실리콘 웨이퍼를 이용한 기술을 예로 들 수 있다. 도 2는 일례로 실리콘 웨이퍼 상에 Zn-시클렌 복합체를 고정화시키는 과정을 나타낸 것이다. 평평한 기판 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 경우에는 표면적이 작기 때문에 도입된 금속-리간드 복합체의 양이 적을뿐만 아니라 핵산과의 접촉도 한계가 있다. 따라서, 금속-리간드 복합체를 비드에 고정화함으로써, 기판을 사용하는 경우에 비해 금속-리간드 복합체의 도입량을 증가시킬 수 있으며, 고체 지지체와 핵산의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 상기 지지체 상에 고정된 복합체에 핵산을 포함하는 시료를 접촉시켜 핵산을 상기 복합체에 결합시키는 단계를 포함한다. 기존의 핵산의 인산 골격의 음전하를 이용한 정전기적 상호작용의 경우에는, 음전하를 갖는 분자는 모두 결합하여 선택성이 떨어지는 문제점이 있었으나, 본 발명의 금속-리간드 복합체는 인산 골격이 아닌 염기와 상호작용함으로써 핵산 정제의 선택성을 높일 수 있다. Cu-IDA(이미노디아세트산)은 핵산 염기의 방향족 질소와 결합하나, 단일가닥 RNA, DNA 만 결합한다고 알려져 있다 (Biotechnol. Prog. 2003, 19: 982). Zn-시클렌은 티민과 선택적으로 결합하며, 이중가닥 DNA에도 결합한다고 알려져 있다 (Pure & Appl. Chem. 1997, 69: 2187). 도 3은 이중가닥 DNA에 Zn-시클렌이 결합하는 것을 나타내는 모식도이다. 따라서, 본 발명에서는 이중가닥 DNA에 선택적으로 결합하는 금속-리간드 복합체를 이용한 것이다.
본 발명은 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 포함하는 용액을 첨가하여 상 기 복합체에 결합된 핵산을 용출시키는 단계를 포함한다. 금속 이온을 매개로 핵산을 상기 복합체에 결합시킨 후, 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 첨가하여 핵산을 용출시키는 것이다. 핵산을 용출할 수 있는 방법은 상기 킬레이터의 이용외에도 핵산 염기와 리간드 교환을 고려할 수도 있다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 핵산의 결합 단계 후에 결합되지 않은 시료를 세정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 핵산을 고체 지지체 상의 금속-리간드 복합체에 결합시킨 후, 상기 복합체에 결합되지 않은 시료를 세정함으로써 핵산을 보다 순수한 형태로 정제할 수 있다. 세정액은 핵산을 금속-리간드 복합체에 결합시킬 때 이용하는 결합 용액을 이용할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 고체 지지체는 슬라이드 글라스, 실리콘 웨이퍼, 자성 비드, 폴리스티렌, 막, 및 금속판으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 고체 지지체는 금속-리간드 복합체가 고정될 수 있는 것이면 어느 것이라도 가능하나, 물에 용해되지 않는 특성을 가져야 한다. 만약 물에 용해된다면 핵산 정제 후에 핵산 용액과 고체 지지체를 분리하기가 어렵기 때문이다. 또한, 상기 고체 지지체는 표면적이 넓은 것이 금속-리간드 복합체를 많이 결합할 수 있어서 바람직할 수 있으며, 표면적을 넓히기 위해 글라스나 웨이퍼 같은 평평한 지지체의 경우 기둥(pillar) 형태로 표면을 가공하는 것도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 금속-리간드 복합체의 금속이 Cu(II), Co(III), Ni(II), Zn(II), Fe(III)과 같은 전이금속 이온으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 리간드와 복합체를 형성하여 특정 염기와 선택적으로 결합할 수 있는 금속이면 어느 것이라도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 금속-리간드 복합체의 리간드가 시클렌과 같은 고리형 폴리아민 화합물, 트리스-(2-아미노에틸아민)과 같은 사슬형 폴리아민 화합물, EDTA와 같은 폴리 카르복시 화합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 리간드는 일반적으로 금속 원자 또는 이온을 결합하는 자리를 갖는 분자를 의미하며, 비공유 전자쌍을 가지고 있는 화합물로서, 착화합물 속에서 중심원자에 결합되어 있는 이온 또는 분자를 총칭하며, 배위자라고도 한다. 예를 들면, [Co(NH3)6]Cl3, K3[FeCl6], [Cu(NH2CH2COO)2]등에 있어서 NH3, Cl-, NH2CH2COO- 등은 각각 중심원자인 Co3+, Fe3+, Cu2+ 등과 결합된 이온 또는 분자로서 리간드이다. 리간드는 단원자이온 또는 다원자단의 어느 것이라도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 킬레이터는 EDTA, HEDTA 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 이용되는 킬레이터는 금속-리간드 복합체의 리간드보다 금속이온에 대한 결합상수가 커서 금속-리간드 복합체 이용된 금속을 리간드로부터 해리하여 핵산을 용출시킬 수 있는 것이면 어느 것이라도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 접촉 단계는 정지(static) 또는 유동(fluidic) 상태에서 수행할 수 있다. 핵산과 상기 고체 기판을 정지 상태에서 접촉시키는 것도 가능하지만, 유동 상태에서 접촉시키는 것도 가능하다. 즉, 핵산을 포함하는 용액을 유동 제어 시스템에서 유동시키면서 고체 기판과 핵산을 접촉시키 는 것이다. 유동 제어 시스템에서, 고체 기판은 평면 형태도 가능하지만, 핵산과 고체 기판의 접촉 기회를 증가시켜 더 많은 핵산을 결합하기 위해 수 많은 기둥(pillar) 구조를 가질 수도 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
금속을 제거할 수 있는 킬레이터 용액; 및
금속-리간드 복합체가 고정된 고체 지지체를 포함하는, 핵산 정제 장치를 제공한다.
본 발명의 핵산 정제 장치는 고체 지지체에 고정된 금속-리간드 복합체에 결합된 핵산으로부터 금속을 제거하여 핵산을 용출시킬 수 있는 킬레이터 용액을 포함한다. 또한, 상기 장치는 금속-리간드 복합체가 고정된 고체 지지체를 포함한다. 따라서, 핵산이 포함된 시료를 상기 장치에 도입하면, 금속-리간드 복합체가 고정된 고체 지지체에 의해 핵산이 결합되며, 이어서 킬레이터 용액에 의해 핵산이 용출되므로, 본 발명의 장치를 이용하면 핵산을 포함하는 시료로부터 핵산을 효율적으로 정제할 수 있는 것이다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 고체 지지체는 평면 또는 기둥 구조를 가질 수 있다. 상기 고체 지지체는 표면적이 넓은 것이 금속-리간드 복합체를 많이 결합할 수 있어서 바람직할 수 있으며, 표면적을 넓히기 위해 글라스나 웨이퍼 같은 평평한 지지체의 경우 기둥(pillar) 형태로 표면을 가공하는 것도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 고체 지지체는 슬라이드 글라스, 실리콘 웨이퍼, 자성 비드, 폴리스티렌, 막, 및 금속판으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 고체 지지체는 금속-리간드 복합체가 고정될 수 있는 것이면 어느 것이라도 가능하나, 물에 용해되지 않는 특성을 가져야 한다. 만약 물에 용해된다면 핵산 정제 후에 핵산 용액과 고체 지지체를 분리하기가 어렵기 때문이다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 금속-리간드 복합체의 금속이 Cu(II), Co(III), Ni(II), Zn(II), Fe(III)과 같은 전이금속 이온으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 리간드와 복합체를 형성하여 특정 염기와 선택적으로 결합할 수 있는 금속이면 어느 것이라도 가능하다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 금속-리간드 복합체의 리간드가 시클렌과 같은 고리형 폴리아민 화합물, 트리스-(2-아미노에틸아민)과 같은 사슬형 폴리아민 화합물, EDTA와 같은 폴리 카르복시 화합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에서, 상기 킬레이터는 EDTA, HEDTA 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 이용되는 킬레이터는 금속-리간드 복합체의 리간드보다 금속이온에 대한 결합상수가 커서 금속-리간드 복합체 이용된 금속을 리간드로부터 해리하여 핵산을 용출시킬 수 있는 것이면 어느 것이라도 가능하다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1: 기판 상에 금속-리간드 복합체의 고정화
아미노기로 활성화된 기판 상에 금속-리간드 복합체를 고정화하기 위해, γ-아미노프로필실란으로 코팅된 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 상기 실리콘 웨이퍼에 리간드인 시클렌 0.5g과 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 100㎕를 5ml의 DMF에 녹인 용액을 첨가하여 리간드를 기판에 고정하였다. 여기에 ZnCl2 0.1g을 DMF에 녹인 후 이 용액을 기판에 첨가하여 Zn-시클렌 복합체를 제조하였다.
실시예 2: 기판 상에 고정된 Zn-시클렌 복합체의 핵산 결합 및 용출 효과
기판 상에 고정된 Zn-시클렌 복합체의 핵산 결합 및 용출 효과를 조사하기 위해, Zn-시클렌 복합체에 대장균(E. coli) HB101 게놈 DNA를 이용하였다. 먼저, 결합 용액(Tris 5 mM, NaCl 10 mM, pH7.6)에 용해된 대장균 HB101 게놈 DNA를 포함하는 용액 15㎕를 Zn-시클렌 복합체가 고정된 기판에 주입한 후, 상기 게놈 DNA를 상기 Zn-시클렌 복합체에 3분 동안 결합시켰다. 이어서, 상기 용액을 제거하고, 상기 결합 용액 15㎕로 3회 세정하였다. 이어서, 핵산 용출 완충액으로 2가지 완충액을 이용하였다. 먼저, EDTA에 의한 금속 제거를 위해, Tris 10 mM, EDTA 10 mM, pH8.4 15㎕를 이용하고, 히스티딘에 의한 리간드 교환을 위해, 히스티딘 50 mM, pH7.4 15㎕를 이용하였다.
표 1은 이용된 2가지의 핵산 용출 완충액에 따른 핵산의 용출 효과를 보여준다.
Zn-시클렌
결합 효율 2.78%
용출 효율 1(금속 제거) 54.12%
용출 효율 2(리간드 교환) 0%
상기 표 1에서 보여주는 바와 같이, 히스티딘에 의한 리간드 교환에 의해서는 게놈 DNA가 용출되지 않는 반면, EDTA에 의한 금속 이온 제거에 의해서는 게놈 DNA가 방출됨을 알 수 있다. 상기 결과는 고체 기판의 평면 표면을 이용했기 때문에, 핵산의 결합 효율은 낮은 것으로 생각된다. 따라서, 기둥 구조를 이용하면 결합 효율은 증가할 것으로 생각된다.
따라서, EDTA와 같은 금속 킬레이터를 이용하면 핵산을 효율적으로 용출시킬 수 있음을 알 수 있다.
실시예 3: 유동 제어 시스템에서 핵산 결합 및 용출 효과
상기 정지(static) 시스템과는 달리, 유동 제어 시스템에서 핵산 결합 및 용출이 일어나는지를 알아보았다. 먼저, 주사기 펌프(HARVARD, PHD2000)를 이용하여 결합 용액(Tris 5 mM, NaCl 10 mM, pH7.6)에 용해된 대장균 HB101 게놈 DNA를 포함하는 용액(11 ng/㎕)를 Zn-시클렌 복합체가 고정된 기판에 40 ㎕/분의 유속으로 4분 동안 주입한 후, 상기 결합 용액으로 40 ㎕/분의 유속으로 2분 동안 세정하였다. 이어서, 핵산 용출 완충액(Tris 10 mM, EDTA 10 mM, pH8.4 및 Tris 10 mM, EDTA 10 mM, pH9.3)으로 40 ㎕/분의 유속으로 8분 동안 용출하였다. 또한, 비교예로서, Zn이 배위되지 않은 시클렌이 고정된 기판 및 CRS(charge reversible surface)를 갖는 고체 기판(대한민국 특허출원 제2004-0111165호를 참고)을 이용하였다. CRS 기판의 경우에는 용출시 Tris 10 mM, pH9.0을 이용하였다.
표 2는 pH가 상이한 2가지의 핵산 용출 완충액에 따른 핵산의 용출 효과를 보여준다.
Zn-시클렌(%) 시클렌 CRS
결합 효율 13.07 19.28 21.40
용출 효율 1 (TE 10mM, pH8.4) 38.00 20.91 57.32 (Tris 10 mM, pH9.0)
용출 효율 2 (TE 10mM, pH9.3) 54.56 24.99
표 2에서 보여주는 바와 같이, 결합 효율은 금속이 없는 시클렌의 경우가 더 높지만, 용출의 경우에는 금속이 있는 Zn-시클렌의 경우가 더 높다는 것을 알 수 있다. 또한, pH가 증가함에 따라 Zn-시클렌의 경우는 용출이 현저하게 증가하는데 반해, 금속이 없는 시클렌의 경우에는 적게 증가한다는 것을 알 수 있다. CRS의 경우와 비교하면, 결합 효율면에서는 본 발명의 경우가 낮지만, 용출 효율면에서는 거의 유사함을 알 수 있다.
따라서, 용출 완충액 중의 EDTA는 금속을 제거하여 핵산을 효율적으로 방출한다는 것을 알 수 있는 것이다.
본 발명에 따르면, 핵산의 인산 골격과의 정전기적 상호작용이 아닌 핵산 염기와 상호작용할 수 있는 금속-리간드 복합체를 이용함으로써 핵산을 선택적으로 결합할 수 있으며, 또한 금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 이용함으로써 핵산을 효율적으로 용출할 수 있으므로, 핵산을 효율적으로 정제할 수 있다.

Claims (13)

  1. 고체 지지체 상에 금속-리간드 복합체를 고정화시키는 단계;
    상기 지지체 상에 고정된 복합체에 핵산을 포함하는 시료를 접촉시켜 핵산을 상기 복합체에 결합시키는 단계; 및
    금속을 제거할 수 있는 킬레이터를 포함하는 용액을 첨가하여 상기 복합체에 결합된 핵산을 용출시키는 단계
    를 포함하는 금속-리간드 복합체를 이용한 핵산의 정제 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 핵산의 결합 단계 후에 결합되지 않은 시료를 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고체 지지체는 슬라이드 글라스, 실리콘 웨이퍼, 자성 비드, 폴리스티렌, 막, 및 금속판으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속-리간드 복합체의 금속이 Cu(II), Co(III), Ni(II), Zn(II), 및 Fe(III)로 구성된 군으로부터 선택되는 전이금속 이온인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속-리간드 복합체의 리간드가 시클렌과 같은 고리형 폴리아민 화합물, 트리스-(2-아미노에틸아민)과 같은 사슬형 폴리아민 화합물, 및 EDTA와 같은 폴리 카르복시 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 킬레이터는 EDTA 및 HEDTA로 구성된 군으로부터 선택되는 고정화된 리간드보다 금속 이온에 대한 결합 상수가 큰 킬레이터인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 접촉 단계는 정지(static) 또는 유동(fluidic) 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 금속을 제거할 수 있는 킬레이터 용액; 및
    금속-리간드 복합체가 고정된 고체 지지체를 포함하는, 핵산 정제 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고체 지지체는 평면 또는 기둥(pillar) 구조를 가진 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 고체 지지체는 슬라이드 글라스, 실리콘 웨이퍼, 자성 비드, 폴리스티렌, 막, 및 금속판으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으 로 하는 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 금속-리간드 복합체의 금속이 Cu(II), Co(III), Ni(II), Zn(II), 및 Fe(III)로 구성된 군으로부터 선택되는 전이금속 이온인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 금속-리간드 복합체의 리간드가 시클렌과 같은 고리형 폴리아민 화합물, 트리스-(2-아미노에틸아민)과 같은 사슬형 폴리아민 화합물, 및 EDTA와 같은 폴리 카르복시 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 킬레이터는 EDTA 및 HEDTA로 구성된 군으로부터 선택되는 고정화된 리간드보다 금속 이온에 대한 결합 상수가 큰 킬레이터인 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020050048105A 2005-06-04 2005-06-04 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치 KR100682947B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048105A KR100682947B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치
US11/446,795 US20060275815A1 (en) 2005-06-04 2006-06-05 Method of and apparatus for the purification of nucleic acids using immobilized metal-ligand complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048105A KR100682947B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060126309A true KR20060126309A (ko) 2006-12-07
KR100682947B1 KR100682947B1 (ko) 2007-02-15

Family

ID=37494592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050048105A KR100682947B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060275815A1 (ko)
KR (1) KR100682947B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7192560B2 (en) * 2001-12-20 2007-03-20 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removal of organic molecules from biological mixtures using anion exchange
WO2008134472A1 (en) * 2007-04-25 2008-11-06 3M Innovative Properties Company Compositions, methods, and devices for isolating biological materials
CN104307495A (zh) * 2014-10-14 2015-01-28 常州大学 一种含有四氮杂环的新型螯合树脂及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5234809A (en) * 1989-03-23 1993-08-10 Akzo N.V. Process for isolating nucleic acid
US5310648A (en) * 1991-02-01 1994-05-10 California Institute Of Technology Composition of matter comprising an imprinted matrix exhibiting selective binding interactions through chelated metals
US5419966A (en) * 1991-06-10 1995-05-30 Microprobe Corporation Solid support for synthesis of 3'-tailed oligonucleotides
AU745126B2 (en) * 1997-04-16 2002-03-14 Applied Biosystems, Llc Nucleic acid archiving
AU2002241515A1 (en) * 2000-11-06 2002-06-18 The University Of Houston System Nucleic acid separation using immobilized metal affinity chromatography

Also Published As

Publication number Publication date
US20060275815A1 (en) 2006-12-07
KR100682947B1 (ko) 2007-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100785010B1 (ko) 수소 결합을 이용하여 고체 지지체의 친수성 표면 상에서핵산 정제 방법 및 장치
CN104350152B (zh) 选择性核酸片段回收
US8110351B2 (en) Method for isolating nucleic acids and protein from a single sample
EP1715039B1 (en) Method of isolating a nucleic acid using a bifunctional material containing an amino group and a carboxyl group
EP1674570B1 (en) Method of isolating nucleic acid using material positively charged at first pH and containing amino group and carboxyl group
CN107257857B (zh) 用于ivt后rna纯化的方法和试剂盒
US9458452B2 (en) Method and device for isolating and purifying double-stranded nucleic acids
KR101443218B1 (ko) 코스모트로픽 염을 이용한 고체 지지체에서의 rna 정제방법
JP2016538264A (ja) 組換えタンパク質の精製方法
US20060270843A1 (en) Methods for isolation of nucleic acids
JP7028800B2 (ja) 全血から核酸を単離するための装置及び方法
KR100682947B1 (ko) 고정화된 금속-리간드 복합체에 의한 핵산 정제 방법 및장치
CA2444259A1 (en) Isolation of dna molecules using mercapto-aryl ligands
EP0979868B1 (en) Electrophoretic separation of nucleic acids from biological samples at low pH
JP2009065849A (ja) 核酸の抽出方法
JP2003062401A (ja) 生体物質の精製方法および精製装置
JP3987342B2 (ja) クロマトグラフィー材料及びその使用方法
US7781573B2 (en) Multi layer chromatography of nucleic acids
US20090088560A1 (en) Process for Nucleic Acid Purification
US7368561B2 (en) Isolation of antisense oligonucleotides
Bitner et al. Use of MagneSil (TM) paramagnetic particles for plasmid purification, PCR cleanup, and purification of dideoxy and big dye DNA sequencing reactions
KR100738086B1 (ko) 금속 산화물이 증착된 고체 지지체를 이용한 핵산 정제방법 및 장치
JP3922420B2 (ja) 改良されたリボ核酸の単離方法
US20240287498A1 (en) Method for isolating non-vesicular mirna
US20230142600A1 (en) A method of single-stranded rna purification

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120116

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130115

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee