KR20090053228A - Novel anthrax diagnostic system using polyvalent functional peptide polymers - Google Patents

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KR20090053228A
KR20090053228A KR1020070119951A KR20070119951A KR20090053228A KR 20090053228 A KR20090053228 A KR 20090053228A KR 1020070119951 A KR1020070119951 A KR 1020070119951A KR 20070119951 A KR20070119951 A KR 20070119951A KR 20090053228 A KR20090053228 A KR 20090053228A
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윤문영
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 탄저 감염 진단을 위한 펩타이드 및 다중인식 기능형 펩타이드 고분자에 관한 것이다.The present invention relates to peptides and multiple recognition functional peptide polymers for diagnosing anthrax infection.

보다 구체적으로는, 탄저 방어항원(protective antigen, 이하 'PA'라 한다) 단백질과 특이적으로 결합하는 펩타이드(PA-binding peptides)를 동정하여 탄저 감염 진단 저분자 펩타이드, 이를 이용한 탄저 검사방법 및 이를 포함하는 진단 키트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 탄저 감염의 진단대상체 인식용 펩타이드를 고분자 사슬형으로 결합시킨 탄저 감염 고분자에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부위의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성 (cooperativity)을 갖는 특성을 가짐으로써 기존의 항체를 이용한 표적단백질과의 결합보다 100-1000 배 정도의 높은 결합력을 갖게 되어, 탄저 감염의 진단에 대한 민감성과 선택성을 높일 수 있다. More specifically, the identification of peptides (PA-binding peptides) that specifically binds to anthrax protective antigen (hereinafter referred to as 'PA') protein low molecular weight diagnosis of anthrax infection, anthrax test method using the same and the same It relates to a diagnostic kit. In addition, the present invention relates to an anthrax infection polymer in which the peptide for recognition of a diagnosis of anthrax infection is bound to a polymer chain, and according to the present invention, a peptide of another recognition site is also bound to a diagnosis object by binding of one peptide. By having a cooperative characteristic (coativity) has a binding force of 100-1000 times higher than the binding to the target protein using the existing antibody, it can increase the sensitivity and selectivity for the diagnosis of anthrax infection.

탄저, 방어항원, 다중 인식 기능형 펩타이드 고분자(Polyvalent functional peptide polymer), 다중 인식 검출 펩타이드(Polyvalent detection peptide) Anthrax, protective antigen, polyvalent functional peptide polymer, polyvalent detection peptide

Description

다중인식 기능형 펩타이드 고분자를 이용한 새로운 탄저 감염 진단시스템{Novel anthrax diagnostic system using polyvalent functional peptide polymers}Novel anthrax diagnostic system using polyvalent functional peptide polymers

본 발명은 탄저 감염 진단을 위한 펩타이드 및 다중인식 기능형 펩타이드 고분자에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 파지 디스플레이를 이용한 높은 특이성과 높은 친화력을 갖는 탄저 방어항원 단백질과 특이적으로 결합하는 펩타이드(PA-binding peptides)를 스크리닝을 통하여 발굴하고, 상기 탄저 감염 진단 펩타이드를 이용하여 고분자 사슬화반응을 통한 polyvalent detection peptide 개발에 관한 것이다.The present invention relates to peptides and multiple recognition functional peptide polymers for diagnosing anthrax infection. More specifically, the present invention discovers peptides (PA-binding peptides) that specifically bind to anthrax defense antigen protein having high specificity and affinity using phage display through screening, and using the anthrax infection diagnostic peptide The present invention relates to the development of polyvalent detection peptide through polymer chain reaction.

탄저 (anthrax)는 그람 양성 (gram positive), 간균형 (rod)인 탄저균 ( Bacillus anthracis)에 의해 일어나는 감염성 질병이다. 탄저는 가축의 전염병으로 감염된 고기나, 가공품을 먹을 경우 사람에게도 전이되는 인수공통 전염병이다 (Mock, M., and Fouet, A., Annu. Rev. Microbiol. 55:647-671, 2001; Turnbull, P.C., Curr. Top.Microbiol. Immunol. 271:1-19, 2002). 탄저균은 포자(spore) 상 태로 동물에 감염되어 발아하는데, 탄저균의 포자에 감염되면 숙주는 비장 증대, 피하점막의 부종 및 출혈로 인한 패혈증(septicemia)으로 죽게 된다 (Moutrez, M., Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 152:135-164, 2004). Anthrax is an infectious disease caused by Bacillus anthracis, which is a gram positive, rod. Anthrax is a common infectious disease that is transmitted to humans by eating infected meat or processed products (Mock, M., and Fouet, A., Annu. Rev. Microbiol. 55: 647-671, 2001; Turnbull, PC, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 271: 1-19, 2002). Anthrax infects and germinates animals with spores, which causes the host to die from septicemia due to spleen enlargement, swelling of the subcutaneous mucosa and bleeding (Moutrez, M., Rev. Physiol Biochem.Pharmacol. 152: 135-164, 2004).

상기 탄저균은 오래 전부터 생물학 무기로 개발되어 왔는데, 최근에는 실전에도 배치될 정도가 되어 1990년 걸프전 때와 1998년에 재외주둔 미군에 탄저 백신이 접종되는 사태에 이르러 일반인에게도 주요 관심사로 대두되고 있다. The anthrax has been developed as a biological weapon for a long time, and has recently been deployed in practice, and has been a major concern for the general public following the invasion of anthrax vaccine in the Gulf War in 1990 and the US military stationed in 1998.

탄저균 감염에 의해서 발생하는 탄저병은 매우 치사율이 높은 것으로 알려져 있는데 치료방법은 다른 세균 감염질환과 마찬가지로 세 가지 접근방법이 가능하다. Anthrax caused by anthrax infections is known to have a very high mortality rate. There are three approaches for treatment, like other bacterial infections.

첫째는 탄저균 감염을 사전에 봉쇄하는 예방접종이고 둘째는 감염된 탄저균을 항생제로 무력화시키는 것이고 셋째는 감염된 탄저균이 분비하는 주요 병 독소를 해독시키는 것이다. The first is vaccination to prevent anthrax infections, the second is to neutralize the infected anthrax with antibiotics, and the third is to detox the major disease toxins secreted by the infected anthrax.

일단 감염되면 항생제와 해독제를 투여하여 병균과 병독소를 동시에 무력화시키는 것이 가장 이상적이나 현재 일반적으로 항생제에 비해 해독제의 개발이 미미해 주로 항생제에 의존하는 형편이다. 우리나라에서도 이를 법정 전염병으로 분류하여 대응하고 있으며, 실제 국내에서도 가축 및 폐사우의 식육을 섭취함 사망한 사례가 보고된바 있음으로써 탄저에 대한 방제의 필요성이 대두되었다.Once infected, antibiotics and antitoxins are best used to neutralize germs and toxins at the same time, but currently the development of antidotes is less than that of antibiotics. In Korea, this is classified as a staggering epidemic, and in Korea, there have been reports of fatalities in eating livestock and lung meat, and the need for anthrax has emerged.

탄저병 균을 죽이는 항생제는 이미 개발돼 있지만 이 약물은 이미 생성된 탄저 독소에는 전혀 영향을 미치지 못하는 단점을 가지고 있다. 그리고 탄저병 백신 의 경우에도 부작용 문제 때문에 광범위한 사용이 어려운 형편이다. 더욱이 높은 치사율을 보이는 탄저의 경우 질병 발병 초기단계에서 발견하여 이에 대한 대중적 치료가 매우 중요하다. 또한 국내 육류소비량의 절반이상이 생물학적 테러위험성(탄저)이 높은 미국 의존적 수입경로를 감안할 때 축산물 수입에 대한 철저한 검역시스템 도입이 절실하다. 그러나 질병증상이 나타나지 않는 감염초기 및 진행기의 가축의 가공물의 경우 질병 원인균의 농도가 매우 낮아 진단 여부가 매우 어려우며 많은 양의 검역이 어렵다. Anthrax bacteria Killing antibiotics have already been developed, but the drug has the disadvantage of having no effect on the already produced anthrax toxin. Have. Anthrax vaccines are also difficult to use extensively because of side effects. Moreover, anthrax with a high mortality rate is found at an early stage of disease development and public treatment is very important. In addition, a thorough quarantine system for livestock imports is urgently needed, since more than half of domestic meat consumption is a US-dependent import route with a high risk of biological terrorism. However, in the early and advanced stages of livestock products without disease symptoms, the concentration of disease-causing bacteria is very low, making it difficult to diagnose and large amount of quarantine.

탄저균의 포자는 대식세포 (macrophage)의 식균작용 (phagocytosis)에 의해 대식세포 내에 들어가게 되나, 알려지지 않은 기작에 의해 파괴되지 않고 대식세포를 매개로 하여 숙주의 체내, 혈액으로 들어가게 된다 (Guidi-Rontani, C., Trends Microbiol. 10:405-409, 2002).Anthrax spores enter macrophages by phagocytosis of macrophage but are not destroyed by unknown mechanisms and enter the body and blood of the host via macrophages (Guidi-Rontani, C., Trends Microbiol. 10: 405-409, 2002).

감염 기작에는 두 개의 거대 플라스미드 pXO1(181,654 bp, NC_001496)과 pXO2(96,231 bp, NC_002146)에서 발현하는 단백질들이 중요한 역할을 한다. 플라스미드 플라스미드 pXO1은 독소(exotoxin) 유전자를 가지고 있으며(Smith, H.,Int. J. Med. Microbiol. 291:441-417, 2002), 독소는 방어항원 (protective antigen : PA), 부종요소(edema factor : EF)와 치사요소(lethal factor : LF)로 구성되어 있다. 방어항원과 부종요소로 구성된 부종독소 (edema toxin : ETx)는 실험동물에게 주입하였을 때 부종을 일으키며, 농도에 따라서는 숙주를 죽음에 이르게 한다(Firoved, A.M., et al., Am. J. Pathol. 167:1309-1320, 2005). 방어항원과 치 사요소로 구성된 치사독소 (lethal toxin : LeTx)는 실험동물을 죽게 한다 (Hanna, P.C., et al., Mol. Biol. Cell. 3:1269-1277, 1992). 플라스미드 pXO2는 협막 (capsule)을 발현하는데(Makino, S., et al., J. Bacteriol. 171:722-730, 1989), Sterne(1937)이 플라스미드 pXO2가 제거된 균주를 분리하여, 무독성의 살아있는 Sterne 균주를 이용한 백신의 가능성을 보여 주었다. 이들 탄저균 독소들은 탄저 발병 기작에 중요한 역할을 한다 (Pezard et al., Infect. Immun. 59:3472-3477, 1991).Proteins expressed in two large plasmids pXO1 (181,654 bp, NC_001496) and pXO2 (96,231 bp, NC_002146) play an important role in the mechanism of infection. Plasmid Plasmid plasmid pXO1 carries the exotoxin gene (Smith, H., Int. J. Med. Microbiol. 291: 441-417, 2002), and the toxin is a protective antigen (PA), edema factor (EF) and lethal factor (LF). Edema toxin (ETx), composed of protective antigens and edema elements, causes edema when injected into experimental animals and, depending on the concentration, causes the host to die (Firoved, AM, et al., Am. J. Pathol) 167: 1309-1320, 2005). Lethal toxin (LeTx), consisting of protective antigens and lethal elements, kills experimental animals (Hanna, P.C., et al., Mol. Biol. Cell. 3: 1269-1277, 1992). Plasmid pXO2 expresses the capsule (Makino, S., et al., J. Bacteriol. 171: 722-730, 1989), and Sterne (1937) isolated strains from which plasmid pXO2 was removed, The possibility of a vaccine using live Sterne strains has been shown. These anthrax toxins play an important role in the mechanism of anthrax development (Pezard et al., Infect. Immun. 59: 3472-3477, 1991).

탄저균 독소는 균주가 영양세포로 성장하는 동안 합성되고 세포 외부로 방출된다. 탄저균 독소는 세포질 내에서 효소작용을 하는 A 부분(moiety)이 세포에 결합하는 B 부분 작용으로 세포에 결합하여 세포 내로 들어가게 되는 세균성 "AB" 독소군에 포함된다. 치사요소와 부종요소는 A 부분에 포함되고, B 부분인 방어항원에 의해 각각의 독소들이 운반된다(Mourez, M., Rev. Physiol Biochem. Pharmacol. 152:135-164, 2004).Anthrax toxin is synthesized while the strain grows into feeder cells and released outside the cell. Anthrax toxins are included in the bacterial "AB" toxin family, in which the A moiety, which is enzymatic in the cytoplasm, binds the cell and enters the cell by the B part action. Lethal and edema are included in part A and individual toxins are carried by part B of protective antigens (Mourez, M., Rev. Physiol Biochem. Pharmacol. 152: 135-164, 2004).

방어항원은 735-아미노산 길이의 83-kDa의 단백질로서, 탄저균 독소의 첫 번째 단계로 방어항원은 세포의 수용체에 결합한다. 방어항원이 세포의 수용체에 결합하면, 퓨린(furin)이나 퓨린과 유사한 앤도프로테이즈 (endoprotease)에 의해 N-말단 부위가 잘려지게 된다 (Gordon, V.M., et al., Infect. Immun. 63:82-87, 1995). 퓨린은 방어항원의 N-말단 부위의 R-X-K/R-R 서열에 특이성을 보인다. 퓨린 에 의해 N-말단의 20 kDa 단편(PA20)이 절단되어 방출되면 남아있는 63 kDa 단편(PA63)은 빠르게 햅타머(heptamer)를 형성하는데, N-말단의 20 kDa이 남아 있게 되면 햅타머가 형성되지 못한다(Milne, J.C., et al., J. Biol. Chem. 269:20607-20612, 1994). 햅타머(Heptamer)를 형성한 PA63에는 부종요소와 치사요소가 결합을 한다. 부종요소와 치사요소의 N-말단 도메인이 방어항원과 결합한다(Arora, N. and Leppla, S.H., J. Biol. Chem. 268:3334-3341, 1993). PA63 햅타머당 치사요소 또는 부종요소 세 개의 분자가 결합하며, 이들이 서로 경쟁적으로 결합한다 (Mogridge, J., et al., Biochemistry 41:1079-1082, 2002).The protective antigen is a 735-amino acid long 83-kDa protein, which is the first step in anthrax toxin, which binds to cellular receptors. When the protective antigen binds to cellular receptors, the N-terminal region is cut by furin or a purine-like endoprotease (Gordon, VM, et al., Infect. Immun. 63). : 82-87, 1995). Purines show specificity for the R-X-K / R-R sequence at the N-terminal portion of the protective antigen. When the N-terminal 20 kDa fragment (PA20) is cleaved and released by purine, the remaining 63 kDa fragment (PA63) quickly forms a haptamer. When 20 kDa of the N-terminal remains, a haptam is formed. (Milne, JC, et al., J. Biol. Chem. 269: 20607-20612, 1994). The edema and lethal elements combine in PA63, which forms a haptam. N-terminal domains of edema and lethal elements bind to the protective antigen (Arora, N. and Leppla, S.H., J. Biol. Chem. 268: 3334-3341, 1993). Three molecules of lethal or edema per PA63 haptam bind, and they bind competitively to each other (Mogridge, J., et al., Biochemistry 41: 1079-1082, 2002).

치사독소와 부종요소가 결합된 PA63 햅타머가 수용체 매개 세포 내 이동(receptor mediated endocytosis)에 의하여 세포 내로 들어가서 앤도좀(endosome)을 형성한다. 앤도좀 내부의 pH가 낮아지게 되면 햅타머의 구조가 변화하게 되어, 부종요소와 치사요소는 앤도좀에서 세포질로 이동하게 된다 (Beauregard, K.E., et al., Cell Microbiol. 2:251-258, 2000; Krantz, B.A., et al., Science 309:777-781, 2005). 세포 내로 운반된 후, 치사독소와 부종요소는 효소 활성을 나타내게 된다. 부종요소는 칼슘과 칼모듈린이 있으면 아데닐레이트 싸이클라아제(adenylate cyclase)로 작용하여 세포 내부의 cAMP(cyclic adenosine monophosphate) 농도를 증가시킨다. 미생물 내의 부종요소 활성은 진핵세포의 칼모듈린에 의해 활성화되는 아데닐레이트 싸이클라아제 활성보다 1,000배 이상 높지만, 미생물 내에는 칼모듈린이 없기 때문에 진핵세포의 세포질에서만 활성을 나타 낸다 (Leppla, S.H., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:3162-3166, 1982).PA63 haptammer, combined with lethal toxin and edema, enters the cell by receptor mediated endocytosis and forms an endosome. When the pH inside the endosome is lowered, the structure of the haptam is changed, and the edema and lethal elements move from the endosome to the cytoplasm (Beauregard, KE, et al., Cell Microbiol. 2: 251-). 258, 2000; Krantz, BA, et al., Science 309: 777-781, 2005). After being transported into cells, lethal toxins and edema elements show enzymatic activity. Edema causes calcium and calmodulin to act as adenylate cyclase, increasing the concentration of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) inside the cell. The edema factor activity in microorganisms is more than 1,000 times higher than the adenylate cyclase activity activated by eukaryotic calmodulin, but is active only in the cytoplasm of eukaryotic cells because there is no calmodulin in microorganisms (Leppla, SH). Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79: 3162-3166, 1982).

치사요소는 아연 의존성 단백질 가수분해효소 (zinc-dependent endoproteases)이다 (Klimpel, K.R., et al., Mol. Microbiol. 13:1093-1100, 1994; Kochi, S.K., et al., FEMS Microbiol. Lett. 124:343-348, 1994). 치사요소의 기질은 MAPKK(mitogen-activated protein kinase kinases)로 밝혀졌는데(Duesbery, N.S., et al.,Science 280:734-737, 1998; Vitale, G.R., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 248:706-711, 1998), 치사요소는 MAPKK5를 제외한 알려진 모든 MAPKK들(MAPKK1~ MAPKK7)를 절단한다 (Duesbery, N.S., et al., Science 280:734-737, 1998; Vitale, G.R., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 248:706-711, 1998; Pellizzari, R.C., FEBS Lett. 462:199-204, 1999; Vitale, G.L., et al., Biochem. J. 352:739-745, 2000). 절단 위치는 N-말단의 프롤린이 많은 부위로 이 부위가 절단되면 MAPKK는 기질인 MAPK와 결합할 수 없게 되며, MAPKK들의 활성이 줄어들게 된다(Chopra, A.P., et al., J. Biol. Chem. 278:9402-9406, 2003). 이런 MAPKK들의 절단은 MAPK 대사 경로(MAP kinase pathway)를 저해하여 p38, ERK, JNK와 같은 단백질의 인산화를 저해한다(Agrawal, A and Pulendran, B., Cell. Mol. Life Sci. 61:2859-2965, 2004).The lethal factor is zinc-dependent endoproteases (Klimpel, KR, et al., Mol. Microbiol. 13: 1093-1100, 1994; Kochi, SK, et al., FEMS Microbiol. Lett. 124: 343-348, 1994). The substrate of the lethal element was identified as mitogen-activated protein kinase kinases (MAPSKK) (Duesbery, NS, et al., Science 280: 734-737, 1998; Vitale, GR, et al., Biochem. Biophys.Res. Commun 248: 706-711, 1998), lethality cleaves all known MAPKKs (MAPKK1-MAPKK7) except MAPKK5 (Duesbery, NS, et al., Science 280: 734-737, 1998; Vitale, GR, et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 248: 706-711, 1998; Pellizzari, RC, FEBS Lett. 462: 199-204, 1999; Vitale, GL, et al., Biochem.J. 352: 739 -745, 2000). The cleavage site is an N-terminal proline-rich site, and when this site is cleaved, MAPKK cannot bind to MAPK, which is a substrate, and the activity of MAPKKs is reduced (Chopra, AP, et al., J. Biol. Chem. 278: 9402-9406, 2003). Cleavage of these MAPKKs inhibits the MAPK metabolic pathway (MAP kinase pathway), which inhibits phosphorylation of proteins such as p38, ERK, and JNK (Agrawal, A and Pulendran, B., Cell. Mol. Life Sci. 61: 2859- 2965, 2004).

대식세포는 모든 감염성 질병과 마찬가지로 탄저 감염에도 중요하다. 호흡에 의해 탄저균 포자가 체내로 들어오게 되면 가장 먼저 폐의 대식세포와 수지상세 포(dendritic cells : DCs)에 감염되고 발아하여 영양세포를 만들게 된다(Friedlander, A.M., Curr. Clin. Top. Infect. Dis. 20:335-349, 2000). 탄저균이 대식세포에서 발아하고 이어서 독소 유전자가 발현된다(Guidi-Rontani, C., et al., Cell Micriobiol. 2:259-264, 2000). 감염되는 동안 탄저균은 대식세포의 식균 작용으로부터 벗어나는데, 이때 탄저균 독소가 중요한 역할을 한다 (Welkos, S., et al., Microbiology 147:1677-1685, 2001).Macrophages, like all infectious diseases, are important for anthrax infections. When anthrax spores enter the body by respiration, they are first infected with lung macrophages and dendritic cells (DCs) and germinate to produce nutrient cells (Friedlander, AM, Curr. Clin. Top. Infect. Dis. 20: 335-349, 2000). Anthrax germinates in macrophages followed by expression of toxin genes (Guidi-Rontani, C., et al., Cell Micriobiol. 2: 259-264, 2000). During infection, anthrax escapes the phagocytosis of macrophages, in which anthrax toxin plays an important role (Welkos, S., et al., Microbiology 147: 1677-1685, 2001).

탄저 진단은 탄저병 독소 생성 및 실험동물에 대한 병원성에 관한 특성(Parry et al., Wolfe Medical Altas no.19, 1983), 생리 화학적 특성(Little and Knudson, Infect. immuno. 52:509-512, 1986) 및 혈청학적 특성 (Graham et al., Eur. J. Clin. Microbiol. 3:210-212, 1984; Philips and Ezzell, J. appl. Bacteriol. 66:419-432, 1989) 등이 있다.Anthrax diagnosis is characterized by anthrax toxin production and pathogenicity in laboratory animals (Parry et al., Wolfe Medical Altas no.19, 1983), physiological and chemical properties (Little and Knudson, Infect. Immuno. 52: 509-512, 1986 ) And serological properties (Graham et al., Eur. J. Clin. Microbiol. 3: 210-212, 1984; Philips and Ezzell, J. appl. Bacteriol. 66: 419-432, 1989).

즉, 상기한 바와 같이 방어항원 (PA)은 대식세포와 같은 감염 세포주 표면의 수용체 단백질 (ATR)에 결합한 후 단백질 분해효소 (furin family protease)에 의해 PA20과 PA63으로 잘리는데, 이중 PA63이 헵타머화되면서 LF 혹은 EF와 결합하여 이를 세포 내로 운반시키는 독소 단백질 운반체 (Toxin delivery channel)의 역할을 수행하고, 이들 복합체는 엔도시토시스 기전으로 세포 내로 들어가고 엔도좀의 pH가 낮아지면 PA63 헵타머의 구조적 변화가 생기며 엔도좀 멤브레인에 기공을 형성하고 결과적으로 LF 혹은 EF는 세포질로 유리되어 독성효과를 나타내게 된다. That is, as described above, the protective antigen (PA) binds to receptor protein (ATR) on the surface of an infected cell line such as macrophages and is then cut into PA20 and PA63 by furin family protease, of which PA63 is heptamerized. Toxin delivery channel that binds to LF or EF and transports it into cells, and these complexes enter into cells through the endocytosis mechanism and the structural changes of PA63 heptamers when the pH of the endosomes decreases. It forms pores in the endosomal membrane, and as a result, LF or EF is released into the cytoplasm and has a toxic effect.

그러므로 PA는 탄저의 질병 예방과 치료법을 위한 관심 있는 대상이라 할 수 있다. 따라서 탄저독소를 저해하는 다양한 접근 방법들은 PA에 의거해 많은 연구들이 진행 중이다.Therefore, PA is an interesting target for the prevention and treatment of anthrax. Therefore, various approaches to inhibiting anthrax toxin are under study in the PA.

그러나 높은 감도, 신속성, 현장 적응성을 지닌 진단 킷트 혹은 높은 물리화학적 안정성, 민감도, 특이성, 응용성등의 특성을 지닌 탐지물질 (diagnostic probe)은 아직까지 제시된 바 없다. However, no diagnostic probes with high sensitivity, rapidity, and field adaptability, or diagnostic probes with high physicochemical stability, sensitivity, specificity, and applicability have been proposed.

한편, 진단 대상체를 진단하기 위한 가장 보편적인 방법으로는 PCR (Polymerase Chain Reaction)을 이용하는 것으로서, 진단 대상체가 지니는 고유한 유전자를 분석한 뒤 이를 시험관내 (in vitro) 증폭하여 소량의 진단 대상체를 분석한다. 그리고 유전자가 지니는 고유한 염기서열을 이용하여 진단 대상체만의 고유한 염기서열을 대상으로 하고, 또한 근래의 휴먼 게놈 프로젝트 등을 통한 광범위한 유전자 정보 데이터베이스 확보를 통하여 그 활용범위를 확대할 수 있다. Meanwhile, the most common method for diagnosing a diagnosis subject is PCR (Polymerase Chain Reaction), which analyzes a unique gene of the subject and then in vitro ( in in vitro ) to analyze small amounts of diagnostic subjects. In addition, by using the unique nucleotide sequence of the gene to target the unique nucleotide sequence of the diagnosis target, and further expand the scope of use by securing a comprehensive genetic information database through recent human genome projects.

또한 증폭하여 얻은 유전자를 대상으로 이들의 유전적 변이를 다양한 탐침을 이용해 확인하는 SSCP (Single-strand conformation polymorphism), RFLP (Restriction fragment length polymorphism), AFLP (Amplified fragment length polymorphism) 방법들과 연계하여 유용한 정보를 제공하고 있다. 이러한 PCR을 이용하는 진단 방법에는 진단 대상체 만이 지니는 고유한 염기서열을 소량으로 얻는 데에 높은 감도를 가지는 장점을 지니지만 시료 전처리 및 현장적응성에 대한 어려움 등의 문제점은 진단시스템으로써 한계를 보여주는 단점이 있다. It is also useful in conjunction with SSCP (Single-strand conformation polymorphism), RFLP (Restriction fragment length polymorphism), and AFLP (Amplified fragment length polymorphism) methods to identify genetic variants of amplified genes with various probes. Information is provided. The diagnostic method using the PCR has the advantage of having a high sensitivity in obtaining a small amount of unique nucleotide sequence only for the diagnosis subject, but problems such as difficulty in sample preparation and in-field adaptation have limitations as a diagnostic system. .

더욱이 병원체, 바이러스 등의 외부 요인 진단이 아닌 사람의 질병진단에 있어서는 생명체가 가지는 염색체상의 변형보다 단백질 수준에서의 변화가 많은 점을 감안할 때 진단 대상체로써 단백질의 중요성이 부각되어지고 있으므로 PCR만을 이용한 진단 방법은 적당하다고 할 수 없기에 이를 극복할 수 있는 관련연구와 접목시킬 필요성이 있다. Furthermore, in the diagnosis of diseases of humans rather than the diagnosis of external factors such as pathogens and viruses, the importance of protein as a diagnostic subject is highlighted in view of the fact that the change in protein level is greater than that of the chromosomal modification of living organisms. Since the method is not suitable, it is necessary to combine it with related research that can overcome it.

이러한 측면에서 근래의 ELISA (Enzyme-Linked Immunosorption Assay) 방법은 질병으로 유발된 특정 단백질의 발현양 증가 및 변화를 판단한다. 이러한 특정 단백질의 인식을 위해서 이들과 특이적 결합을 하는 항체를 진단 탐침으로 사용하여 혈액, 소변등의 생체 검체로부터 진단 대상체를 분리하고 이를 효소-항체를 이용한 반응 (ECL)을 이용한다. 그러나 나노몰 수준의 반응감도는 생체 내 작용점인 단백질을 대상으로 하는 장점에도 불구하고 PCR 진단법에 비한 낮은 민감도를 가짐으로 써 이를 극복할 수 있는 많은 관련연구가 진행 중이다. In this regard, the recent Enzyme-Linked Immunosorption Assay (ELISA) method determines the increase and change in the expression level of a specific protein caused by disease. For the recognition of these specific proteins, antibodies that bind specifically to them are used as diagnostic probes to isolate diagnostic subjects from biological samples such as blood and urine, and to use enzyme-antibody reactions (ECLs). However, despite the merits of targeting nanomolecular reactions in vivo, many related researches are underway to overcome this problem because they have lower sensitivity than PCR diagnostics.

최근에는 현재의 진단방법(PCR, ELISA)을 기초로 NT 기술이 접목된 표면 증강 라만 분광분석법 (SERS) 및 바이오-바코드 기술이 개발되어짐으로써 펨토몰 수준의 진단 대상체 분석이 실험적으로 가능함을 보여 주었다. 두 방법은 모두 라만 분광분석이 갖는 신호적 특성 (좁은 라만 밴드; 습기, 산소 및 담금자에 낮은 민감도; 낮은 광표백도)과 형광분석에 상응하는 높은 민감도를 금속 나노입자를 이용한 신호증폭을 이루어 펨토몰 (10-15M) 수준의 진단대상체 인식이 가능해짐으로써 혈액 등의 손쉬운 검체 시료를 이용한 암 진단 (Prostate specific antigen, PSA)에 대한 접근법을 제안하였다. Recently, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and bio-barcode techniques have been developed based on the current diagnostic methods (PCR, ELISA), demonstrating that femtomol levels can be analyzed experimentally. . Both methods have femto signal amplification using metal nanoparticles with the signal characteristics of Raman spectroscopy (narrow Raman band; low sensitivity to moisture, oxygen and soak; low photobleaching) and high sensitivity corresponding to fluorescence analysis. By recognizing the mole (10 -15 M) level of the target object, an approach for prostate specific antigen (PSA) using easy specimens such as blood was proposed.

기존의 방법은 바이오 마커(진단대상체)를 인식하는 항체를 이용한 시스템을 토대로 하는데 이는 항체의 물리, 화학적 구조는 크기적 제한으로 인한 결합수의 제한 및 여러 가지의 화학적 반응 하에서 구조변성으로 인한 불안정성을 보임으로써 근래의 NT기술과의 접목에 제한을 갖는다. Existing methods are based on a system using antibodies that recognize biomarkers (diagnostics), which suggests that the physical and chemical structure of the antibody is limited by the number of bonds due to size limitations and instability due to structural denaturation under various chemical reactions. By showing, there is a limit to the integration with modern NT technology.

따라서 항체가 가지는 특이성 및 결합력을 가지는 저분자 진단탐침 (small molecular diagnosis probe)의 개발은 이러한 제한을 극복하는 차세대 진단물질의 근간이 될 것으로 기대되고 있다. 특히, 근래의 뉴클레오티드 엡타머는 이러한 항체 대체 진단 탐침으로써 많은 연구 (Hong, J., J.Microbiol.Biotechnol. 14:628 -630, 2004)가 되고 있음은 잘 알려져 있다. Therefore, the development of small molecular diagnosis probes having specificity and binding ability of antibodies is expected to be the basis of the next generation diagnostic material that overcomes these limitations. In particular, it is well known that nucleotide eptamers in recent years have been studied as such antibody replacement diagnostic probes (Hong, J., J. Microbiol. Biotechnol. 14: 628-630, 2004).

이에 본 발명자들은 현재 탄저균 진단을 위하여 사용되는 항체를 대체할 수 있는 새로운 진단 물질로써 펩타이드를 동정했으며, 이를 새로운 탐지물질로 제안하기에 이르렀다. The present inventors have identified a peptide as a new diagnostic material that can replace the antibody currently used for diagnosing anthrax, and came to propose it as a new detection material.

본 발명에 따르면, 기존의 항체나 엡타머 (aptamer)를 이용한 진단방식과 차별화될 뿐 아니라, 기존의 방법은 진단대상체에 대한 항체를 이용한 인식시스템을 토대로 하는데 이는 항체가 인식하는 부위가 진단대상체 자체에 있음으로써 결합부위가 한정적이며 항체자체가 disulfide bridge 구조를 가지는 단백질로써 환원제등 의 화학물질 사용에 제약을 가지게 된다. 그러나 본 발명에 따른 진단대상체 인식용 펩타이드의 경우 이러한 제약이 없으며 항체와 마찬가지로 진단대상체의 여러부위를 인식하는 펩타이드를 확보 할 수 있고, 이 확보한 진단대상체 인식용 펩타이드를 고분자 사슬형으로 결합시키게 되면 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부위의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성 (cooperativity)을 갖는 특성을 가짐으로써 기존의 항체를 이용한 표적단백질과의 결합보다 100-1000 배 정도의 높은 결합력을 얻을 수 있다.According to the present invention, the diagnostic method using an antibody or an aptamer is not only differentiated, but the existing method is based on a recognition system using an antibody for a diagnosis object, and the site recognized by the antibody is the diagnosis object itself. The binding site is limited, and the antibody itself has a disulfide bridge structure, which limits the use of chemicals such as reducing agents. However, in the case of the peptide for recognition of a diagnosis subject according to the present invention, there is no such restriction, and as with the antibody, it is possible to secure a peptide that recognizes several parts of the diagnosis subject, and when the obtained peptide for recognition of the recognition subject is combined with a polymer chain type, By combining one peptide, peptides of other recognition sites also have a cooperative characteristic of binding to a diagnosis object, thereby obtaining 100-1000 times higher binding strength than that of a target protein using an existing antibody. have.

본 발명의 목적은 탄저균 감염 진단을 위한 탄저 독소단백질을 인식하고 특이적으로 결합하는 펩타이드를 탄저 감염 진단용 펩타이드로서 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a peptide for diagnosing anthrax infection, which peptide recognizes and specifically binds anthrax toxin protein for diagnosing anthrax infection.

또한 본 발명의 목적은 진단대상체 인식용 다중펩타이드와 고효율성 신호검출 펩타이드를 이용한 고분자 사슬화반응을 통한 다가형 탐지 펩타이드 (polyvalent detection peptide)를 제공함으로써 새로운 탄저균 감염 진단기술 시스템을 제공하려는데 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a new system for diagnosing anthrax infection by providing a polyvalent detection peptide through a polymer chain reaction using a multi-peptide for recognition of a target and a high-efficiency signal detection peptide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄저 독소 단백질 방어항원에 특이적으로 결합할 수 있는 탄저 감염 진단 저분자 펩타이드 및 이를 포함하는 진단키트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an anthrax infection diagnostic low molecular peptide that can specifically bind anthrax toxin protein protective antigen and a diagnostic kit comprising the same.

또한, 본 발명은 상기 탄저 감염의 진단대상체 인식용 펩타이드를 고분자 사슬형으로 결합시켜 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부위의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성 (cooperativity)을 갖는 특성을 가짐으로써 기존의 항체를 이용한 표적단백질과의 결합보다 100-1000 배 정도의 높은 결합력을 갖는 탄저 감염 고분자 및 이를 포함하는 탄저 감염 진단 키트를 제공한다. In addition, the present invention has a property of having a cooperation (coativity) to bind the peptide for recognition of the anthrax infection to the diagnostic target by binding the peptide of the recognition target to the polymer chain by binding of one peptide. It provides an anthrax infection polymer having an avidity of about 100-1000 times higher than binding to a target protein using an antibody and an anthrax infection diagnostic kit comprising the same.

또한 본 발명은 상기 탄저 감염 진단 펩타이드 및 탄저 감염 진단 고분자를 이용하는 탄저균 검사방법을 제공한다. The present invention also provides an anthrax test method using the anthrax infection diagnosis peptide and anthrax infection diagnosis polymer.

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

본 발명은 기존의 탄저 독성을 나타내는 독소 운반 단백질을 진단 대상으로 하여 항원-항체반응에 상응하는 결합력을 갖춘 펩타이드를 선별한 다음 이들의 결합 지역을 PA 단백질의 기능 부위 (PA20 및 PA63)에 따라 구별한다. The present invention selects peptides having a binding capacity corresponding to antigen-antibody reactions based on existing toxin-carrying proteins exhibiting anthrax toxicity, and then distinguishes their binding regions according to functional sites (PA20 and PA63) of PA proteins. do.

즉, 파지 디스플레이 라이브러리 스크리닝을 실시하여 PA에 결합하는 펩타이드를 선별 후 이들의 결합지역 및 결합력을 분석하여 탐침으로서의 수행력을 확인하며, 이때 파지는 통상적으로 입수가능한 phage λ나 M13 등의 박테리오파지를 사용할 수 있으며, 이중에서 M13을 사용하는 것이 보다 바람직하다. In other words, phage display library screening is performed to screen peptides that bind to PA and then analyze their binding regions and binding forces to confirm their performance as probes. In this case, phages such as phage λ or M13, which are commonly available, can be used. Among them, it is more preferable to use M13.

그 결과, 탄저 감염 진단에 사용되는 탐침으로써 저분자 펩타이드 8종을 규 명할 수 있었다. 그 아미노산 서열은 다음과 같다: As a result, eight low molecular peptides could be identified as a probe used to diagnose anthrax infection. The amino acid sequence is as follows:

P1: L(S/T)HN(Q/L)T(I/L)QQ(D/A)SD (서열번호 1-LSHNQTIQQDSD)P1: L (S / T) HN (Q / L) T (I / L) QQ (D / A) SD (SEQ ID NO: 1-LSHNQTIQQDSD)

P2: HKHAHN(Y/T)RLPXS (서열번호 2-HKHAHNYRLPXS)P2: HKHAHN (Y / T) RLPXS (SEQ ID NO: 2-HKHAHNYRLPXS)

P3: TPYYWHHHHIPP (서열번호 3)P3: TPYYWHHHHIPP (SEQ ID NO: 3)

P4: QSPVNHHYHYHI (서열번호4)P4: QSPVNHHYHYHI (SEQ ID NO: 4)

P5: (G/A)(H/L)KPQVHRHTH(I/L) (서열번호 5-GHKPQVHRHTHI)P5: (G / A) (H / L) KPQVHRHTH (I / L) (SEQ ID NO: 5-GHKPQVHRHTHI)

P6: LMPTPHHRLFPM (서열번호 6)P6: LMPTPHHRLFPM (SEQ ID NO: 6)

P7: ALHPHRTPHHHH (서열번호 7)P7: ALHPHRTPHHHH (SEQ ID NO: 7)

P8: NAYKHHHPPVFY (서열번호 8)P8: NAYKHHHPPVFY (SEQ ID NO: 8)

(표기된 아미노산 서열은 아미노 말단부터 나타냄.(The indicated amino acid sequence is shown from the amino terminus.

아미노산 표기: L (Leucine) S (Serine) T (Threonine) A (Alanine) H (Histidine) P (Proline) F (Phenylalanine) M (Methionine) R (Araginine) N (Asparagine) Y (Tyrosine) V (Valine) Q (Glutamine) I (Isoleucine) G (Glycine) D (Aspartic acid) X (Any amino acid). Amino acid notation: L (Leucine) S (Serine) T (Threonine) A (Alanine) H (Histidine) P (Proline) F (Phenylalanine) M (Methionine) R (Araginine) N (Asparagine) Y (Tyrosine) V (Valine ) Q (Glutamine) I (Isoleucine) G (Glycine) D (Aspartic acid) X (Any amino acid).

( / ) 표시내의 아미노산은 동일한 결합력 및 결합지역을 나타냄)Amino acids in the (/) symbol indicate the same binding force and binding area)

본 발명은 상기 저분자 펩타이드에 FITC 프로브, fluorescein 유도체 또는 rhodamine 유도체로부터 선택되는 형광 프로브가 연결된다. In the present invention, a fluorescent probe selected from a FITC probe, a fluorescein derivative or a rhodamine derivative is linked to the small molecule peptide.

또한 본 발명은 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드;와 케미컬 링커 (chemical linker)와 결합된 폴리-펩타이드 사슬 (poly-peptide chain);이 고분자 사슬 치환 반응을 통해 크로스링킹 (cross-linking)된 중합사슬 고분자 (polymer based peptide)임을 특징으로 하는, 다중인식펩타이드 및 신호검출 펩타이드 중합 사슬형 탄저 감염 진단 고분자에 관한 것이다. In addition, the present invention provides a peptide that specifically binds to anthrax toxin protein protective antigen; and a poly-peptide chain coupled to a chemical linker; cross-linking through a polymer chain substitution reaction. The present invention relates to a multi-recognition peptide and a signal detection peptide polymerized chain type anthrax infection diagnosis polymer, characterized in that the polymerized peptide is linked (linked).

본 발명에서는 생체 고분자 형태인 poly-peptide chain을 기본으로 한 대체 고분자에 펩타이드 및 신호표지물을 연결하기 위한 chemical linker 를 연결하였다. In the present invention, a chemical linker for connecting a peptide and a signal label to an alternative polymer based on a poly-peptide chain, which is a biopolymer, is connected.

생체 고분자 형태 고분자로서, 바람직하게는 poly-lysine을 사용할 수 있다. poly-lysine은 양전하를 가진 side chain을 가진 아미노산 중합체로 물에 대한 용해성이 매우 우수하여 진단샘플과의 혼합이 쉽다는 장점을 갖는다. poly-lysine의 D-입체이성질체를 사용함으로써 체내 L-입체이성질체와 차이를 두어 단백질 가수분해효소에 의한 절단가능성을 차단할 수 있다. (도1a) As the biopolymer type polymer, poly-lysine may be preferably used. Poly-lysine is an amino acid polymer with a positively charged side chain, which has a good solubility in water, making it easy to mix with diagnostic samples. By using the D-stereoisomer of poly-lysine, it is possible to block the cleavage by protease by differentiating it from the L-stereoisomer in the body. (Figure 1a)

또한 바람직하게는 펩타이드 및 신호표지물을 연결하기 위한 chemical linker로서 도1b 의 화학식을 갖는 SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio)propionate)를 사용할 수 있다. SPDP는 heterobifunctional molecular로써 N-hydroxysuccinimide ester와 2-pyridyl disulphide의 방향족을 가지고 있어서 primary amine group 과 sulfhydryl group과 치환되는 특징을 가지고 있다. Also preferably, SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio) propionate) having the chemical formula of FIG. 1B may be used as a chemical linker for linking peptides and signal labels. SPDP is a heterobifunctional molecular which has the aromatic of N-hydroxysuccinimide ester and 2-pyridyl disulphide, and is characterized by being substituted with primary amine group and sulfhydryl group.

본 발명에서는 이러한 특징을 이용하여 poly-lysine의 lysine side chain 의 amine group과 SPDP의 NHS (N-hydroxysuccinimide ester)와 치환반응이 일어나 succinimide는 떨어져 나가고 linker와 polymer 가 결합하게 된다. In the present invention, the substitution reaction occurs with the amine group of the lysine side chain of poly-lysine and NHS (N-hydroxysuccinimide ester) of SPDP, so that the succinimide is separated and the linker and polymer are combined.

탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드를 연결함에 있어서는, 펩타이드를 합성할 때 sulfhydryl group이 있는 Cystein을 붙여줌으로써 SPDP의 pyridyldithio와 Cys의 SH group과 치환반응이 일어나게 되어 cross-linking이 일어나 고분자 backbone에 펩타이드가 연결되도록 한다(도 2).In linking peptides that specifically bind to anthrax toxin protein protective antigens, when synthesizing the peptides, a cysteine with a sulfhydryl group is attached to the pyridyldithio of SPDP and the SH group of Cys, resulting in cross-linking. Peptides are linked to the backbone (Figure 2).

또한 본 발명은 바람직하게는 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는, 서로 다른 서열을 갖는 2이상의 펩타이드 각각; 및 케미컬 링커 (chemical linker)와 결합된 폴리-펩타이드 사슬 (poly-peptide chain);이 고분자 사슬 치환 반응을 통해 크로스링킹 (cross-linking)된 2이상의 중합사슬 고분자 (polymer based peptide)가 결합됨을 특징으로 하는, 다중인식펩타이드 및 신호검출 펩타이드 중합 사슬형 탄저 감염 진단 고분자에 관한 것을 더 포함한다. In addition, the present invention preferably comprises at least two peptides each having a different sequence, specifically binding to anthrax toxin protein protective antigen; And a poly-peptide chain coupled with a chemical linker; two or more polymer based peptides cross-linked through a polymer chain substitution reaction. It further comprises a multi-recognition peptide and signal detection peptide polymerized chain anthrax infection diagnostic polymer.

또한 바람직하게는 본 발명의 상기 고분자는 상기 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드가 상기한 바와 같이 스크리닝을 통하여 동정한 아미노산 서열을 갖는 펩타이드인 것을 더 포함한다. 또한, 상기 탄저 독소 단백질 항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드에 FITC 프로브, fluorescein 유도체 또는 rhodamine 유도체로부터 선택되는 형광 프로브가 연결됨을 특징으로 하는, 탄저 감 염 진단 고분자에 관한 것을 더 포함할 수 있다. Also preferably, the polymer of the present invention further includes that the peptide specifically binding to the anthrax toxin protein protective antigen is a peptide having an amino acid sequence identified through screening as described above. In addition, the peptide specifically binding to the anthrax toxin protein antigen, characterized in that the fluorescent probe selected from the FITC probe, fluorescein derivative or rhodamine derivative is connected, it may further include an anthrax infection diagnostic polymer.

또한 본 발명은 상기한 탄저 감염 진단 펩타이드 또는 탄저 감염 진단 고분자를 이용하는 탄저균 검사방법에 관한 것이다. The present invention also relates to anthrax test method using the anthrax infection diagnosis peptide or anthrax infection diagnosis polymer.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기한 탄저 감염 진단 펩타이드 또는 탄저 감염 진단 고분자를 포함하는 탄저 감염 진단 키트에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to an anthrax infection diagnosis kit comprising the above anthrax infection diagnosis peptide or anthrax infection diagnosis polymer.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하여 탄저독소 단백질인 PA와 특이적으로 결합하는 저분자 펩타이드를 동정하고, 상기 펩타이드에 형광 프로브를 연결함을 특징으로 하는 탄저 진단 펩타이드 및 이를 포함하는 진단 키트를 제공할 수 있다. As described above, by identifying a low molecular peptide specifically binding to an anthrax toxin protein PA, the anthrax diagnostic peptide comprising a fluorescent probe connected to the peptide and a diagnostic kit comprising the same will be provided. Can be.

또한 상기 펩타이드 탐침은 뉴클레오타이드 엡타머와 달리 항체와 같은 아미노산으로 구성되어 보다 다양한 조합의 특이성을 가지며 단순한 3차원적 구조로 인한 높은 물리, 화학적 안정성으로 다양한 신호증폭 방법의 연구에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. In addition, the peptide probe is composed of amino acids, such as antibodies, unlike nucleotide epsamers, and has a specific combination of more diverse combinations and can be of great help in the study of various signal amplification methods with high physical and chemical stability due to a simple three-dimensional structure. It is expected to be.

뿐만 아니라, 상기 탄저 감염의 진단대상체 인식용 펩타이드를 고분자 사슬형으로 결합시키게 되면 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부위의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성 (cooperativity)을 갖는 특성을 가짐으로써 기존의 항체를 이용한 표적단백질과의 결합보다 100-1000 배 정도의 높은 결합력을 갖는 탄저 감염 고분자 및 이를 포함하는 탄저 감염 진단 키트를 제공할 수 있다. 특히 본 발명에 따른, 진단대상체 인식용 다중펩타이드와 고효율성 신호검출 펩타이드를 이용한 고분자 사슬화반응을 통한 polyvalent detection peptide 를 통하여 다양한 나노 센서 칩과의 연계 및 현장 적용성이 우수한 키트에 적용가능할 수 있다. In addition, when the peptide for recognition of the diagnosis of anthrax infection is coupled to the polymer chain, the peptide having the coordination of the other recognition site is also coupled to the diagnosis by the binding of one peptide. It is possible to provide anthrax infection polymer having an avidity of about 100-1000 times higher than binding with a target protein using an antibody and anthrax infection diagnostic kit including the same. In particular, according to the present invention, the polyvalent detection peptide through the polymer chain reaction using the multi-peptide for detecting the target object and the high-efficiency signal detection peptide may be applicable to a kit having excellent linkage with various nano-sensor chips and excellent field applicability.

아울러, 본 발명에서 제시된 보다 높은 민감도 및 선택도를 가지는 진단법을 통하여 질병의 조기진단 및 모니터링 시스템 구축함으로써 대사성질환, 암, 감염성질환등에 응용될 수 있다. In addition, it can be applied to metabolic diseases, cancer, infectious diseases, etc. by establishing a system for early diagnosis and monitoring of diseases through a diagnostic method having a higher sensitivity and selectivity presented in the present invention.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, which are intended to help the understanding of the present invention but are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1:  One: PAPA 단백질의 대량 생산 및 분리법 Mass production and isolation of proteins

탄저균주 (Bacillus anthracis sterne)의 게놈성 DNA를 분리한 뒤 PA 유전자를 PCR을 통하여 증폭하여 이를 박테리아 발현벡터인 pET22b에 삽입한 뒤, 박테리아에서 PA의 대량발현시 발생하는 단백질 소멸을 억제하기 위하여 생산되는 PA를 박테리아의 periplasmic 영역에 전위시키고자 아미노 말단부위에 leader 시퀀스로 PelB 유전자를 삽입하였다. After genomic DNA of Bacillus anthracis sterne is isolated, PA gene is amplified by PCR and inserted into pET22b, a bacterial expression vector, and produced to suppress the protein disappearance that occurs during the mass expression of PA in bacteria. In order to transpose the PA into the periplasmic region of the bacterium, the PelB gene was inserted as a leader sequence at the amino terminal.

이렇게 클로닝한 PA 발현 플라스미드를 발현숙주인 BL21(DE3)에 형질전환시킨 뒤 0.5 mM IPTG, 18℃ 조건하에서 PA 생산을 유도하였다. 그리고 박테리아 세포를 원심분리를 통하여 수획하여 단백질의 용해도를 조사하여 본 결과 대부분의 단백질이 불용성인 것을 확인할 수 있었다. The cloned PA expression plasmid was transformed into BL21 (DE3), an expression host, to induce PA production under conditions of 0.5 mM IPTG and 18 ° C. And bacterial cells were harvested by centrifugation to examine the solubility of the protein was confirmed that most of the protein is insoluble.

따라서 PA 분리정제를 위하여 세포 내 불용성 단백질만을 얻어낸 뒤 이를 변성 조건 (6M 구아니딘-HCl)에서 용해시킨 뒤 Ni-세파로오스 칼럼을 통과시켜 PA 단백질을 결합시킨 뒤에 변성된 PA를 되접힘시키기 (Refolding) 위하여 칼럼에 결합된 상태로 선형 구배 (Linear gradient) (우레아의 저감 농도)를 통하여 서서히 변성체를 제거시켜가며 PA를 되접힘시키고 500 mM 이미다졸 선형 구배 하에 용출시켰다.Therefore, in order to separate and purify the PA, only the insoluble protein in the cell was obtained and dissolved in denaturing conditions (6M guanidine-HCl), and passed through a Ni-Sepharose column to bind the PA protein, followed by refolding the denatured PA. The PA was refolded and eluted under a 500 mM imidazole linear gradient while slowly denatured through a linear gradient (reduced concentration of urea) while bound to the column.

얻어낸 단백질은 PBS (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 2 mM KH2PO4, pH 7.4) 용액에서 투석하여 과량의 이미다졸을 제거하였고, 이를 통해 얻은 단백질의 정제도를 SDS/PAGE를 통하여 확인하였으며 Bradford 반응액을 이용하여 양을 확인한 결과 3 mg/L 단백질을 얻을 수 있었다.The obtained protein was dialyzed in PBS (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 2 mM KH 2 PO 4 , pH 7.4) solution to remove excess imidazole, and the degree of purification of the obtained protein was determined by SDS. It was confirmed by / PAGE and 3 mg / L protein was obtained by using the Bradford reaction solution to confirm the amount.

그런 다음 PA 단백질의 되접힘 여부확인을 위하여 트립신 처리를 수행하였다. PA의 경우 트립신 처리를 하였을 때 20 kDa 과 63 kDa의 특이적인 2개의 단편이 발생함이 나타남으로 위의 방법으로 분리 정제한 PA 단백질을 트립신으로 처리하여 같은 결과가 나오는지를 확인함으로써 변성 정제 후 단백질의 구조가 정상적으로 돌아왔는지(refolding) 확인하였다. Then, trypsin treatment was performed to check whether the PA protein was folded back. In the case of PA, two fragments of 20 kDa and 63 kDa were generated when trypsin treatment was performed. Thus, the protein after denaturation purification was confirmed by treating PA protein purified by the above method with trypsin to see the same result. It was confirmed that the structure of the (refolding) was returned.

트립신 처리 결과 PA20 과 PA63의 두개의 단백질 단편이 생김을 확인하였다.Trypsin treatment resulted in two protein fragments, PA20 and PA63.

실시예Example 2:  2: PolyPoly -- lysinelysine backbonebackbone 을 이용한 새로운 기능형 고분자 탐색 및 합성Exploration and Synthesis of New Functional Polymers Using

우선 생체 고분자 형태인 poly-peptide chain을 기본으로 한 대체 고분자에 펩타이드 및 신호표지물을 연결하기 위한 chemical linker 를 연결하고자 하였다. First, we tried to connect chemical linker to connect peptide and signal label to alternative polymer based on poly-peptide chain.

먼저 생체 고분자 형태 고분자로 poly-lysine을 선택하였다. poly-lysine 양전하를 가진 side chain을 가진 아미노산 중합체로 물에 대한 용해성이 매우 우수하여 진단 샘플과의 혼합이 쉽다는 장점을 갖는다. 더불어 poly-lysine의 D-입체이성질체를 사용함으로써 체내 L-입체이성질체와 차이를 두어 단백질 가수분해효소에 의한 절단가능성을 차단하였다 (도 1a). First, poly-lysine was selected as a biopolymer. Amino acid polymer with side chain with poly-lysine positive charge. Solubility in water is very good and it is easy to mix with diagnostic samples. In addition, by using the D-stereoisomer of poly-lysine, the cleavage by proteolytic enzymes was blocked by the difference from the L-stereoisomer in the body (FIG. 1A).

또한 펩타이드 및 신호표지물을 연결하기 위한 chemical linker로서 SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio)propionate)를 선택하였다. SPDP는 heterobifunctional molecular로써 N-hydroxysuccinimide ester와 2-pyridyl disulphide의 방향족을 가지고 있어서 primary amine group 과 sulfhydryl group과 치환되는 특징을 가지고 있다 (도 1b). In addition, SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio) propionate) was selected as a chemical linker for linking peptides and signal labels. SPDP is a heterobifunctional molecular having N-hydroxysuccinimide ester and aromatic of 2-pyridyl disulphide, and has a characteristic of being substituted with primary amine group and sulfhydryl group (FIG. 1B).

이러한 특징을 이용하여 poly-lysine의 lysine side chain 의 amine group과 SPDP의 NHS (N-hydroxysuccinimide ester)와 치환반응이 일어나 succinimide는 떨어져 나가고 linker와 polymer 가 결합하게 된다. 그 뒤에 펩타이드를 연결시켜 주면 되는데 펩타이드를 합성할 때 sulfhydryl group이 있는 Cystein을 붙여주면 SPDP의 pyridyldithio와 Cys의 SH group과 치환반응이 일어나게 되어 cross-linking이 일어나 고분자 backbone에 펩타이드가 연결되는 형태가 된다 (도 2).Using this feature, a substitution reaction occurs with the amine group of the lysine side chain of poly-lysine and NHS (N-hydroxysuccinimide ester) of SPDP. Peptides can then be linked. When synthesizing peptides, Cystein with sulfhydryl groups can be attached to the pyridyldithio of SPDP and SH group of Cys, resulting in cross-linking, resulting in the formation of a peptide to the polymer backbone. (FIG. 2).

구체적으로 도 3 에서는 pLys과 SPDP를 연결하기 위하여 1.1 pmol pLys 와 2.7 mmol의 SPDP를 75 mM sodium acetate buffer (pH 8.5)하에서 반응 시키고, 1시간 반응 후 gel-filtration을 수행하여 SPDP와 결합된 pLys을 분리 정제하였다. pLys+SPDP가 연결되면 가장 분자량이 클 것으로 예상되어 가장 먼저 나온 fraction 3, 6번을 분리하였다.Specifically, in FIG. 3, 1.1 pmol pLys and 2.7 mmol SPDP were reacted in 75 mM sodium acetate buffer (pH 8.5) in order to connect pLys and SPDP. After 1 hour, gel-filtration was carried out to bind pLys to SPDP. Isolate and purify. When pLys + SPDP is connected, the first molecular weight is expected to be the highest molecular weight.

그 다음에는 pLys과 SPDP가 제대로 연결되어 있는지를 확인하기 위하여 DTT를 사용하여 pyridyldithiol-activate 부분에서 disulfide bond를 잘라서 sulfhydryl-active와 pyridine2-thione를 해리시켰다 (도 4). 여기서 pyridine 2-thione는 343 nm에서 흡광도를 가지므로 DTT처리 후에 343 nm에서 흡광도를 측정하 면 fraction3번에서 SPDP와 pLys이 연결되어 있음을 확인할 수 있다. Then, to determine whether pLys and SPDP are properly connected, sulfhydryl-active and pyridine2-thione were dissociated by cutting the disulfide bond in the pyridyldithiol-activate part using DTT. Since pyridine 2-thione has an absorbance at 343 nm, the absorbance at 343 nm after DTT treatment shows that SPDP and pLys are linked at fraction 3.

아래의 도 3에서 얻은 파란색 화살표 fraction을 DTT처리한 결과를 도 4의 표에서 나타낸 바와 같이 먼저 분리되어 나온 fraction 3번이 pLys 과 SPDP가 연결되어 있음을 확인하였다. 펩타이드 합성을 위해서 기존에 찾아주었던 PA에 결합력이 강했던 펩타이드 서열을 선택하고 그곳에 직접 형광 프로브를 붙여 합성하여 고분자와 결합시켜 그 결합력을 측정하기 위한 펩타이드를 합성하였다.As shown in the table of FIG. 4, the result of the DTT treatment of the blue arrow fraction obtained in FIG. 3 was confirmed that pLys and SPDP were connected to fraction No. 3. For peptide synthesis, a peptide sequence having strong binding strength was selected for PA, and a peptide was synthesized by directly attaching a fluorescent probe to it and binding to a polymer to measure its binding strength.

Peptide 1) Ac-HKHAHNYRLPASGCGK- FITCPeptide 1) Ac-HKHAHNYRLPASGCGK- FITC

Peptide 2) Ac-LMPTPHHRLFPMGCGK- FITCPeptide 2) Ac-LMPTPHHRLFPMGCGK- FITC

모든 펩타이드는 카르복시 말단에 FITC 형광 프로브를 결합하여 detection signal의 다양화 및 증가를 기대하였으며 activated pLys (SPDP coupled pLYS)과 결합하기 위한 Cys group을 넣어주었다. 또한 아미노말단의 반응성 제거를 위하여 N-말단은 아세틸화시켜 준비하였다.All peptides were expected to diversify and increase detection signal by binding FITC fluorescent probe to the carboxy terminus and put Cys group for binding to activated pLys (SPDP coupled pLYS). In addition, the N-terminal was prepared by acetylation to remove the amino-terminal reactivity.

실시예Example 3:  3: PAPA 와 결합하는 Combined with 펩타이드의Peptide 결합력 분석  Binding force analysis

합성한 펩타이드의 결합력 분석을 위하여 각각의 펩타이드를 PA가 결합된 플레이트에 농도별로 넣어주어 결합한 펩타이드의 형광 프로브 (FITC)에서 방출되어 나오는 형광세기(fluorescence Intensity)를 측정함으로써 해당 펩타이드의 결합력을 결정하였다. For the analysis of the binding capacity of the synthesized peptide, the binding capacity of the peptide was determined by measuring the fluorescence intensity emitted from the fluorescence probe (FITC) of the peptide by binding each peptide to the plate to which the PA was bound. .

PA가 결합된 플레이트에 펩타이드를 넣어준 뒤 세척하여 펩타이드에 연결되어진 FITC 형광 프로브의 최대 파장을 정하고 이를 이용한 Fluorometer를 이용한 형광세기 측정을 수행하였다. 해당 농도에 따르는 FITC 형광 프로브 신호강도를 표시하여 이를 포화곡선에 맞추어 펩타이드의 Kd 값을 결정하였다. After the peptide was put on the plate to which the PA was bound, washing was performed to determine the maximum wavelength of the FITC fluorescent probe connected to the peptide, and fluorescence intensity measurement was performed using the Fluorometer. The signal intensity of the FITC fluorescence probe according to the concentration was indicated and the Kd value of the peptide was determined according to the saturation curve.

그 결과, 도 5에서 보는 바와 같이, 합성한 2개 펩타이드 모두 나노몰 범위의 결합력을 결정하였다.As a result, as shown in Figure 5, the two peptides synthesized determined the binding force in the nanomolar range.

실시예Example 4:  4: PAPA 와 결합하는 기능형 진단 고분자 (Functional diagnostic polymers combined with polyvalentpolyvalent functionalfunctional peptidepeptide polymerpolymer , , PFPPFP )) 펩타이드의Peptide 결합력 분석 Binding force analysis

PA와 결합하는 기능형 진단 고분자의 결합력을 결정하기위해 위의 실시예 3과 같은 방법으로 결합력을 분석하였다. The binding force was analyzed in the same manner as in Example 3 to determine the binding force of the functional diagnostic polymer binding to PA.

도 6에서 보는 바와 같이 펩타이드의 sulfhydryl group이 있는 Cystein를 이용하여 SPDP의 pyridyldithio와 Cys의 SH group과 치환반응을 통해 cross-linking된 고분자 backbone 펩타이드를 PA가 결합된 플레이트에 농도별로 넣어주어 결합한 펩타이드의 FITC 형광 프로브에서 방출되어 나오는 형광세기(fluorescence Intensity)를 측정함으로써 해당 펩타이드의 결합력을 결정하였다. As shown in FIG. 6, by using Cystein with sulfhydryl group of the peptide, a cross-linked polymer backbone peptide was added to the PA-bound plate by the substitution reaction with pyridyldithio of SPDP and SH group of Cys. The binding force of the peptide was determined by measuring the fluorescence intensity emitted from the FITC fluorescent probe.

PA가 결합된 플레이트에 펩타이드를 넣어준 뒤 세척하여 펩타이드에 연결되어진 FITC 형광 프로브의 최대 파장을 정하고 이를 이용한 Fluorometer를 수행하였다. 해당 농도에 따르는 FITC 형광 프로브 신호강도를 표시하여 이를 포화곡선에 맞추어 펩타이드의 Kd 값을 결정하였다. After the peptide was put on the plate to which the PA was bound, washing was performed to determine the maximum wavelength of the FITC fluorescent probe connected to the peptide, and a fluorometer was performed using the peptide. The signal intensity of the FITC fluorescence probe according to the concentration was indicated and the Kd value of the peptide was determined according to the saturation curve.

그 결과, 도 7에서 보는 바와 같이, 합성한 2개 펩타이드는 펩타이드 자체의 결합력이 나노몰 범위에 머물러 상대적으로 약한 결합력을 가지는 반면, 치환반응을 통해 cross-linking된 polymer based peptide는 피코몰 범위의 결합력을 가지는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 7, the synthesized two peptides had relatively weak binding strength while the binding strength of the peptide itself remained in the nanomolar range, whereas the polymer based peptide cross-linked through the substitution reaction had a picomolar range. It was confirmed that the binding force.

또한 도 8에서 보는 바와 같이, 하나의 펩타이드를 연결시켰을 때의 결합력보다 서로 다른 서열의 두 개의 펩타이드를 동시에 고분자 사슬에 연결시킨 polymer based peptide-1+2 즉, 기능형 진단 고분자 (polyvalent functional peptide polymer, PFP)일 경우에 더 우수한 결합력을 가짐을 확인할 수 있다. 이는 하나의 펩타이드의 결합으로 다른 인식부위의 펩타이드도 진단대상체에 결합하게 되는 협동성(cooperativity)을 갖는 특성을 이용하여 결합력을 높일 수 있다는 결과를 함께 확인할 수 있었다.In addition, as shown in FIG. 8, polymer based peptide-1 + 2, that is, a functional diagnostic polymer (polyvalent functional peptide polymer) in which two peptides of different sequences are simultaneously linked to a polymer chain, rather than the binding force when one peptide is linked , PFP) can be confirmed to have a better binding force. It was confirmed that the combination of one peptide can increase the binding strength by using the characteristic of having a cooperative (cooperativity) in which the peptide of the other recognition site is also coupled to the diagnosis target.

기존의 알려진 PA를 인식하는 항체를 이용하여 PA와의 결합력을 테스트 해 본 결과 도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명자가 개발한 기능형 진단 고분자(PFP)와 거의 유사한 결합력을 가지는 것을 확인할 수 있었다.As a result of testing the binding force with the PA by using an antibody that recognizes a known PA, as shown in FIG. 9, it was confirmed that the binding force was almost similar to that of the functional diagnostic polymer (PFP) developed by the present inventors.

본 발명에 따르면, 유전자 재조합을 이용하여 대량 생산한 탄저 방어항원 단백질을 플레이트 표면에 Ni이온이 배위결합으로 고정되어 있는 96웰 화이트 플레이 트에 단백질의 카르복시 말단의 6히스티딘 태그를 이용하여 결합시킨 뒤 FITC-labeling된 펩타이드를 고분자 사슬반응을 통해 치환된 다중펩타이드를 이용하여 항체에 비해 떨어지는 펩타이드의 결합력을 보안하는 새로운 기능형 진단 고분자 펩타이드를 발굴하였다. 이는 기존의 항체나 엡타머를 이용한 진단방식과 차별화 되며 펩타이드의 물리, 화학적 안정성을 이용한 다양한 나노바이오 센서와 연계가 가능함을 보여준다. According to the present invention, the anthogenic defense protein produced in large quantities using genetic recombination is bound to a 96-well white plate having Ni ions coordinated to the surface of the plate using a 6-histidine tag at the carboxy terminus of the protein. Using a multi-peptide substituted with a FITC-labeled peptide through a polymer chain reaction, a new functional diagnostic polymer peptide was found to secure the binding capacity of the peptide compared to the antibody. This is different from the existing diagnostic method using antibodies or epsamer, and shows that it can be linked with various nanobio sensors using the physical and chemical stability of peptides.

도 1a는 생체 고분자 형태인 poly-peptide chain을 기본으로 한 대체 고분자에 펩타이드를 연결하기 위해 사용할 생체 고분자 형태 고분자 poly-lysine 구조를 도시한 도면이다. FIG. 1A is a diagram illustrating a biopolymer-type polymer poly-lysine structure to be used to connect a peptide to an alternative polymer based on a poly-peptide chain.

또한, 도 1b는 펩타이드 및 신호표지물을 연결하기 위한 chemical linker로서 SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio)propionate)의 구조를 도시한 도면이다.In addition, Figure 1b is a diagram showing the structure of the SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio) propionate) as a chemical linker for connecting the peptide and the signal label.

도 2은 위의 도 1를 이용하여 linker인 SPDP의 heterobifunctional group을 이용한 생체 고분자 형태 고분자 poly-lysine과 펩타이드가 연결되는 반응을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a reaction in which a biopolymer-type polymer poly-lysine and a peptide are linked using a heterobifunctional group of a linker SPDP using FIG. 1.

도 3는 도 2에서 보여준 반응의 특징을 이용하여 poly-lysine과 SPDP의 결합 후 gel-filtration를 이용한 분리 정제 결과를 도시한 것이다. 빨간색 화살표는 SPDP+pLys를 포함한 것을 도시한 것이다.Figure 3 shows the results of separation and purification using gel-filtration after the combination of poly-lysine and SPDP using the characteristics of the reaction shown in FIG. The red arrow shows that including SPDP + pLys.

도 4는 도 3에서 SPDP+pLys을 포함한(빨간색 화살표)fraction을 가지고 poly-lysine과 SPDP의 cross-linking을 확인하기 위한 실험 모식도이며, 이 모식도를 토대로 실제 SPDP 와 pLys 반응후 gel-filtration에 정제된 각각의 fraction을 DTT 처리하여 SPDP의 functional moeity의 해리를 관찰한 결과를 도시한 도면이다.FIG. 4 is an experimental schematic diagram for confirming cross-linking of poly-lysine and SPDP with a fraction including SPDP + pLys (red arrow) in FIG. 3, and purified by gel-filtration after the actual SPDP and pLys reactions. The results of observing the dissociation of the functional moeity of SPDP by DTT treatment of each fraction.

도 5-1)는 FITC 형광probe를 연결시켜 합성한 대표 펩타이드-2에 대한 PA와 결합력을 분석한 그래프이며, 도 5-2) 역시 FITC 형광probe를 연결시켜 합성한 대표 펩타이드-1에 대한 PA와 결합력을 분석한 그래프이다.Figure 5-1) is a graph analyzing the binding force and the PA for the representative peptide-2 synthesized by connecting the FITC fluorescent probes, Figure 5-2) PA for the representative peptide-1 synthesized by connecting the FITC fluorescent probes This is a graph analyzing the binding force.

도 6은 모든 펩타이드는 activated pLys (SPDP coupled pLYS)과 결합하기 위한 cross-linking이 일어남을 gel filtration과 fluorometer를 이용하여 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the results confirmed using gel filtration and fluorometer cross-linking for all peptides are activated pLys (SPDP coupled pLYS).

도 7은 도 6에 따라 플레이트 표면에 PA를 고정시키고 고분자 사슬에 치환된 펩타이드(polymer based peptide)를 넣어주어 결합한 펩타이드를 fluorometer를 이용하여 펩타이드-1, 펩타이드-2, 펩타이드-1+2에 대한 PA와 결합력을 펩타이드 자체만의 결합력과 비교하여 분석한 그래프이다.FIG. 7 is a diagram illustrating peptide-1, peptide-2, and peptide-1 + 2 using a fluorometer to bind a peptide by immobilizing PA on the surface of a plate and inserting a peptide based on a polymer chain. It is a graph analyzing the binding force between PA and binding force of the peptide itself.

도 8은 본 발명을 통하여 얻은 탄저 방어항원 (PA)와 결합하는 펩타이드-1과 2, 고분자 사슬에 펩타이드가 cross-linking을 이룬 polymer based peptide-1과 2 그리고 1+2의 펩타이드 아미노산 서열 및 결합력을 정리한 도면이다. Figure 8 shows the peptide amino acid sequence and the binding force of peptide-1 and 2, the polymer-based peptide-1 and 2 and 1 + 2 peptide-cross-linking to the polymer chains to bind anthrax defense antigen (PA) obtained through the present invention This is a diagram summarized.

도 9는 본 발명을 통하여 얻은 탄저 방어항원 (PA)와 결합하는 polyvalent detection peptide와의 기존의 알려진 PA를 인식하는 항체와의 결합력을 비교하여 정리한 도면이다.FIG. 9 is a diagram summarizing the binding force between the polyvalent detection peptide binding to anthrax defense antigen (PA) obtained through the present invention and an antibody that recognizes a known PA.

도 10은 본 발명을 통하여 기존의 항체인식방식에서 벗어난 진단대상체 다중인식 펩타이드 (polyvalent detection peptide)를 이용한 방식으로써 독창적 영역을 확보하고자 이를 위해 최종적으로 진단 고분자 사슬에 다수의 다양한 신호표지물을 결합시킨 결과를 도시한 도면이다.10 is a result of combining a plurality of various signal markers to the diagnostic polymer chain in order to secure the original region by using a polyvalent detection peptide for the diagnostic object deviated from the conventional antibody recognition method through the present invention. Figure is a diagram.

<110> Hanyang University <120> Novel anthrax diagnostic system using polyvalent functional peptide polymers <160> 8 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 1 Leu Ser His Asn Gln Thr Ile Gln Gln Asp Ser Asp 1 5 10 <210> 2 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 2 His Lys His Ala His Asn Tyr Arg Leu Pro Xaa Ser 1 5 10 <210> 3 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 3 Thr Pro Tyr Tyr Trp His His His His Ile Pro Pro 1 5 10 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 4 Gln Ser Pro Val Asn His His Tyr His Tyr His Ile 1 5 10 <210> 5 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 5 Gly His Lys Pro Gln Val His Arg His Thr His Ile 1 5 10 <210> 6 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 6 Leu Met Pro Thr Pro His His Arg Leu Phe Pro Met 1 5 10 <210> 7 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 7 Ala Leu His Pro His Arg Thr Pro His His His His 1 5 10 <210> 8 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 8 Asn Ala Tyr Lys His His His Pro Pro Val Phe Tyr 1 5 10 <110> Hanyang University <120> Novel anthrax diagnostic system using polyvalent functional          peptide polymers <160> 8 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 1 Leu Ser His Asn Gln Thr Ile Gln Gln Asp Ser Asp   1 5 10 <210> 2 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 2 His Lys His Ala His Asn Tyr Arg Leu Pro Xaa Ser   1 5 10 <210> 3 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 3 Thr Pro Tyr Tyr Trp His His His His Ile Pro Pro   1 5 10 <210> 4 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 4 Gln Ser Pro Val Asn His His Tyr His Tyr His Ile   1 5 10 <210> 5 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 5 Gly His Lys Pro Gln Val His Arg His Thr His Ile   1 5 10 <210> 6 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 6 Leu Met Pro Thr Pro His His Arg Leu Phe Pro Met   1 5 10 <210> 7 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 7 Ala Leu His Pro His Arg Thr Pro His His His His   1 5 10 <210> 8 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Screened peptide for act as a diagnostic probe <400> 8 Asn Ala Tyr Lys His His His Pro Pro Val Phe Tyr   1 5 10  

Claims (14)

탄저 독소 단백질 방어 항원과 특이적으로 결합함을 특징으로 하는, 하기의 아미노산 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 펩타이드에 FITC(Fluorescein Isothiocynate) 프로브, fluorescein 유도체 또는 rhodamine 유도체로부터 선택되는 형광 프로브가 연결됨을 특징으로 하는, 탄저 감염 진단 펩타이드.To a peptide having an amino acid sequence of any of the following amino acid sequences, characterized in that it binds specifically to anthrax toxin protein defense antigen, to which a fluorescent probe selected from a Fluorescein Isothiocynate (FITC) probe, a fluorescein derivative or a rhodamine derivative is linked. Anthrax infection diagnostic peptide. (1) 서열번호 1 내지 서열번호 8 중 어느 하나의 아미노산 서열,(1) the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 8, (2) 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열 LSHNQTIQQDSD 중 두 번째 아미노산인 S가 T로, 다섯 번 째 아미노산인 Q가 L로, 일곱 번째 아미노산인 I가 L로, 열 번째 아미노산 서열인 D가 A로 치환된 아미노산 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열,(2) The second amino acid S of the amino acid sequence LSHNQTIQQDSD represented by SEQ ID NO: 1 is T, the fifth amino acid Q is L, the seventh amino acid I is L, and the tenth amino acid sequence D is A. The amino acid sequence of any one of the substituted amino acid sequences, (3) 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 HKHAHNYRLPXS 중 일곱 번째 아미노산인 Y가 T로 치환된 아미노산 서열,(3) an amino acid sequence of which Y, the seventh amino acid of amino acid sequence HKHAHNYRLPXS represented by SEQ ID NO: 2 is substituted with T, (4) 서열번호 5로 표시되는 아미노산 서열 GHKPQVHRHTHI 중 첫 번째 아미노산인 G가 A로, 두 번째 아미노산인 H가 L로, 열두번째인 I가 L로 치환된 아미노산 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열(4) The amino acid sequence of any one of the amino acid sequences of amino acid sequence GHKPQVHRHTHI, represented by SEQ ID NO: 5, wherein G is A, the second amino acid H is L, and the twelfth I is L. 제1항에 따른 탄저 감염진단 펩타이드를 이용하는 탄저균 검사 방법. Anthrax test method using the anthrax infection diagnosis peptide according to claim 1. 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드;와 A peptide that specifically binds to anthrax toxin protein protective antigen; and 케미컬 링커 (chemical linker)와 결합된 폴리-펩타이드 사슬 (poly-peptide chain);이 고분자 사슬 치환 반응을 통해 크로스링킹 (cross-linking)된 중합사슬 고분자 (polymer based peptide)임을 특징으로 하는, 다중인식펩타이드 및 신호검출 펩타이드 중합 사슬형 탄저 감염 진단 고분자.Poly-peptide chains coupled with chemical linkers; multi-recognition, characterized in that they are polymer-based peptides that are cross-linked through a polymer chain substitution reaction Peptide and Signal Detection Peptide Polymerized Chain Anthrax Infection Diagnostic Polymer. 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는, 서로 다른 서열을 갖는 2이상의 펩타이드 각각; 및 At least two peptides each having a different sequence that specifically binds to anthrax toxin protein protective antigen; And 케미컬 링커 (chemical linker)와 결합된 폴리-펩타이드 사슬 (poly-peptide chain);이 고분자 사슬 치환 반응을 통해 크로스링킹 (cross-linking)된 2이상의 중합사슬 고분자 (polymer based peptide)가 결합됨을 특징으로 하는, 다중인식펩타이드 및 신호검출 펩타이드 중합 사슬형 탄저 감염 진단 고분자.Poly-peptide chains combined with chemical linkers; characterized by the coupling of two or more polymer based peptides cross-linked through a polymer chain substitution reaction Multi-recognition peptide and signal detection peptide polymerized chain anthrax infection diagnostic polymer. 제3항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 탄저 독소 단백질 방어항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드는 하기의 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열을 가짐을 특징으로 하는 탄저 감염 진단고분자.Peptides specifically binding to the anthrax toxin protein protective antigen has an anthrax infection diagnostic polymer, characterized in that it has an amino acid sequence of any one of the following sequences. (1) 서열번호 1 내지 서열번호 8 중 어느 하나의 아미노산 서열,(1) the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 8, (2) 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열 LSHNQTIQQDSD 중 두 번째 아미노산인 S가 T로, 다섯 번 째 아미노산인 Q가 L로, 일곱 번째 아미노산인 I가 L로, 열 번째 아미노산 서열인 D가 A로 치환된 아미노산 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열,(2) The second amino acid S of the amino acid sequence LSHNQTIQQDSD represented by SEQ ID NO: 1 is T, the fifth amino acid Q is L, the seventh amino acid I is L, and the tenth amino acid sequence D is A. The amino acid sequence of any one of the substituted amino acid sequences, (3) 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 HKHAHNYRLPXS 중 일곱 번째 아미노산인 Y가 T로 치환된 아미노산 서열,(3) an amino acid sequence of which Y, the seventh amino acid of amino acid sequence HKHAHNYRLPXS represented by SEQ ID NO: 2 is substituted with T, (4) 서열번호 5로 표시되는 아미노산 서열 GHKPQVHRHTHI 중 첫 번째 아미노산인 G가 A로, 두 번째 아미노산인 H가 L로, 열두번째인 I가 L로 치환된 아미노산 서열 중 어느 하나의 아미노산 서열(4) The amino acid sequence of any one of the amino acid sequences of amino acid sequence GHKPQVHRHTHI, represented by SEQ ID NO: 5, wherein G is A, the second amino acid H is L, and the twelfth I is L. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 탄저 독소 단백질 방어항원은 PA20 또는 PA 63 인 것을 특징으로 하는 탄저 감염 진단 고분자.The anthrax toxin protein protective antigen is an anthrax infection diagnostic polymer, characterized in that PA20 or PA 63. 제3항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 폴리펩타이드 사슬은 도 1a의 화학식을 갖는 폴리-라이신 (poly-lysine)의 D-입체 이성질체임을 특징으로 하는 탄저 감염 진단 고분자.The polypeptide chain is an anthrax infection diagnostic polymer, characterized in that the D-stereoisomer of poly-lysine (poly-lysine) having the formula of Figure 1a. 제3항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 케미컬링커는 도1b의 화학식을 갖는 SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio)propionate) 임을 특징으로 하는 탄저 감염 진단 고분자.The chemical linker is an anthrax infection diagnostic polymer, characterized in that the SPDP (N-succinimidyl3- (2-pyridyldithio) propionate) having the chemical formula of Figure 1b. 제3항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 탄저 독소 단백질 항원과 특이적으로 결합하는 펩타이드에 FITC 프로브, fluorescein 유도체 또는 rhodamine 유도체로부터 선택되는 형광 프로브가 연결됨을 특징으로 하는, 탄저 감염 진단 고분자. Anthracnose infection diagnostic polymer, characterized in that the fluorescent probe selected from the FITC probe, fluorescein derivative or rhodamine derivative is linked to the peptide specifically binding to the anthrax toxin protein antigen. 제3항 또는 제4항에 따른 탄저 감염 진단 고분자를 이용하는 탄저균 검사방법.Anthrax test method using the anthrax infection diagnosis polymer according to claim 3 or 4. 제5항에 따른 탄저 감염 진단 고분자를 이용하는 탄저균 검사방법. Anthrax test method using the anthrax infection diagnosis polymer according to claim 5. 제1항에 따른 저분자 펩타이드를 포함하는 탄저 감염 진단 키트.Anthrax Infection Diagnostic Kit comprising the low molecular weight peptide according to claim 1. 제3항 또는 제4항에 따른 탄저 감염 진단 고분자를 포함하는 탄저 감염 진단 키트.Anthrax infection diagnostic kit comprising anthrax infection diagnostic polymer according to claim 3. 제5항에 따른 탄저 감염 진단 고분자를 포함하는 탄저 감염 진단 키트.Anthrax infection diagnostic kit comprising anthrax infection diagnostic polymer according to claim 5.
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