KR20070114660A - Plk1-based protein chip, method for high throughput screening of anticancer agents using the protein chip and anticancer agents preparing thereby - Google Patents

Plk1-based protein chip, method for high throughput screening of anticancer agents using the protein chip and anticancer agents preparing thereby Download PDF

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KR20070114660A
KR20070114660A KR1020070051895A KR20070051895A KR20070114660A KR 20070114660 A KR20070114660 A KR 20070114660A KR 1020070051895 A KR1020070051895 A KR 1020070051895A KR 20070051895 A KR20070051895 A KR 20070051895A KR 20070114660 A KR20070114660 A KR 20070114660A
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substrate
binding
pbd
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이건영
고병훈
정용원
이정민
연선희
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한국생명공학연구원
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Abstract

A Plk1-based protein chip is provided to screen anticancer agents capable of inhibiting binding of carcinogen to its substrate protein rapidly and conveniently by using SPRI(surface plasmon resonance imaging) bioassay technique, so that it is useful for developing a new anticancer agent capable of inducing apoptosis of cancer cells. A Plk1-based protein chip contains a substrate protein of Plk1(polo-like kinase 1) on a substrate, wherein the substrate protein of Plk1 is selected from stathmin, katanin p80, TCTP(translationally controlled tumor protein), Cdc25C(cell division cycle 25C), NudC, Myt1, katanin p60, APC(anaphase promoting complex), Myt1-2, grasp65, cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, N1p, Weel, Pin1, BRCA2(breast cancer type 2 susceptibility protein) and p53; and PBD(polo-box domain) of Plk1 is immobilized on the substrate. A method for high throughput screening of anticancer agents comprises the steps of: (a) reacting a candidate material inhibiting binding of Plk1 substrate protein with Plk1 PBD on the Plk1-based protein chip; and (b) analyzing and selecting the candidate material as an anticancer agent by using SPRI(surface plasmon resonance imaging) system.

Description

Plk1 기반 단백질칩, 이를 이용한 항암물질의 초고속 스크리닝 방법 및 상기 방법에 의해 얻어진 항암물질 {Plk1-Based Protein Chip, Method for High Throughput Screening of Anticancer Agents Using the Protein Chip and Anticancer Agents Preparing Thereby}PLK1-Based Protein Chip, Method for High Throughput Screening of Anticancer Agents Using the Protein Chip and Anticancer Agents Preparing Thereby}

도 1은 Plk1 단백질과 기질 단백질 간 결합 억제 후보물질 발굴을 위한 단백질칩과 비표지 SPRI 바이오어세이를 이용한 초고속 스크리닝 방법을 나타내는 모식도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an ultrafast screening method using a protein chip and an unlabeled SPRI bioassay for discovering a candidate for inhibiting binding between a Plk1 protein and a matrix protein.

도 2a는 동물세포의 cDNA 라이브러리로부터 PCR에 의해 생산된 Plk1 (Polo-like kinase 1)의 기질 단백질을 코딩하는 유전자의 아가로즈 젤 사진이다. 2A is agarose gel photographs of genes encoding substrate proteins of Plk1 (Polo-like kinase 1) produced by PCR from cDNA libraries of animal cells.

도 2b는 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST)가 융합된 형태의 Plk1에서 기질 단백질과 결합하는 부위인 PBD (polo-box domain)의 박테리아 세포에서의 발현과 트롬빈 (Thrombin)을 사용하여 PBD 단백질로부터 GST-tag을 제거하기 위한 조건 확립을 나타내는 SDS-PAGE 젤 사진이다.Figure 2b shows the expression and thrombin in bacterial cells of the PBD (polo-box domain), which is the site of binding to the substrate protein in glutathione-S transferase (GST) fused form Plk1. SDS-PAGE gel photograph showing establishment of conditions for removing GST-tag from PBD protein.

도 2c는 각종 태그-단백질이 융합된 기질 단백질들의 박테리아 세포에서의 발현 양상을 보여주는 SDS-PAGE 젤 사진이다. FIG. 2C is a SDS-PAGE gel photograph showing the expression of various tag-protein fused matrix proteins in bacterial cells. FIG.

도 3은 SPRI을 이용한 Plk1과 기질 단백질의 결합 이미지를 보여주는 사진이 다. 3 is a photograph showing a binding image of Plk1 and a substrate protein using SPRI.

도 4a는 단백질칩과 비표지 SPRI를 이용한 초고속 스크리닝 방법에 의한 1차 스크리닝에서 결합 억제 후보물질 발굴 결과를 나타내는 사진이다.Figure 4a is a photograph showing the discovery results of the binding inhibitor candidate in the primary screening by the ultra-fast screening method using a protein chip and the unlabeled SPRI.

도 4b는 도 4a에서 1차 스크리닝된 결합 억제 후보물질들의 농도에 따른 확인 분석한 SPRI 스크리닝 결과와 이를 수치화한 것이다. FIG. 4B shows the results of SPRI screening and numerical analysis of the results according to the concentrations of the primary inhibitors of binding screening screened in FIG. 4A.

도 4c는 도 4b에서 선별된 결합 억제 후보물질들이 Plk1 단백질과 기질 단백질의 결합 억제에 특이적인지를 확인 분석한 3차 스크리닝 결과를 나타내는 것이다. Figure 4c shows the results of the third screening to confirm whether the binding inhibitory candidates selected in Figure 4b specific for the inhibition of binding of Plk1 protein and substrate protein.

도 5는 도 4c에서 선별된 결합 억제 후보물질들의 GST pull-down방법에 의한 Plk1의 PBD와 스크리닝시 사용되었던 Plk1 기질 단백질 NudC와 Cdc25c간의 결합 억제 효과를 확인 분석한 것으로 (A)는 PBD와 NudC, (B)는 PBD와 Cdc25C 단백질을 사용한 실험 결과를 나타내는 것이다. FIG. 5 confirms and analyzes the binding inhibitory effect between Plk1 substrate protein NudC and Cdc25c, which were used for screening PBD of Plk1 by GST pull-down method of the binding inhibitory candidates selected in FIG. 4C. (A) shows PBD and NudC. , (B) shows the results of experiments using PBD and Cdc25C protein.

본 발명은 Plk1 기반 단백질칩, 이를 이용한 항암물질의 초고속 스크리닝 (High Throughput Screening) 방법 및 상기 방법에 의해 얻어진 항암물질에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기질 상에 발암관련 단백질인 Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질 또는 Plk1의 기질 단백질 결합 부위인 PBD (polo-box domain)가 고정되어 있는, Plk1 기질 단백질과 PBD 간의 상호작용 검출용 단백질칩, 상기 단백질칩 상에서 상기 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간의 결합을 억제하는 후보물질을 항암물질로 선정하는 것을 특징으로 하는 항암물질의 스크리닝 방법 및 상기 방법에 의해 스크리닝된 항암물질에 관한 것이다.The present invention relates to a Plk1-based protein chip, a high throughput screening method of an anticancer substance using the same, and an anticancer substance obtained by the method. More specifically, Plk1 (polo-like kinase) is a carcinogenic protein on a substrate. Protein chip for detecting interaction between Plk1 substrate protein and PBD, wherein the substrate protein of 1) or PBD (polo-box domain), which is a substrate protein binding site of Plk1, is immobilized, between the PBD of Plk1 and the substrate protein on the protein chip The present invention relates to a method for screening an anticancer substance and an anticancer substance screened by the method, wherein the candidate substance for inhibiting binding is selected as an anticancer substance.

본 발명에서 단백질칩의 표적물질이 되는 단백질인 Plk1 (Polo-like kinase 1)은 Ser/Thr kinase 단백질로 진핵세포 생물의 세포주기 중 세포분열 조절에 핵심적인 역할을 수행한다. Plk1은 여러 종류의 단백질들을 인산화함으로서 활성화시키는데, 이렇게 활성화된 Plk1의 기질 단백질들은 세포 분열에 필수적인 역할을 수행한다. Plk1은 N-말단 부위의 kinase domain과 C-말단의 polo-box domain (PBD)으로 이루어진 구조로, kinase domain은 목표단백질을 인산화함으로써 활성화시키는 역할을 하고, polo-box domain (PBD)은 기질 단백질과의 결합 및 Plk1의 세포내 위치와 관련된다 (Cell 2003, 115, 3-4). 한편, Plk1을 쥐에서 과량으로 발현시키면 암이 발생하고, 또한 대장암, 전립선암등 각종 암세포에서 Plk1이 과량으로 발현됨을 발견할 수 있는데 (FASEB J. 2004, 18, 5-7, Cancer sci. 2003, 94, 148-152), 이는 Plk1이 암의 발생과 관련이 있음을 시사한다. 특이적인 것은 암세포에서 RNAi 방법으로 Plk1을 고갈시키면 암세포의 세포사멸 (Apoptosis)이 유도됨이 발견되었다 (PNAS, 2003, 100, 5789-5794). 이상의 결과들은 Plk1 단백질의 활성을 저해하는 물질을 스크리닝하는 것은 항암제 개발의 한 전략이 될 수 있음을 증명한다. In the present invention, the protein Plk1 (Polo-like kinase 1), which is a target material of the protein chip, is a Ser / Thr kinase protein and plays a key role in regulating cell division in the cell cycle of eukaryotic organisms. Plk1 is activated by phosphorylating several kinds of proteins. The activated Plk1 substrate proteins play an essential role in cell division. Plk1 is composed of N-terminal kinase domain and C-terminal polo-box domain (PBD). The kinase domain is activated by phosphorylating target protein, and polo-box domain (PBD) is a substrate protein. And the intracellular location of Plk1 (Cell 2003, 115, 3-4). On the other hand, excessive expression of Plk1 in mice results in cancer, and it is also found that Plk1 is excessively expressed in various cancer cells such as colorectal cancer and prostate cancer (FASEB J. 2004, 18, 5-7, Cancer sci. 2003, 94, 148-152), suggesting that Plk1 is associated with the development of cancer. Specifically, it was found that depletion of Plk1 by RNAi in cancer cells induces apoptosis of cancer cells (PNAS, 2003, 100, 5789-5794). The above results demonstrate that screening for substances that inhibit the activity of Plk1 protein may be a strategy of anticancer drug development.

단백질칩 기술은 단백질-단백질간의 결합이외에도 단백질과 결합하는 핵산, 당, 지질과의 결합을 분석할 수 있는 측정 기술을 제공한다. 이는 세포내 신호전달 (signal transduction)이나 프로테오믹스 (Proteomics)등 단백질 관련 생물학적인 연구뿐만 아니라, 환경 모니터링, 환경 독성물질 유해성 검색, 그리고 의학적으로는 질환 진단 및, 신약 후보물질의 검출 등 다양한 스크리닝의 활용 폭을 갖는다. 또한 대량의 라이브러리를 짧은 시간 내에 측청 할 수 있는 기술과 미량의 시료만을 사용하기 때문에 스크리닝시 늘 문제가 되었던 시료의 양에 대한 문제를 축소할 수 있는 기술을 제공한다. In addition to protein-protein binding, protein chip technology provides a measurement technique that can analyze the binding of nucleic acids, sugars, and lipids to proteins. This includes not only biological research related to proteins such as intracellular signal transduction and proteomics, but also various screening such as environmental monitoring, screening for harmful environmental hazards, and medical diagnosis of disease and detection of new drug candidates. Has a width. In addition, it provides a technique for measuring a large amount of libraries in a short time, and a technique for reducing the amount of sample that has always been a problem when screening because only a small amount of sample is used.

종래 신약 개발을 위한, 스크리닝 방법은 단백질-단백질 상호작용을 형광, 방사성 동위 원소 등의 표지가 필수적이었다. 그러나 이는 단백질을 특이적이고 균일하게 표지할 수 없는 어려움, 값비싼 표지 물질 비용, 그리고 방사성 동위 원소 사용시 방사선 노출의 위험성 등의 문제점이 있었다. For conventional drug development, screening methods required protein-protein interactions to label fluorescent, radioactive isotopes and the like. However, there are problems such as difficulty in labeling proteins specifically and uniformly, expensive labeling materials, and risk of radiation exposure when using radioisotopes.

또한 미국특허공개공보 제2005-85626호에서는 polo domain의 binding pockets를 개시하면서, 이를 이용하여 고효율 대용량 검색을 할 수 있다고 기재하고 있으나, 이 역시 상기 문제점은 여전히 해결하지 못하였다. In addition, U.S. Patent Application Publication No. 2005-85626 discloses binding pockets of the polo domain, and describes that a high-efficiency large-capacity search can be performed using the same. However, this problem still has not been solved.

이에 본 발명자들은 항암제를 개발함에 있어서, 신약 후보물질을 신속하고 편리하게 대량으로 스크리닝할 수 있는 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 비표지 단백질 상호작용 검출법인 "SPR 이미지 단백질칩 시스템 (SPR image protein chip system)"을 이용한 항암물질의 초고속 스크리닝 (High Throughput Screening) 방법을 개발하게 되었다. Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to develop a method for screening new drug candidates in a large amount quickly and conveniently in developing an anticancer drug. As a result, an unlabeled protein interaction detection method, "SPR image protein chip system," We have developed a high throughput screening method for anticancer substances.

결국 본 발명의 주된 목적은, 기판 상에 Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질 또는 Plk1의 기질 단백질 결합 부위인 PBD (polo-box domain)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, Plk1 기질 단백질과 Plk1의 PBD (polo-box domain)의 상호작용 검출용 단백질칩을 제공하는데 있다.After all, the main object of the present invention, the Plk1 substrate protein, characterized in that the substrate protein of Plk1 (polo-like kinase 1) or PBD (polo-box domain), which is a substrate protein binding site of Plk1, is immobilized on the substrate. To provide a protein chip for detecting the interaction of the PBD (polo-box domain) of Plk1.

본 발명의 다른 목적은 상기 단백질칩을 이용한 항암물질의 스크리닝 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention to provide a method for screening an anticancer substance using the protein chip.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 스크리닝된 항암물질을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an anticancer substance screened by the above method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질칩 및 기판 상에 Plk1 (polo-like kinase 1)의 PBD (polo-box domain)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질칩을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a protein chip and PBD (polo-like kinase 1) of Plk (polo-like kinase 1) on the substrate, characterized in that the substrate protein is fixed on the substrate Plk1 (polo-like kinase 1) It provides a protein chip characterized in that the -box domain) is fixed.

본 발명에 있어서, 상기 Plk1의 기질 단백질은 스타스민 (stathmin), 카타닌 p80 (Katanin p80), TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein), Cdc25C (Cell division cycle 25C), NudC, Myt1, 카타닌 p60 (Katanin p60), APC8 (Anaphase Promoting Complex8), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, p53로 구성된 군에서 선택되는 것을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않고, Plk1의 기질 단백질이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. In the present invention, the substrate protein of Plk1 is stasmin, katan p80 (Katanin p80), TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein), Cdc25C (Cell division cycle 25C), NudC, Myt1, catanine p60 (Katanin p60), APC8 (Anaphase Promoting Complex8), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, p53 may be selected from the group consisting of, but not limited to, Plk1 Any substrate protein can be used.

본 발명에 있어서, 상기 단백질칩은 (a) 기판을 결합제로 코팅한 다음, 금속 박막을 증착시켜 자기 조립 단분자막을 형성시키고 활성화시키는 단계; 및 (b) 상기 활성화된 기판에 Plk1의 기질 단백질을 고정시키는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 자기 조립 단분자막은 상기 기판을 피란하 용액 (Piranha solution; 70% H2SO2, 30% H2O2)으로 처리한 다음, 10mM MUA (11-mercapto-1-undercanoic acid) 용액에 침지하여 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the protein chip comprises (a) coating a substrate with a binder, and then depositing a metal thin film to form and activate a self-assembled monomolecular film; And (b) immobilizing the substrate protein of Plk1 on the activated substrate, wherein the self-assembled monomolecular film comprises a Piranha solution; 70% H 2 SO 2 , 30% H 2 O 2 ), and then immersed in a 10mM MUA (11-mercapto-1-undercanoic acid) solution can be characterized in that it is produced.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 친화성 물질 태그와 결합하는 단백질을 기판 상에 고정시킨 다음, 친화성 물질로 태그된 Plk1의 기질 단백질을 고정시키는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 기판은 유리, 실리콘, 실리콘 옥사이드 (silicon oxide), 실리콘 나이트라이드 (silicon nitride), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리스타이렌 (polystyrene) 및 폴리프로필렌 (polypropylene)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the step (b) may be characterized in that to fix the protein binding to the affinity material tag on the substrate, and then to fix the substrate protein of Plk1 tagged with an affinity material, the substrate It may be characterized in that it is selected from the group consisting of glass, silicon, silicon oxide (silicon oxide), silicon nitride (silicon nitride), polycarbonate, polystyrene and polypropylene.

본 발명에 있어서, 상기 금속은 금 (Au), 몰리브덴 (Mo), 은 (Ag), 알루미늄 (Al), 칼슘 (Ca), 카드뮴 (Cd), 철 (Fe), 니켈 (Ni), 백금 (Pt), 아연 (Zn) 및 구리 (Cu)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 결합제는 크롬 (Cr), 티타늄 (Ti), 티타늄텅스텐 (TiW) 및 니켈크로뮴 (NiCr)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the metal is gold (Au), molybdenum (Mo), silver (Ag), aluminum (Al), calcium (Ca), cadmium (Cd), iron (Fe), nickel (Ni), platinum ( Pt), zinc (Zn) and copper (Cu), characterized in that the binder is selected from the group consisting of chromium (Cr), titanium (Ti), titanium tungsten (TiW) and nickel chromium (NiCr) It may be characterized in that it is selected from the group consisting of.

본 발명에 있어서, 상기 친화성 물질 태그는 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST), 6xHis (헥사 히스티딘), 말토오스 결합 단백질 (Maltose binding protein: MBP), 티오레독신 (thioredoxine), 디하이드로폴레이트 리덕타제 (dihydrofolate reductase: DHFR), 셀룰로즈 결합 도메인 (celluose binding domain: CBD), 갈락토즈-결합 단백질 (galactose-binding protein), 칼모듈린 결합 단백질 (calmodulin binding protein: CBP), 스타필로코칼 단백질 A (staphylococcal protein A), 스타필로코칼 단백질 G (staphylococcal protein G), 폴리시스테인 (polycysteine), 폴리페닐알라닌 (polyphenylalanine), 폴리알기닌 (Poly-Arg), 플래그 (FLAG), 스트렙토아비딘 (Streptoavidin; STA), 바이오틴 (Biotin), 씨-믹 (c-myc), 에스-펩타이드 (s-peptide) 및 키틴 결합 도메인 (chitin-binding domain)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 친화성 물질 태그와 결합하는 단백질은 글루타티온 (glutathione; GSH), Ni-NTA (nickel-nitrilo-triacetic acid) 및 아밀로오즈 (amyloase)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the affinity tag is glutathione-S transferase (GST), 6xHis (hexa histidine), maltose binding protein (MBP), thioredoxin (thioredoxine), di Dihydrofolate reductase (DHFR), cellulose binding domain (CBD), galactose-binding protein, calmodulin binding protein (CBP), staphylo Cocal protein A, staphylococcal protein G, stacylococcal protein G, polycysteine, polyphenylalanine, poly-argin, flag-FLAG, streptoavidin; STA), Biotin, c-myc, s-peptide and chitin-binding domain, characterized in that it is selected from the group consisting of The protein binding to the group affinity tag may be characterized in that it is selected from the group consisting of glutathione (GSH), nickel-nitrilo-triacetic acid (Ni-NTA) and amyloase (amyloase).

본 발명은 (a) 상기 단백질칩 상에서, Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질과 Plk1의 PBD (polo-box domain)의 결합을 억제하는 후보물질을 반응시키는 단계; 및 (b) 상기 Plk1의 기질 단백질과 상기 Plk1의 PBD의 결합을 억제하는 후보물질을 항암물질로 선정하는 단계를 포함하는 항암물질의 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) reacting a substrate substance of Plk1 (polo-like kinase 1) on the protein chip and a candidate substance that inhibits the binding of PBD (polo-box domain) of Plk1; And (b) selecting a candidate substance that inhibits the binding of the substrate protein of Plk1 and PBD of Plk1 as an anticancer substance.

본 발명에 있어서, 상기 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간의 결합을 억제하는 후보물질은 SPRI (Surface Plasmon Resonance Imaging; 표면 플라즈몬 공명 이미징) 시스템으로 분석하는 것을 특징으로 할 수 있고, 형광 물질 또는 방사성 동위 원소를 이용하여 분석하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the candidate substance that inhibits the binding between the PBD of Plk1 and the substrate protein may be characterized in that it is analyzed by Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) system, and the fluorescent substance or radioisotope is analyzed. It may be characterized by using the analysis, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 항암물질의 스크리닝 방법은 (c) 상기 (b) 단계에서 선정된 항암물질이 암 세포사멸의 능력을 보이는지를 동물 세포에서 MTT (Tetrazolium-based colorimetric) 어세이로 분석하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method for screening an anticancer substance according to the present invention further comprises the steps of (c) analyzing the animal cancer cell selected by step (b) with a Tetrazolium-based colorimetric (MTT) assay in animal cells. It may be characterized by including as.

본 발명은 또한, 포황 (Typahe pollen) 추출물, 백두구(초) (Amomi Cardamomi Fructus) 추출물, 산약(식) (Dioscoreae Rhizoma) 추출물, 대접골단 (Torricellia angulata var. intermedia) 추출물, 코파이바(Copaiba, Copaifera Lansdorifii) 추출물 및 부킨하(Buchinha, Luffa operculata) 추출물로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 추출물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물을 제공한다.The present invention also relates to extracts of Typahe pollen, Amico Cardamomi Fructus extract, Dioscoreae Rhizoma extract, Torricellia angulata var.intermedia extract, Copaiba, Copaifera It provides an anticancer composition containing any one or more extracts selected from the group consisting of Lansdorifii ) extract and Buchinha ( Luffa operculata ) extract as an active ingredient.

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

본 발명은 발암 물질의 기질 단백질을 고정시켜 제조한 단백질칩에 발암 물질 및 상기 발암 물질과 기질 단백질 간의 결합 억제 후보물질을 점적 (spotting)한 다음, 이들 단백질 간의 결합 억제 물질을 검출하기 위해 비표지 검출 방법인 SPRI을 사용하는 초고속 스크리닝의 방법과 이를 이용하여 10,000여개 이상의 물질 라이브러리로부터 얻어진 항암 후보물질에 관한 것이다 (도 1). 도 1은 본 발명을 나타내는 모식도로, Plk1 단백질과 기질 단백질 간 결합 억제 후보물질 발굴을 위한 단백질칩과 비표지 SPRI 바이오어세이를 이용한 초고속 스크리닝 방법을 나타낸다. The present invention spots a carcinogen and a candidate for inhibiting binding between the carcinogen and the matrix protein on a protein chip prepared by immobilizing a matrix protein of the carcinogen, and then, a non-labeled agent for detecting the binding inhibitor between these proteins. Ultrafast screening using SPRI, a detection method, and anticancer candidates obtained from more than 10,000 material libraries using the same (FIG. 1). FIG. 1 is a schematic diagram showing the present invention, and shows an ultrafast screening method using a protein chip and an unlabeled SPRI bioassay for discovering candidates for inhibition of binding between a Plk1 protein and a substrate protein.

우선 발암 물질과 상기 발암 물질의 기질 단백질을 코딩하는 유전자들을 확보하고, 상기 기질 단백질이 고정된 단백질칩을 제작하기 위하여, 적절한 tag을 갖도록 유전자를 재설계하고, 박테리아에서 이를 발현시켜 N-말단 혹은 C-말단에 태그가 융합된 형태의 단백질을 사용한다. 본 발명의 일실시예에서는 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST)가 융합된 단백질을 이용하여, 칩 위에 처리한 글루타티온 (glutathione: GSH)과 선택적으로 결합이 이루어지도록 하는 방식에 의해 단백질을 칩 위에 고정하였다. First, in order to secure genes encoding carcinogens and matrix proteins of the carcinogens, and to manufacture protein chips in which the matrix proteins are immobilized, the genes are redesigned to have appropriate tags, and they are expressed in bacteria to be expressed at the N-terminal or A protein in the form of a tag fused to the C-terminus is used. In one embodiment of the present invention, by using a protein fused with glutathione-S transferase (GST), the protein is selectively bound to glutathione (GSH) treated on a chip. Was fixed on the chip.

한편, 단백질을 칩 위에 고정하기 위한 친화성 물질 태그 (tag)는 GST에 한정하지 않고 다양하게 사용될 수 있다. 그 종류를 살펴보면, 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST), 6xHis (헥사 히스티딘), 말토오스 결합 단백질 (Maltose binding protein: MBP), 티오레독신 (thioredoxine), 디하이드로폴레이트 리덕타제 (dihydrofolate reductase: DHFR), 셀룰로즈 결합 도메인 (celluose binding domain: CBD), 갈락토즈-결합 단백질 (galactose-binding protein), 칼모듈린 결합 단백질 (calmodulin binding protein: CBP), 스타필로코칼 단백질 A (staphylococcal protein A), 스타필로코칼 단백질 G (staphylococcal protein G), 폴리시스테인 (polycysteine), 폴리페닐알라닌 (polyphenylalanine), 폴리알기닌 (Poly-Arg), 플래그 (FLAG), 스트렙토아비딘 (Streptoavidin; STA), 바이오틴 (Biotin), 씨-믹 (c-myc), 에스-펩타이드 (s-peptide) 및 키틴 결합 도메인 (chitin-binding domain) 등이다. On the other hand, the affinity tag for fixing the protein on the chip (tag) is not limited to GST can be used in various ways. The types include glutathione-S transferase (GST), 6xHis (hexahistidine), maltose binding protein (MBP), thioredoxine, and dihydrofolate reductase ( dihydrofolate reductase (DHFR), cellulose binding domain (CBD), galactose-binding protein, calmodulin binding protein (CBP), staphylococcal protein A (staphylococcal protein) A), staphylococcal protein G, polycysteine, polyphenylalanine, polyarginine (Poly-Arg), flag (FLAG), streptoavidin (STA), biotin ), C-myc, s-peptide and chitin-binding domain.

또한, 본 발명의 단백질칩은 선택적 결합에 의해 단백질이 칩 위에 고정화 되기 때문에 적절한 태그를 갖는 목표 단백질을 포함하는 박테리아 추출물 그대로를 사용할 수 있다. 따라서, 단백질을 기판 위에 고정하는 경우, 단백질 정제 단계를 생략할 수 있는 장점이 있다. In addition, since the protein is immobilized on the chip by selective binding, the protein chip of the present invention can be used as it is a bacterial extract containing a target protein having an appropriate tag. Therefore, when the protein is fixed on the substrate, there is an advantage that the protein purification step can be omitted.

본 발명에서는, 주로 박테리아에서 쉽게 발현되는 단백질들을 사용하였다. 본 발명은 발암 물질 중, Ser/Thr kinase 단백질로 진핵세포 생물의 세포주기 중 세포분열 조절에 핵심적인 역할을 수행하는 Plk1 (polo-like kinase 1)의 PBD (polo-box domain)을 이용하였다. 단백질칩 제작을 위해, Plk1 및 기질 단백질이 박테리아에서 발현되지 않는 경우에는 백큘로바이러스 벡터 (Baculovirus vector)를 이용한 곤충세포 (Insect cell), 효모 (Yeast), 또는 동물세포에서 발현시키는 방법들이 모두 가능하다. 또한 박테리아에서도 발현 조건을 개선하거나 비수용성 (Insoluble) 단백질을 재 접합 (Refolding)시키는 방법 등, 발현 세포의 종류, 발현 조건 및 방법 등에 제한되지 않는다.In the present invention, mainly used proteins that are easily expressed in bacteria. Among the carcinogens, the PBD (polo-box kinase 1) of Plk1 (polo-like kinase 1), which plays a key role in regulating cell division in the eukaryotic cell cycle, is used as Ser / Thr kinase protein. For the production of protein chips, if Plk1 and substrate proteins are not expressed in bacteria, all methods of expressing them in insect cells, yeast or animal cells using a baculovirus vector are possible. Do. In addition, bacteria are not limited to types of expression cells, expression conditions and methods, such as a method of improving expression conditions or refolding insoluble proteins.

발암 물질인 상기 Plk1의 기질 단백질은 스타스민 (stathmin), 카타닌 p80 (Katanin p80), TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein), Cdc25C (Cell division cycle 25C), NudC, Myt1, 카타닌 p60 (Katanin p60), APC8 (Anaphase Promoting Complex8), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, p53로 구성된 군에서 선택되는 것을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않고, Plk1의 기질 단백질이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. Substrate proteins of Plk1, which are carcinogens, include stasmin, katanine p80 (Katanin p80), TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein), Cdc25C (Cell division cycle 25C), NudC, Myt1, and catanine p60 (Katanin p60). , APC8 (Anaphase Promoting Complex8), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, may be selected from the group consisting of, but not limited to, substrate of Plk1 Any protein can be used.

한편, 몇몇 기질 단백질 중 시험관내 (in vitro)에서 Plk1과 결합하지 않거나 그 결합이 강하지 않은 것들이 있는데, 이들 중 일부는 인산화 등에 의한 구조적 변형을 필요로 하기 때문일 수 있고, 따라서 이러한 단백질인 경우에는 동물 세포에서 발현시킨 단백질을 사용함으로써 그 문제점을 해결할 수 있을 것이다.On the other hand, there are some substrate proteins that do not bind to Plk1 in vitro or do not have strong binding in vitro, some of which may require structural modifications such as phosphorylation. The problem may be solved by using proteins expressed in cells.

본 발명의 일실시예에서 사용된 단백질칩은 골드 칩으로 금 박막으로 코팅된 유리 기판을 사용할 수 있다. 기판은 칩의 지지체 역할을 하는 것으로 유리 이외에도, 실리콘, 실리콘 옥사이드 (silicon oxide), 실리콘 나이트라이드 (silicon nitride), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리스타이렌 (polystyrene), 폴리프로필렌 (polypropylene) 등이 사용될 수 있다. 일반적으로 금과 기판간의 결합력은 약하기 때문에 이들 간의 결합력을 향상시키기 위하여, 크롬, 티타늄, 티타늄텅스텐, 니켈크로뮴 등의 결합제로 금속을 먼저 기판에 코팅한 후 금을 부착시켜 기판의 한 측면이 금 박막층을 가지도록 하는 것이 바람직하다.The protein chip used in one embodiment of the present invention may be a glass substrate coated with a gold thin film as a gold chip. The substrate serves as a support for the chip, and in addition to glass, silicon, silicon oxide, silicon nitride, polycarbonate, polystyrene, polypropylene, and the like may be used. . In general, since the bonding strength between gold and the substrate is weak, in order to improve the bonding between them, a metal is first coated on the substrate with a binder such as chromium, titanium, titanium tungsten, or nickel chromium, and then gold is attached to one side of the substrate to form a thin film layer. It is desirable to have a.

상기 골드 칩의 표면 처리는 자기 조립 단분자막 (self assembled monolayers; SAMs) 형성을 통해 이루어질 수 있으며, 이는 우선 기판을 피란하 용액 (Piranha solution; 70% H2SO2, 30% H2O2)으로 처리하고, 10mM MUA (11-mercapto-1-undercanoic acid) 용액에서 침지함으로써 단일 조립 단분자막을 형성시키고, 환 원 L-글루타티온(GSH)을 처리하여 제조한다.Surface treatment of the gold chip can be accomplished through the formation of self assembled monolayers (SAMs), which firstly convert the substrate into a Piranha solution (70% H 2 SO 2 , 30% H 2 O 2 ). Treated, and immersed in a 10 mM MUA (11-mercapto-1-undercanoic acid) solution to form a single granulated monomolecular film and prepared by treating reduced L-glutathione (GSH).

다음 단계로, GST-tag이 융합된 기질 단백질이 과발현된 박테리아 추출물을 상기에서 표면처리된 칩 위에 점적함으로서 GST융합 기질 단백질을 글루타티오닐화로 표면이 형성된 칩의 금 박막 표면에 선택적으로 결합시키고, PBD와 결합 억제 후보물질의 혼합물을 다시 그 위에 점적 후, 씻어줌으로써 결합하지 않은 물질들을 제거하고, SPRI를 이용하여 분석하였다. SPRI는 단백질-단백질 또는 단백질-핵산간의 결합 분석뿐 아니라, 단백질 분석에 필요한 SDS-PAGE 및 웨스턴 블럿과 같은 기존의 단백질 분리 확인이 가능하기 때문에 이러한 과정의 생략을 통해 초고속 스크리닝을 가능하게 하는 장점이 있다. In the next step, the GST-fusion substrate protein is selectively bound to the surface of the gold thin film of the chip formed by glutathionylation by dropping a bacterial extract overexpressing the GST-tag fused substrate protein onto the surface-treated chip, A mixture of PBD and binding inhibitory candidate was again dropped onto it, then washed off to remove unbound material and analyzed using SPRI. SPRI is capable of identifying existing protein separations such as SDS-PAGE and Western blot for protein analysis, as well as protein-protein or protein-nucleic acid binding assays. have.

본 발명에서 얻어진 암 관련 세포주기조절 단백질인 Plk1 (polo-like kinase 1)과 이에 결합하는 기질 단백질들의 결합 억제 후보물질은 식물 추출물로부터 얻어졌고, 이들 중에는 한약재로 쓰이는 생약 추출물에서 얻어진 것들이 포함되어 있는데, 이는 본 발명에 의해 세포내 Plk1과 기질 단백질의 결합을 억제하는 기작이 밝혀짐으로써 기존에 알려진 약효에 대한 설명과 함께 그 외에 새로운 항암적 효능을 추가할 수 있는 중요한 사실을 부여한다.Plk1 (polo-like kinase 1), a cancer-related cell cycle control protein obtained in the present invention, and a candidate for inhibiting binding of substrate proteins binding thereto were obtained from plant extracts, and among them, those obtained from herbal extracts used as herbal medicines, This, by the present invention reveals the mechanism of inhibiting the binding of the intracellular Plk1 and substrate protein gives an important fact that can add a new anti-cancer efficacy in addition to the description of the known efficacy.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

본 발명의 항암물질의 초고속 스크리닝 (High Throughput Screening) 방법은 발암 물질과 상기 발암 물질과 결합하는 기질 단백질의 결합을 억제하는 항암물질의 스크리닝에 사용될 수 있으나, 하기 실시예에서는 암 관련 세포주기조절 단백질인 Plk1 (polo-like kinase 1)과 이에 결합하는 기질 단백질들의 결합 억제 후보물질을 스크리닝하는 방법에 대해서만 설명한다. The high throughput screening method of the anticancer substance of the present invention may be used for screening an anticancer substance that inhibits the binding of a carcinogen and a substrate protein that binds the carcinogen, but in the following examples, a cell-related cell cycle control protein Only a method of screening for the inhibition of binding of phosphorus Plk1 (polo-like kinase 1) and substrate proteins that bind to it will be described.

또한, 이하 실시예에서는 본 발명의 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간의 결합을 억제하는 후보물질을 SPRI (Surface Plasmon Resonance Imaging; 표면 플라즈몬 공명 이미징) 시스템으로 분석하는 방법에 대해서만 기재했으나, 형광 물질 또는 방사성 동위 원소를 이용하여 분석하는 것 역시, 당업자에게 용이하다는 것은 자명할 것이다. In addition, in the following examples, only a method for analyzing a candidate substance that inhibits the binding between the PBD of Plk1 and the substrate protein of the present invention by a Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) system is described. It will be apparent that analysis using elements is also easy for those skilled in the art.

실시예 1: Example 1: Plk1 (polo-like kinase 1)과 기질 단백질들의 확보Securing Plk1 (polo-like kinase 1) and Substrate Proteins

1-1: Plk1과 기질 단백질들의 재조합 클론 제작과 단백질 발현 1-1: Recombinant Cloning and Protein Expression of Plk1 and Substrate Proteins

인간 세포주로부터 추출한 전체 RNA로부터 역전사 효소를 이용하여 제조된 cDNA 라이브러리를 주형으로 하고, Plk1 (Plk1 전체와 PBD 부분) 및 각종 기질 단백질 (스타스민, 카타닌 p80, TCTP, Cdc25C, NudC, Myt1, 카타닌 p60, APC8, Myt1-2, Grasp65)의 각각의 유전자의 염기서열에 특이적이며, 클로닝을 위해 적절한 제한 효소를 포함하도록 디자인한 프라이머 각각의 5'-말단과 3'-말단 (표 1)를 사용하여 얻어진 PCR 산물(도 2a)을 각각의 제한효소로 처리 후, 동일한 제한효소에 의해 잘린 발현벡터에, T4 DNA 접합효소 (ligase)로 16℃에서 5시간의 반응시킴으로 써 재조합 클론을 제작하였다. 이때 사용된 발현벡터로는 각 태그 단백질의 종류에 따라 3가지 종류를 사용하였는데, 이는 6xHis-tag을 갖는 pET21a 벡터 (Novagen, USA), 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST) 단백질을 포함하는 pGEX4T-1 벡터 (Amersham Bioscience, USA), 그리고 말토오스 결합 단백질 (Maltose binding protein: MBP)이 융합하도록 되어있는 pMAL-c2X 벡터 (New England Biolabs, USA)다. A cDNA library prepared using reverse transcriptase from total RNA extracted from human cell lines was used as a template, and Plk1 (the entire Plk1 and the PBD moiety) and various substrate proteins (stasamine, catanine p80, TCTP, Cdc25C, NudC, Myt1, and ka) 5'-end and 3'-end of each primer specific for the nucleotide sequence of each gene of tannin p60, APC8, Myt1-2, Grasp65) and designed to contain restriction enzymes suitable for cloning (Table 1). After the PCR product (Fig. 2a) obtained using the respective restriction enzymes, a recombinant clone was prepared by reacting the expression vector cut by the same restriction enzyme with T4 DNA ligase for 5 hours at 16 ° C. It was. At this time, three types of expression vectors were used depending on the type of each tag protein. These include a pET21a vector (Novagen, USA) and glutathione-S transferase (GST) protein with 6xHis-tag. PGEX4T-1 vector (Amersham Bioscience, USA), and the maltose binding protein (Maltose binding protein (MBP) is a vector that is designed to fuse (New England Biolabs, USA).

PCR을 위해 사용된 프라이머의 염기서열과 프라이머에 포함된 제한효소 Nucleotide sequence of the primer used for PCR and restriction enzyme contained in the primer 프라이머 primer 프라이머 염기 서열Primer sequencing 제한효소Restriction enzyme PBD 5'-말단PBD 5'-Terminal 5'-cggatccgaattctttcgattgctcccagc5'-cggatccgaattctttcgattgctcccagc EcoR IEcoR I PBD 3'-말단PBD 3'-end 5'-aataaaaagcttttaggaggccttgag5'-aataaaaagcttttaggaggccttgag Hind IIIHind III 스타스민 (stathmin) 5'-말단Stathmin 5'-end 5'-cttggatccaccatggcttcttct5'-cttggatccaccatggcttcttct BamH IBamH I 스타스민 (stathmin) 3'-말단Stathmin 3'-end 5'-tctcaagcttgtcagcttcagtct5'-tctcaagcttgtcagcttcagtct Hind IIIHind III 카타닌p80(kataninp80) 5'-말단Katanin p80 5'-end 5'-agcggatccatggccacccct5'-agcggatccatggccacccct BamH IBamH I 카타닌p80(kataninp80) 3'-말단Katanin p80 (kataninp80) 3'-end 5'-ctgctcgaggtccagactggc5'-ctgctcgaggtccagactggc Xho IXho I TCTP 5'-말단TCTP 5'-end 5'-gtcggatccatgattatctacc5'-gtcggatccatgattatctacc BamH IBamH I TCTP 3'-말단TCTP 3'-end 5'-gccaagcttacatttttccattt5'-gccaagcttacatttttccattt Hind IIIHind III Cdc25C 5'-말단Cdc25C 5'-Terminal 5'-tcgggatccatgtctacgga5'-tcgggatccatgtctacgga BamHIBamHI Cdc25C 3'-말단Cdc25C 3'-end 5'-gctaagctttgggctcatgtcc5'-gctaagctttgggctcatgtcc Hind IIIHind III NudC 5'-말단NudC 5'-end 5'-aatggatccatgggcggagag5'-aatggatccatgggcggagag BamHIBamHI NudC 3'-말단NudC 3'-end 5'-gcgctcgaggttgaatttagcct5'-gcgctcgaggttgaatttagcct Xho IXho I Myt1-1 5'-말단Myt1-1 5'-end 5'-aggggatccatgctagaacgg5'-aggggatccatgctagaacgg BamHIBamHI Myt1-1 3'-말단Myt1-1 3'-end 5'-gtctaagcttggttgggtcta5'-gtctaagcttggttgggtcta Hind IIIHind III Grasp65 5'-말단Grasp65 5'-end 5'-gcgaattcatgggcctgggcgtca5'-gcgaattcatgggcctgggcgtca EcoR IEcoR I Grasp65 5'-말단Grasp65 5'-end 5'-gcaagcttttctgtggtagagatc5'-gcaagcttttctgtggtagagatc Hind IIIHind III 카타닌p60(kataninp60) 5'-말단Katanin p60 5'-end 5'-gcggatccatgagtcttcttatga5'-gcggatccatgagtcttcttatga BamH IBamH I 카타닌p60(kataninp60) 3'-말단Katanin p60 (kataninp60) 3'-end 5'-gcctcgaggcatgatccaaactca5'-gcctcgaggcatgatccaaactca Xho IXho I APC8 5'-말단APC8 5'-end 5'-gcggatccatggtcccggtggctg5'-gcggatccatggtcccggtggctg BamH IBamH I APC8 3'-말단APC8 3'-end 5'-gcgtcgactggcgtgacagaagac5'-gcgtcgactggcgtgacagaagac Sal ISal I Myt1-2 5'-말단Myt1-2 5'-end 5'-gcggatccatgctagaacggcctc5'-gcggatccatgctagaacggcctc BamH IBamH I Myt1-2 3'-말단Myt1-2 3'-end 5'-gcaagcttggtccagggcatccct5'-gcaagcttggtccagggcatccct Hind IIIHind III

도 2a는 동물세포의 cDNA 라이브러리로부터 PCR에 의해 생산된 Plk1 (Polo-like kinase 1)의 기질 단백질을 코딩하는 유전자의 아가로즈 젤 사진이다.  2A is agarose gel photographs of genes encoding substrate proteins of Plk1 (Polo-like kinase 1) produced by PCR from cDNA libraries of animal cells.

단백질 발현을 위해, 상기에서 재조합된 클론들에 의해 형질 전환된 대장균 BL21/DE3 (Novagen, USA)을 37℃에서 OD (Optical density, A600㎚)가 0.6이 될 때까지 진탕 배양 후, IPTG (Isoprophyl-beta-D-thiogalactopyranosid)를 최종 농도가 1 mM이 되도록 첨가한 후, 25℃에서 16시간 동안 배양하며 단백질 발현을 유도하였다. 다음으로 배양액을 원심 분리하여 침전된 균체를 PBS 완충용액 (pH7.4, 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 2 mM KH2PO4)에 현탁한 다음, 초음파 (Branson, Sonifier 450, 3㎑, 3W, 5min)로 파쇄하고, 이를 원심 분리하여 상층액 (soluble fraction)에 녹아있는 재조합 단백질 용액을 수득하였다. 단백질의 발현 유무 및 발현량은 파쇄된 박테리아 용액을 원심분리하여 얻은 상층액(Soluble fraction)과 침전체 (Insoluble fraction) 두 가지 모두 SDS-PAGE에서의 결과로 확인하였다. For protein expression, E. coli BL21 / DE3 (Novagen, USA) transformed by the above-recombinant clones was shaken at 37 ° C. until the OD (Optical density, A600 nm) became 0.6, followed by IPTG (Isoprophyl -beta-D-thiogalactopyranosid) was added to a final concentration of 1 mM, followed by incubation at 25 ° C. for 16 hours to induce protein expression. Next, the cultured cells were centrifuged to suspend the precipitated cells in PBS buffer solution (pH7.4, 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 2 mM KH 2 PO 4 ), and then ultrasonically (Branson, Sonifier 450, 3 kPa, 3 W, 5 min) and crushed and centrifuged to obtain a recombinant protein solution dissolved in a soluble fraction. The expression and amount of protein were confirmed by SDS-PAGE for both supernatant (Soluble fraction) and precipitate (Insoluble fraction) obtained by centrifugation of the crushed bacterial solution.

도 2b와 도 2c는 상기 재조합 클론들의 박테리아 BL21/DE3 (Novagen, USA)에서의 발현 양상을 나타낸 것이다. 즉, 도 2b는 GST 단백질이 융합된 Plk1 단백질을 발현시킨 다음, SDS-PAGE 결과 (A) 및 트롬빈을 사용하여 PBD (polo-box domain) 단백질로부터 GST-tag 제거를 위한 조건 확립 실험결과 (B)를 보여주는 사진이다. 2B and 2C show the expression patterns of the bacterial clones BL21 / DE3 (Novagen, USA) of the recombinant clones. That is, FIG. 2B shows the results of establishing conditions for removing GST-tag from the PBD (polo-box domain) protein using SDS-PAGE results (A) and thrombin after expressing the Plk1 protein fused with the GST protein (B). ) Is a picture showing.

본 발명자들은 Plk1의 전체 유전자, kinase domain 및 polo-box domain (PBD)으로 나누어 각각을 6xHis-tag 및 GST-tag을 갖도록 클로닝한 후, 상기 박테리아에서 단백질 발현을 유도하였으나, GST-PBD만이 수용성 상태 (soluble form)로 발현되었다 (도 2b, A). 또한, 스크리닝을 위해서 PBD 단백질로부터 GST-tag 단백질을 제거를 위해 클론 내 PBD와 GST 사이에 존재하는 트롬빈 (Thrombin) 절단 부위를 잘라내기 위해 트롬빈을 처리하였다 (도 2b, B). 그 결과, 트롬빈 0.06unit을 16시간동안 처리한 경우, GST-tag가 효율적으로 제거되었음을 알 수 있었다.The present inventors divided the whole gene, kinase domain and polo-box domain (PBD) of Plk1, cloned each to have 6xHis-tag and GST-tag, and induced protein expression in the bacteria, but only GST-PBD was in a water-soluble state. (soluble form) (Fig. 2b, A). In addition, thrombin was treated to cut the thrombin cleavage site present between PBD and GST in the clone to remove GST-tag protein from the PBD protein for screening (FIG. 2B, B). As a result, it was found that GST-tag was efficiently removed when 0.06 unit of thrombin was treated for 16 hours.

도 2c는 기질 단백질들의 발현을 보여주는 사진으로, 6xHis-tag을 갖는 기질 단백질로는 스타스민, TCTP, Cdc25C, APC8가 수용성 상태 (soluble form)로 발현(A)되었고, 글루타티온-에스 전이효소 (glutathione-S transferase; GST)가 융합된 단백질로는 스타스민, TCTP, Cdc25C, NudC, Myt1 및 APC8이 발현(B)되었으며, 말토오스 결합 단백질 (Maltose binding protein: MBP)이 융합된 단백질로는 스타스민 및 NudC가 발현 (C)되는 것을 알 수 있었다.Figure 2c is a picture showing the expression of the substrate proteins, 6xHis-tag substrate protein with the stamina, TCTP, Cdc25C, APC8 is expressed in a soluble form (A), glutathione-s transferase (glutathione) -S transferase; GST) fused protein was expressed stasmin, TCTP, Cdc25C, NudC, Myt1 and APC8 (B), maltose binding protein (MBP) fused protein is stasmin and It was found that NudC was expressed (C).

1-2: Plk1과 기질 단백질들의 정제 1-2: Purification of Plk1 and Substrate Proteins

상기 1-1에서 얻어진 단백질은 각각의 목적에 따라 이 세포 추출물 상태로 사용하기도 하고, 정제하여 사용하기도 하였다. 정제 방법은 각각의 tag 단백질에 따라 다르게 수행되었다. 구체적으로, 6xHis-tag가 포함되어 있는 경우에는 Ni-NTA (nickel-nitrilo-triacetic acid) 수지 (resin), GST-tag가 포함되어 있는 경우에는 글루타티온 아가로즈 비드 (GSH agarose bead)가 충진되어 있는 컬럼 (column), MBP-tag가 포함되어 있는 경우에는 아밀로오즈 (amyloase) 수지를 이용하여 정제를 수행하였다. The protein obtained in 1-1 above was used as the cell extract or purified according to each purpose. Purification methods were performed differently for each tag protein. Specifically, Ni-NTA (nickel-nitrilo-triacetic acid) resin (resin) is included when 6xHis-tag is included, and glutathione agarose bead (GSH agarose bead) is included when GST-tag is included. If column, MBP-tag is included, purification was performed using amyloase resin.

구체적으로, i) His-tag이 포함되어 있는 경우에는 발현된 단백질을 포함한 용액을, 증류수와 PBS 완충용액으로 씻어서 활성화한 Ni-NTA (nickel-nitrilo-triacetic acid) 수지 (resin)와 혼합한 후, 4℃에서 1시간 동안 천천히 반응시켜 단백질이 수지에 결합되도록 하였다. 1시간이 경과한 다음, PBS 완충용액과 10 mM 이미다졸 완충용액 (imidazole buffer)을 이용하여 수지를 씻어주고, 마지막으로 100 mM 이미다졸 완충용액으로 목표 단백질을 수지로부터 회수하였다. 회수된 단백질은 다이알리시스 백 (Dialysis bag)에 넣어 하루 동안 Tris 완충용액으로 다이알리시스 (Dialysis) 시켰다. Specifically, i) When His-tag is included, the solution containing the expressed protein is mixed with activated Ni-NTA (nickel-nitrilo-triacetic acid) resin after washing with distilled water and PBS buffer solution. The reaction was allowed to slowly react at 4 ° C. for 1 hour to allow the protein to bind to the resin. After 1 hour, the resin was washed with PBS buffer and 10 mM imidazole buffer, and finally, the target protein was recovered from the resin with 100 mM imidazole buffer. The recovered protein was placed in a Dialysis bag and dialyzed with Tris buffer for one day.

ii) GST-tag가 포함되어 있는 경우에는 글루타티온 아가로즈 비드 (GSH agarose bead)가 충진되어 있는 컬럼 (column)을 PBS 완충용액으로 씻어서 활성화 시킨 다음, 발현된 단백질을 포함하는 용액을 통과시켜 단백질이 비드에 결합되도록 하였다. 다음으로 글루타티온이 포함되어 있는 완충용액 (pH 7.5, 20 mM GSH, 50 mM Tris, 200 mM NaCl)으로 목표 단백질을 비드로부터 용리시켜 수거하였다. ii) When GST-tag is included, the column containing glutathione agarose bead is washed with PBS buffer and activated, and then the protein is expressed by passing the solution containing the expressed protein. It was allowed to bind to the beads. Next, the target protein was collected by eluting from the beads with a buffer solution containing glutathione (pH 7.5, 20 mM GSH, 50 mM Tris, 200 mM NaCl).

iii) MBP-tag가 포함되어 있는 경우에는 발현된 단백질이 포함된 용액을, 증류수와 PBS 완충용액으로 씻어서 미리 활성화한 아밀로즈 수지에 천천히 혼합한 다음, 4℃에서 5시간 동안 반응시켜 단백질이 수지에 결합되도록 하였다. 5시간이 경과한 다음, 상등액을 제거하고, 10 mM 말토오즈 (maltose)를 포함한 PBS 완충용액을 넣어 10분간 세척한 다음, 용리 완충용액 (500 mM 말토오즈를 포함한 PBS 완충용액과; elution buffer)으로 2시간 동안 반응시켜, 목표 단백질을 수지로부터 회수하였다.iii) When MBP-tag is included, the solution containing the expressed protein is washed with distilled water and PBS buffer and slowly mixed with the activated amylose resin, and then reacted at 4 ° C. for 5 hours to react the protein. It was bound to. After 5 hours, the supernatant was removed and washed with PBS buffer containing 10 mM maltose for 10 minutes, followed by elution buffer (PBS buffer containing 500 mM maltose; elution buffer). 2 hours, the target protein was recovered from the resin.

실시예 2: Example 2: 단백질칩의 제작Manufacture of Protein Chip

2-1: 금 박막 (gold thin film)으로 코팅된 골드 칩 제작 2-1: Fabrication of gold chip coated with gold thin film

금 박막 (gold thin film)으로 코팅된 골드 칩 제작을 위해, 상용화되어 있는 일렉트론-빔 이베퍼레이터 (electron-beam evaporator) (다다(주), 한국)를 이용하여 얇은 (22 mm x 22 mm x 0.3 t) 유리판 상에, 결합제인 크롬을 2 ㎚로 코팅한 다음, 47 ㎚ 금 박막을 부착시켜, 골드 칩을 제작하였다. 상기 유리 기판을 금 박막으로 코팅한 골드 칩을 65℃의 피란하 용액 (Piranha solution; 70% H2SO2, 30% H2O2)으로 30분 동안 처리한 다음, 에탄올에 녹아 있는 10 mM의 11-머캅토-1-운데카논산 (11-mercapto-1-undecanoic acid; MUA) 용액에 16시간 동안 담지시켜, 자기 조립 단분자막 (self assembled monolayers; SAMs)을 형성시켰다. To fabricate gold chips coated with gold thin films, thin (22 mm x 22 mm x) using commercially available electron-beam evaporators (Dada, Korea) 0.3 t) On the glass plate, the binder chromium was coated with 2 nm, and then a 47 nm gold thin film was attached to prepare a gold chip. The gold chip coated with the thin film of the glass substrate was treated with a Piranha solution (Piranha solution; 70% H 2 SO 2 , 30% H 2 O 2 ) at 65 ° C. for 30 minutes, and then 10 mM dissolved in ethanol. It was immersed in the solution of 11-mercapto-1-undecanoic acid (MUA) for 16 hours to form self assembled monolayers (SAMs).

또한, 상기 자기 조립 단분자막이 형성된 골드 칩을 활성화하기 위해, 0.4 M 수산화나트륨 용액과 2-methoxy-ethyl-ether용액을 부피비 1:1로 섞은 후 혼합용액에 에피클로로히드린(ephichlorohydrin)이 0.6 M 되도록 만든 후 칩과 상온에서 4시간 동안 반응시켰다. 상기 활성화된 칩 표면을 0.1M 수산화나트륨용액에 0.3 mg/㎖농도로 녹아있는 덱스트란용액과 상온에서 20시간 동안 반응시킴으로써, 덱스트란으로 코팅 시켰다. 덱스트란 표면을 상기 방법과 같이, ephichlorohydrin을 이용하여, 활성화시키고, 44 mM 농도로 녹인 환원 L-글루타티온 (Reduced L-glutathione; GSH)의 100 mM 인산 완충용액 (pH 7.0)에 침지시켜, 37℃에서 20시간 동안 반응시킨 다음, 반응용액을 버리고 증류수로 칩을 세척하였다. 또한 칩 표면의 미반응 활성화기를 저지하기 위하여, 1 M 에탄올 아민 용액을 칩 표면에 처리하여 37℃에서 4시간 동안 반응시켰다. In addition, in order to activate the gold chip formed with the self-assembled monolayer, 0.4 M sodium hydroxide solution and 2-methoxy-ethyl-ether solution were mixed at a volume ratio of 1: 1, and epichlorohydrin was 0.6 M in the mixed solution. After making it to react with the chip at room temperature for 4 hours. The activated chip surface was coated with dextran by reacting with dextran solution dissolved in 0.3 mg / ml in 0.1 M sodium hydroxide solution at room temperature for 20 hours. The surface of dextran was activated using ephichlorohydrin and immersed in 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) of reduced L-glutathione (GSH) dissolved at 44 mM concentration, as in the above method. After reacting for 20 hours at, the reaction solution was discarded and the chips were washed with distilled water. In addition, in order to block the unreacted activator on the chip surface, 1 M ethanol amine solution was treated on the chip surface and reacted at 37 ° C. for 4 hours.

2-2: 골드칩 표면 위에 GST- tag 단백질의 고정화 2-2: Immobilization of GST-tag Protein on Gold Chip Surface

상기 확보된 단백질들의 글루타티온 표면의 골드 칩에서 결합 여부를 확인하는 실험을 선행하였다. 상기 실시 예 1에서 수득한, GST-tag이 융합되어 있는 각각의 기질 단백질 (NudC, Cdc25c, Stathmin, TCTP)이 과발현되어 있는 20% 글리세롤을 함유하는 박테리아 세포 추출물을 384 마이크로 웰 플레이트에 분주한 다음, 자동화된 로봇 어레이어 (Proteogen, CM-1000)를 사용하여, 내부 습도 75%를 유지시키는 조건에서, 구경 335 ㎛의 핀으로, 상기에서 글루타티온으로 표면 처리된 골드 칩 위에 점적 (spotting)하였다. 상기 실험의 대조군은 BSA (1 mg/㎖)를 사용하였다. 칩 표면의 글루타티온과, GST 단백질의 특이 반응에 의해서 GST-tag을 갖는 기질 단백질만이 선별적으로 칩 위에 어레이 되도록 하였다. 실온에서 30분 정도 반응시킨 다음, 반응하지 않은 추출물을 PBST 완충용액 (10 mM phosphate buffer, 150 mM NaCl, 0.05% Tween20, pH7.4)으로 3회 세척한 다음, 증류수로 2회 세척하였다. 또한, GST 단백질로 blocking 시킨 다음, 1 mg/㎖의 정제된 PBD을 포함한 용액에 담가서, PBD와 기질 단백질 간의 결합이 이루어지도록 상온에서 약 1시간을 반응시켰다. 1시간 반응시킨 다음, 미반응 산물을 제거하기 위해 PBS 완충용액으로 세척한 다음, 질소로 건조시키고, SPRI로 관찰하였다 (도 3). 도 3은 상기 기질 단백질들의 Plk1과의 결합 여부를 나타낸 것으로, 도 3에 나타난 바와 같이, 대조군인 BSA는 칩 표면에 전혀 결합을 하지 못하였고, 결합이 알려지지 않은 스타스민(stathmin)을 제외한 NudC, Cdc25c 및 TCTP의 경우 signal intensity가 증가함을 확인할 수 있었다. 따라서, Plk1의 PBD와 기질 단백질의 단백질칩과 SPRI 검출에 의한 스크리닝 조건을 확립되었음을 확인하였다. An experiment was performed to confirm whether the obtained proteins bind to the gold chip on the glutathione surface. Bacterial cell extracts containing 20% glycerol overexpressed with each of the substrate proteins (NudC, Cdc25c, Stathmin, TCTP) fused with GST-tag obtained in Example 1 were dispensed into 384 microwell plates Using an automated robot arrayer (Proteogen, CM-1000), spotting was performed on a gold chip surface-treated with glutathione with a pin of 335 μm in diameter under conditions of 75% internal humidity. The control group of the experiment used BSA (1 mg / ml). By specific reaction of glutathione on the chip surface and GST protein, only the substrate protein having GST-tag was selectively arrayed on the chip. After reacting for about 30 minutes at room temperature, the unreacted extract was washed three times with PBST buffer (10 mM phosphate buffer, 150 mM NaCl, 0.05% Tween20, pH7.4), and then twice with distilled water. In addition, blocking with GST protein, and then immersed in a solution containing 1 mg / ㎖ purified PBD, and reacted for about 1 hour at room temperature so that the binding between the PBD and the substrate protein. After 1 hour of reaction, the reaction product was washed with PBS buffer to remove unreacted product, dried over nitrogen, and observed by SPRI (FIG. 3). 3 shows whether the substrate proteins bind to Plk1. As shown in FIG. 3, the control BSA did not bind to the chip surface at all, and NudC except for stasmin, whose binding was not known, In case of Cdc25c and TCTP, signal intensity was increased. Therefore, it was confirmed that the screening conditions by the detection of the PBD of Plk1, the protein chip of SPM and the SPRI were established.

실시예 3: Example 3: Plk1과 기질 단백질 간 결합 억제 후보물질 스크리닝Screening Candidates for Inhibiting Binding Between Plk1 and Substrate Proteins

상기 실시예 2에서 Plk1의 PBD와 결합한 기질 단백질 중 SPRI 상에서 가장 좋은 이미징 결과를 보였던 NudC 및 Cdc25c를 스크리닝에 주로 사용하였다. 결합 억제 후보물질 라이브러리로는 한국화학연구원으로부터 분양받은 6,300여 개의 화학물질 라이브러리와 한국생명공학연구원의 자생식물사업단으로부터 분양받은 4,200여 종의 식물 추출물들 총 10,000종류 이상을 사용하였다. 스크리닝 과정은 결합 억제 후보물질을 plk1의 PBD와 혼합한 다음, 기질 단백질이 올려져 있는 단백질칩 위에 점적 (spotting)하는 것 이외의 모든 과정은 실시예 2의 과정과 동일하게 수행되었다.NudC and Cdc25c, which showed the best imaging results on SPRI among the substrate proteins bound to PBD of Plk1 in Example 2, were mainly used for screening. As a library of candidate candidates for binding inhibition, more than 10,000 chemical extracts from 6,300 chemical libraries distributed by the Korea Research Institute of Chemical Technology and 4,200 plant extracts from the Korea Plant Institute of Biotechnology were used. The screening process was carried out in the same manner as in Example 2 except for mixing the binding inhibitor candidate with the PBD of plk1, and then spotting on the protein chip on which the substrate protein was loaded.

즉, 기질 단백질이 고정된 단백질칩 위에 1 mg/㎖의 정제된 PBD 단백질과, 50 μM 화학물질 (화학물질 라이브러리)을 1:1 (v/v) 비율로 혼합하여 시료를 준비하고, 1 mg/㎖ 농도의 식물 추출물 (식물 추출물 라이브러리)을 1:1 (v/v) 비율로 혼합하여 시료를 준비한 다음, 각각의 시료를 384 마이크로 웰 플레이트에서 잘 섞어주고 실온에서 1시간 동안 반응시킨 다음, 점적 (spotting)하였다. 음성대조군으로 BSA를 양성 대조군으로는 화학물질 또는 식물 추출물과 반응시키지 않은 PBD 단백질을 사용하였다. 상기 실온에서 30분 정도 반응 시킨 후, 다시 미반응 물질들을 증류수로 3회 씻어 주고 질소 가스를 이용하여 말린 다음, SPRI 시스템에서 분석하여, 결합 억제 후보물질을 스크리닝 하였다 (도 4a). 도 4a는 단백질칩과 비표지 SPRI를 이용한 초고속 스크리닝 방법에 의한 결합 억제 후보물질 발굴 결과를 나타내는 1차 스크리닝 결과중 일부를 발췌한 것이다. 스크리닝을 위하여 모든 실험군은 2개씩(duplicate) 점적하였고, 양성 대조군으로 화학물질 또는 식물 추출물과 반응시키지 않은 PBD 단백질을 사용하였다. 양성 대조군과의 signal intensity을 비교하여 intensity가 없거나 약한 것을 선택하였다. Signal intensity가 낮을수록 PBD에 혹은 기질 단백질에 결합 억제 물질이 결합함으로써 PBD가 기질 단백질과 결합하지 못함을 나타내는 것이다. 도 4a에서 y축은 행의 수를 x축에 표시된 숫자는 spot의 수를 표시한 것이다. 또한 맨 밑줄의 2개의 spot은 대조군이며 위의 사각형으로 표시한 것은 대조군과 비교하여 스크리닝에서 선택된 것을 나타낸 것이다. 즉 도 4a에서는 하나의 sample이 선택된 것을 알 수 있다. That is, a sample was prepared by mixing 1 mg / ml of purified PBD protein and 50 μM chemicals (chemical library) in a 1: 1 (v / v) ratio on a protein chip to which substrate proteins were immobilized. Samples were prepared by mixing a plant extract (plant extract library) at a concentration of 1: 1 (v / v), and then mixing each sample well in a 384 microwell plate and reacting at room temperature for 1 hour, Spotting. As a negative control, BSA was used as a positive control, and a PBD protein that did not react with chemicals or plant extracts was used. After reacting for about 30 minutes at room temperature, the unreacted materials were washed three times with distilled water, dried using nitrogen gas, and analyzed in an SPRI system to screen candidate binding inhibitors (FIG. 4A). Figure 4a is an excerpt of the primary screening results showing the discovery results of the binding inhibitor candidate by the ultra-fast screening method using a protein chip and unlabeled SPRI. All screening groups were duplicated for screening and PBD protein was not reacted with chemicals or plant extracts as a positive control. By comparing the signal intensity with the positive control, we chose the one with no or weak intensity. The lower signal intensity indicates that the PBD is unable to bind to the substrate protein by binding to a PBD or a substrate inhibitor. In FIG. 4A, the y-axis represents the number of rows, and the number indicated on the x-axis represents the number of spots. In addition, the bottom two spots are the control and the squares above indicate that they were selected at screening compared to the control. That is, in FIG. 4A, it can be seen that one sample is selected.

또한, 도 4b는 도 4a의 1차 스크리닝에서 선택된 결합 억제 후보물질들을 다시 억제물질의 농도에 따라 확인 분석한 SPRI 2차 스크리닝한 결과 중 물 추출물의 SPRI 이미지로 SPRI의 프로그램내에 설치된 소프트웨어를 사용하여 signal intensity을 수치화한 것이다. 사진에서는 1차 스크리닝에서 선택된 15개의 선택된 결합 억제 후보 물질을 농도에 따라 즉 y축에 표시하듯이 10x (1 mg/㎖), 100x (0.1 mg/㎖) 그리고, 1000x (0.01 mg/㎖)로 희석하며 억제 물질의 농도에 따른 기질 단백질과 PBD의 결합 억제 효과를 비교한 것이다. 억제물질의 희석 배율이 커질수록 signal intensity가 증가한다. 사진에서 10x 희석 배율에서 억제효과가 커서 signal intensity가 없거나 낮은 1, 6, 7, 8, 9 및 11번, 총 6개의 물 추출물을 2차 스크리닝에서 선택하였다(1:포황, 6:백두구(초), 7:무이, 8:산약(식), 9:귤핵, 11:삼칠). In addition, Figure 4b is the SPRI image of the water extract of the SPRI secondary screening results of the binding inhibition candidates selected in the primary screening of Figure 4A again according to the concentration of the inhibitor using the software installed in the program of SPRI The signal intensity is quantified. In the photograph, 15 selected binding inhibitory substances selected in the primary screening were shown at 10x (1 mg / ml), 100x (0.1 mg / ml) and 1000x (0.01 mg / ml) according to the concentration, as indicated on the y-axis. Diluted and compared the inhibitory effect of the binding of the substrate protein and PBD according to the concentration of the inhibitor. As the dilution ratio of the inhibitor increases, the signal intensity increases. Six water extracts from 1, 6, 7, 8, 9 and 11, with no or low signal intensity due to the large inhibitory effect at 10x dilution, were selected for the second screening (1: sulphur, 6: baekgu (sec) ), 7: Mui, 8: Mountain medicine, 9: Tangerine core, 11: 3).

상기 1차 스크리닝에서 검출된 결합 억제 후보물질을 다시 농도에 따라 동일한 방법으로 SPRI을 사용하여 2차 스크리닝을 수행하였다. 최종적으로, 상기 2차 스크리닝에서 검출된 결합 억제 후보물질이 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간 결합 억제에 특이적인지 여부를 분석하기 위해 다른 종류의 단백질들 (IgG-proteinG, 또는 RB-E7)을 사용하여 3차 스크리닝을 수행하였다 (도 4c). 도 4c의 이미지는 4b의 결합 억제 후보물질로 선별된 6개의 물 추출물들과 1차 스크리닝에서 선별된 4개의 메탄올 추출물들이 PBD 단백질과 기질 단백질의 결합 억제에 특이적인지를 확인 분석한 결과를 나타내는 것이다. 메탄올 추출물의 경우는 1차 스크리닝에서 선별된 추출물 수가 4개밖에 되지 않아 곧바로 농도에 따라 확인 분석하는 2차 스크리닝과 결합 억제가 목표 단백질간에 특이적인지를 분석하는 3차 스크리닝을 동시에 실시한 실험결과를 도 4c에 함께 보여준 것이다. 도 4c의 좌측은 대조군으로서 2차 스크리닝에서와 같이 억제 물질의 농도 (0.1, 0.05, 0.02, 0.01mg/ml)에 따라 PBD와 기질 단백질 NudC와의 결합 억제 효과를 나타낸 이미지이고, 우측은 선별된 결합 억제 후보 물질이 모든 단백질에 결합하는 성질이 있어 비특이적으로 단백질간 결합을 억제하는지를 보기위해 immunoglobulin G (IgG)와 이와 결합하는 단백질로 알려진 Protein G를 사용하여 이들 단백질 간의 결합억제 효과가 나타나는지를 SPRI을 사용하여 검사하였다. 그 결과 6개의 물 추출물(1: 포황, 2: 백두구(초), 3: 무이, 4: 산약(식), 5: 귤핵, 6: 삼칠)중 귤핵과 삼칠이 IgG와 Protein G와의 결합에서 signal intensity가 감소하는 이미지를 보임으로 이들 2개의 물질이 비특이적 억제 효과가 있음으로 판단하고 이들 2개의 후보물질을 결합 억제 물질 선별에서 제외시켰다. 또한, 4개의 메탄올 추출물(1: 대접골단, 2: 코파이바, 3: 부킨하, 4: 백견우차)중에서 4번 백견우차는 PBD와 기질 단백질 NudC와의 결합 억제 효과가 미약함을 확인하고, 결합 억제 물질 선별에서 제외시켰다. Secondary screening was performed using SPRI in the same manner again according to the concentration of the binding inhibitory candidate detected in the first screening. Finally, different types of proteins (IgG-proteinG, or RB-E7) were used to analyze whether the binding inhibition candidates detected in the secondary screening were specific for inhibition of binding between PBD and PBD of Plk1. Third screening was performed (FIG. 4C). The image of FIG. 4C shows the results of confirming whether or not the 6 water extracts selected as binding inhibitor candidates of 4b and 4 methanol extracts selected in the primary screening are specific for inhibiting binding of PBD protein and substrate protein. . In the case of methanol extract, only 4 extracts were selected in the primary screening. Therefore, the results of the experiment conducted simultaneously with the secondary screening which is confirmed according to the concentration and the tertiary screening which analyzes whether the binding inhibition is specific between target proteins are shown. 4c is shown together. The left side of FIG. 4C is an image showing the inhibitory effect of binding of the PBD to the substrate protein NudC according to the concentration of the inhibitor (0.1, 0.05, 0.02, 0.01 mg / ml) as in the second screening as a control, and the right side is the selected binding. SPRI was used to determine whether the inhibitory effect between these proteins was demonstrated using immunoglobulin G (IgG) and Protein G, which is known as a protein that binds to it, to see if the inhibitory substance binds to all proteins. Inspected using. As a result, the tangerine core and the three-chile in the six water extracts (1: turmeric, 2: baekdu (cho), 3: radish, 4: powder (formula), 5: tangerine nucleus, 6: samchil) signal the binding of IgG and Protein G. By showing an image of decreasing intensity, it was determined that these two substances had a nonspecific inhibitory effect, and these two candidates were excluded from binding inhibitor selection. Also, among the four methanol extracts (1: splendid epiphysis, 2: copaiba, 3: Bukinha, 4: white locust), the fourth locust tea was found to have a weak binding inhibitory effect between PBD and the substrate protein NudC. Binding inhibitors were excluded from selection.

PBD와 기질 단백질, NudC와 Cdc25c를 대상으로 한 실험에서, SPRI에 의한 최종 스크리닝 결과, 우선, 6300여종의 화학물질에서는 결합 억제를 보이는 물질이 검출되지 않았고, 4200여종의 식물 추출물에서는 6종류(물 추출물 1:포황, 2: 백두구(초), 4:산약(식); 메탄올 추출물 1:대접골단, 2:코파이바, 3:부킨하)의 결합 억제를 보이는 물질이 검출되었다(도 4c). In experiments with PBDs and substrate proteins, NudC and Cdc25c, the final screening by SPRI revealed that, over 6,300 chemicals were not found to bind, and 4,200 plant extracts were 6 types (water Substances showing inhibition of binding of extract 1: sulphate, 2: baekdu (cho), 4: acid (formula); methanol extract 1: spliced phalange, 2: copiva, 3: under Bukin) were detected (FIG. 4C).

실시예 4: Example 4: 스크리닝된 결합 억제 물질의 동물세포에서의 세포사멸 분석Apoptosis Analysis in Animal Cells of Screened Binding Inhibitors

상기 실시예 1 내지 3의 과정을 거쳐 식물 추출물에서 검출된 6종의 결합 억제 후보물질이 암 세포사멸의 능력을 보이는지를 동물 세포에서의 MTT 분석을 통해 검사하였다.Through the procedure of Examples 1 to 3, it was examined by MTT analysis in animal cells whether the six binding inhibitory substances detected in the plant extracts show the ability of cancer apoptosis.

MTT 검색법은 탈수소 효소작용에 의하여 노란색의 수용성 기질인 MTT tetrazolium을 청자색을 띄는 비수용성의 MTT formazan (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl)- 2,5-diphenyl-tetrazolium bromide)으로 환원시키는 세포 내 미토콘드리아의 능력을 이용하는 검사법이다. MTT formazan의 흡광도는 540nm의 파장에서 최대가 되며, 이 파장에서 측정된 흡광도는, 살아있고 대사가 왕성한 세포의 농도를 반영한다. 항암제 혹은 후보물질을 세포배양 배지에 투여한 후 배양한 암세포는 처리된 물질의 농도에 따라서, 처리되지 않은 대조군의 암세포에 비해, 생존세포의 비율이 감소한다. 그 감소되는 비율은 항암제 혹은 후보물질의 종류 및 농도에 따라 그리고 물질에 대한 암세포의 감수성에 따라 달라진다. 항암제 혹은 후보물질에 대한 감수성은 물질을 처리하지 않은 well의 흡광도에 대한 물질이 처리된 well에서의 백분율로 비교한다. 사멸되지 않고 대사적 활성이 있는 세포는 흡광도를 측정함으로써 간접적으로 알 수 있다. 물질 처리 후 살아있는 암세포의 농도를 비처리군 (대조군)에 비해 50%로 줄일 수 있는 물질의 농도를 IC50이라고 하며 실제의 실험에서는 오차를 줄이기 위해 3회 이상의 실험결과의 평균값을 이용하여 계산한다. MTT screening method was carried out by dehydrogenase reaction, and the yellow water-soluble matrix MTT tetrazolium was converted into non-aqueous MTT formazan (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyl-tetrazolium bromide). It is a test that takes advantage of the ability of mitochondria in reducing cells. The absorbance of MTT formazan peaks at a wavelength of 540 nm, and the absorbance measured at this wavelength reflects the concentration of living, metabolized cells. Cancer cells cultured after the anticancer agent or the candidate substance is administered to the cell culture medium have a smaller proportion of surviving cells, depending on the concentration of the treated substance, compared to the cancer cells of the untreated control group. The rate of reduction depends on the type and concentration of the anticancer agent or candidate and on the sensitivity of the cancer cell to the substance. The susceptibility to anticancer agents or candidates is compared as a percentage of the absorbance of the untreated material in the well treated with the material. Cells that are not killed and have metabolic activity can be seen indirectly by measuring absorbance. The concentration of a substance that can reduce the concentration of live cancer cells to 50% compared to the untreated group (control) after treatment is called IC 50.In actual experiments, the average value of three or more experiment results is calculated to reduce the error. .

본 발명자들은 동물 세포로서 HeLa, HEK-293, SKBR-3, MCF-7, BT-474 그리고 MDA-MB-231 세포를 세포수가 500~1000개/well가 되도록 96 well plate에 넣은 다음, 37℃에서 5% CO2으로 하루동안 배양하였다. 상기 실시예 3에서 스크린닝된 식물추출물을 0, 0.02, 0.2, 1.0 mg/㎖의 농도로 배양된 세포들에게 처리하였다. 상기 처리된 세포들을 37℃, 5% CO2조건에서 2~3일 동안 배양한 다음, MTT 화합물을 1mg/㎖농도가 되도록 각각의 well에 첨가하였다. 상기 MTT 화합물이 첨가된 세포들을 37℃, 5% CO2에서 4시간 반응시킨 다음, 세포 배지를 제거하고, MTT formazan을 DMSO에 녹인 다음 540nm에서 흡광도를 측정하였다. The present inventors put HeLa, HEK-293, SKBR-3, MCF-7, BT-474 and MDA-MB-231 cells as animal cells in a 96 well plate so that the cell number is 500-1000 / well, and then 37 ° C. Incubated at 5% CO 2 for one day. The plant extract screened in Example 3 was treated to cells cultured at concentrations of 0, 0.02, 0.2, 1.0 mg / ml. The treated cells were incubated for 2 to 3 days at 37 ° C. and 5% CO 2 , and then MTT compounds were added to each well to a concentration of 1 mg / ml. The cells to which the MTT compound was added were reacted for 4 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 , and then the cell medium was removed, and MTT formazan was dissolved in DMSO and absorbance was measured at 540 nm.

표 2는 동물 세포들에서 식물추출물의 MTT 분석 결과를 IC50 값으로 나타낸 것이다. 상기 MTT 검색에서 3종류의 물 추출물과 3종류의 메탄올 추출물은 세포마다 약간의 IC50 값을 보이며 세포 사멸이 이루어졌으나, 각 추출물에 따른 세포 사멸은 비슷한 경향을 보였다. 물 추출물에서 1번 포황 추출물의 경우 대부분의 세포에서 0.1-0.5 mg/㎖의 농도에서 IC50값을 보였다. 그러나 물 추출물 2번 백두구 추출물과 4번 산약 추출물은 다른 추출물에 비해 높은 농도에서 세포 사멸이 이루어 졌고, 실험한 농도에서는 IC50 값을 구할 수 없는 세포들이 대부분이었다. 한편 메탄올 추출물의 경우 물 추출물에 비해 매우 낮은 농도에서 세포 사멸이 이루어졌다. 1번, 3번, 4번 추출물들은 0.1 mg/㎖의 농도 이하에서 IC50 값을 구할 수 있었다. 그러나 2번 추출물의 경우 세포마다 약간씩 다른 결과를 보였는데, 다른 추출물에 비해 높은 농도에서 세포 사멸이 이루어 졌고, 실험한 농도에서는 IC50 값을 구할 수 없는 세포들도 있었다. 한편, 물 추출물들의 IC50값이 메탄올 추출물에 비해 10배에서 많게는 100정도 높은 농도에서 얻어졌는데 이는 물과 메탄올이라는 서로 다른 용매에서 녹는 추출물의 물질이 갖는 성질 예를 들면 친수성, charge 등의 차이가 세포내로의 결합 억제 물질의 이동에 영향을 주었을 것으로 예상된다. 따라서 물 추출물의 경우 보다 효과적인 IC50 값은 세포내로 약물전달을 위해 사용되는 방법을 적용함으로서 얻어질 수 있을 것으로 예상된다. Table 2 shows the results of MTT analysis of plant extracts in animal cells with IC 50 values. In the MTT search, three kinds of water extracts and three kinds of methanol extracts showed a slight IC 50 value per cell and cell death, but cell death according to each extract showed similar tendency. The number of pulmonary extracts from water extracts showed IC 50 values at concentrations of 0.1-0.5 mg / ml in most cells. However, water extracts No. 2 and No. 4 extracts were more apoptotic than other extracts, and most of the cells were unable to obtain IC 50 values. Meanwhile, in the case of methanol extract, cell death was performed at a much lower concentration than water extract. Extracts 1, 3, and 4 were able to obtain IC 50 values below the concentration of 0.1 mg / ml. However, the second extract showed slightly different results for each cell. Cell death was performed at a higher concentration than the other extracts, and some cells could not obtain IC 50 values at the tested concentration. On the other hand, IC 50 values of water extracts were obtained at concentrations of 10 to 100 times higher than methanol extracts. This is due to differences in the properties of extracts dissolved in different solvents such as hydrophilicity and charge. It is anticipated that this may have affected the migration of binding inhibitory substances into cells. Thus, for water extracts, more effective IC 50 values are expected to be obtained by applying the methods used for drug delivery into cells.

Figure 112007039205583-PAT00001
Figure 112007039205583-PAT00001

실시예Example 5:  5: 스크리닝된Screened 결합 억제 물질의  Binding inhibitory substances GSTGST pullpull -- downdown 방법에 의한 By way Plk1Plk1 of PBDPBD 와 기질 And temperament 단백질간의Protein liver 결합 억제 효과 분석 Binding inhibitory effect analysis

단백질간의 상호 관계를 밝히는 여러 가지 접근 방법 중 GST pull-down방법은 GST가 융합된 단백질을 GST 단백질에 Affinity를 갖는 glutathione(GSH) Bead를 이용하여 분리함으로서 GST에 융합 되어 있는 단백질과 상호 결합하는 단백질을 찾아내거나 단백질간 결합을 확인할 때 사용한다. GST pull-down method is one of several approaches that reveals the interrelationship between proteins. The GST pull-down method separates GST-fused proteins using glutathione (GSH) beads having affinity to the GST protein. It is used to find or confirm the binding between proteins.

본 발명에서는 이러한 GST pull-down방법을 이용하여 초고속분석스크리닝(High Throughput Screening; HTS)으로 얻어진 추출물들이 Plk1의 PBD domain과 기질 단백질 간의 상호 결합을 억제 하는지를 다시 한 번 확인 하였다. 대장균에서 발현된 GST-PBD를 glutathione(GSH) Bead에 붙이고 여기에 각각의 추출물과 기질단백질로 스크리닝에 사용되었던 His-Tag이 융합된 Cdc25C(Cdc25C-His)와 MBP-tag이 융합된 NudC(NudC-MBP) 단백질을 각각 반응시켰다. 4℃에서 2시간에서 4시간 정도 섞어주면서 반응시킨 후, 미 반응 물질을 PBS용액으로 제거한 후 12% SDS-PAGE Gel에서 전기영동 하였다. 전기영동 후 'Transfer' 과정(200mA로 90분)을 통해 Gel로부터 단백질을 nitrocellulose filter로 옮긴 후 Anti-His antibody, Anti-MBP antibody 그리고 Anti-GST antibody 을 사용하여 Western Blotting을 수행하였다.        In the present invention, using the GST pull-down method, it was once again confirmed whether the extracts obtained by high throughput screening (HTS) inhibit the mutual binding between the PBD domain of Plk1 and the substrate protein. Gd-PBD expressed in Escherichia coli was attached to glutathione (GSH) Bead, and NudC (NudC) fused with Cdc25C (Cdc25C-His) and MBP-tag fused with His-Tag, which was used for screening with respective extracts and substrate proteins. -MBP) protein was reacted with each other. After reaction at 4 ° C. for 2 to 4 hours, the reaction mixture was removed with PBS solution and electrophoresed on 12% SDS-PAGE Gel. After electrophoresis, proteins were transferred from gel to nitrocellulose filter through 'Transfer' process (90 minutes at 200mA), and Western Blotting was performed using Anti-His antibody, Anti-MBP antibody and Anti-GST antibody.

도 5는 도 4c에서 선별된 결합 억제 후보물질들의 GST pull-down방법에 의한 Plk1의 PBD와 기질 단백질간의 결합 억제 효과를 분석한 것으로, SPRI를 이용한 스크리닝 결과와 거의 동일한 결과를 보였다. 즉 물 추출물 결과에서 1번, 2번, 4번 추출물은 PBD-Cdc25C 간의 결합 및 PBD-NudC 간의 결합을 억제하는 결과를 보였다. 한편, 도4c에서 보는 바와 같이 3번 추출물의 경우 스크리닝에서 다른 1번, 2번, 4번 추출물에 비해 약한 결합 억제 효과를 보였으며 심지어 0.05mg/㎖의 농도에서는 결합 억제 효과를 보이지 않았는데 이러한 결과는 GST pull-down결과와 동일한 결과이다. GST pull-down은 추출물을 여러 가지 농도에서 수행하기 위해서는 많은 양의 단백질과 시료가 필요하므로 실험의 어려움이 있는 관계로 보통 한 농도에서 실험을 수행하기 때문에 이러한 결과로 얻어진 것으로 추정할 수 있다. 그러나 SPRI을 이용한 스크리닝은 쉽게 농도 별 억제 효과를 한 칩 위에서 손쉽게 확인할 수 있기 때문에 이러한 결과상 약간의 차이를 보인 것으로 볼 수 있다. 메탄올 추출물에서는 1번, 2번, 3번 추출물은 PBD-Cdc25C 간의 결합 및 PBD-NudC 간의 결합을 억제하는 결과를 보였다. 한편, 4번 추출물의 경우 HTS 스크리닝(도 5)에서 다른 1번, 2번, 3번 추출물에 비해 결합 억제 효과를 보이지 않았는데, GST pull-down에서도 동일한 결과를 보였다. GST pull-down 결과를 통해서 우리는 본 발명에서의 단백질 칩과 SPRI을 이용한 HTS 스크리닝은 매우 유효하고 정확한 스크리닝 방법임을 다시 한 번 확인 할 수 있었다. FIG. 5 analyzes the binding inhibitory effect between PBD and substrate protein of Plk1 by the GST pull-down method of the binding inhibitory candidates selected in FIG. 4C. The results were almost identical to those of the screening using SPRI. That is, the extracts 1, 2, and 4 in the water extract results showed the inhibition of the binding between PBD-Cdc25C and PBD-NudC. On the other hand, as shown in Figure 4c extract 3 showed a weaker binding inhibitory effect than the other 1, 2, 4 extract in the screening, even at a concentration of 0.05mg / ㎖ did not show a binding inhibitory effect Is the same result as the GST pull-down result. Since GST pull-down requires a large amount of protein and samples to carry out extracts at various concentrations, it is difficult to experiment. However, the screening using SPRI can be seen as a slight difference in these results because it can be easily confirmed on the same chip with the inhibitory effect of each concentration. In methanol extract, extracts 1, 2 and 3 inhibited the binding between PBD-Cdc25C and PBD-NudC. On the other hand, in case of extract 4, HTS screening (FIG. 5) showed no binding inhibition effect compared to the other extracts 1, 2, 3, GST pull-down also showed the same result. Through the GST pull-down results, we can confirm that HTS screening using the protein chip and SPRI in the present invention is a very effective and accurate screening method.

표 3은 상기 실시 예 3 및 5를 통해 얻은 결과를 정리하여 나타낸 것이다. Table 3 summarizes the results obtained through Examples 3 and 5.

화학물질 라이브러리Chemical library 식물 추출물 라이브러리Plant extract library SPRI 분석에 사용된 라이브러리 수 Number of libraries used for SPRI analysis 63006300 42004200 SPRI 분석결과 검출된 결합 억제 후보물질 수 No. of binding inhibition candidates detected by SPRI analysis 00 66 GST Pull-down 분석결과 결합 억제 후보물질 수Results of GST Pull-down Analysis 00 66

표 3에 나타난 바와 같이, 6300 여종의 화학물질에서는 결합 억제를 보이는 물질이 검출되지 않았고, 4200여종의 식물 추출물에서는 6종류의 결합 억제를 보이는 물질이 검출되었다. As shown in Table 3, no substances showing binding inhibition were detected in 6300 chemicals, and six kinds of binding inhibitors were detected in 4200 plant extracts.

표 4는 검출된 식물 추출물의 품명, 한자/영문명, 라틴생약명, 추출용매를 나타낸 것이다. Table 4 shows the names of the plant extracts detected, Chinese characters / English names, Latin herbal drugs, extract solvents.

품 명Product Name 한자/영문명 Kanji / English name 라틴생약명Latin Medicine 용매menstruum 포황 Huang 蒲黃蒲黃 Typahe PollenTypahe pollen water 백두구(초)Baekdugu (sec) 白豆寇(炒)白 豆寇 (炒) Amomi Cardamomi FructusAmomi Cardamomi Fructus water 산약(식)Acid medicine (meal) 山藥(植)山藥 Dioscoreae RhizomaDioscoreae Rhizoma water 대접골단Bowl 大接骨丹大 接骨 丹 Torricellia angulata var. intermediaTorricellia angulata var. intermedia 메탄올Methanol 코파이바 Copaiba Copaiba Copaiba Copaifera Iansdorfii Copaifera Iansdorfii 메탄올Methanol 부킨하Bukinha Buchinha Buchinha Luffa operculata Luffa operculata 메탄올Methanol

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발암 관련 단백질인 Plk1의 기질 단백질 또는 Plk1의 기질 단백질 결합 부위인 PBD가 고정된 단백질칩, 상기 단백질칩을 이용한 항암물질의 스크리닝 방법 및 상기 스크리닝 방법에 의해 스크리닝된 항암물질을 제공하는 효과가 있다. As described in detail above, according to the present invention, a protein chip having a substrate protein of Plk1, which is a carcinogenic protein or a substrate protein binding site of Plk1, is immobilized, a method for screening an anticancer substance using the protein chip, and the screening method. It has the effect of providing an anticancer substance screened by.

본 발명에 따른 항암물질의 초고속 스크리닝 방법은 단백질칩과 SPRI 바이오어세이 기술을 이용하여, 발암 물질과 그의 기질 단백질 간의 결합 억제물질을 신속하고 편리하게 대량으로 초고속 스크리닝 (High Throughput Screening: HTS) 할 수 있어, 암세포의 세포사멸 (Apoptosis)을 유도할 수 있는 새로운 항암제 발굴에 유용하게 이용될 수 있다. The ultra-fast screening method of anti-cancer material according to the present invention is a high-throughput screening (HTS) in a large amount of fast and convenient screening inhibitors between carcinogens and their substrate proteins using protein chips and SPRI bioassay technology. It can be useful for discovering new anticancer drugs that can induce apoptosis of cancer cells.

<110> Korea research institute of bioscience and biotechnology <120> Plk1-Based Protein Chip, Method for High Throughput Screening of Anticancer Agents Using the Protein Chip and Anticancer Agents Preparing Thereby <130> P07-B088 <150> KR10-2006-0048372 <151> 2006-05-29 <160> 22 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cggatccgaa ttctttcgat tgctcccagc 30 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 aataaaaagc ttttaggagg ccttgag 27 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cttggatcca ccatggcttc ttct 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 tctcaagctt gtcagcttca gtct 24 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 agcggatcca tggccacccc t 21 <210> 6 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 ctgctcgagg tccagactgg c 21 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> 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KR10-2006-0048372 <151> 2006-05-29 <160> 22 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cggatccgaa ttctttcgat tgctcccagc 30 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 aataaaaagc ttttaggagg ccttgag 27 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cttggatcca ccatggcttc ttct 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 tctcaagctt gtcagcttca gtct 24 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 agcggatcca tggccacccc t 21 <210> 6 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 ctgctcgagg tccagactgg c 21 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gtcggatcca tgattatcta cc 22 <210> 8 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 gccaagctta catttttcca ttt 23 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence 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<223> primer <400> 18 gcctcgaggc atgatccaaa ctca 24 <210> 19 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 gcggatccat ggtcccggtg gctg 24 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 gcgtcgactg gcgtgacaga agac 24 <210> 21 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 gcggatccat gctagaacgg cctc 24 <210> 22 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 gcaagcttgg tccagggcat ccct 24

Claims (9)

기판 상에 Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질칩.A protein chip characterized in that a substrate protein of Plk1 (polo-like kinase 1) is immobilized on a substrate. 제1항에 있어서, 상기 Plk1의 기질 단백질은 스타스민 (stathmin), 카타닌 p80 (Katanin p80), TCTP (translationally controlled tumor protein), Cdc25C (cell division cycle 25C), NudC, Myt1, 카타닌 p60 (Katanin p60), APC (Anaphase promoting complex), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, p53로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 단백질칩.The method of claim 1, wherein the substrate protein of Plk1 is stasmin, katanin p80 (Katanin p80), TCTP (translationally controlled tumor protein), Cdc25C (cell division cycle 25C), NudC, Myt1, catanine p60 ( Katanin p60), APC (Anaphase promoting complex), Myt1-2, Grasp65, Cohesin, Mklp1, Mklp2, Asp, Nlp, Wee1, Pin1, BRCA2, p53. 기판 상에 Plk1 (polo-like kinase 1)의 PBD (polo-box domain)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질칩.A protein chip characterized in that a PBD (polo-box domain) of Plk1 (polo-like kinase 1) is immobilized on a substrate. 다음의 단계를 포함하는 항암물질의 스크리닝 방법:Screening method of anticancer substance comprising the following steps: (a) 제1항의 단백질칩 상에서, Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질과 Plk1의 PBD (polo-box domain)의 결합을 억제하는 후보물질을 반응시키는 단계; 및(a) reacting a substrate protein of Plk1 (polo-like kinase 1) and a candidate substance that inhibits binding of Plk (polo-box domain) of Plk1 on the protein chip of claim 1; And (b) 상기 Plk1의 기질 단백질과 상기 Plk1의 PBD의 결합을 억제하는 후보물질을 항암물질로 선정하는 단계. (b) selecting a candidate substance that inhibits the binding of the substrate protein of Plk1 and PBD of Plk1 as an anticancer substance. 다음의 단계를 포함하는 항암물질의 스크리닝 방법:Screening method of anticancer substance comprising the following steps: (a) 제3항의 단백질칩 상에서, Plk1 (polo-like kinase 1)의 기질 단백질과 Plk1의 PBD (polo-box domain)의 결합을 억제하는 후보물질을 반응시키는 단계; 및(a) reacting a substrate protein of Plk1 (polo-like kinase 1) and a candidate substance that inhibits binding of Plk (polo-box domain) of Plk1 on the protein chip of claim 3; And (b) 상기 Plk1의 기질 단백질과 상기 Plk1의 PBD의 결합을 억제하는 후보물질을 항암물질로 선정하는 단계. (b) selecting a candidate substance that inhibits the binding of the substrate protein of Plk1 and PBD of Plk1 as an anticancer substance. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간의 결합을 억제하는 후보물질은 SPRI (Surface Plasmon Resonance Imaging; 표면 플라즈몬 공명 이미징) 시스템으로 분석하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 4 or 5, wherein the candidate that inhibits the binding between the PBD of Plk1 and the substrate protein is characterized in that it is analyzed by Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) system. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 Plk1의 PBD와 기질 단백질 간의 결합을 억제하는 후보물질은 형광 물질 또는 방사성 동위 원소를 이용하여 분석하는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 4 or 5, wherein the candidate which inhibits the binding between the PBD of Plk1 and the substrate protein is analyzed using a fluorescent substance or a radioisotope. 제4항 또는 제5항에 있어서, (c) 상기 (b) 단계에서 선정된 항암물질이 암 세포사멸의 능력을 보이는지를 동물 세포에서 MTT (Tetrazolium-based colorimetric) 어세이로 분석하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 4 or 5, further comprising: (c) analyzing an animal cell with a Tetrazolium-based colorimetric (MTT) assay to determine whether the anticancer substance selected in step (b) shows cancer cell death ability. Method comprising the as. 포황 (Typahe pollen) 추출물, 백두구(초) (Amomi Cardamomi Fructus) 추출물, 산약(식) (Dioscoreae Rhizoma) 추출물, 대접골단 (Torricellia angulata var . intermedia) 추출물, 코파이바(Copaiba, Copaifera Lansdorifii) 추출물 및 부킨하(Buchinha, Luffa operculata) 추출물로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 추출물을 유효성분으로 함유하는 항암 조성물.(Typahe pollen) extract, baekdu (cho) ( Amomi Cardamomi Fructus ) Extract, Herbal Medicine ( Dioscoreae ) Rhizoma ) Extract, Periphyllium ( Torricellia) angulata var . intermedia ) extract, Copaiba, Copaifera Lansdorifii ) Extract and Buchinha, Luffa operculata ) anticancer composition containing any one or more extracts selected from the group consisting of the active ingredient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012144861A3 (en) * 2011-04-20 2013-03-07 한국과학기술원 Method for analyzing protein-protein interaction on single-molecule level in cell environment, and method for measuring density of protein activated in cytosol
US10458911B2 (en) 2015-04-28 2019-10-29 Korea University Research And Business Foundation Method for searching candidate material for anti-cancer drug using localized surface plasmon resonance

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