KR20100070171A - A nanoparticle for separating protein, method for preparing the same, and method for separating and purifying protein using the same - Google Patents

A nanoparticle for separating protein, method for preparing the same, and method for separating and purifying protein using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A nanoparticle for isolating proteins is provided to isolate and purify GST-tagged protein using a magnetic nanoparticle on which glutathione is conjugated. CONSTITUTION: A nanoparticle for isolating GST-tagged protein has a magnetic nanoparticle surface on which glutathione group is conjugated. The magnetic nanoparticle is conjugated with a silica layer. The glutathione group is conjugated with 2-pyridyl disulfide which is bound to the silica layer. A method for manufacturing the nanoparticle for isolating the GST tagged protein comprises: a step of coating the surface of magnetic nanoparticle with the silica layer; a step of binding 2-pyridyl disulfide group to the silica layer; and a step of binding glutathione group to 2-pyridyldisulfide group.

Description

단백질 분리용 나노입자, 그 제조 방법 및 이를 이용한 단백질 분리 정제 방법{A NANOPARTICLE FOR SEPARATING PROTEIN, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND METHOD FOR SEPARATING AND PURIFYING PROTEIN USING THE SAME}Nanoparticles for protein separation, preparation method thereof and protein separation purification method using the same {A NANOPARTICLE FOR SEPARATING PROTEIN, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND METHOD FOR SEPARATING AND PURIFYING PROTEIN USING THE SAME}

본 발명은 단백질 분리용 나노입자와 제조 방법 및 이를 이용한 단백질 분리정제 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면에 글루타티온기가 결합된 자성 나노입자를 이용하여 GST tagging 단백질을 분리 정제하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 특정 단백질을 매우 선택적으로 간단하고 신속하게 분리할 수 있어, 암과 같은 질병 치료 연구에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a nanoparticle for protein separation, a manufacturing method, and a method for separating and purifying protein using the same, and more particularly, to a method for separating and purifying GST tagging protein using magnetic nanoparticles having a glutathione group bonded to a surface thereof. According to the present invention, a specific protein can be isolated very simply and quickly, which can be usefully used for disease treatment research such as cancer.

현재의 생물학 관련 연구는 연구의 결과로 얻어지는 정보들을 어떻게 체계화하고 저장하며 이들을 어떻게 활용하는가에 초점이 모아지고 있다. 지식 정보화 사회에서의 생물학 정보는 양적인 면에서 종래보다 대량으로 만들어지고 있으며 그 정보 생산 속도 또한 매우 빠르게 진행되고 있다. 또한 이러한 현상은 인간 게놈 프로젝트가 발효된 이후 인간의 유전자 염기서열이 완전히 해독이 되고 있는 현 시점에서 더욱 본격화되고 있다. Current biological research focuses on how to organize, store, and use the information that results from research. Biological information in the knowledge-information society is being produced in a larger quantity than in the past, and the information production speed is also very fast. In addition, this phenomenon is becoming more serious at the present time when the human genome sequence is completely decoded after the human genome project is in force.

이러한 생물학 관련 대량 정보 생산방식은 DNA 어레이, 프로테오믹 스(proteomics), 조합화학라이브러리(combinatorial chemical library, CCL), 로봇공학을 이용한 HTS(high throughput screening), 생물정보학(bioinformatics) 기술 등에 의해 주도되고 있으며, 이미 많은 양의 생물학 및 의약 관련 정보가 축적되고 있다. 하지만, 10만 여개로 추정되고 있는 인간의 유전자 중에서 만 여개의 유전자만이 그 기능이 알려져 있으며, 그 외 동식물을 포함한 생물계의 나머지 알려지지 않은 부분에 대해서는 앞으로의 연구에 의해서 밝혀져야 할 부분으로 남겨져 있다. 이러한 기능이 알려지지 않은 유전자의 기능을 연구하는 기능성 유전학의 한 분야로서의 프로테오믹스는 유전자 또는 단백질의 기능을 연구하는 효과적인 기술로서 활용되고 있다. This method of mass production of biological information is driven by DNA arrays, proteomics, combinatorial chemical libraries (CCL), high throughput screening (HTS) using robotics, and bioinformatics technology. There is already a great deal of information on biology and medicine. However, out of 100,000 human genes, only about 10,000 genes are known for their function, and the rest of the unknown parts of the biological system, including animals and plants, remain to be revealed in future studies. . As a field of functional genetics that studies the function of genes whose functions are unknown, proteomics is utilized as an effective technique for studying the function of genes or proteins.

프로테오믹스는 생물학 관련, 질병관련 유전자 또는 단백질의 발현변화와 변형 상태 또는 생화학적인 활성상태 등에 대한 정보를 대량으로 빠르게 제공해줄 수 있다. 따라서 이러한 정보 획득 능력을 바탕으로 유용한 정보들을 생산, 축적하며 이 정보들을 효과적으로 활용하여 생물학, 의약관련 연구 및 산업적으로 이용할 수 있도록 하기 위해서는 이러한 대량 정보 생산 방식을 도입하고 빠르게 정착시켜 생물 및 의학 관련 연구능력을 발전시킬 수 있다.Proteomics can quickly provide a large amount of information on changes in expression and modification or biochemical activity of biological, disease-related genes or proteins. Therefore, in order to produce and accumulate useful information based on this information acquisition ability, and to effectively utilize this information for biological and medical research and industrial use, this mass information production method is introduced and quickly settled in biological and medical research. Develop your skills.

이러한 프로테오믹스 기술은 현재의 분석 플랫폼이 가지는 적용 범위의 한계를 극복하기 위하여 연구되고 있다. 특히, 세포에 낮은 비율로 존재하는 종류의 단백질이 갖는 복합성을 감소시켜, 물리적 화학적 특성에 따라 포스포펩티드, 및 시스테인 펩티드와 같은 대상 펩티드의 농도를 증가시킴으로써, 프로테오믹스 정보를 보다 신뢰성 있게 만드는 기술이 요구된다. This proteomics technology is being studied to overcome the limitations of the application range of the current analysis platform. In particular, techniques that make proteomics information more reliable by reducing the complexities of proteins of low levels present in cells and increasing the concentration of phosphopeptides and target peptides such as cysteine peptides in accordance with physical and chemical properties Required.

한편 최근 바이오 분야에서는 나노입자가 널리 사용되고 있는데, 예를 들어 MRI, 약물 전달 및 세포 역학 연구 등과 같은 생체 내외의 실험에 널리 사용되고 있다. 특히 자성 나노입자는 분리의 용이성으로 인해, 특정 세포와 생체 분자의 분리 및 정제에 있어 점점 더 주목을 받고 있다. 또한 나노입자의 표면 개질은 혼합 용액으로부터 특정 종을 분리할 수 있도록 해주며, 표면적이 훨씬 넓고, 결합속도가 빠르며, 혼화성과 선택성이 높기 때문에 통상적인 마이크론 크기의 비드 기술의 사용에 비해 상당한 이점을 가진다.Recently, nanoparticles are widely used in the biotechnology field, for example, in vitro and in vitro experiments such as MRI, drug delivery, and cell epidemiological studies. In particular, magnetic nanoparticles are getting more and more attention in the separation and purification of specific cells and biological molecules due to the ease of separation. In addition, the surface modification of nanoparticles allows for the separation of specific species from the mixed solution, and offers significant advantages over the use of conventional micron-sized bead technology due to the much wider surface area, faster binding speed, and higher compatibility and selectivity. Have

이 중에서, 초상자성(superparamagnetic) 나노입자는 약물 전달 또는 MRI와 같은 체내 세포의 영상화와 같은 바이오의학 분야에 주로 사용되고 있다. 초자성 나노입자는 자기장이 적용되었을 때만 자성을 갖기 때문에, 특정 프로테옴의 분리와 정제에도 사용될 수 있다. 이러한 적용을 위해서 특이적 리간드를 나노입자에 도입하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 그 예로서, Hyeon 등은 His-tagging 단백질을 분리하고 정제하기 위해 Ni/NiO 코어/쉘 나노입자의 이용가능성을 성공적으로 보여주었다. Among them, superparamagnetic nanoparticles are mainly used in biomedical fields such as drug delivery or imaging of cells in the body such as MRI. Because supermagnetic nanoparticles are magnetic only when a magnetic field is applied, they can also be used to isolate and purify specific proteomes. Many efforts have been made to introduce specific ligands into nanoparticles for such applications. As an example, Hyeon et al. Successfully demonstrated the availability of Ni / NiO core / shell nanoparticles for the isolation and purification of His-tagging proteins.

여러 가지 단백질 혼합물로부터 특정 단백질을 잘 분리해내는 기술은 현재 수준의 프로테오믹스 분야의 제한된 범위 내에서 정보량을 증가시키기 위해 결정적인 역할을 한다. 현재 일반적인 분리 기술은 마이크론 단위 이상의 비드를 이용한 펩티드의 선택적 분리 방법인데, 이 기술은 고감도 프로테오믹스 기술이 요구하는 수준의 선택성과 효율성, 그리고 신속성을 가지지 못한다는 한계가 있으며, 공정 시간이 길어짐에 따라 불순물에 의한 선택성 저하 및 농축 및 세정 단계에서 발생 하는 펩티드 손실 등과 같은 문제가 있다.The technology of separating specific proteins well from different protein mixtures plays a crucial role in increasing the amount of information within the limited scope of current proteomics applications. Currently, a general separation technique is a selective separation method of peptides using beads larger than a micron, which does not have the level of selectivity, efficiency, and rapidity required by high-sensitivity proteomics, and impurity as the process time increases. Problems such as a decrease in selectivity by the peptide and peptide loss occurring in the concentration and washing steps.

한편 한국공개특허공보 10-2004-0074807호에 자성 나노입자에 관한 발명이 개시되고 있다. 그러나 상기 기술은 임의의 단백질을 분리하기 위한 자성 나노입자를 제안하고 있으므로, 대단히 복잡한 단백질 조합 중 낮은 비율로 존재하는 특정 펩티드 또는 단백질만을 선택적으로 분리할 수 없으며, 프로테오믹스 실험을 위하여 추가 분리공정을 거쳐야 한다는 단점이 있다. Meanwhile, Korean Patent Laid-Open No. 10-2004-0074807 discloses an invention related to magnetic nanoparticles. However, since the above technique suggests magnetic nanoparticles for separating any protein, it is not possible to selectively separate only specific peptides or proteins present in a low ratio among the most complex protein combinations, and further separation process is required for proteomics experiments. The disadvantage is that.

또한 한국등록특허공보 10-0762969에는 기능성 실리카 코팅 자성 나노입자를 이용한 핵산 분리 정제 방법이 개시되어 있는데, 나노입자 표면은 아민기 및 알킬기를 포함하고 있어, 임의의 모든 인산기와 정전기적 인력에 따라 결합함으로써 핵산을 분리할 수 있지만, 특정 핵산 또는 단백질만을 분리할 수 없으며, 또한 형성되는 결합이 전기적 작용에 의한 정전기적 결합이므로, 용매 등의 조건 변화에 따라 결합이 매우 취약해질 수 있다는 문제가 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-0762969 discloses a method for separating and purifying nucleic acids using functional silica coated magnetic nanoparticles. The surface of the nanoparticles includes amine groups and alkyl groups, which bind to any phosphate group and electrostatic attraction. Thereby, nucleic acids can be separated, but only specific nucleic acids or proteins cannot be separated, and since the bonds formed are electrostatic bonds by electrical action, there is a problem in that the bonds may be very weak due to changes in conditions such as solvents.

또한 한국공개특허공보 10-2007-0018501은 아미노 치환기를 가지는 실리카 코팅 자성 나노입자를 이용하여 DNA를 분리 정제하는 방법이 제안되어 있으나 이 역시 특정 펩티드의 선택적 분리가 불가능하고, 농축 및 세정 단계에서 알킬기의 소수성 상호작용에 따라 결합된 펩티드가 다시 소실된다는 단점이 있었다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2007-0018501 proposes a method for separating and purifying DNA using silica-coated magnetic nanoparticles having an amino substituent, but it is also impossible to selectively separate specific peptides. There is a disadvantage that the bound peptide is lost again upon hydrophobic interaction of.

따라서 이상의 종래의 기술 중 어떠한 것도 고감도 프로테오믹스이 요구하는 특정 펩티드의 분리에 대한 대안을 제시하고 있지 못하는 실정이다.Therefore, none of the above prior arts suggests an alternative to the separation of specific peptides required by high sensitivity proteomics.

본 발명의 첫 번째 과제는 단백질 혼합물로부터 특정 단백질을 매우 선택적으로 간단하고 신속하게 분리할 수 있는 자성 나노입자를 제공하는데 있다. It is a first object of the present invention to provide magnetic nanoparticles which are capable of very selective and simple separation of a specific protein from a protein mixture.

본 발명의 두 번째 과제는 상기 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법을 제공하는데 있다.The second object of the present invention is to provide a method for preparing the nanoparticles for protein separation.

본 발명의 세 번째 과제는 상기 나노입자를 이용하여 특정 단백질을 분리 정제하는 방법을 제공하는데 있다.The third object of the present invention is to provide a method for separating and purifying a specific protein using the nanoparticles.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 자성 나노입자의 표면에 글루타티온기(glutathione)가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자를 제공한다. 이 때, 상기 자성 나노입자는 실리카층으로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. In order to solve the first problem, the present invention provides a nanoparticle for separating GST tagging protein, characterized in that the glutathione group (glutathione) is bonded to the surface of the magnetic nanoparticles. At this time, the magnetic nanoparticles are preferably coated with a silica layer.

본 발명의 일실시예에 의하면, 글루타티온기는 2-피리딜디설파이드기와 결합되어 있을 수 있으며, 이때 2-피리딜디설파이드기는 실리카층에 결합되어 있는 것이 일반적이다. According to one embodiment of the invention, the glutathione group may be bonded to the 2-pyridyl disulfide group, wherein the 2-pyridyl disulfide group is generally bonded to the silica layer.

본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 상기 나노입자의 표면에 입자의 응집을 방지하는 기능기를 더 포함할 수 있으며, 상기 응집을 방지하는 기능기는 예를 들어, 포스포네이트기를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the surface of the nanoparticles may further include a functional group for preventing the aggregation of the particles, the functional group for preventing the aggregation may include, for example, a phosphonate group.

본 발명의 또 다른 일실시예에 의하면, 자성 나노입자는 산화철, 망간 또는 아연 중 어느 하나 이상이 도핑된 산화철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 상기 나노입자의 직경은 25 내지 35nm인 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the magnetic nanoparticles may be selected from the group consisting of iron oxide, cobalt and nickel doped with one or more of iron oxide, manganese or zinc, the diameter of the nanoparticles is 25 to 35nm Is preferably.

상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 자성 나노입자의 표면을 실리카층으로 코팅하는 단계; 상기 실리카층에 2-피리딜디설파이드기를 결합시키는 단계; 및 상기 2-피리딜디설파이드기에 글루타티온기를 결합시키는 단계를 포함하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the second problem, coating the surface of the magnetic nanoparticles with a silica layer; Bonding a 2-pyridyldisulfide group to the silica layer; And it provides a method for producing nanoparticles for GST tagging protein separation comprising the step of bonding a glutathione group to the 2-pyridyl disulfide group.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 실리카층의 코팅 단계는 자성입자를 분산제와 함께 용매에 분산시키는 단계; 자성입자가 분산된 상기 용액에 암모니아(NH3)와 테트라에틸오르쏘실리케이트(TEOS)를 첨가하여 상기 자성입자의 표면을 실리카층으로 코팅하는 단계; 상기 실리카 코팅된 자성입자를 침전시킨 후 용매로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the coating of the silica layer may include dispersing the magnetic particles together with a dispersant in a solvent; Coating a surface of the magnetic particles with a silica layer by adding ammonia (NH 3 ) and tetraethylorthosilicate (TEOS) to the solution in which the magnetic particles are dispersed; Precipitating the silica coated magnetic particles may include the step of separating from the solvent.

또한 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 2-피리딜디설파이드기를 실리카층에 결합시키는 단계는 나노입자를 용매에 분산시키는 단계; 상기 나노입자가 분산된 용매에 3-아미노프로필트리에톡시실란을 첨가하여 상기 나노입자의 실리카층에 3-아미노프로필기를 결합시키는 단계; 3-아미노프로필기가 결합된 상기 나노입자 분산액에 N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the step of bonding the 2-pyridyl disulfide group to the silica layer comprises the steps of dispersing the nanoparticles in a solvent; Coupling 3-aminopropyl group to the silica layer of the nanoparticle by adding 3-aminopropyltriethoxysilane to the solvent in which the nanoparticles are dispersed; And adding N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate to the nanoparticle dispersion having the 3-aminopropyl group bound thereto.

또한 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 상기 2-피리딜디설파이드기에 글루타티온기를 결합시키는 단계는 상기 2-피리딜디설파이드기가 결합된 나노입자에 글 루타티온 용액을 혼합한 다음 세척액을 이용하여 나노입자와 디설파이드 결합을 이루지 않고 나노입자의 표면에 흡작되어 있는 글루타티온을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, in the step of bonding the glutathione group to the 2-pyridyldisulfide group, the glutathione solution is mixed with the nanoparticles to which the 2-pyridyldisulfide group is bonded and then washed using a nanoparticle. And removing glutathione that is absorbed on the surface of the nanoparticles without forming disulfide bonds.

또한 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 본 발명에 따른 나노입자 제조 방법은 입자의 응집을 방지하는 기능기를 상기 실리카층에 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 입자의 응집을 방지하는 기능기로는 예를 들어, 포스포네이트기를 포함할 수 있다. 이때, 포스포네이트기를 결합시키는 단계는 상기 나노입자를 용매에 분산시키는 단계; 및 나노입자가 분산된 상기 용매에 3-(트리히드록시실릴)프로필메틸포스포네이트를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, the method for producing nanoparticles according to the present invention may further comprise the step of bonding a functional group to prevent the aggregation of particles to the silica layer, the function of preventing the aggregation of the particles Groups may include, for example, phosphonate groups. In this case, the step of bonding the phosphonate group may include dispersing the nanoparticles in a solvent; And adding 3- (trihydroxysilyl) propylmethylphosphonate to the solvent in which the nanoparticles are dispersed.

상기 세 번째 과제를 해결하기 위하여, 글루타티온기를 갖는 자성 나노입자와 단백질 혼합물을 혼합하는 단계; 상기 단백질 혼합물 중 상기 글루타티온기와 결합하는 GST tagging 단백질을 상기 나노입자와 결합시키는 단계; 및 상기 GST tagging 단백질과 결합된 나노입자를 상기 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계를 포함하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법을 제공한다.In order to solve the third problem, mixing a magnetic nanoparticle having a glutathione group and a protein mixture; Binding the GST tagging protein to the nanoparticles to bind the glutathione group in the protein mixture; And it provides a separation and purification method of GST tagging protein using magnetic nanoparticles comprising the step of separating the nanoparticles bound to the GST tagging protein from the protein mixture.

본 발명의 단백질 분리 정제 방법에서 특정 단백질과 결합된 나노입자를 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계는 자성 나노 입자를 움직일 수 있는 자성 물질을 이용하여 수행될 수 있다. 또한 상기 GST tagging 단백질과 결합된 나노입자를 상기 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계 이후에, 상기 나노입자로부터 GST tagging 단백질을 분리하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In the protein separation and purification method of the present invention, the step of separating the nanoparticles bound to a specific protein from the protein mixture may be performed using a magnetic material capable of moving the magnetic nanoparticles. In addition, after separating the nanoparticles bound to the GST tagging protein from the protein mixture, may further comprise the step of separating the GST tagging protein from the nanoparticles.

또한 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 상기 단백질 혼합물은 에놀라제, 이스트 단백질, 인간 혈청단백질 중에서 선택된 1종 이상의 단백질과 GST tagging 유비퀴틴의 혼합물일 수 있으며, 본 발명에 따른 자성 나노입자를 이용하면, 이들 단백질 혼합물 중에서 GST tagging 단백질을 매우 선택적으로 분리 정제할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, the protein mixture may be a mixture of one or more proteins selected from enolase, yeast protein, human serum protein and GST tagging ubiquitin, using magnetic nanoparticles according to the present invention Thus, GST tagging proteins can be highly selectively separated and purified from these protein mixtures.

본 발명에 따른 자성 나노입자는 그 표면에 특정 단백질과 선택적으로 반응하는 기능기가 결합되어 있어, 이를 이용하면 원하는 단백질을 간단한 공정을 통해 매우 선택적으로 신속하게 분리 정제할 수 있으며, 이에 따라 단백질 대사와 관련된 여러 가지 질병 치료제 등의 연구 분야에 유용하게 이용될 수 있다. Magnetic nanoparticles according to the present invention is coupled to a functional group that selectively reacts with a specific protein on its surface, by using this can be isolated and purified very selectively and quickly through a simple process, the protein metabolism and It can be usefully used in research fields such as various disease treatments.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 하기의 실시예 등은 본 발명을 예시하기 위한 참고적인 정보만을 제공하며, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되지는 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples provide only reference information for illustrating the present invention, and are not to be construed as limiting the scope of the present invention.

실시예 1: 단백질 분리용 나노입자의 제조Example 1 Preparation of Nanoparticles for Protein Separation

실시예 1-1: 실리카층의 코팅Example 1-1 Coating of Silica Layer

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 먼저 Fe3O4 자성입자(100)에 실리카층(110)이 코팅된다(단계 a).1 is a view showing a method for preparing a nanoparticle for protein separation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, first, a silica layer 110 is coated on Fe 3 O 4 magnetic particles 100 (step a).

상기 나노입자의 제조 방법을 보다 상세히 설명하면, 먼저 12nm의 직경을 갖는 Fe3O4 90mg을 시클로헥산 120mL에서 올레산(2mL; Aldrich, 90%) 존재하에 초음파처리를 통해 1시간동안 50℃로 분산시켜 용액 A를 준비하였다. 또한 분산제인 Igepal CO-520(24g, Aldrich)을 1-L 용량의 삼각 플라스크에서 마그네틱 교반을 이용, 시클로헥산(300mL)에 용해시키고, 이 용액에 300mL의 시클로헥산과 함께 상기 용액 A를 첨가하고, 이후 혼합액을 10분간 교반하였다. 그 다음, 실리카층을 코팅하는데 있어 촉매역할을 수행하게 되는 28-40% 암모니아(aq)를 주사기로 상기 교반된 혼합물에 방울단위로 혼입한 후, 5분 동안 교반하였다. 이후, 주사기를 이용하여 상기 자성입자의 표면을 코팅하는 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate, 'TEOS')를 방울단위로 혼입하여, 자성입자의 표면을 Si-O-Si의 형태인 실리카층으로 코팅하였다. In more detail, the method for preparing the nanoparticles was first dispersed in 90 mg of Fe 3 O 4 having a diameter of 12 nm at 50 ° C. for 1 hour by sonication in 120 mL of cyclohexane in the presence of oleic acid (2 mL; Aldrich, 90%). Solution A was prepared. In addition, dispersant Igepal CO-520 (24 g, Aldrich) was dissolved in cyclohexane (300 mL) using magnetic stirring in a 1-L Erlenmeyer flask, and solution A was added to the solution along with 300 mL of cyclohexane. Then, the mixture was stirred for 10 minutes. Then, 28-40% ammonia (aq), which serves as a catalyst in coating the silica layer, was mixed dropwise into the stirred mixture with a syringe, followed by stirring for 5 minutes. Subsequently, tetraethylorthosilicate (TEOS), which coats the surface of the magnetic particles using a syringe, is mixed in drops, and the surface of the magnetic particles is coated with a silica layer in the form of Si-O-Si. It was.

그 다음, 상온에서 20시간 동안 더 교반하고, 상기 나노입자를 침전물 형태로 얻기 위하여 메탄올 500mL를 첨가하였다. 나노입자의 침전물이 얻어진 후 상층액을 제거하고, 3500rpm에서 원심분리기를 이용하여 침전물을 수득하였다. 이후 상기 침전물을 헥산(3 x 90mL)에서 초음파 처리, 클로로포름(30mL)에 의한 침전 및 원심분리(3500rpm)라는 일련의 과정을 통하여 정제하였고, 이후 이러한 정제과정을1회 더 반복하였다. Then, the mixture was further stirred for 20 hours at room temperature, and 500 mL of methanol was added to obtain the nanoparticles in the form of a precipitate. After the precipitate of the nanoparticles was obtained, the supernatant was removed, and a precipitate was obtained by using a centrifuge at 3500 rpm. The precipitate was then purified by a series of processes called sonication in hexane (3 x 90 mL), precipitation with chloroform (30 mL) and centrifugation (3500 rpm), after which the purification process was repeated once more.

상기 과정을 통하여 얻어진 침전물은 중심입자가 Fe3O4이고, 상기 중심입자 에 실리카층이 코팅된 나노입자이었다. 하지만, 상기 나노입자의 표면에는 분산제인 Igepal이 흡착되어 있기 때문에, 단백질 분리가 용이하지 않아 Igepal을 나노입자로부터 제거하였다. The precipitate obtained through the above process was Fe 3 O 4 , the core particles were nanoparticles coated with a silica layer on the core particles. However, since Igepal, which is a dispersant, is adsorbed on the surface of the nanoparticles, protein separation is not easy, and thus Igepal is removed from the nanoparticles.

도 2a 및 2b는 TEOS에 의하여 표면이 코팅되기 전 후의 나노입자에 대한 TEM 이미지이다. 도 2a를 참조하면, 나노입자 내부에 존재하는 Fe3O4입자가 구형의 형태로 존재하는 것을 알 수 있으며, 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의하여 상기 Fe3O4입자의 표면은 일정한 두께의 실리카로 코팅되는 것을 알 수 있다.2A and 2B are TEM images of nanoparticles before and after surface coating by TEOS. Referring to Figure 2a, it can be seen that the Fe 3 O 4 particles present in the nanoparticles present in the form of a sphere, referring to Figure 2b, the surface of the Fe 3 O 4 particles by the method according to the invention It can be seen that is coated with silica of a certain thickness.

실시예 1-2: 3-(트리히드록시실릴)프로필메틸포스포네이트(THPMP) 및 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTS)에 의한 나노입자 개질(도 1의 단계 b)Example 1-2: Nanoparticle Modification with 3- (trihydroxysilyl) propylmethylphosphonate (THPMP) and 3-aminopropyltriethoxysilane (APTS) (step b of FIG. 1)

상기 실시예에서 분말 형태로 얻어진 나노입자 150mg을 250mL의 둥근바닥 플라스크에서 메탄올(50mL)과 혼합시킨 후, 1시간 동안 초음파처리하였다. 3-아미노프로필트리에톡시실란(2.75μmol/mg, 75μL, Adrich, 이하 'APTS') 및 3-(트리히드록시실릴)프로필메틸포스포네이트(2.2μmol/mg, 149.5μL, Adrich, 이하 'THPMP')를 상기 플라스크에 첨가한 후, 임펠러를 이용하여 기계적으로 교반(350rpm)하였다. 이후, 7시간 동안 80℃에서 가열하면서 환류시켜 나노입자를 처리하였고, 처리된 나노입자를 메탄올(3 x 25mL)로 세척한 후 건조시켜 APTS 및 THPMP가 결합된 나노입자를 얻었다.In the above example, 150 mg of the nanoparticles obtained in powder form were mixed with methanol (50 mL) in a 250 mL round bottom flask and sonicated for 1 hour. 3-aminopropyltriethoxysilane (2.75 μmol / mg, 75 μL, Adrich, 'APTS') and 3- (trihydroxysilyl) propylmethylphosphonate (2.2 μmol / mg, 149.5 μL, Adrich, below ' THPMP ') was added to the flask and then mechanically stirred (350 rpm) using an impeller. Subsequently, the nanoparticles were treated by refluxing while heating at 80 ° C. for 7 hours, and the treated nanoparticles were washed with methanol (3 × 25 mL) and dried to obtain APTS and THPMP combined nanoparticles.

실시예 1-3: N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트로 나노입자의 표면처리(도 1의 단계 c)Example 1-3 Surface Treatment of Nanoparticles with N-Succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (Step c of FIG. 1)

APTS 및 THPMP로 표면처리된 나노입자 100mg을 1시간 동안 초음파처리함으로써 메탄올(9.5mL)에 분산시키고, N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(0.2μmol/mg, 6.2mg, Calbiochem, 이하 'SPDP', )와 500μL의 DMSO 용액을 첨가한 후, 메탄올(3 x 25mL)로 세척하고 건조시켰다. 이로써 티올-반응성 2-피리딜디설파이드가 표면에 공유결합된 단백질 분리용 나노입자를 제조하였다. 100 mg of nanoparticles treated with APTS and THPMP were dispersed in methanol (9.5 mL) by sonication for 1 hour, and N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (0.2 μmol / mg, 6.2 mg, Calbiochem, hereinafter 'SPDP',) and 500 μL of DMSO solution were added, washed with methanol (3 × 25 mL) and dried. This prepared nanoparticles for protein separation in which the thiol-reactive 2-pyridyldisulfide was covalently bonded to the surface.

실시예 1-4: 글루타티온으로 나노입자의 표면처리(도 1의 단계 d)Example 1-4: Surface Treatment of Nanoparticles with Glutathione (Step d of FIG. 1)

상기 단계에서 제조된 티올-반응성 2-피리딜디설파이드기가 표면에 공유결합된 나노입자를 Tris-HCl 용액에 분산시켰다. 시스테인을 하나 포함하고 있는 세 개의 아미노산으로 이루어진 글루타티온(0.29μmol/mg)을 50mM의 Tris 및 10mM EDTA(Tris-HCl 완충액 pH 7.5)용액에 용해시킨 후 pH를 7.5로 조정했다. 상기 단계에서 제조된 나노입자에 글루타티온 용액을 2시간 동안 상온에서 혼합했다. 혼합 후 나노입자와 디설파이드 결합을 이루지 않고 나노입자의 표면에 흡작되어 있는 글루타티온을 없애기 위해 물과 80% 아세토나이트릴을 이용해서 세척하였다. 그 후, 다시 Tris-HCl 용액에 나노입자의 최종농도가 0.5 mg/20μL가 되도록 분산시켰다. 이 과정에 따라 2-피리딜디설파이드기와 글루타티온 중의 시스테인의 S가 디설파이드 결합을 하고 있는 기능기를 갖는 나노입자를 얻었다.The nanoparticles in which the thiol-reactive 2-pyridyldisulfide group covalently bonded to the surface were dispersed in the Tris-HCl solution. Glutathione (0.29 μmol / mg) consisting of three amino acids containing one cysteine was dissolved in 50 mM Tris and 10 mM EDTA (Tris-HCl buffer pH 7.5) solution and the pH was adjusted to 7.5. The glutathione solution was mixed with the nanoparticles prepared in the above step at room temperature for 2 hours. After mixing, the mixture was washed with water and 80% acetonitrile to remove glutathione adsorbed on the surface of the nanoparticles without forming disulfide bonds with the nanoparticles. Thereafter, the final concentration of the nanoparticles was dispersed in a Tris-HCl solution so that 0.5 mg / 20 μL. According to this procedure, nanoparticles having a functional group in which a 2-pyridyldisulfide group and S of cysteine in glutathione are disulfide bonds were obtained.

실험예 1: 표준 N-말단 GST tagging 유비퀴틴을 이용한 분리 정제 실험Experimental Example 1: Separation and purification experiment using standard N-terminal GST tagging ubiquitin

N-말단이 GST로 Tagging 되어있는 유비퀴틴(Ubiquitin) 단백질을 Tris-HCl 용액에 용해시켜 농도가 1 μg/μL가 되도록 하였다. GST tagging 유비퀴틴은 calbiochem사로부터 구입하였다. Ubiquitin protein with N-terminus tagged with GST was dissolved in Tris-HCl solution to a concentration of 1 μg / μL. GST tagging ubiquitin was purchased from calbiochem.

GST tagging 유비퀴틴 3 μg과 상기 실시예에서 얻어진 나노입자 0.5m (20 μL)을 상온에서 10분간 혼합시킨 후 자성입자와 반응할 수 있는 금속을 이용해 나노입자를 분리한 후, 상층액을 수집하였다. 분리된 상기 나노입자를 Tris-HCl 완충액(20μL)으로 세척하여 상기 나노입자에 결합되지 않고 흡착 등의 형태로 잔류하는 단백질을 분리, 수집한 다음 상층액과 혼합하였다. LC/MS분석을 위해 분리된 상층액과 나노입자를 100mM의 탄산암모늄 완충액에 용해시키고 트립신으로 펩티드화 하였다. After mixing 3 μg of GST tagging ubiquitin and 0.5 m (20 μL) of the nanoparticles obtained in the above example at room temperature for 10 minutes, the nanoparticles were separated using a metal capable of reacting with the magnetic particles, and the supernatant was collected. The separated nanoparticles were washed with Tris-HCl buffer (20 μL) to separate and collect proteins remaining in the form of adsorption without binding to the nanoparticles, and then mixed with the supernatant. The supernatant and nanoparticles separated for LC / MS analysis were dissolved in 100 mM ammonium carbonate buffer and peptided with trypsin.

도 4는 본 실험예에 따른 LC/MS 분석 결과를 보여준다. 먼저 크로마토그램 A는 표준 N 말단 GST tagging 유비퀴틴 3 μg을 위 실험의 상층액과 나노입자를 트립신화하는 과정과 동시에 트립신화하여 LC/MS분석을 통해 얻은 베이스피크 크로마토그램이다. 도 4의 B는 상층액에 남아있는 단백질을 트립신화한 뒤 분석한 베이스피크 크로마토그램이다. 도 4의 C는 나노입자에 의해 분리된 단백질을 트립신화한 뒤 분석한 베이스피크 크로마토그램이다. 4 shows the results of LC / MS analysis according to the present experimental example. First, chromatogram A is a base peak chromatogram obtained by LC / MS analysis by trypsinizing 3 μg of standard N-terminal GST tagging ubiquitin at the same time as trypsinizing the supernatant and nanoparticles of the above experiment. 4B is a base peak chromatogram analyzed after trypsinization of the protein remaining in the supernatant. 4C is a base peak chromatogram analyzed after trypsinization of the protein separated by nanoparticles.

도 4의 B에서는 GST tagging 유비퀴틴의 펩타이드 피크가 발견되지 않았으므로 가해준 GST tagging 유비퀴틴이 모두 나노입자와 결합했다는 것을 알 수 있다. 도4의 C에서는 GST tagging 유비퀴틴의 펩타이드 피크의 검출강도가 크로마토그램 A의 검출강도와 동일한 수준임을 보이고 있는데, 이러한 결과로부터 가해준 GST tagging 유비퀴틴이 모두 나노입자와 결합했음을 다시 확인할 수 있었다.In B of FIG. 4, since no peptide peak of GST tagging ubiquitin was found, it can be seen that all of the GST tagging ubiquitin added was bound to the nanoparticles. 4C shows that the detection intensity of the peptide peak of GST tagging ubiquitin is the same level as that of chromatogram A. From these results, it was confirmed that all of the GST tagging ubiquitin added was bound to the nanoparticles.

한편 본 실험에서는 SDS-PAGE 젤 전기영동으로 분석하기 위해서 나노입자에 결합된 GST tagging 유비퀴틴을 나노입자로부터 분리하는 과정을 거쳤다. 위와 같은 실험과정을 거쳐 얻은 나노입자에 50 mM 글루타티온 1 mM TCEP (pH 7.4) 용액 20 μL를 가해 4시간동안 혼합시킨 뒤 용액을 분리했다. 이는 나노입자의 표면에 글루타티온과 GST와의 효소-기질 반응을 끊기 위해 압도적인 양의 글루타티온을 가하고, 나노입자에 부착된 GST가 첨가된 글루타티온과 반응하게 함으로써 나노입자로부터 GST tagging 유비퀴틴을 분리해 내는 과정이다.In this experiment, GST tagging ubiquitin bound to nanoparticles was separated from nanoparticles for analysis by SDS-PAGE gel electrophoresis. 20 μL of a 50 mM glutathione 1 mM TCEP (pH 7.4) solution was added to the nanoparticles obtained through the above experimental procedure, followed by mixing for 4 hours to separate the solution. This process separates GST tagging ubiquitin from nanoparticles by adding an overwhelming amount of glutathione to the surface of nanoparticles to stop the enzyme-substrate reaction between glutathione and GST, and by reacting with glutathione with GST attached to nanoparticles. to be.

도 5의 lane 1은 표준 GST tagging 유비퀴틴을 3 μg 가해 분석한 것이고, lane 2는 본 실험에서 얻어진 상층액을 가해 분석한 것, 그리고 lane 3은 글루타티온 용액을 이용하여 나노입자로부터 분리해낸 용액을 가한 것이다. lane 2에는 단백질 밴드가 보이지 않고, lane 3에 나타난 단백질 밴드는 lane 1에 나타난 밴드와 거의 일치 하는 것을 확인할 수 있다. Lane 1 of FIG. 5 was analyzed by adding 3 μg of standard GST tagging ubiquitin, lane 2 was analyzed by adding supernatant obtained in this experiment, and lane 3 was added to the solution separated from nanoparticles using glutathione solution. will be. There is no protein band in lane 2, and the protein band shown in lane 3 is almost identical to the band shown in lane 1.

상기 결과로부터, 본 발명에 따라 제조된 나노입자는 GST tagging 유비퀴틴에 대하여 매우 효율적으로 결합함을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the nanoparticles prepared according to the present invention bind to GST tagging ubiquitin very efficiently.

실험예 2: 표준 N-말단 GST tagging 유비퀴틴과 에놀라제 혼합용액에 대한 분리 정제 실험Experimental Example 2: Separation and Purification Experiments on a Standard N-Terminal GST Tagging Ubiquitin and Enolase Mixture

본 발명에 따라 제조된 나노입자와의 반응성이 없는 비특이적 역할을 하는 단백질과의 혼합액을 만들기 위해 이스트 에놀라제(3 μg)를 표준 N-말단 GST tagging 유비퀴틴(3 μg)과 혼합하여 혼합액을 만들었다. 이후 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 본 발명에 따라 제조된 나노입자와 혼합한 후, 상기 나노입자와 결합된 단백질과 결합하지 않은 단백질을 분리, 수집한 후 SDS-PAGE 젤 전기영동을 이용, 분석하였다. Yeast enolase (3 μg) was mixed with standard N-terminal GST tagging ubiquitin (3 μg) to make a mixture with a non-reactive protein with nanoparticles prepared according to the present invention to make a mixture. . Then, after mixing with the nanoparticles prepared according to the present invention in the same manner as in Experimental Example 1, after separating and collecting the protein that is not bound to the nanoparticle-bound protein, analysis using SDS-PAGE gel electrophoresis It was.

도 6의 lane 1은 표준 GST tagging 유비퀴틴과 에놀라제와의 혼합액을 가해 분석한 것이고, lane 2는 본 실험에서 얻어진 상층액을 가해 분석한 것, 그리고 lane 3은 글루타티온 용액을 이용해 나노입자로부터 분리해낸 용액을 가한 것이다. lane 2에는 에놀라제의 밴드만이 나타나있고, lane 3에는 에놀라제의 밴드가 보이지 않으며, GST tagging 유비퀴틴의 밴드만을 나타내는 것으로 보아 본 발명에 따라 제조된 나노입자는 비특이적 단백질이 존재하더라도 선택적으로 GST tagging 유비퀴틴만을 분리해 낼 수 있음을 확인할 수 있다.Lane 1 of FIG. 6 was analyzed by adding a mixture of standard GST tagging ubiquitin and enolase, lane 2 was analyzed by adding supernatant obtained in this experiment, and lane 3 was separated from nanoparticles using glutathione solution. The solution was removed. Since only the band of enolase is shown in lane 2, the band of enolase is not shown in lane 3, and only the band of GST tagging ubiquitin is shown, the nanoparticles prepared according to the present invention are selectively selected even if a nonspecific protein is present. It can be seen that only GST tagging ubiquitin can be isolated.

실험예 3 : 표준 N-말단 GST tagging 유비퀴틴과 이스트 단백질의 혼합물에 대한 분리 정제 실험Experimental Example 3 Separation and Purification Experiments on a Mixture of Standard N-Terminal GST Tagging Ubiquitin and Yeast Protein

더욱 복잡한 단백질 혼합물에 제조된 나노입자를 적용하기 위해, 이스트 단백질 혼합물을 표준 GST tagging 유비퀴틴과 혼합하여 준비하였다. To apply nanoparticles prepared to more complex protein mixtures, yeast protein mixtures were prepared by mixing with standard GST tagging ubiquitin.

이 후 위의 실험예 1와 동일한 방법을 거쳐 분리 후 SDS-PAGE 젤 전기영동으로 분석하였다.After the separation by the same method as in Experimental Example 1 above was analyzed by SDS-PAGE gel electrophoresis.

도 7의 lane 1은 이스트 단백질 혼합물과 표준 GST tagging 유비퀴틴과의 혼합액을 가해 분석한 것이고, lane 2는 실험에서 얻어진 상층액을 가해 분석한 것, 그리고 lane 3는 글루타티온 용액을 이용하여 나노입자로부터 분리해낸 용액을 가한 것이다. lane 2에는 복잡한 이스트 단백질 혼합물의 밴드들이 나타나있고, lane 3에는 다른 비특이적 반응으로 인해 나타난 단백질 밴드가 전혀 없이 GST tagging 유비퀴틴의 밴드만이 나타나있는 것을 볼 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따라 제조된 나노입자는 비특이적 단백질이 많이 존재하는 복잡한 단백질 시료 중에서도 선택적으로 GST tagging 유비퀴틴만을 분리 정제할 수 있음을 확인하였다.7 is analyzed by adding a mixture of yeast protein mixture and standard GST tagging ubiquitin, lane 2 is analyzed by adding the supernatant obtained in the experiment, and lane 3 is separated from the nanoparticles using glutathione solution The solution was removed. Lane 2 shows bands of complex yeast protein mixtures and lane 3 shows only bands of GST tagging ubiquitin with no protein bands due to other nonspecific reactions. Accordingly, it was confirmed that the nanoparticles prepared according to the present invention can selectively separate and purify only GST tagging ubiquitin among complex protein samples in which a large number of nonspecific proteins are present.

실험예 4: 표준 N 말단 GST tagging 유비퀴틴과 인간 혈청의 단백질의 혼합물에 대한 분리 정제 실험Experimental Example 4: Isolation and Purification of a Mixture of Standard N-Terminal GST Tagging Ubiquitin and Protein of Human Serum

인간 혈청 단백질 혼합물에 대해 위의 실험예 3과 같이 표준 GST tagging 유비퀴틴과의 혼합액을 만들어 준비하였다. 이 후, 위의 실험예 1과 같은 실험과정을 통해 분리한 후 SDS-PAGE 젤 전기영동으로 분석하였다. Human serum protein mixtures were prepared by preparing a mixture with standard GST tagging ubiquitin as in Experiment 3 above. Thereafter, the resultant was separated through the same experimental procedure as in Experimental Example 1, and analyzed by SDS-PAGE gel electrophoresis.

도 8의 lane 1은 인간 혈청 단백질 혼합물과 표준 GST tagging 유비퀴틴과의 혼합액을 가해 분석한 것이고, lane 2는 실험에서 얻어진 상층액을 가해 분석한 것이며, lane 3은 글루타티온 용액을 이용해 나노입자로부터 분리해낸 용액을 가한 것이다. 위의 실험예 3에서와 마찬가지로 상기 실험으로 제조된 나노입자가 비특이적 단백질이 많이 존재하는 복잡한 단백질 시료임에도 불구하고 선택적으로 GST tagging 유비퀴틴만을 분리할 수 있음을 확인하였다. Lane 1 of FIG. 8 was analyzed by adding a mixture of human serum protein mixture and standard GST tagging ubiquitin, lane 2 was analyzed by adding supernatant obtained in the experiment, and lane 3 was separated from nanoparticles using glutathione solution. Solution was added. As in Experiment 3, it was confirmed that the nanoparticles prepared by the above experiments were able to selectively separate only GST tagging ubiquitin, despite being a complex protein sample having many nonspecific proteins.

이상의 결과는 본 발명에 따른 나노입자가 GST tagging 단백질과 효과적으로 결합하며, 그 이외의 단백질과는 전혀 화학결합을 하지 않음으로써 매우 효과적으로 GST tagging 단백질을 분리 정제할 수 있다는 사실을 보여준다. The above results show that the nanoparticles according to the present invention can effectively bind to GST tagging protein, and can effectively separate and purify GST tagging protein by not chemically binding to other proteins.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a method for producing a nanoparticle for protein separation according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 도 2a 및 2b는 TEOS에 의하여 표면이 코팅되기 전 후의 나노입자에 대한 TEM 이미지이다. 도 2a를 참조하면, 나노입자 내부에 존재하는 Fe3O4입자가 구형의 형태로 존재하는 것을 알 수 있으며, 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의하여 상기 Fe3O4입자의 표면은 일정한 두께의 실리카로 코팅되는 것을 알 수 있다.2A and 2B are TEM images of nanoparticles before and after surface coating by TEOS. Referring to Figure 2a, it can be seen that the Fe 3 O 4 particles present in the nanoparticles present in the form of a sphere, referring to Figure 2b, the surface of the Fe 3 O 4 particles by the method according to the invention It can be seen that the silver is coated with a certain thickness of silica.

도 3a는 Fe3O4의 VMS 데이터이며, 도 3b는 Fe3O4@SiO2 나노입자의 VMS 데이터이다.3A is VMS data of Fe 3 O 4 , and FIG. 3B is VMS data of Fe 3 O 4 @SiO 2 nanoparticles.

도 4는 본 실험예에 따른 LC/MS 분석 결과를 보여준다. 먼저 크로마토그램 A는 표준 N 말단 GST tagging 유비퀴틴 3 μg을 위 실험의 상층액과 나노입자를 트립신화하는 과정과 동시에 트립신화하여 LC/MS분석을 통해 얻은 베이스피크 크로마토그램이다. 도 4의 B는 상층액에 남아있는 단백질을 트립신화한 뒤 분석한 베이스피크 크로마토그램이다. 도 4의 C는 나노입자에 의해 분리된 단백질을 트립신화한 뒤 분석한 베이스피크 크로마토그램이다. 4 shows the results of LC / MS analysis according to the present experimental example. First, chromatogram A is a base peak chromatogram obtained by LC / MS analysis by trypsinizing 3 μg of standard N-terminal GST tagging ubiquitin at the same time as trypsinizing the supernatant and nanoparticles of the above experiment. 4B is a base peak chromatogram analyzed after trypsinization of the protein remaining in the supernatant. 4C is a base peak chromatogram analyzed after trypsinization of the protein separated by nanoparticles.

도 5는 비특이적 단백질의 존재 없이 GST tagging 단백질만 존재하는 경우에 본 발명에 따른 나노입자로 분리된 단백질의 SDS-PAGE 젤 전기영동 사진이다.5 is an SDS-PAGE gel electrophoresis picture of a protein separated into nanoparticles according to the present invention when only GST tagging protein is present without nonspecific protein.

도 6은 GST tagging 유비퀴틴과 에놀라제 혼합액을 본 발명에 따른 나노입자 로 분리하여 얻어진 단백질의 SDS-PAGE 젤 전기영동 사진이다.Figure 6 is a SDS-PAGE gel electrophoresis picture of the protein obtained by separating the GST tagging ubiquitin and enolase mixture into nanoparticles according to the present invention.

도 7은 GST tagging 유비퀴틴과 이스트 단백질 혼합물을 본 발명에 따른 나노입자로 분리하여 얻어진 단백질의 SDS-PAGE 젤 전기영동 사진이다.7 is a SDS-PAGE gel electrophoresis picture of a protein obtained by separating GST tagging ubiquitin and yeast protein mixture into nanoparticles according to the present invention.

도 8은 GST tagging 유비퀴틴과 인간 혈청 단백질의 혼합액을 본 발명에 따른 나노입자로 분리하여 얻어진 단백질의 SDS-PAGE 젤 전기영동 사진이다.8 is an SDS-PAGE gel electrophoresis picture of a protein obtained by separating a mixture of GST tagging ubiquitin and human serum protein into nanoparticles according to the present invention.

<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100: 자성입자100: magnetic particles

110: 실리카층110: silica layer

Claims (24)

자성 나노입자의 표면에 글루타티온기(glutathione)가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자.GST tagging protein separation nanoparticles characterized in that the glutathione group (glutathione) is bonded to the surface of the magnetic nanoparticles. 제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 실리카층으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle for separating GST tagging protein according to claim 1, wherein the magnetic nanoparticle is coated with a silica layer. 제2항에 있어서, 상기 글루타티온기는 2-피리딜디설파이드기와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle for separating GST tagging proteins according to claim 2, wherein the glutathione group is bonded to a 2-pyridyldisulfide group. 제3항에 있어서, 상기 2-피리딜디설파이드기는 상기 실리카층에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle for separating GST tagging proteins according to claim 3, wherein the 2-pyridyldisulfide group is bonded to the silica layer. 제1항에 있어서, 상기 나노입자의 표면에 입자의 응집을 방지하는 기능기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle for separating GST tagging protein according to claim 1, further comprising a functional group for preventing agglomeration of particles on the surface of the nanoparticle. 제5에 있어서, 상기 응집을 방지하는 기능기는 포스포네이트기를 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle for separating GST tagging proteins according to claim 5, wherein the functional group for preventing aggregation includes a phosphonate group. 제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 산화철, 망간 또는 아연 중 어느 하나 이상이 도핑된 산화철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자. The nanoparticle of claim 1, wherein the magnetic nanoparticle is selected from the group consisting of iron oxide, cobalt, and nickel doped with at least one of iron oxide, manganese, and zinc. 제1항에 있어서, 상기 나노입자의 직경은 25 내지 35nm인 것을 특징으로 하는 단백질 분리용 나노입자.According to claim 1, wherein the nanoparticles are nanoparticles for protein separation, characterized in that the diameter of 25 to 35nm. 자성 나노입자의 표면을 실리카층으로 코팅하는 단계; Coating the surface of the magnetic nanoparticles with a silica layer; 상기 실리카층에 2-피리딜디설파이드기를 결합시키는 단계; 및Bonding a 2-pyridyldisulfide group to the silica layer; And 상기 2-피리딜디설파이드기에 글루타티온기를 결합시키는 단계를 포함하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. Method for producing a nanoparticles for GST tagging protein separation comprising the step of bonding a glutathione group to the 2-pyridyl disulfide group. 제9항에 있어서, 상기 실리카층의 코팅 단계는 자성입자를 분산제와 함께 용매에 분산시키는 단계; 자성입자가 분산된 상기 용액에 암모니아(NH3)와 테트라에틸오르쏘실리케이트(TEOS)를 첨가하여 상기 자성입자의 표면을 실리카층으로 코팅하는 단계; 상기 실리카 코팅된 자성입자를 침전시킨 후 용매로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. The method of claim 9, wherein the coating of the silica layer comprises: dispersing magnetic particles together with a dispersant in a solvent; Coating a surface of the magnetic particles with a silica layer by adding ammonia (NH 3 ) and tetraethylorthosilicate (TEOS) to the solution in which the magnetic particles are dispersed; Precipitating the silica-coated magnetic particles, and then separating from the solvent. 제9항에 있어서, 상기 2-피리딜디설파이드기를 실리카층에 결합시키는 단계 는 나노입자를 용매에 분산시키는 단계; 상기 나노입자가 분산된 용매에 3-아미노프로필트리에톡시실란을 첨가하여 상기 나노입자의 실리카층에 3-아미노프로필기를 결합시키는 단계; 3-아미노프로필기가 결합된 상기 나노입자 분산액에 N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. The method of claim 9, wherein the bonding of the 2-pyridyldisulfide group to the silica layer comprises dispersing nanoparticles in a solvent; Coupling 3-aminopropyl group to the silica layer of the nanoparticle by adding 3-aminopropyltriethoxysilane to the solvent in which the nanoparticles are dispersed; Preparation of nanoparticles for separating GST tagging protein, comprising adding N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate to the nanoparticle dispersion having 3-aminopropyl group bound thereto Way. 제9항에 있어서, 상기 2-피리딜디설파이드기에 글루타티온기를 결합시키는 단계는 상기 2-피리딜디설파이드기가 결합된 나노입자에 글루타티온 용액을 혼합한 다음 세척액을 이용하여 나노입자와 디설파이드 결합을 이루지 않고 나노입자의 표면에 흡작되어 있는 글루타티온을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. The method of claim 9, wherein the bonding of the glutathione group to the 2-pyridyldisulfide group is performed by mixing a glutathione solution into the nanoparticles to which the 2-pyridyldisulfide group is bonded and then using a washing solution to form a nanoparticle without disulfide bonds. A method for producing nanoparticles for separating GST tagging proteins, comprising the step of removing glutathione that has been absorbed on the surface of the particles. 제9항에 있어서, 입자의 응집을 방지하는 기능기를 상기 실리카층에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. 10. The method of claim 9, further comprising the step of binding a functional group to prevent the aggregation of particles to the silica layer. 제13항에 있어서, 상기 입자의 응집을 방지하는 기능기는 포스포네이트기를 포함하는 것을 특징으로 하는 GST tagging 단백질 분리용 나노입자의 제조 방법. The method for preparing nanoparticles for separating GST tagging proteins according to claim 13, wherein the functional group for preventing aggregation of the particles comprises a phosphonate group. 제14항에 있어서, 상기 포스포네이트기를 결합시키는 단계는 상기 나노입자 를 용매에 분산시키는 단계; 및 나노입자가 분산된 상기 용매에 3-(트리히드록시실릴)프로필메틸포스포네이트를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 분리용 나노입자 제조 방법. The method of claim 14, wherein the bonding of the phosphonate group comprises dispersing the nanoparticles in a solvent; And adding 3- (trihydroxysilyl) propylmethylphosphonate to the solvent in which the nanoparticles are dispersed. 글루타티온기를 갖는 자성 나노입자와 단백질 혼합물을 혼합하는 단계; 상기 단백질 혼합물 중 상기 글루타티온기와 결합하는 GST tagging 단백질을 상기 나노입자와 결합시키는 단계; 및 상기 GST tagging 단백질과 결합된 나노입자를 상기 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계를 포함하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.Mixing a magnetic nanoparticle having a glutathione group and a protein mixture; Binding the GST tagging protein to the nanoparticles to bind the glutathione group in the protein mixture; And separating the nanoparticles bound to the GST tagging protein from the protein mixture. 제16항에 있어서, 상기 GST tagging 단백질과 결합된 나노입자를 상기 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계는 자성 물질을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.17. The method of claim 16, wherein separating the nanoparticles bound to the GST tagging protein from the protein mixture is performed using a magnetic material. 제16항에 있어서, 상기 GST tagging 단백질과 결합된 나노입자를 상기 단백질 혼합물로부터 분리하는 단계 이후에, 상기 나노입자로부터 GST tagging 단백질을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.The method of claim 16, further comprising, after separating the nanoparticles bound to the GST tagging protein from the protein mixture, separating the GST tagging protein from the nanoparticles. Isolation and purification method of GST tagging protein. 제16항에 있어서, 상기 글루타티온기는 2-피리딜디설파이드기와 결합되어 있 는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.17. The method of claim 16, wherein the glutathione group is bonded to a 2-pyridyldisulfide group. 제16항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 입자의 응집을 방지하는 기능기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.The method of claim 16, wherein the magnetic nanoparticles further comprise a functional group for preventing aggregation of the particles. 제20항에 있어서, 상기 입자의 응집을 방지하는 기능기는 포스포네이트기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.The method for separating and purifying GST tagging protein using magnetic nanoparticles according to claim 20, wherein the functional group for preventing aggregation of the particles comprises a phosphonate group. 제16항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 산화철, 망간 또는 아연 중 어느 하나 이상이 도핑된 산화철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.17. The method of claim 16, wherein the magnetic nanoparticles are selected from the group consisting of iron oxide, cobalt, and nickel doped with at least one of iron oxide, manganese, and zinc. . 제16항에 있어서, 상기 자성 나노입자의 표면이 실리카층으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.17. The method of claim 16, wherein the surface of the magnetic nanoparticles is coated with a silica layer. 제16항에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 에놀라제, 이스트 단백질, 인간 혈 청단백질 중에서 선택된 1 이상의 단백질과 GST tagging 유비퀴틴의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자성 나노입자를 이용한 GST tagging 단백질의 분리 정제 방법.The method of claim 16, wherein the protein mixture is a mixture of one or more proteins selected from enolase, yeast protein, and human serum proteins, and GST tagging ubiquitin.
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