KR20100079579A - Manufacturing method of bactriophage in which molecular recognition material is arranged and using method of the same for detecting extremely small quantities and mass analysis device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지의 제조 방법 및 상기 제조 방법으로 제조된 박테리오파아지를 미량 검출물을 검출하는데 활용하는 방법 및 상기 박테리오파아지를 이용한 질량 분석 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 본 발명은 박테리오파아지의 몸통 (p8 표면 단백질)에 고신호 출력 펩타이드를 다량으로 진열하고 머리부분 (p3 표면 단백질)에는 검출물질에 특이적으로 반응할 수 있는 분자인지물질을 진열한 섬사상 박테리오파아지를 제조하는 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 박테리오파아지 및, 상기 박테리오파아지를 이용하여 극미량의 검출물질이 복잡한 혼합물속에 존재할 때 이를 선택적이고 효율적으로 분석하는데 활용하는 방법 및 상기 박테리오파아지를 이용한 질량 분석 장치에 관한 것이다.The present invention provides a method for producing a bacteriophage in which a molecular cognitive substance that can be specifically reflected on a detection material and a method for utilizing the bacteriophage prepared by the manufacturing method to detect traces and a mass using the bacteriophage It relates to an analysis device. More specifically, the present invention is a molecular cognitive substance that can display a large amount of high signal output peptide on the body (p8 surface protein) of the bacteriophage and specifically react to the detection substance on the head (p3 surface protein). Method for producing the island-like filamentous bacteriophage displayed, the bacteriophage produced by the production method and the method using the bacteriophage to selectively and efficiently analyze when a trace amount of the detection substance is present in the complex mixture and the It relates to a mass spectrometer using bacteriophage.
파아지 진열 기법은 1985년 George Smith 박사가 처음으로 그 아이디어를 제안함으로서 시작되었다 (Smith GR. 1985 Science. 228(4705): 1315-1317). 이는 섬사상 박테리오 파아지가 그 전체 게놈의 길이가 길지 않아 이를 유전자 조합 기법으로 변형시킴으로써 그것의 표면 단백질 외부에 목적하는 펩타이드나 단백질을 진열시킬 수 있다는 원리로부터 시작된 아이디어이다. 섬사상 박테리오파아지는 3, 6, 7, 8, 9번과 같이 모두 5가지 종류의 표면 단백질을 보유하고 있는데 그중 3번과 8번 단백질이 이러한 진열에 널리 활용되고 있다. The phage display technique was initiated in 1985 by Dr. George Smith for the first time suggesting the idea (Smith GR. 1985 Science. 228 (4705): 1315-1317). The idea originated from the principle that filamentous bacteriophages can display the desired peptide or protein outside of its surface protein by modifying it with gene combining techniques because the entire genome is not long. The filamentous bacteriophage has five types of surface proteins, such as 3, 6, 7, 8 and 9, of which
우선 파아지 게놈내에 있는 3번이나 8번 유전자의 앞쪽에 해당 응용에 적합한 형태의 물질(단백질이나 펩타이드)에 해당하는 염기서열을 적당한 규모의 임의성을 견지한 채 첨가하고, 이로부터 만들어진 재조합 파아지 유전자군을 박테리아에 주입한 뒤 이를 기르게 되면 첨가된 물질을 3번이나 8번 표면단백질의 표면에 진열한 박테리오파아지군을 얻을 수 있게 된다. 이 군 속에 들어 있는 어떤 개체가 목적하는 타겟물질을 고선택성과 고친화도를 견지한 채 붙잡는지 스크리닝 과정을 통해 선별해내게 된다. 이 기법을 활용하여 특정 타겟물질을 특이적으로 인지할 수 있는 분자 인지물질의 개발이 이뤄져 왔다. First, a sequence corresponding to a material (protein or peptide) of a type suitable for the application (protein or peptide) is added to the front of
현재 질환 진단을 위해서 사용하는 방법은 면역반응 기반 진단이 대부분을 차지하고 있다. 일반적으로 항원 항체 반응을 이용한 이 진단방법은 형광이나 발광과 같은 분광학적 신호를 이용하므로 여러 가지 서로 다른 마커를 동시에 측정하는 것이 용이하지 않을 때가 많다. 또한 분광학적 신호는 신호간의 간섭이 많아 정확 한 결과를 얻지 못할 수가 있다. 이러한 단점들을 보완하거나 대체할 수 있는 방법으로 질량분석법을 이용한 진단이 제기되고 있다. 질량분석법은 물질 고유의 질량을 정확하게 측정하는 방법으로 적은 차이까지 정밀하게 측정할 수 있고 여러 가지가 섞여 있는 경우에도 동시에 각각의 물질을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 특징으로 현재 사용되는 분광학적인 진단방법의 단점을 보완할 수 있다.Currently, the method used for diagnosing diseases is mainly based on immune response diagnosis. In general, this diagnostic method using an antigen-antibody reaction uses spectroscopic signals such as fluorescence or luminescence, so it is often difficult to measure several different markers at the same time. In addition, spectroscopic signals may have a high degree of interference between the signals, which may result in inaccurate results. Diagnosis using mass spectrometry has been proposed as a way to supplement or replace these shortcomings. Mass spectrometry is an accurate method of measuring the intrinsic mass of a substance, which has the advantage of being able to precisely measure even small differences and simultaneously measuring individual substances even when they are mixed. This feature complements the shortcomings of spectroscopic diagnostic methods currently used.
많은 장점을 가지고 있는 질량분석법의 문제점은 분광학적 방법이 가지고 있는 장점인 민감도에 아직 못 미치고 있다는 점이다. 즉 미량의 물질을 탐지할 수 있는 신호 증폭기술이 필요하고 이를 통해 최소한 분광학적 방법의 민감도와 같은 수준의 민감도를 가질 수 있도록 해야 할 필요성이 있다.The problem with mass spectrometry, which has many advantages, is that it still falls short of the sensitivity of the spectroscopic method. In other words, there is a need for signal amplification to detect traces of substances, and thus to have at least the same level of sensitivity as that of spectroscopic methods.
본 발명은 이러한 기술 개발의 필요성을 달성하기 위한 새로운 방향의 접근방식을 도입하여 질량분석법을 이용한 고 민감도 진단방법의 개발을 추진하고자 개발되었다. The present invention was developed to introduce a new direction of approach to achieve the necessity of such technology development, and to promote the development of high sensitivity diagnostic method using mass spectrometry.
본 발명에서는 박테리오파아지의 8번 단백질에 트롬빈 절단서열과 질량분석시 고신호 출력 펩타이드를 서로 연결시킨 채 진열하고 3번 단백질에는 타겟물질을 직간접적으로 인지할 수 있는 분자인지물질을 진열하였다. In the present invention, the protein 8 of the bacteriophage was displayed with the thrombin cleavage sequence and the high signal output peptide connected to each other during mass spectrometry, and the
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, an object of the present invention is to provide a method for producing a bacteriophage on which a molecular recognition material that can be specifically reflected on the detection material.
본 발명의 다른 목적은 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지의 제조 방법으로 제조된 박테리오파아지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bacteriophage prepared by the method for producing a bacteriophage in which a molecular recognition material that can be specifically reflected on a detection substance is displayed.
본 발명의 또 다른 목적은 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지를 미량 검출물을 검출하는데 활용하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of using a bacteriophage on which a molecular cognitive substance that can be specifically reflected on a detection substance is displayed to detect a trace amount.
본 발명의 또 다른 목적은 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지를 이용한 질량 분석 장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a mass spectrometer using bacteriophages in which molecular recognition materials are displayed which can be specifically reflected on a detection material.
본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, (A) 변형된 p8 파아지미드에 트롬빈 아미노산 절단 서열과 신호증폭용 펩타이드에 해당하는 유전자 스페이서를 삽입함으로써 재조합 파아지미드를 제조하는 단계; (B) 변형된 fd-SN-tet GGGGS linker에 변형된 Z domain 펩타이드에 해당하는 유전자 절편을 삽입함으로써 재조합 파아지를 제조하는 단계; 및 (C) p3에는 변형된 Z domain 이 붙고 p8에는 트롬빈 아미노산 절단 서열과 신호증폭용 펩타이드를 가지고 있는 파이지를 제조하 는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지의 제조 방법을 제시한다.The present invention provides a recombinant phagemid by inserting a gene spacer corresponding to a thrombin amino acid cleavage sequence and a signal amplifying peptide into a modified p8 phagemid to achieve the object as described above; (B) preparing a recombinant phage by inserting a gene segment corresponding to the modified Z domain peptide into the modified fd-SN-tet GGGGS linker; And (C) preparing a page having a modified Z domain attached to p3 and a thrombin amino acid cleavage sequence and a signal amplifying peptide at p8. A method for producing a bacteriophage on which molecular recognition materials are displayed is provided.
또한 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열된 박테리오파아지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a bacteriophage in which a molecular recognition material is displayed which can be specifically reflected on a detection material, which is prepared by the above method.
상기 박테리오파아지는 상기 몸통에 고신호 출력 펩타이드를 다량 진열하고 머리부분에는 검출물질에 특이적으로 반응할 수 있는 분자인지물질이 진열된 것인 것이 바람직하다.The bacteriophage preferably displays a large amount of high signal output peptide on the body and a molecular cognitive material capable of reacting specifically with a detection material on the head.
상기 몸통은 p8 표면 단백질이며, 상기 머리부분은 p3 표면 단백질인 것인 것이 바람직하다.The body is a p8 surface protein, the head is preferably a p3 surface protein.
상기 p8 표면 단백질에는 트롬빈 절단서열과 질량분석시 고신호 출력 펩타이드를 서로 연결시킨 채 진열된 것인 것이 바람직하다.It is preferable that the p8 surface protein is displayed with the thrombin cleavage sequence and the high signal output peptide connected to each other during mass spectrometry.
상기 박테리오파아지는 섬사상 박테리오파아지인 것인 것이 바람직하다.The bacteriophage is preferably an island-like bacteriophage.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 상기 박테리오파아지를 미량 검출물을 검출하는데 활용하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for utilizing the bacteriophage to detect traces in order to achieve the object as described above.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 상기 박테리오파아지를 이용하여 미량 검출물을 검출하는 질량 분석 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a mass spectrometer that detects a trace detectable object using the bacteriophage in order to achieve the object as described above.
본 발명의 박테리오파아지는 검출 물질에 특이적으로 반영할 수 있는 분자 인지 물질이 진열되어 있다. 그러므로, 본 발명의 박테리오파아지는 미량 물질을 특이적으로 탐지할 수 있는 질량 분석 장치에 활용될 수 있다. 하나의 항원에 하나 의 파아지가 붙지만 그 하나의 파아지에는 150개 남짓되는 펩타이드가 치렁치렁 매달려 있기 때문에 신호가 증폭되는 효과가 있다. 그러므로, 미량 물질을 효과적으로 탐지할 수 있게 된다.The bacteriophages of the present invention are displayed with molecular recognition materials that can be specifically reflected on the detection material. Therefore, the bacteriophage of the present invention can be utilized in a mass spectrometer that can specifically detect trace substances. One phage is attached to one antigen, but the signal is amplified because more than 150 peptides are suspended in one phage. Therefore, it is possible to effectively detect trace substances.
본 발명은 크게 세 부분으로 구성되어 있다. 첫째 부분은 트롬빈 절단 아미노산 서열과 신호증폭용 펩타이드 서열을 섬사상 박테리오파아지의 몸통을 이루는 8번 단백질에 유전자 재조합 기법으로 연결시켜 파아지 게놈을 재구성하고 이를 박테리아에 주입하는 과정이다. 둘째 부분은 재구성된 박테리오파아지 게놈을 함유하고 있는 박테리아를 배양함으로써 트롬빈 절단 아미노산 서열과 신호증폭용 펩타이드를 몸통에 진열시킨 박테리오파아지를 다량으로 분리정제하는 과정이다. 셋째 부분은 정제된 재조합 박테리오파아지를 이용하여 단백질 혼합상으로 존재하는 시료 속에 극미량으로 존재하는 검출 물질을 분석하는 과정이다.The present invention consists of three parts. The first part is the process of recombining the thrombin cleavage amino acid sequence and signal amplification peptide sequence to protein No. 8, which forms the trunk of an islet bacteriophage, using genetic recombination to reconstruct the phage genome and inject it into bacteria. The second part is the process of separating and purifying a large amount of bacteriophage displaying the thrombin cleavage amino acid sequence and the signal amplifying peptide on the body by culturing the bacteria containing the reconstituted bacteriophage genome. The third part is a process of analyzing the detection substance present in the trace amount in the sample present in the protein mixture phase using purified recombinant bacteriophage.
이하, 구체적인 실험을 통해서 더욱 상세하게 설명한다.It will be described below in more detail through a specific experiment.
<실험1> 도 2에 도시된 변형된 p8 파아지미드에 트롬빈 아미노산 절단 서열과 신호증폭용 펩타이드에 해당하는 유전자 스페이서를 삽입함으로써 재조합 파아지미드를 만들었다.Experiment 1 A recombinant phagemid was prepared by inserting a gene spacer corresponding to a thrombin amino acid cleavage sequence and a signal amplifying peptide into the modified p8 phagemid shown in FIG. 2.
1) NcoI과 NotI으로 절단되고 탈인산효소처리된 파아지미드 절편의 준비1) Preparation of phagemid fragments digested with NcoI and NotI and dephosphatylated
도 2에 도시된 바와 같이, 8㎍의 변형된 pS1607 LVPRGS linker 파아지미드를 100㎕의 전체 반응액에 넣고 2㎕의 제한효소 NcoI과 2㎕의 제한효소 NotI과 잘 혼합한 후 5시간동안 37℃에서 항온 반응한 후 정제를 하고, 이에 2㎕의 탈인산효소을 가한 후 37℃에서 1시간동안 항온 반응한 후 이를 아가젤에 전기 영동하여 가열 추출방식으로 DNA를 분리하였다.As shown in FIG. 2, 8 μg of modified pS1607 LVPRGS linker phagemid was added to 100 μl of total reaction solution and mixed well with 2 μl of restriction enzyme NcoI and 2 μl of restriction enzyme NotI, followed by 37 ° C. for 5 hours. After incubation at and purified, 2μl dephosphatase was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. for 1 hour, followed by electrophoresis on agagel to separate DNA by heat extraction.
2) 트롬빈 절단자리와 고신호 출력용 펩타이드 염기서열을 보유한 스페이서들의 준비2) Preparation of spacers with thrombin cleavage site and peptide sequence for high signal output
도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서를 이루는 정방향 프라이머(1for, 2for, 3for, 4for, 5for) 와 역방향 프라이머(1back, 2back, 3back, 4back, 5back)를 각각 100㎕ 전체 반응액에 50㎕ 넣고 5㎕의 다중핵산키나제와 섞은 뒤 37℃에 1시간 동안 항온 처리한 뒤, 둘을 서로 동일량(1for와 1back, 2for와 2back, 3for와 3back, 4for와 4back, 5for와 5back)으로 섞어 100℃에서 10분간 수조속에서 가열한 뒤 상온까지 90분에 걸쳐 냉각시키는 방식으로 서로 융합시켜 최종적으로 스페이서(1, 2, 3, 4, 5)를 획득하였다.As shown in FIG. 3, 50 μl of the forward primers (1for, 2for, 3for, 4for, 5for) and the reverse primers (1back, 2back, 3back, 4back, 5back) forming the spacers were respectively 50 μl into 5 μl total reaction solution. After incubation with 37 μl of polynucleic acid kinase and incubated at 37 ° C. for 1 hour, the two were mixed in equal amounts (1for and 1back, 2for and 2back, 3for and 3back, 4for and 4back, 5for and 5back) at 100 ° C. After heating in a water bath for 10 minutes, and then cooled to room temperature over 90 minutes to fuse with each other finally to obtain a spacer (1, 2, 3, 4, 5).
3) 스페이서와 절단된 파아지미드 절편의 연결반응3) Coupling reaction between spacer and cleaved phagemid fragment
제한효소로 잘려진 파아지미드 절편과 융합된 스페이서를 전체 반응액 20㎕에 각각 2㎕와 1㎕ 씩 가한 후 여기에 1㎕의 연결효소(라이게이즈)를 넣어 잘 섞은 후 16℃에서 18시간동안 항온반응을 하였다.2 μl and 1 μl of the fused phagemid fragment cut with restriction enzyme were added to 20 μl of the total reaction solution, and 1 μl of ligase (ligase) was added thereto, followed by mixing for 18 hours at 16 ° C. It was incubated.
항온반응 결과물을 정제하고 미리 준비된 DH10베타 박테리아세포에 전기충격 법을 이용하여 주입하였다. 전기충격법의 반응조건은 12.5kV/cm, 200Ω, 25mF였다. 전기충격작업이 끝난 후 암피실린을 함유한 아가 배지 플레이트에 각 스페이서별로 상기한 실험을 거친 박테리아들을 발라준 뒤 그 중 살아남은 클론들을 골라내는 방식을 통하여 전기충격법을 통해 제대로 재조합 파아지미드가 그 안으로 들어간 박테리아들을 선별하였다.The incubation results were purified and injected into DH10beta bacterial cells prepared by electroshock method. The reaction conditions of the electroshock method were 12.5 kV / cm, 200 Ω, and 25 mF. After the electric shock work, the bacteria were tested on each agar medium plate containing ampicillin, and the surviving clones were selected. Bacteria were selected.
선별된 박테리아들을 암피실린을 함유한 2xTY 배지에 넣어 기른 후 그 속에서 재조합 DNA를 정제하고 이를 pS1607 Seq-Hoon 프라이머 (5'- TGC ACG CAT CCT CGC ATT ATC -3') 를 써서 시퀀싱을 실시하여 제대로 스페이서가 도 4에 도시된 재조합 파아지미드에 들어갔는지 확인하였다. Selected bacteria were grown in 2xTY medium containing ampicillin, purified recombinant DNA therein, and sequenced using pS1607 Seq-Hoon primer (5'- TGC ACG CAT CCT CGC ATT ATC -3 '). It was confirmed whether the spacer entered the recombinant phagemid shown in FIG. 4.
<실험2> 변형된 fd-SN-tet GGGGS linker에 변형된 Z domain 펩타이드에 해당하는 유전자 절편을 삽입함으로써 재조합 파아지를 만들었다.<Experiment 2> Recombinant phage was made by inserting the gene fragment corresponding to the modified Z domain peptide into the modified fd-SN-tet GGGGS linker.
1) SfiI과 NotI으로 절단되고 탈인산효소처리된 파아지 절편의 준비1) Preparation of Phosphate Sections Cleaved with SfiI and NotI and Dephosphatase-treated
6.5㎍의 변형된 fd-SN-tet GGGGS linker 파아지를 100㎕의 전체 반응액에 넣고 2.5㎕의 제한효소 SfiI과 잘 혼합한 후 16시간 동안 50℃에서 항온 반응한 후 정제를 하고, 이에 2.5㎕의 제한효소 NotI을 가한 후 37℃에서 4시간동안 항온 반응한 후 정제를 하고, 이에 2㎕의 탈인산효소을 가한 후 37℃에서 1시간 동안 항온 반응한 후 이를 아가젤에 전기 영동하여 가열 추출방식으로 DNA를 분리하였다.6.5 μg of modified fd-SN-tet GGGGS linker phage was added to 100 μl of total reaction solution, mixed well with 2.5 μl of restriction enzyme SfiI, incubated at 50 ° C. for 16 hours, and purified. After addition of the restriction enzyme NotI of the reaction, the reaction was incubated at 37 ° C. for 4 hours, followed by purification. After adding 2 μl of dephosphatase, the reaction was incubated at 37 ° C. for 1 hour, followed by electrophoresis on agagel, followed by heating extraction. DNA was isolated.
2) 변형된 Z domain 펩타이드 염기서열을 보유한 절편의 준비2) Preparation of a fragment containing the modified Z domain peptide sequence
5.3㎍의 fd-SN-tet GGGGS linker에 도 6에 도시된 바와 같은 변형된 Z domain 펩타이드 염기서열을 삽입하여 재조합된 파아지를 100㎕의 전체 반응액에 넣고 2.5㎕의 제한효소 SfiI과 잘 혼합한 후 16시간 동안 50℃에서 항온 반응한 후 정제를 하고, 이에 2.5㎕의 제한효소 NotI을 가한 후 37℃에서 4시간동안 항온 반응한 후 정제를 후 이를 아가젤에 전기 영동하여 가열 추출방식으로 절편을 분리하였다.A modified Z domain peptide sequence as shown in FIG. 6 was inserted into 5.3 μg of the fd-SN-tet GGGGS linker, and the recombinant phage was added to 100 μl of total reaction solution and mixed well with 2.5 μl of restriction enzyme SfiI. After incubation at 50 ° C. for 16 hours, purification was carried out, and 2.5 μl of restriction enzyme NotI was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. for 4 hours, followed by purification. Was separated.
3) 변형된 Z domain 펩타이드 염기서열을 보유한 절편과 절단된 파아지 절편의 연결반응3) Linkage of the fragment with the modified Z domain peptide sequence to the cleaved phage fragment
제한효소로 잘려진 파아지 절편과 융합된 절편을 전체 반응액 20㎕에 각각 2㎕와 0.4㎕ 씩 가한 후 여기에 1㎕의 연결효소(라이게이즈)를 넣어 잘 섞은 후 16℃에서 18시간동안 항온반응을 하였다.2 μl and 0.4 μl of the phage fragment cut with restriction enzyme were added to 20 μl of the total reaction solution, and 1 μl of ligase (ligase) was added thereto, followed by mixing at room temperature for 16 hours at 16 ° C. Reaction.
항온반응 결과물을 정제하고 미리 준비된 DH10베타 박테리아세포에 전기충격법을 이용하여 주입하였다. 전기충격법의 반응조건은 12.5kV/cm, 200Ω, 25mF였다.The incubation result was purified and injected into DH10beta bacterial cells prepared by electroshock method. The reaction conditions of the electroshock method were 12.5 kV / cm, 200 Ω, and 25 mF.
전기충격작업이 끝난 후 테트라사이클린을 함유한 아가 배지 플레이트에 박테리아들을 발라준 뒤 그 중 살아남은 클론들을 골라내는 방식을 통하여 전기충격법을 통해 제대로 재조합 파아지미드가 그 안으로 들어간 박테리아들을 선별하였다.After the electric shock work, the bacteria were applied to the tetracycline-containing agar medium plate, and the surviving clones were selected to select the bacteria that had been properly recombined with the phage.
도 7에 도시된 바와 같이, 선별된 박테리아들을 테트라사이클린을 함유한 2xTY 배지에 넣어 기른 후 그 속에서 재조합 DNA를 정제하고 이를 fd-tet VIII Hoon 프라이머 (5'- TCT TTA GTC CTC AAA GCC TCC -3')를 써서 시퀀싱을 실시하여 제대로 변형된 Z domain 염기서열이 재조합 파아지에 들어갔는지 확인하였다.As shown in FIG. 7, the selected bacteria were grown in 2 × TY medium containing tetracycline and purified therein, and the recombinant DNA was purified therefrom and fd-tet VIII Hoon primer (5′-TCT TTA GTC CTC AAA GCC TCC − Sequencing was performed using 3 ') to confirm that the correctly modified Z domain sequence was introduced into the recombinant phage.
<실험3> 실험2에서 재조합된 파아지를 정제하고, 실험1에서 재조합된 파아지미드는 K91BluKan cell에 넣어 starved cells을 만든다. 실험2에서 정제된 파아지를 starved cells에 감염시켜 16 시간동안 원하는 파아지를 증폭하고 정제하였다.<
1) 실험2에서 변형된 Z domain 펩타이드에 해당하는 유전자 절편이 삽입되게 재조합된 파아지가 들어간 것으로 확인된 선별된 박테리아를 1mM IPTG와 테트라사이클린을 함유한 2xTY 배지에 넣어 기른 후, centrifuge에 의해 supernatant는 새로운 튜브에 옮겨 담고 박테리아는 제거한다.1) In the experiment 2, the selected bacterium identified as containing the recombinant phage inserted into the gene fragment corresponding to the modified Z domain peptide was grown in 2xTY medium containing 1 mM IPTG and tetracycline, and then the supernatant was centrifuge. Transfer to a new tube and remove bacteria.
새로운 튜브에 옮겨 담은 supernatant에 1/5 볼륨의 PEG/NaCl을 넣고 잘 혼합한 후 1시간 동안 얼음에 넣어 저온실에 놓아둔다. centrifuge에 의해 supernatant를 제㎛거하고 튜브는 뒤집어서 5분 정도 말린다. 파아지 pellet을 PBS 버퍼에 잘 녹이고 다시 한 번 centrifuge에 의해 파아지가 녹아있는 supernatant를 새로운 튜브에 옮겨 담는다. 이러한 과정을 다시 한 번 반복한 후, PBS 버퍼에서 투석을 실행하고 0.45㎛ 크기의 필터를 사용하여 파이지의 정제를 마무리 한다.
2) 실험1에서 p8 파아지미드에 트롬빈 아미노산 절단 서열과 신호증폭용 펩 타이드에 해당하는 유전자가 삽입되게 재조합된 파아지미드는 미리 준비된 K91BluKan 박테리아세포에 전기충격법을 이용하여 주입하였다. 전기충격법의 반응조건은 12,5kV/cm, 200Ω, 25mF였다.2) In
전기충격작업이 끝난 후 암피실린과 카나마이신을 함유한 아가 배지 플레이트에 박테리아들을 발라준 뒤 그 중 살아남은 클론들을 골라내는 방식을 통하여 전기충격법을 통해 제대로 재조합 파아지미드가 그 안으로 들어간 박테리아들을 선별하였다.After the shock, the bacteria were applied to the agar medium plate containing ampicillin and kanamycin, and the surviving clones were selected to select the bacteria that had been properly recombined with the phage.
선별된 박테리아를 기른 후, 100㎕ 의 박테리아를 terrific broth에 넣고 기르면서 1/10 희석된 박테리아가 OD600에서 0.1에서 0.2 사이의 값이 나올 때까지 길러 파아지미드를 함유하고 있는 starved cells을 만들었다. After growing selected bacteria, 100 μl of bacteria were placed in a terrific broth and grown until 1/10 diluted bacteria were grown between OD 600 and 0.1 to 0.2 to produce starved cells containing phagemid.
3) 이렇게 만들어진 starved cells에 실험2에서 만든 파아지를 감염시켜 16 시간동안 원하는 파아지를 증폭하여 준다. centrifuge에 의해 supernatant는 새로운 튜브에 옮겨 담고 starved cells은 제거한다.3) Amplify the desired phage for 16 hours by infecting the phage prepared in Experiment 2 with the thus produced starved cells. By centrifuge, the supernatant is transferred to a new tube and starved cells are removed.
새로운 튜브에 옮겨 담은 supernatant에 1/5 볼륨의 PEG/NaCl을 넣고 잘 혼합한 후 1시간 동안 얼음에 넣어 저온실에 놓아둔다. centrifuge에 의해 supernatant를 제거하고 튜브는 뒤집어서 5분 정도 말린다. phage pellet을 PBS 버퍼에 잘 녹이고 다시 한 번 centrifuge에 의해 phage가 녹아있는 supernatant를 새로운 튜브에 옮겨 담는다. 이러한 과정을 다시 한 번 반복한 후, PBS 버퍼에서 투 석을 실행하고 0.45㎛ 크기의 필터를 사용하여 정제 한다.
최종적으로 p3에는 변형된 Z domain 이 붙고 p8에는 트롬빈 아미노산 절단 서열과 신호증폭용 펩타이드를 가지고 있는 파이지를 얻게 되며 이렇게 얻게된 정제된 재조합 박테리오파아지를 이용하여 단백질 혼합상으로 존재하는 시료속에 극미량으로 존재하는 검출 물질을 분석하는데 사용될 수 있으며, 이러한 방법은 정밀한 질량 분석 장치에 채용될 수 있다. Finally, p3 has a modified Z domain, and p8 has a phage containing a thrombin amino acid cleavage sequence and a signal amplification peptide. The purified recombinant bacteriophage thus obtained is present in a very small amount in a sample mixed with a protein. It can be used to analyze the detection material, such a method can be employed in a precise mass spectrometer.
극미량 물질 검출이 어떤 원리로 이루어지는지에 대하여 설명한다. 프로테오믹스 샘플에는 여러 단백질이 섞여 있다. 그 중 양이 아주 미량인 것을 탐지하고 대조구와 비교하여 차별성이 있는지 알고자 하는 것이 이 특허의 목적이다. 미량인 물질을 인지하는 것은 파아지 표면 3번 단백질 위로 진열된 소형 항체가 직접 그 물질을 붙잡는 경로도 가능하며, 또는 항체를 붙잡는 z-domain 단백질을 파아지 표면 3번 단백질 위에 진열시킨 다음 이것이 항체를 붙잡고 그 항체가 미량 물질을 다시 붙잡는 간접적인 경로도 가능하다. 한편 샘플 내 미량 물질은 고정화 작업을 거쳐야 한다. 가령 그 미량물질과 특이적으로 반응하는 항체를 어떤 기벽에 매달고 그 위에 샘플 혼합물을 처리한 후 인큐베이션시키는 것이 한 예가 될 수 있다. 이렇게 고정화된 미량 물질 위에 앞서 파아지를 처리해주게 되면 3번 단백질에 진열된 인지물질을 통해 다시 그 미량물질에 달라붙게 되며, 결과적으로 미량 물질과 달라붙은 파아지가 고정화된다. 그런 다음 프로테아제를 처리해서 파아지의 몸통 즉 8번 단백질에 진열된 펩타이드(150copy/phage)를 잘라내 주면 미량 물질(항원)이 샘플내에 있을 경우 파아지 8번 단백질 위에 있던 펩타이드들이 잘려 나오게 된 다. 그리고 이 펩타이드를 메스 스펙트로스코피를 측정하면 미량 물질을 검출할 수 있고, 질량 분석을 수행할 수 있다. 하나의 항원에 하나의 파아지가 붙지만 그 하나의 파아지에는 150개 남짓되는 펩타이드가 치렁치렁 매달려 있기 때문에 신호가 증폭되는 효과를 보게 된다. The principle of detection of trace substances is explained. Proteomics samples contain a mixture of proteins. It is the purpose of this patent to detect very small amounts of them and to see if they differ from the control. Recognition of trace substances can be the path by which a small antibody displayed on
본 발명이 검출의 대상으로 하는 것은 주로 주로 항체이겠지만 샘플내 미량 물질이 무엇인지에 따라 다른 형태의 수용체일 수도 있다. 예를 들면, 그것이 EGF라면 수용체는 anti-EGF antibody일수도 있지만 EGFR(EGF receptor)일수도 있다. 이것을 진열하는 것은 유전자 재조합 기법을 이용하여 파아지 유전자에 이 수용체 유전자를 첨가시킴으로서 구현한다. 가령 소형 항체(ScFv, VH)나 receptor의 유전자를 파아지 3번 유전자 앞에 집어 넣어주면 이와 같은 것을 구현할 수 있다. 이처럼 직접적으로 수용체를 파아지 3번 단백질 위에 진열하는 것이 아닌 수용체를 붙잡을 수 있는 단백질 (Z-domain: 항체의 Fc domain을 붙잡음, S-tag:Biotin 처럼 streptavidin을 붙잡음)을 3번 단백질에 진열하고 그것이 항체를 붙잡거나 아니면 streptavidin으로 conjugation되어 있는 항체를 붙잡는 방식도 채용될 수 있다. The present invention mainly targets the detection, but may be a different type of receptor depending on what the trace substance in the sample is. For example, if it is an EGF, the receptor may be an anti-EGF antibody but may be an EGFR receptor (EGFR). Displaying this is accomplished by adding this receptor gene to the phage gene using genetic recombination techniques. For example, a small antibody (ScFv, VH) or receptor gene can be inserted in front of the
한편, 검출물질의 함량을 측정하는 방법과 분자인지물질로 처리한다고 할 때 그 함량은 신호의 강도 등을 파악하는 방법은 전술한 바와 같이 잘려져 나온 펩타이드의 정량을 함으로써 검출물질의 함량을 추론한다. 이 때 사용되는 펩타이드는 MALDI-TOF에 민감하게 신호를 보내는 펩타이드들로 구성되어 있다. On the other hand, the method of measuring the content of the detection material and the method of processing the molecular cognitive material when the content of the signal to determine the strength of the signal, as described above by inferring the content of the detection material by quantifying the cut out peptide. The peptide used at this time is composed of peptides that are sensitive to MALDI-TOF.
본 발명은 생명공학 산업, 의약 산업, 진단 산업, 초정밀 질량 분석 산업 등 다양한 산업 분야에 이용할 수 있다.The present invention can be used in various industrial fields such as biotechnology industry, pharmaceutical industry, diagnostic industry, ultra-precision mass spectrometry industry.
도 1은 박테리오파아지 진열 기법을 활용한 질량분석에 활용되는 박테리오파아지의 모식도,1 is a schematic diagram of a bacteriophage utilized for mass spectrometry using the bacteriophage display technique,
도 2는 본 발명에 의한 변형된 pS1607 LVPRGS linker 뉴클레오타이드 염기서열,2 is a modified pS1607 LVPRGS linker nucleotide sequence according to the present invention,
도 3은 본 발명에 의한 스페이서를 위한 정방향 & 역방향 프라이머와 스페이서들,Figure 3 is a forward & reverse primer and spacers for the spacer according to the present invention,
도 4는 본 발명에 의한 스페이서가 재조합된 부분의 염기서열,4 is a nucleotide sequence of a recombinant region of the spacer according to the present invention,
도 5는 본 발명에 의한 fd-SN-tet의 뉴클레오타이드 염기서열,5 is a nucleotide sequence of fd-SN-tet according to the present invention,
도 6는 본 발명에 의한 변형된 Z domain 뉴클레오타이드와 펩타이드 염기서열, 그리고,6 is a modified Z domain nucleotide and peptide sequence according to the present invention, and
도 7은 본 발명에 의한 변형된 Z domain이 들어간 부분의 재조합 파아지 염7 is a recombinant phage salt of a portion containing a modified Z domain according to the present invention
기서열이다.This is a sequence.
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