KR20180007918A - Insulin receptor-specific DNA aptamer and uses thereof - Google Patents

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KR20180007918A
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Abstract

The present invention relates to an insulin receptor-specific DNA aptamer and to uses thereof. The DNA aptamer of the present invention specifically binds to and activates an insulin receptor, thereby inducing a signal transduction process for cell growth and division, thereby promoting the growth and division of animal cells. Therefore, the DNA aptamer of the present invention can be used as a culture medium for animal cells or as a raw material for functional cosmetics and the like.

Description

인슐린 수용체에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도{Insulin receptor-specific DNA aptamer and uses thereof}DNA aptamers that specifically bind to insulin receptors and uses thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 인슐린 수용체에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor and uses thereof.

생명체를 이용하여 단백질 제품을 생산하는 방법은 인류가 오래 전부터 사용해왔지만 현대적인 개념의 생명공학은 보통 유전공학과 재조합 DNA 기술과 관련되어 있다. 생물의약품 개발은 1970년대에 유전자 재조합 기술이 보편화됨에 따라 시작되었으며, 대장균을 이용한 당뇨병 치료를 위한 재조합 사람 인슐린이 대표적인 예이다. 질병의 진단 및 치료가 생물 산업의 초점이 되고 있으며 이러한 제품을 생산하기 위하여 생명공학자들은 생명체 시스템을 사용하고 있다. 생물의약품 생산을 위해 초기에는 전통적인 미생물 배양이 주로 이용되었으나 특정 단백질은 미생물에서 생산할 경우 생물학적 활성이 나타나지 않는 경우가 있어, 단백질의 생산 후 이루어지는 번역 후 수식(post translational modification)이나 적절한 단백질 접힘 현상을 통해 생물학적 활성을 갖는 단백질의 생산을 위해서는 진핵세포를 이용할 필요가 있다.The way to produce protein products using life forms has long been used by mankind, but the modern concept of biotechnology is usually associated with genetic engineering and recombinant DNA technology. The development of biopharmaceuticals began with the universalization of gene recombination techniques in the 1970s, and recombinant human insulin for the treatment of diabetes using E. coli is a typical example. Diagnosis and treatment of disease are the focus of the biotechnology industry and biotechnologists are using biological systems to produce these products. For the production of biopharmaceuticals, conventional microbial cultures were mainly used at the early stage. However, certain proteins may not show biological activity when they are produced from microorganisms. Therefore, post-translational modification after protein production or proper protein folding Eukaryotic cells need to be used for the production of biologically active proteins.

의약용 단백질의 경우 번역 후 수식 양상이 치료 효능, 체내 안정성 및 면역 부작용 등에 중요한 영향을 미친다는 사실이 알려지면서, 생산량보다는 원형 단백질과 동일하거나 그 이상의 품질을 지닌 단백질을 생산할 수 있는 기술의 개발이 중요해지고 있다. 이에 따라 동물세포배양 기술이 1980년대 중반부터 생물의약품 개발의 일환으로 시작되어 현재까지 여러 종류의 새로운 의약품의 개발에 이용되었고, 현재는 산업화에 성공하여 상업적으로 동물세포배양 기술을 이용한 생물의약품이 생산·판매되고 있다. It is known that the post-translational modifications of medicinal proteins have important effects on therapeutic efficacy, stability in the body, and immune side effects, so that the development of a technology capable of producing a protein having the same or higher quality than the circular protein It is becoming important. As a result, animal cell culture technology has been started as a part of biopharmaceutical development since the mid 1980's and has been used to develop various kinds of new drugs. Currently, it has succeeded in industrialization and commercialized biopharmaceuticals using animal cell culture technology · It is being sold.

체외 동물세포 배양시스템이 확립된 이래로 혈청은 초대세포(primary cells) 및 확립된 세포주(established cell lines)의 생존 및 증식에 광범위하게 사용되어왔다. 혈청은 동물세포 배양 시 반드시 필요한 성분으로서, 여러 물질이 혼합된 혈청에는 미지의 성분이 다수 포함되어 있을 뿐만 아니라 구성성분의 함량이 공급동물의 성, 연령, 영양 상태에 따라 현저하게 차이가 있어 일관성 없는 연구 결과 도출의 원인이 되었으며, 우 혈청은 우 태아로부터 채취되기 때문에 공급자의 설비 및 기술수준에 따라서 품질의 현격한 차이를 가져올 수 있고, 생산시기에 따라 혈청 구성성분이 동일하지 않으므로 일련의 실험이나, 생물공학제품의 생산에 lot number가 동일한, 즉 동시에 생산된 혈청을 사용해야 한다는 단점을 가지고 있다. Since in vitro animal cell culture systems have been established, sera have been used extensively in the survival and proliferation of primary cells and established cell lines. Serum is an essential component for culturing animal cells. Serum containing various substances contains not only unknown components, but also the content of constituents is significantly different depending on the sex, age, and nutritional status of the feed animals, Because the serum is taken from the fetus, the quality of the product may vary according to the level of the equipment and technology of the supplier. Since the components of serum are not the same depending on the production period, a series of experiments Or that the lot number should be the same for the production of biotechnology products, ie the sera produced simultaneously.

혈청 내에는 인슐린(insulin)과 EGF, PDGF와 같은 호르몬 및 성장인자들이 존재하며, 그 중 인슐린은 글루코오스 항상성 및 대사작용 조절에서 중요한 역할을 맡고 있다. 인슐린 수용체(insulin receptor)는 세포 표면에 고정되어 있는 수용체(receptor) 중 하나로, 인슐린의 체내 흡수와 연관되어 있다. 인슐린이 인슐린 수용체에 결합하게 되면 인슐린 수용체 자체가 자가인산화하며, 인산화된 아미노산들이 주변에 있는 다른 아미노산을 인산화시켜 연쇄적인 신호전달과정이 발생하며, 연쇄적인 신호전달로 인하여 세포성장 및 대사작용 조절, 세포분열 등의 중요한 작용들이 일어난다. There are insulin, hormones and growth factors such as EGF and PDGF in the serum, and insulin plays an important role in controlling glucose homeostasis and metabolism. The insulin receptor is one of the receptors fixed on the cell surface and is involved in the absorption of insulin into the body. When the insulin is bound to the insulin receptor, the insulin receptor itself is autophosphorylated, and the phosphorylated amino acids phosphorylate the other amino acids in the periphery, resulting in a cascade of signal transduction processes, which can lead to cell growth and metabolic regulation, Cell division and so on.

이에, 본 발명자들은 동물세포 배양시 필요한 혈청 대신 첨가할 수 있는 기능성 소재로서 인슐린 수용체 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하여 본 발명을 완성하였다. Thus, the present inventors have completed the present invention by selecting a DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor protein as a functional material that can be added in place of serum required for animal cell culture.

대한민국 등록특허 제10-1457509호Korean Patent No. 10-1457509 대한민국 등록특허 제10-1602689호Korean Patent No. 10-1602689

따라서 본 발명의 목적은 인슐린 수용체(insulin receptor)에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 동물세포 배양배지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an animal cell culture medium containing the DNA aptamer.

본 발명의 또다른 목적은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 기능성 화장품 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a functional cosmetic composition comprising the DNA aptamer.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 내지 서열번호 10 중 어느 하나의 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는 인슐린 수용체(insulin receptor) 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머(aptamer)를 제공한다. In order to attain the above object, the present invention provides a DNA aptamer which specifically binds to an insulin receptor protein having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10 do.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함할 수 있다. 상기 표지물질의 예로는 형광물질, 아민기, 바이오틴, 티올기 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 표지물질은 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer may further include a labeling substance. Examples of the labeling substance include, but are not limited to, a fluorescent substance, an amine group, a biotin, and a thiol group. In one embodiment of the present invention, the labeling substance may be labeled at the 5 'end or the 3' end of the DNA aptamer.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 앱타머는 DNA 앱타머를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 리보스 2' 위치의 하이드록시기가, 수소원자, 불소원자, -OR, -COOR 및 아미노기로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나로 치환된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer is selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, -OR, -COOR, and an amino group, wherein the hydroxy group of the ribose 2 'position of the at least one nucleotide constituting the DNA aptamer And may be substituted with any one of them.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 인슐린 수용체 단백질은 사람 인슐린 수용체 단백질(서열번호 15) 또는 His-융합 인슐린 수용체 단백질일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the insulin receptor protein may be a human insulin receptor protein (SEQ ID NO: 15) or a His-fused insulin receptor protein.

또한, 본 발명은 서열번호 1 내지 서열번호 10으로 구성된 올리고뉴클레오티드들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 DNA 앱타머를 포함하는 동물세포 배양배지를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배지는 무혈청 또는 저혈청 배지인 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 앱타머는 인슐린을 대체하는 용도로 사용된다. Also, the present invention provides an animal cell culture medium comprising at least one DNA aptamer selected from oligonucleotides consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10. In one embodiment of the present invention, the medium is preferably a serum-free or low serum medium. In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer is used to replace insulin.

또한, 본 발명은 서열번호 1 내지 서열번호 10으로 구성된 올리고뉴클레오티드들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 DNA 앱타머를 유효성분으로 포함하는 기능성 화장품 조성물을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 피부세포의 성장 또는 분열을 촉진하는 것을 특징으로 한다. The present invention also provides a functional cosmetic composition comprising at least one DNA aptamer selected from oligonucleotides consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10 as an active ingredient. In one embodiment of the present invention, the composition is characterized in promoting the growth or division of skin cells.

또한, 본 발명은 (a) PCR 기법을 이용하여 랜덤 DNA 앱타머 풀(pool)을 증폭하는 단계; (b) 가열-냉각 기법과 스트렙트아비딘을 이용하여 ssDNA를 제작하는 단계; (c) IR 단백질 또는 His-융합 IR 단백질과 상기 앱타머 풀을 혼합하는 단계; (d) 상기 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 앱타머 풀 혼합액을 기활성화된 Ni-NTA 아가로스와 반응시키는 단계; (e) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하지 못한 DNA 앱타머를 제거하는 단계; 및 (f) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수하는 단계를 포함하는 인슐린 수용체 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법을 제공한다.(A) amplifying a random DNA aptamer pool using a PCR technique; (b) preparing ssDNA using heat-cooling technique and streptavidin; (c) mixing the IR protein or His-fused IR protein with the aptamer pool; (d) reacting the IR protein or His fusion IR protein and aptamer pool mixture with a pre-activated Ni-NTA agarose; (e) removing a DNA aptamer that does not bind specifically to the IR protein or the His fusion IR protein; And (f) recovering a DNA aptamer that specifically binds to an IR protein or a His fusion IR protein, wherein the DNA aptamer specifically binds to an insulin receptor protein.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제조방법은 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 단계로서, 최적 친화력(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계; 최적 SELEX 라운드에서 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝 단계; IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질에 대한 친화력을 측정하는 단계; 및 선별된 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열 결정 단계;를 포함하는 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the preparation method is a step of selecting a DNA aptamer that specifically binds to an IR protein or a His fusion IR protein and includes a real-time PCR step for SELEX round selection with optimal affinity ; PCR and cloning steps for selection of IR protein or His fusion IR protein binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round; Measuring the affinity of the IR protein or His fusion IR protein binding DNA aptamer candidate group to the IR protein or His fusion IR protein; And determining the DNA sequence of the selected IR protein or His fusion IR protein-binding DNA aptamer candidate group. The method may further comprise the step of selecting a DNA aptamer that specifically binds to an IR protein or a His fusion IR protein have.

본 발명의 DNA 앱타머는 인슐린 수용체에 특이적으로 결합하여 이를 활성화시킴으로써 세포의 성장 및 분열을 위한 신호전이 과정을 유도하며, 이에 따라 동물세포의 성장 및 분열을 촉진시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 DNA 앱타머는 동물세포의 배양배지나 기능성 화장품의 원료 등으로 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 DNA 앱타머는 혈청 내의 인슐린을 대체하여, 현재 의료용 단백질 및 항체 생산에 필수적으로 사용되는 동물세포배양의 문제점인 공급 및 가격의 불안정성 등을 해결할 수 있을 것으로 기대된다. The DNA aptamer of the present invention specifically binds to an insulin receptor and activates it, thereby inducing a signal transduction process for cell growth and division, thereby promoting the growth and division of animal cells. Therefore, the DNA aptamer of the present invention can be used as a culture medium for animal cells or a raw material for functional cosmetics. In particular, the DNA aptamer of the present invention is expected to replace the insulin in the serum and solve the supply and price instability which is a problem of animal cell culturing currently used for production of medical proteins and antibodies.

도 1은 인슐린이 인슐린 수용체에 결합하여 발생하는 신호전이 경로를 나타낸 모식도이다.
도 2는 인슐린 수용체에 특이적으로 결합하는 앱타머의 선별을 위한 SELEX 과정의 모식도이다.
도 3은 DNA 앱타머를 증폭시킨 PCR 산물을 정제한 결과이다. 레인 M은 100bp DNA 마커이며, 레인 1은 정제한 dsDNA 앱타머이다.
도 4는 인슐린 수용체에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 선별을 위한 SELEX 과정을 진행하면서 용출(elution)한 DNA 앱타머의 농도를 나타낸 그래프이다.
도 5 (a),(b)는 DNA mfold 프로그램을 이용하여 결정한 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군들의 구조이다.
도 6은 배양 시간에 따라 앱타머 첨가 배지에서 배양한 세포의 수를 상대적인 값으로 나타낸 결과이다.
도 7은 앱타머를 첨가한 배양배지로 배양한 세포의 인슐린 수용체의 인산화(phosphorylation) 정도를 ELISA로 측정한 결과이다.
1 is a schematic diagram showing a signal transduction pathway in which insulin is bound to an insulin receptor.
2 is a schematic diagram of a SELEX process for screening for an aptamer that specifically binds to an insulin receptor.
FIG. 3 shows the result of purifying a PCR product amplifying DNA aptamer. Lane M is a 100 bp DNA marker, and lane 1 is a purified dsDNA aptamer.
FIG. 4 is a graph showing the concentration of a DNA aptamer eluted while conducting a SELEX process for screening a DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor.
Figures 5 (a) and 5 (b) show the structures of candidate IR protein-binding DNA aptamer candidates determined using the DNA mfold program.
FIG. 6 shows the relative number of cells cultured in the aptamer-supplemented medium according to the incubation time.
FIG. 7 shows the results of measuring the degree of phosphorylation of the insulin receptor by ELISA in cells cultured in a culture medium supplemented with aptamer.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. 이하의 설명에 있어, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the following description, detailed description of known techniques well known to those skilled in the art may be omitted. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms used in this specification are terms used to appropriately express the preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intention of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명은 인슐린 수용체(insulin receptor, IR)에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor (IR) and uses thereof.

“인슐린 수용체(insulin receptor, IR) 단백질”은 인슐린과 IGF-1, IGF-2에 의해 활성화되는 막관통 수용체 중 하나로, 세포의 대사작용에서 글루코오스 항상성, 세포 성장 및 세포 분열 제어의 중요한 역할을 담당하고 있다. IR 단백질은 두 개의 subunit(alpha-subunit, beta-subunit)이 dimer를 형성하고 있으며, alpha-subunit은 전부 세포의 바깥 부분에 위치하고 insulin 결합 부위가 존재함. beta-subunit은 대부분이 세포막을 관통하여, 세포내에 존재하며 insulin-조절 tyrosine protein kinase가 존재한다. insulin이 IR 단백질 alpha-subunit의 결합 부위에 결합하면 beta-subunit의 특정 tyrosine에 인산기가 붙여져 활성이 매개된다. 인산화된 tyrosine은 주변의 아미노산들을 인산화시키며, 이 인산화 과정으로 인하여 연쇄적인 신호전이 과정이 이루어진다. 이와 같은 신호전이 과정으로 세포 성장 및 분열이 촉진되며, 세포 내 중요한 작용들을 활성화시킨다(도 1 참고). "Insulin receptor (IR) protein" is one of the transmembrane receptors that are activated by insulin and IGF-1, IGF-2 and plays an important role in glucose homeostasis, cell growth and cell division control in cell metabolism . The IR protein is composed of two subunits (alpha-subunit and beta-subunit) that form dimers, all alpha-subunits are located outside the cell and an insulin binding site is present. Most of the beta-subunit penetrates the cell membrane, is present in the cell, and has an insulin-regulated tyrosine protein kinase. When insulin binds to the binding site of the IR protein alpha-subunit, a specific tyrosine of the beta-subunit is phosphorylated to mediate its activity. Phosphorylated tyrosine phosphorylates the surrounding amino acids, and this phosphorylation process results in a sequential signal transduction process. This signal transduction process promotes cell growth and division, and activates important cellular functions (see FIG. 1).

본 명세서에서 용어 “DNA 앱타머”는 특정 분자에 고친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 DNA 핵산 분자를 의미한다. 본 명세서에서 “DNA 앱타머”는 “DNA 올리고뉴클레오타이드”와 혼용하여 사용된다. 앱타머(aptamer)는 짧은 길이의 올리고머로 안정된 삼차구조를 형성하여 표적물질과 특이적인 결합력을 가지는 특징을 가지고 있다. 또한, 앱타머는 DNA나 RNA인 핵산으로 구성되어 있어 단백질로 이루어진 항체보다 안정적이며, 다양한 표적 물질(단백질, 펩타이드, 금속, 화학물질 등)과 특이적으로 결합이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 화학적 합성 기법을 이용해 제작이 가능하기 때문에 단시간, 저비용으로 대량 생산이 가능하며, 한번 제작, 생산 후 동일한 능력을 가지는 앱타머를 지속적으로 생산 가능한 탁월한 장점을 갖고 있다. 이와 더불어 주변의 pH와 온도에 매우 안정성이 높아 최근 표적 물질의 탐지 및 질환 진단 센서 개발 등 환경, 의료 등 다양한 분야에서의 활용 가능성이 높이 평가되고 있다.The term " DNA aptamer " as used herein refers to a DNA nucleic acid molecule capable of binding with high affinity and specificity to a specific molecule. As used herein, the term " DNA aptamer " is used interchangeably with " DNA oligonucleotide ". The aptamer is a short-chain oligomer that forms a stable tertiary structure and has a specific binding property to the target substance. Aptamers are composed of nucleic acids such as DNA or RNA. They are more stable than antibodies composed of proteins and have the advantage of being able to specifically bind to various target substances (proteins, peptides, metals, chemicals, etc.). In addition, since it can be manufactured using chemical synthesis technique, it can be mass-produced in a short time and at a low cost, and has an excellent advantage of continuously producing an aptamer having the same ability once production and production. In addition, it is highly stable in the surrounding pH and temperature, and it is highly evaluated that it can be used in a variety of fields such as environment and medical care, such as detection of a target substance and development of a disease diagnosis sensor.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 10의 염기서열로 이루어진 군중에서 선택된 어느 하나의 염기서열을 갖거나, 이러한 염기서열과 90% 이상의 동일성을 갖는 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. 또한, 상기 DNA 앱타머는 사람 IR단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합할 수 있다. 상기 DNA 앱타머는 상기 DNA 앱타머를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 리보스 2' 위치의 하이드록시기가 수소원자, 불소원자, -OR, -COOR 및 아미노기로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나로 치환된 것일 수 있다. 또한, 상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 표지물질은 형광물질, 아민기, 바이오틴 및 티올기로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 표지물질이 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer specifically binding to the IR protein has any one of the nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 10, Lt; / RTI > nucleotides, or oligonucleotides having a nucleotide sequence that has at least% identity. In addition, the DNA aptamer can specifically bind human IR protein or His fusion IR protein. The DNA aptamer may be one in which the hydroxy group at the ribose 2 'position of one or more nucleotides constituting the DNA aptamer is substituted with any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, -OR, -COOR and an amino group. The DNA aptamer may further comprise a labeling substance, and the labeling substance may be a labeling substance selected from the group consisting of a fluorescent substance, an amine group, a biotin and a thiol group, 3 ' terminal.

본 명세서에서 용어 “올리고뉴클레오타이드”는 일반적으로 길이가 약 200개 미만을 갖는 뉴클레오타이드 중합체를 지칭하며, 이에는 DNA 및 RNA가 포함될수 있으며, 바람직하게는 DNA 핵산 분자이다. 뉴클레오타이드는 데옥시리보뉴클레오타이드, 리보뉴클레오타이드, 변형된 뉴클레오타이드 또는 염기 및/또는 이들의 유사체, 또는 DNA 또는 RNA 폴리머라제에 의해 또는 합성 반응에 의해 중합체 내로 도입될 수 있는 모든 기질일 수 있다. 뉴클레오타이드 구조에 대한 변형이 존재하는 경우, 이러한 변형은 올리고뉴클레오타이드 중합체의 합성 전에 또는 후에 추가될 수 있다. 뉴클레오타이드 서열은 비-뉴클레오타이드 성분에 의해 중단될 수 있다. 올리고뉴클레오타이드는 합성 후에, 예를 들어 표지와의 결합에 의해 추가로 변형시킬 수 있다.The term " oligonucleotide " as used herein generally refers to a nucleotide polymer having less than about 200 lengths, including DNA and RNA, preferably DNA nucleotide molecules. The nucleotide can be any substrate that can be introduced into the polymer by deoxyribonucleotides, ribonucleotides, modified nucleotides or bases and / or their analogs, or by DNA or RNA polymerases or by synthetic reactions. If a modification to the nucleotide structure is present, such modification may be added before or after the synthesis of the oligonucleotide polymer. The nucleotide sequence may be terminated by a non-nucleotide component. The oligonucleotides can be further modified after synthesis, for example by binding with a label.

본 발명의 DNA 앱타머는 전형적으로는 표적 분자의 결합에 대한 시험관내 선택법에 의해 얻을 수 있다. 표적 분자에 특이적으로 결합하는 앱타머를 선택하는 방법은 당 분야에서 공지되어 있다. 예를 들어, 유기 분자, 뉴클레오타이드, 아미노산, 폴리펩타이드, 세포 표면상의 마커분자, 이온, 금속, 염, 다당류가 각 리간드에 특이적으로 결합할 수 있는 앱타머를 분리하는 적절한 표적 분자가 될 수 있다. 앱타머의 선별은 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by ExponentialEnrichment) 방법으로 공지된 생체 내 또는 시험관 내 선택 기술을 이용할 수 있다 (Ellington et al., Nature 346, 818-22, 1990; 및 Tuerk et al., Science 249, 505-10, 1990). 앱타머의 선별 및 제조에 대한 구체적인 방법은 미국특허 5,582,981, WO 00/20040, 미국특허 5,270,163, Lorsch and Szostak, Biochemistry, 33:973 (1994), Mannironi et al.,Biochemistry 36:9726 (1997), Blind, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:3606-3610 (1999), Huizenga and Szostak, Biochemistry, 34:656-665 (1995), WO 99/54506, WO 99/27133, WO 97/42317 및 미국특허 5,756,291에 기재되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.The DNA aptamers of the present invention are typically obtained by in vitro selection for binding of the target molecule. Methods for selecting an aptamer that specifically binds to a target molecule are known in the art. For example, organic molecules, nucleotides, amino acids, polypeptides, marker molecules on a cell surface, ions, metals, salts, polysaccharides can be suitable target molecules for separating aptamers that can specifically bind to each ligand . Selection of an aptamer can utilize in vivo or in vitro selection techniques known by the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) method (Ellington et al., Nature 346, 818-22, 1990; and Tuerk et al. Science 249, 505-10, 1990). Specific methods for screening and manufacturing the aptamer are described in U.S. Patent 5,582,981, WO 00/20040, U.S. Patent 5,270,163, Lorsch and Szostak, Biochemistry, 33: 973 (1994), Mannironi et al., Biochemistry 36: 9726 Blind, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 3606-3610 (1999), Huizenga and Szostak, Biochemistry, 34: 656-665 (1995), WO 99/54506, WO 99/27133, WO 97/42317 and U.S. Patent 5,756,291, Are incorporated herein by reference.

본 발명의 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 바람직하게는 서열번호 1 내지 서열번호 10의 염기서열로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드이다. 이러한 DNA 앱타머는 본 명세서 도 5에 도시된 2차 구조를 형성할 것으로 추정된다. 또한, 본 발명의 IR단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 IR 단백질과 결합하는 특성을 유지하면서, 상기 서열번호 1 내지 서열번호 10의 염기서열로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 염기서열과 실질적인 동일성을 나타내는 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드도 포함하는 것으로 해석된다.The DNA aptamer specifically binding to the IR protein of the present invention is preferably an oligonucleotide having any one of base sequences selected from the group consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1 to 10. This DNA aptamer is presumed to form the secondary structure shown in Fig. 5 herein. In addition, the DNA aptamer specifically binding to the IR protein of the present invention may have substantially the same identity with any one of the nucleotide sequences selected from the group consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1 to 10, The oligonucleotide having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO.

상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘 (Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981) Needleman and Wunsch, J.Mol. Bio. 48:443 (1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31 (1988); Higgins and Sharp, Gene 73:237-44 (1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3 (1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16:10881-90 (1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8:155-65 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24:307-31 (1994))을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 90% 이상의 동일성, 보다 바람직하게는 최소 95% 이상의 동일성, 가장 바람직하게는 최소 98% 이상의 동일성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. The above-mentioned substantial identity is determined by aligning the nucleotide sequence of the present invention with any other sequence as much as possible and using an algorithm commonly used in the art (Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2: 482 Hewgins and Sharp, Gene 73: 237-44 (1988), pp. 243-47 (1988); Hewlett-Packard et al. ; Higgins and Sharp, CABIOS 5: 151-3 (1989); Corpet et al., Nuc Acids Res. 16: 10881-90 (1988); Huang et al., Comp. At least 90% identity, more preferably at least 95% identity, and at least 95% homology, when analyzed for an aligned sequence, using the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24: 307-31 Or more identity, and most preferably at least 98% identity with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

다른 양태로서, 본 발명은 (a) PCR 기법을 이용한 랜덤 DNA 앱타머 풀 증폭 단계; (b) 가열-냉각 기법과 스트렙트아비딘을 이용한 ssDNA 제작 단계; (c) IR 단백질또는 His 융합 IR 단백질과 앱타머 풀을 혼합하는 단계; (d) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 앱타머 풀 혼합액을 기활성화된 Ni-NTA 아가로스와 반응시키는 단계; (e) IR단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하지 못한 DNA 앱타머를 제거하는 단계; 및 (f) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수하는 단계를 포함하는 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법을 제공한다 (도 2참고).In another aspect, the present invention provides a method of amplifying a random DNA aptamer pool comprising the steps of: (a) amplifying a random DNA aptamer pool using a PCR technique; (b) heat-cooling technique and ssDNA preparation using streptavidin; (c) mixing an IR protein or His fusion IR protein with an aptamer pool; (d) reacting an IR protein or His fusion IR protein and aptamer pool mixture with a preactivated Ni-NTA agarose; (e) removing a DNA aptamer that does not bind specifically to the IR protein or the His fusion IR protein; And (f) recovering a DNA aptamer that specifically binds to an IR protein or a His fusion IR protein, wherein the DNA aptamer specifically binds to an IR protein (see FIG. 2).

본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명의 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 선별과정은 히스티딘 융합 단백질 정제(His tagged protein purification) 기법을 활용하는 방법으로 먼저 히스티딘 잔기를 융합한 IR 단백질과 DNA 앱타머 풀의 복합체를 반응시킨 후, Ni-NTA 아가로스와 결합시켜, 히스티딘 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수하는 과정이다. In one embodiment of the present invention, the screening of a DNA aptamer that specifically binds to the IR protein of the present invention is performed by using a His tagged protein purification technique. First, an IR A method for recovering a DNA aptamer that specifically binds to a histidine-fused IR protein by binding to a Ni-NTA agarose after reacting a complex of a protein with a DNA aptamer pool.

한편, 본 발명의 DNA 앱타머는 인슐린 수용체에 특이적으로 결합하여 이를 활성화시킴으로써 세포의 성장 및 분열을 위한 신호전이 과정을 유도하며, 결과적으로 동물세포의 성장 및 분열을 촉진시킬 수 있다(도6, 7 참고).Meanwhile, the DNA aptamer of the present invention specifically binds to an insulin receptor and activates it, thereby inducing a signal transduction process for cell growth and cleavage, thereby promoting the growth and division of animal cells (Figs. 6, 7).

따라서 본 발명의 DNA 앱타머는 동물세포의 배양배지 첨가제로 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 동물세포는 인간을 포함한 동물로부터 기원한 기능적 및 구조적 기본 단위이며, 인간을 포함한 동물로부터 기원한 세포이면 본 발명의 범위에 포함된다. 따라서 본 발명의 동물세포는 이로 제한되는 것은 아니나, 줄기세포, 근육세포, 생식세포, 피부 내 세포(예로, 섬유아세포, 각질세포) 등을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배양배지는 무혈청 또는 저혈청 배지인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. “무혈청” 또는 “저혈청” 배지는 인간을 포함한 동물로부터 유래된 혈청을 일정 함량 이상 함유하지 않는 임의의 동물세포 배양배지를 의미한다. 상기 임의의 동물세포 배양배지는 당업계에 공지되어 있는 적절한 세포 배양 배지(예를 들어, DMEM 배지, HAM 배지, IMDM 배지, RPMI 1640 배지 등)를 선택하여 사용할 수 있다. 이들 배지는 염, 비타민, 완충액, 에너지 공급원, 아미노산, 기타 물질을 포함할 수 있다. 또한, 이들 배지는 세포의 성장을 위한 범용적인 영양분을 포함한다. 본 발명의 DNA 앱타머는 동물 유래 혈청을 대체하여 배지에 첨가되더라도 배지 내의 세포의 증식을 촉진하고 활성화할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 동물세포 배양용 무혈청 배지는 필요에 따라 항생제, 항진균제 및 오염을 야기하는 마이코플라스마 억제제를 포함할 수 있으며, 필요에 따라, 글루타민 등의 산화영양소와 소디움 피루베이트 등의 에너지 대사물질을 더 첨가할 수 있다. Therefore, the DNA aptamer of the present invention can be used as a culture medium additive for animal cells. In the present invention, an animal cell is a functional and structural basic unit originating from an animal including a human being, and any cell originating from an animal including a human being is included in the scope of the present invention. Accordingly, animal cells of the present invention include, but are not limited to, stem cells, muscle cells, germ cells, cells in skin (e.g., fibroblasts, keratinocytes) and the like. In one embodiment of the present invention, the culture medium is preferably a serum-free or low-serum medium, but is not limited thereto. &Quot; Serum-free " or " low serum " medium means any animal cell culture medium that does not contain more than a certain amount of serum derived from an animal, including a human. The animal cell culture medium may be selected from a suitable cell culture medium (for example, DMEM medium, HAM medium, IMDM medium, RPMI 1640 medium, etc.) known in the art. These media can include salts, vitamins, buffers, energy sources, amino acids, and other materials. These media also include general nutrients for cell growth. The DNA aptamer of the present invention can promote and activate the proliferation of cells in the medium even if it is added to the medium in place of the animal-derived serum. In one embodiment of the present invention, the serum-free medium for animal cell culture may contain an antibiotic, an antifungal agent, and a mycoplasma inhibitor causing contamination if necessary. If necessary, an oxidizing nutrient such as glutamine, An additional energy metabolite such as bait may be added.

다른 하나의 양태로서, 본 발명의 DNA 앱타머는 동물세포 성장 및 분열촉진 효과를 이용하여 피부세포의 성장 또는 분열을 촉진시킬 수 있는 기능성 화장품 조성물을 제공한다. 상기 기능성은 피부세포의 성장 및 분열과 관련된 것으로, 피부질환 또는 피부세포의 기능 저하 또는 손실 등의 원인에 의하여 피부의 외관 등에 나타나는 현상을 완화, 억제 또는 향상시키는 것을 의미한다. 구체적으로 본 발명의 기능성 화장품 조성물은 피부 재생 뿐만 아니라 피부질환의 완화, 주름의 개선, 피부노화 억제, 피부탄력의 개선, 피부 상처의 회복 등에도 효능이 있을 것으로 기대된다.In another embodiment, the DNA aptamer of the present invention provides a functional cosmetic composition capable of promoting growth or division of skin cells by utilizing animal cell growth and cleavage promoting effect. The function refers to the growth and cleavage of skin cells, which means alleviating, suppressing or improving the phenomenon appearing on the appearance of the skin due to a cause such as skin disease or skin cell dysfunction or loss. Specifically, the functional cosmetic composition of the present invention is expected not only to regenerate skin but also to alleviate skin diseases, improve wrinkles, inhibit skin aging, improve skin elasticity, and restore skin wounds.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명의 기능성 화장품 조성물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다. 상기 제형의 예로는 겔, 크림, 로션, 오일, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션, 스프레이 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 화장품 조성물은 유효 성분과 담체 성분을 포함할 수 있다. 예컨대, 화장품의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성 또는 식물성 기름, 왁스, 파라핀, 전분, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있고, 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있으며, 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 화장품 조성물은 유효 성분과 담체 성분 이외에, 화장품 조성물에 통상적으로 이용되는 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 보조제를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the functional cosmetic composition of the present invention can be prepared into any formulation conventionally used in the art. Examples of such formulations include, but are not limited to, gels, creams, lotions, oils, solutions, suspensions, emulsions, pastes, powders, soaps, surfactant-containing cleansing, powder foundations, emulsion foundations, wax foundations, It is not. The cosmetic composition of the present invention may contain an active ingredient and a carrier ingredient. For example, when the formulation of the cosmetic is paste, cream or gel, animal or vegetable oil, wax, paraffin, starch, cellulose derivative, polyethylene glycol, silicone, bentonite, silica, talc or zinc oxide may be used as the carrier component, When the formulation is a powder or a spray, lactose, talc, silica, aluminum hydroxide, calcium silicate or polyamide powder may be used as a carrier component. When the formulation is a solution or an emulsion, a solvent, Or emulsifying agents may be used. In addition, the cosmetic composition of the present invention may contain auxiliary agents such as antioxidants, stabilizers, solubilizers, vitamins, pigments, and perfumes which are commonly used in cosmetic compositions, in addition to the active ingredient and carrier component.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It should be understood, however, that these examples are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

IR 단백질 선정 및 His 융합 재조합 IR 단백질 준비IR protein selection and His fused recombinant IR protein preparation

<1-1> IR 단백질의 선정<1-1> Selection of IR protein

IR 단백질은 혈청 내에 존재하는 호르몬 중 하나인 인슐린과 결합할 수 있는 수용체로, 세포의 성장 촉진 및 세포 분열, 글루코오스 항상성 조절에 큰 역할을 하는 인슐린을 세포 내로 받아들이는데 크게 기여하는 단백질이다. IR protein is a receptor capable of binding to insulin, one of the hormones present in the serum. It is a protein that contributes greatly to the acceptance of insulin, which plays a major role in cell growth and cell division and regulation of glucose homeostasis.

이에 본 연구에서는 인슐린을 대체하여 DNA 앱타머가 세포 성장과 세포 분열 등의 중요한 세포내 작용들을 활성화시킬 수 있도록 IR 단백질을 타켓으로 선정하였다.In this study, we have selected IR protein as a target to replace insulin so that DNA aptamer can activate important intracellular functions such as cell growth and cell division.

IR 단백질에 대한 앱타머를 제작하기 위하여 R&D SYSTEMS 사의 His 융합된 재조합 IR 단백질을 구매하여 IR 특이적인 앱타머 제작에 사용하였다.His-fused recombinant IR protein from R & D SYSTEMS was purchased and used to make an IR-specific aptamer to produce an aptamer for the IR protein.

<실시예 2> &Lt; Example 2 >

DNA 앱타머의 제작Production of DNA aptamer

<2-1> PCR 기법을 활용한 랜덤 DNA 라이브러리 증폭<2-1> Random DNA library amplification using PCR technique

IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 제작하기 위해 40개의 랜덤 서열을 dA : dG : dC : dT = 1.5 : 1.15 : 1.25 : 1 비율로 포함하고 있는 100 bp의 주형 DNA (5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3'; 서열번호 11)와 이를 100 bp로 증폭할 수 있는 세 개의 프라이머[정방향 프라이머: 5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-3' (서열번호 12), 역방향 프라이머: 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3' (서열번호 13), 비오티닐화된(biotinylated) 역방향 프라이머: 5'-비오틴-AGATTGCACTTACTATCT-3'(서열번호 14)]를 바이오니어로부터 주문하여 제작하였다. To prepare a DNA aptamer that specifically binds to the IR protein, 100 bp of template DNA (5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT) containing 40 random sequences in a ratio of dA: dG: dC: dT = 1.5: 1.15: 1.25: (SEQ ID NO: 12) and reverse primer: 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3 '(SEQ ID NO: 11) capable of amplifying it by 100 bp (forward primer: 5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT- (SEQ ID NO: 13), biotinylated reverse primer: 5'-biotin-AGATTGCACTTACTATCT-3 '(SEQ ID NO: 14)) was prepared from Bionyard.

임의의 DNA 라이브러리는 PCR 기법을 이용하여 증폭하였으며, 100bp DNA 라이브러리의 증폭을 위한 PCR 반응 조성은 주형 DNA 1㎕, 10X PCR 완충용액 5㎕, 각 2.5 mM dNTP 혼합물 4㎕, 10pM 정방향 프라이머 2㎕, 10pM 비오티닐화된 역방향 프라이머 2㎕, Ex Taq 중합효소(Takara, Japan) 0.3㎕ (1 unit/㎕)와 35.7㎕의 증류수로 이루어져 있다. PCR 반응 조건은 우선 95℃에서 4분간 변성시키고, 95℃에서 30초, 55℃에서 30초, 그리고 72℃에서 30초간 반응을 15주기 반복한 후, 72℃에서 7분간 추가로 신장시키는 반응을 이용하였다. PCR 반응 후 4㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔 전기영동을 통하여 100 bp에서 밴드가 나타나는지 증폭 산물을 확인하였다. PCR을 통하여 확보된 DNA 라이브러리는 PCR 정제 키트(Qiagen, USA)를 이용하여 정제한 후 증류수 50㎕를 이용하여 회수하였다(도 3).An arbitrary DNA library was amplified using the PCR technique. The PCR reaction composition for amplification of the 100 bp DNA library was 1 μl of template DNA, 5 μl of 10 × PCR buffer, 4 μl of each 2.5 mM dNTP mixture, 2 μl of 10 pM forward primer, 2 μl of 10 pM biotinylated reverse primer, 0.3 μl (1 unit / μl) of Ex Taq polymerase (Takara, Japan) and 35.7 μl of distilled water. The PCR reaction conditions were first denaturation at 95 ° C for 4 minutes, 15 cycles of reaction at 95 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 30 seconds, followed by extension at 72 ° C for 7 minutes Respectively. After the PCR reaction, 4 μl was taken and amplification products were confirmed by 2% agarose gel electrophoresis to determine whether the band appeared at 100 bp. The DNA library obtained through PCR was purified using a PCR purification kit (Qiagen, USA) and recovered using 50 μl of distilled water (FIG. 3).

<2-2> 가열-냉각(heating-cooling) 기법을 활용한 ssDNA 제작<2-2> Production of ssDNA using heating-cooling technique

PCR 기법과 PCR 정제 키트를 이용하여 회수한 DNA 라이브러리 50 ㎕에 증류수 50㎕를 첨가하여 부피를 100㎕로 조정한 후, 가열-냉각(heating-cooling) 기법을 이용하여 dsDNA를 ssDNA로 변성(Denaturation)하였다. 실험 방법을 구체적으로 표현하자면 PCR 기법과 PCR 정제 키트를 이용하여 획득한 dsDNA를 85℃에서 5분 동안 반응시켜 dsDNA를 ssDNA로 변성시킨 후, 반응 종료 후 즉시 반응액을 4℃로 냉각시켜 ssDNA를 확보하였다.50 μl of DNA library recovered by PCR method and PCR purification kit was added with 50 μl of distilled water to adjust the volume to 100 μl and denaturation of dsDNA with ssDNA using heating- ). Specifically, the dsDNA obtained using the PCR technique and the PCR purification kit was reacted at 85 ° C for 5 minutes to denature the dsDNA with ssDNA. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to 4 ° C to obtain ssDNA Respectively.

<2-3> ssDNA의 선별 및 회수<2-3> Screening and recovery of ssDNA

가열-냉각 기법을 이용하여 확보된 ssDNA 산물 중 비오틴(Biotin)이 결합되어 있는 ssDNA와 프라이머를 제거하고 정방향의 ssDNA만을 순수하게 확보하기 위하여, 상기 실시예에서 획득한 100㎕의 반응액에 스트렙트아비딘 아가로즈 레진(streptavidin agarose resin, Thermo scientific, USA) 50 ㎕를 첨가하여 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응액은 4℃, 13,000 rpm의 원심분리기를 이용하여 10분간 원심분리한 후, 상층액만을 회수하여 동일 부피의 PCI (phenol : chloroform : isoamylalcohol = 25 : 24 : 1) 용액을 처리한 후 4℃에서 13,000rpm으로 15분간 원심 분리하여 상층액만을 회수하였다. 상층액에 1/100 부피의 tRNA(sigma aldrich, USA), 3 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 2시간 이상 반응시켰다. 반응 후에는 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 ssDNA만을 회수하였다. 회수한 ssDNA는 65℃에서 건조시킨 후, 50㎕의 증류수에 녹였다. In order to remove biotin-bound ssDNA and primer from the ssDNA product obtained using the heating-cooling technique and to ensure pure ssDNA only in the forward direction, 100 μl of the reaction solution obtained in the above Example was added with streptose 50 μl of streptavidin agarose resin (Thermo Scientific, USA) was added, and reacted at room temperature for 1 hour. The reaction solution was centrifuged at 4,000 rpm for 10 minutes using a centrifuge at 13,000 rpm and then only the supernatant was recovered and treated with the same volume of PCI (phenol: chloroform: isoamylalcohol = 25: 24: 1) And centrifuged at 13,000 rpm for 15 minutes to collect only the supernatant. To the supernatant, 1/100 volume of tRNA (Sigma Aldrich, USA) and 3 volumes of 100% ethanol were added and reacted at -70 ° C for 2 hours or more. After the reaction, only the ssDNA was recovered by centrifugation at 13,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. The recovered ssDNA was dried at 65 ° C and dissolved in 50 μl of distilled water.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

SELEX 기법을 이용한 재조합 IR단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 선별Screening for DNA aptamers that specifically bind to recombinant IR proteins using the SELEX technique

<3-1> SELEX에 이용되는 각 용액의 조성<3-1> Composition of each solution used in SELEX

SELEX에 이용한 각 용액은 Ni-NTA Agarose(Qiagen, USA)를 이용하였으며, 조성은 다음과 같았다. 즉, 1X 앱타머 선별 용액(pH 7.9): 500mM NaCl, 20mM Tris-HCl, 5mM immidazole, 2X 앱타머 선별 용액(pH 7.9): 300mM NaCl, 40mM Tris-HCl, 10mM immidazole, 2mM MgCl2, 세척 용액(pH 7.2): 137mM NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na2HPO4, 1.8mM KH2PO4, DNA 앱타머 용출 용액(pH 7.2): 137mM NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na2HPO4, 1.8mM KH2PO4. The solutions used for SELEX were Ni-NTA Agarose (Qiagen, USA) and the composition was as follows. Namely, 1X aptamer selection solution (pH 7.9): 500 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl, 5 mM immidazole, 2X aptamer sorting solution (pH 7.9): 300 mM NaCl, 40 mM Tris-HCl, 10 mM immidazole, 2 mM MgCl 2, pH 7.2): 137mM NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na 2 HPO 4, 1.8mM KH 2 PO 4, DNA aptamer elution solution (pH 7.2): 137mM NaCl, 2.7mM KCl, 10mM Na 2 HPO 4, 1.8mM KH 2 PO 4.

<3-2> SELEX에 이용될 DNA 앱타머 구조 제작<3-2> Construction of a DNA aptamer structure for SELEX

상기 실시예 <2-3>을 통하여 제작 확보한 ssDNA 50 ㎕에 2X DNA 앱타머 선별 용액 50 ㎕를 첨가하여 전체 반응 부피를 100 ㎕로 조정한 후 85℃에서 5분간 끓여 변성 시킨 후, 상온에서 서서히 식혀 ssDNA 앱타머의 안정한 3차원 구조를 형성하였다.50 μl of 2 × DNA aptamer screening solution was added to 50 μl of ssDNA prepared through Example <2-3>, and the reaction volume was adjusted to 100 μl. The reaction volume was boiled at 85 ° C for 5 minutes to denature the reaction solution, Slowly cooled to form a stable three-dimensional structure of ssDNA aptamer.

<3-3> Ni-NTA agarose 정제 키트를 이용한 IR단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 선별<3-3> Screening of DNA aptamers specifically binding to IR proteins using Ni-NTA agarose purification kit

상기 실시예 1에서 구매한 His 융합 IR 단백질 4㎕ (30.16 pmol)를 1X 앱타머 선별용액으로 전체 반응 부피를 100㎕로 조정한 후, 상기 실시예 <3-2>에서 획득한 ssDNA 앱타머 풀(323.1.8 pmol)과 1:10 비율로 혼합하여 4℃에서 24시간동안 반응시켰다. Ni-NTA 아가로스 정제 키트의 보존용액을 제거하기 위해 Ni-NTA 아가로스 200㎕을 4℃에서 13,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 제거했다.4 μl (30.16 pmol) of the His fusion IR protein purchased in Example 1 was adjusted to a total reaction volume of 100 μl with a 1 × aptamer screening solution, and then the ssDNA aptamer pool obtained in Example <3-2> (323.1.8 pmol) at a ratio of 1:10 and reacted at 4 ° C for 24 hours. To remove the preservation solution of the Ni-NTA agarose purification kit, 200 쨉 l of Ni-NTA agarose was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 째 C to remove the supernatant.

그 후 Ni-NTA 아가로스 정제 키트를 활성화하기 위하여 1X 앱타머 선별용액 500 ㎕을 넣고 4℃에서 10분 동안 교반하며 반응시켜 활성화시킨 후, 4℃에서 13,000 rpm으로 5분 동안 원심분리하여 상층액을 제거했다. 상기 과정을 2회 반복한 후 His 융합 IR단백질과 ssDNA 앱타머 풀을 반응시킨 반응액을 활성화된 Ni-NTA 아가로스와 4℃에서 1시간 동안 교반하며 반응시켰다. 이후, 4℃에서 13,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 제거한 후, 세척용액 500 ㎕을 넣어 세척하는 과정을 3회 반복하여 His 융합 IR단백질과 결합하지 못한 ssDNA 앱타머를 제거하였다. To activate the Ni-NTA agarose purification kit, 500 μl of 1 × aptamer screening solution was added, and the mixture was reacted at 4 ° C. for 10 minutes with stirring. After activation, the mixture was centrifuged at 13,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C., . After repeating the above procedure twice, the reaction mixture in which the His fusion IR protein and the ssDNA aptamer paste were reacted was reacted with the activated Ni-NTA agarose at 4 ° C for 1 hour with stirring. Thereafter, the supernatant was removed by centrifugation at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C, and 500 μl of the washing solution was added to wash the solution. The ssDNA aptamer which was not bound to the His fusion IR protein was removed three times.

Ni-NTA 아가로스로부터 His 융합 IR단백질과 이에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 용출하기 위하여 DNA 앱타머 용출 용액 200㎕를 넣어 85℃에서 5분간 끓인후 4℃에서 5분간 반응시켰으며, 이후, 4℃에서 13,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상층의 용출 용액을 얻었다. 상기 과정을 2회 반복하여 상층의 용출 용액을 획득하였다. To elute the DNA aptamer specifically binding to the His fusion IR protein from the Ni-NTA agarose, 200 μl of the DNA aptamer elution solution was added, boiled at 85 ° C for 5 minutes, reacted at 4 ° C for 5 minutes, , And centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 DEG C to obtain an eluted solution of the upper layer. The above procedure was repeated twice to obtain an elution solution of the upper layer.

His 융합 IR단백질과 이에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머간의 결합물에서 His 융합 IR단백질을 제거하기 위하여, 용출 용액에 동일 부피의 PCI 용액을 처리한 후 4℃에서 13,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 상층액만을 회수하였다. 이후, His 융합 IR단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 만을 회수하기 위하여 PCI 법을 통하여 회수된 상층액에 1/100 부피의 tRNA와 3배부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 2시간 이상 반응시켰고, 반응액을 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심 분리하였다. 이를 통하여 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머만을 회수할 수 있었으며, 회수된 DNA 앱타머는 65℃에서 건조시킨 후, 50 ㎕의 증류수에 녹였다.In order to remove the His fusion IR protein from the binding between the His fusion IR protein and the DNA aptamer specifically binding thereto, the same volume of the PCI solution was treated with the elution solution, followed by centrifugation at 13,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C Only the supernatant was recovered. Then, to recover only the DNA aptamer that specifically binds to the His fusion IR protein, 1/100 volume of tRNA and 3 volume of 100% ethanol were added to the recovered supernatant through the PCI method, and the mixture was incubated at -70 ° C for 2 hours The reaction mixture was subjected to centrifugation at 4 ° C and 13,000 rpm for 20 minutes. Thus, DNA aptamers specifically binding to IR proteins could be recovered. The recovered DNA aptamers were dried at 65 ° C and dissolved in 50 μl of distilled water.

<3-4> 비특이적 DNA 앱타머 제거를 위한 네가티브 선별<3-4> Negative selection for nonspecific DNA aptamer removal

IR 단백질이 아닌 히스티딘 잔기와 아가로스(agarose)에 결합하여 선별된 비특이적인 DNA 앱타머를 제거하기 위하여 SELEX 5회와 6회 사이에 IR 단백질 없이 히스티딘 아미노산만 고정되어 있는 Ni-NTA 아가로스에 DNA 앱타머 용액을 결합하는 네가티브 선별(negative selection)을 진행하였다. 이후 3-3과 같은 방법으로 SELEX를 총 10회까지 진행하여, 표적물질인 IR단백질과 더욱 특이적으로 결합하는 앱타머를 얻고자 하였다.In order to remove nonspecific DNA aptamers selected by binding to histidine residues and agarose that are not IR proteins, DNA was added to Ni-NTA agarose in which only histidine amino acid was immobilized without IR protein between 5 and 6 times of SELEX Negative selection was performed to bind the aptamer solution. Thereafter, SELEX was performed up to a total of 10 times in the same manner as 3-3 to obtain an aptamer that specifically binds to the target IR protein.

<실시예 4> <Example 4>

His 융합 IR단백질과 특이적으로 결합하는 최적 DNA 앱타머 선별을 위한 SELEX 라운드 선별Selection of SELEX rounds for screening optimal DNA aptamers specifically binding to His fusion IR proteins

<4-1> 나노 드롭(Nano Drop)을 이용한 각 라운드의 친화성 확인<4-1> Confirmation of each round's affinity using nano drop

SELEX를 10회 까지 마친 후 SELEX 계속 진행 여부 및 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머의 친화성을 정량적으로 확인하기 위하여 각 라운드에서 용리된 ssDNA의 농도를 나노 드롭(Nano drop Micro spectrophotometer)을 이용하여 측정하였다. 나노 드롭을 활용하여 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머 농도를 측정한 결과, 네가티브 선별 이후에 8 라운드의 농도가 167.8 ng/㎕로 가장 높았으며, 9 라운드와 10 라운드의 농도는 각각 149.4 ng/㎕와 161.1 ng/㎕로 8 라운드의 결과 보다 농도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 네가티브 선별 이후, His 융합 IR단백질과 가장 특이적으로 결합하는 최적 앱타머 풀은 8 라운드 풀임을 확인할 수 있었다(도 4).After completion of the SELEX 10 times, the concentration of eluted ssDNA in each round was measured using a Nano drop Micro spectrophotometer to quantitatively confirm the progress of SELEX and the affinity of eluted ssDNA aptamer in each round Respectively. As a result of measuring the concentration of ssDNA aptamer eluted in each round using nano-drop, the concentration of 8 rounds was the highest at 167.8 ng / μl after negative screening, and the concentrations of 9 rounds and 10 rounds were 149.4 ng / μl And 161.1 ng / μl, respectively. As a result, it was confirmed that the optimal aptamer pool that is most specifically bound to the His fusion IR protein after the negative screening was an 8 round pool 4).

<4-2> 실시간 PCR 기법을 이용한 최적 라운드 확인<4-2> Identification of optimal round using real-time PCR technique

SELEX를 10회까지 마친 후 SELEX 진행 여부 및 각 라운드에서 용리된 DNA 앱타머의 친화성을 정량적으로 확인하기 위하여 실시간(Real time) PCR을 수행하였다. 우선 초기 DNA 라이브러리와 네가티브 선별 이후인 6 라운드, 7 라운드, 8 라운드, 9 라운드, 10 라운드에서 용리된 각각의 ssDNA 앱타머들을 PCR 기법을 이용하여 증폭하고, 가열- 냉각 기법을 이용하여 ssDNA를 확보하였다. 각 6, 7, 8, 9, 10 라운드에서 확보된 ssDNA 앱타머 풀은 동일한 농도로 준비하여 동일한 농도의 His 융합 IR단백질과 4℃에서 24시간 이상 반응시켰다. 반응액은 반응액은 활성화된 Ni-NTA 아가로스와 1시간 동안 반응시킨 후 4℃에서 13,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 제거했다. 이후, 세척 용액으로 3회 세척하여 His 융합 IR단백질과 결합하지 못한 ssDNA를 제거한 후 앱타머 용출 용액과 반응시켜 His 융합 IR단백질과 결합한 DNA 앱타머를 회수하였다. 회수한 His 융합 IR 단백질과 결합한 DNA 앱타머에 동일 부피의 PCI를 처리하여 His 융합 IR단백질을 제거한 후, 회수 용액의 1/100 부피의 tRNA와 3배 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 2시간 이상 반응시켰다. 회수된 DNA는 85℃에서 건조시킨 후, 50 ㎕의 증류수에 녹였다. 이를 통하여 획득된 각 ssDNA들은 각각 80와 8-1, 8-2로 희석하여 실시간 PCR 기법의 주형 DNA로 사용하였다. Real-time PCR was performed to confirm the progress of SELEX progression and the affinity of eluted DNA aptamer quantitatively after each round of SELEX. First, the ssDNA aptamers eluted at the 6th round, 7th round, 8th round, 9th round and 10th round after the initial DNA library and negative screening were amplified using the PCR technique, and the ssDNA was secured using the heat- Respectively. The ssDNA aptamer pools obtained at 6, 7, 8, 9, and 10 rounds were prepared at the same concentration and reacted with the same concentration of His fusion IR protein at 4 ° C for 24 hours or longer. The reaction solution was reacted with activated Ni-NTA agarose for 1 hour, and centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C to remove the supernatant. After washing with washing solution three times, the ssDNA not binding to the His fusion IR protein was removed, and the DNA aptamer bound to the His fusion IR protein was recovered by reacting with the aptamer elution solution. The His-fused IR protein and the DNA aptamer bound to the recovered His-fused IR protein were treated with the same volume of PCI to remove the His fusion IR protein. Then, 1/100 volume of tRNA of the recovered solution and 3 volumes of 100% For 2 hours or more. The recovered DNA was dried at 85 ° C and dissolved in 50 μl of distilled water. Each of the obtained ssDNAs was diluted to 8 0 and 8 -1 and 8 -2 , respectively, and used as a template DNA for real-time PCR.

실시간 PCR은 iQ SYBR Green Supermix(Bio-rad, USA)를 이용하였으며, 실시간 PCR 반응 조건은 우선, 95℃에서 5분 변성 이후, 95℃에서 20초, 55℃에서 20초, 그리고 72℃에서 20초간 반응하는 과정을 40주기 반복한 후, 72℃에서 5분간 연장시키는 반응 조건으로 반응을 진행하였다. 실시간 PCR 결과는 8-1로 희석된 샘플을 주형 DNA로 이용한 실험에서 결과를 획득할 수 있었다. 실시간 PCR Ct값은 6, 7, 8, 9, 10 라운드에서 각각 11.68, 11.93, 10.20, 11.48, 12.59로 8 라운드 Ct값이 가장 낮게 나왔다. 8 라운드의 ssDNA 앱타머들이 6, 7, 9, 10 라운드와 비교하여 높은 앱타머 농도의 풀임을 확인할 수 있었으며 더 이상 SELEX 진행이 필요 없음을 확인하였다(표 1 참고). 이는 나노 드롭을 이용하여 확인한 각 라운드에서 회수된 앱타머 농도 측정 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 나노 드롭 결과 및 실시간 PCR 결과를 통하여 8 라운드의 앱타머 풀이 His 융합 IR 단백질과 결합 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.Real-time PCR was performed using iQ SYBR Green Supermix (Bio-Rad, USA). The real-time PCR conditions were 95 ° C for 20 sec, 55 ° C for 20 sec, and 72 ° C for 20 min. The reaction was repeated for 40 cycles, followed by extension at 72 ° C for 5 minutes. Real-time PCR results could be obtained the results from the experiments with the samples diluted to 8-1 as template DNA. The real-time PCR Ct values were 11.68, 11.93, 10.20, 11.48 and 12.59 in the 6th, 7th, 8th, 9th and 10th rounds, respectively. It was confirmed that 8 rounds of ssDNA aptamers were full of a higher concentration of aptamer than 6, 7, 9, and 10 rounds, and no more SELEX progression was required (see Table 1). It is confirmed that this is consistent with the results of the aptamer concentration measurement recovered in each round confirmed using nano drop. From the nano drop and real time PCR results, it was confirmed that the 8 rounds of Aptamer paste showed the highest binding efficiency to the His fusion IR protein.

SELEX 라운드별 Real-time PCR 분석결과Real-time PCR analysis of SELEX rounds 6R (1 X 8-1)6R (1 X 8 -1 ) 7R (1 X 8-1)7R (1 X 8 -1 ) 8R (1 X 8-1)8R (1 X 8 -1 ) 9R (1 X 8-1)9R (1 X 8 -1 ) 10R (1 X 8-1)10R (1 X 8 -1 ) Ct valueCt value 11.6811.68 11.9311.93 10.2010.20 11.4811.48 12.5912.59

<실시예 5> &Lt; Example 5 >

IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군 확보Obtain a candidate for DNA aptamer that specifically binds to IR protein

나노 드롭과 실시간 PCR을 통하여 His 융합 IR 단백질과 친화력이 가장 높은 것으로 판단된 8 라운드의 ssDNA 앱타머 풀에 대해 정방향 프라이머: 5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3' (서열번호 11)와 역방향 프라이머: 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3' (서열번호 13)를 이용한 PCR 수행으로 dsDNA를 획득하였다. 5'-GGTAATACGACTCACTATAGGGAGATACCAGCTTATTCAATT-N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3 '(SEQ ID NO: 11) and reverse primer (SEQ ID NO: 11) were prepared for eight rounds of ssDNA aptamer pools which were found to have the highest affinity with His fusion IR protein through nano- : 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3 '(SEQ ID NO: 13) to obtain dsDNA.

이렇게 획득한 dsDNA는 T-blunt 클로닝 키트(SolGent, Korea)를 이용하여 클로닝을 수행하였다. 클로닝은 T-vector (10ng/㎕) 1㎕와 PCR 산물 (20ng/㎕) 4㎕, 6 X T-blunt 버퍼 1㎕를 섞어서 25℃에서 10분 동안 반응시키는 조건을 이용하였다. T-blunt 클로닝 반응액 6㎕는 100㎕의 DH5α와 섞은 후 42℃에서 30초 동안 열충격(heat shock)을 가한 후, 2분 동안 얼음에서 반응시켰다. 여기에 900㎕의 SOC(2% 트립톤, 0.5% 효모 추출액, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mM MgSO4, 20 mM 글루코오스) 배지를 첨가한 후, 37℃에서 1시간 동안 배양하였다. The thus-obtained dsDNA was cloned using a T-blunt cloning kit (SolGent, Korea). For cloning, 1 μl of T-vector (10 ng / μl), 4 μl of PCR product (20 ng / μl) and 1 μl of 6 × T-blunt buffer were mixed and reacted at 25 ° C for 10 minutes. T-blunt cloning 6 μl of the reaction mixture was mixed with 100 μl of DH5α, heat shocked at 42 ° C for 30 seconds, and reacted on ice for 2 minutes. Then, 900 占 퐇 of SOC (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mM MgSO4 and 20 mM glucose) medium was added and cultured at 37 占 폚 for 1 hour Respectively.

이후, 200㎕의 배양액을 취하여 암피실린(ampicillin, 50 ㎍/ml), 카나마이신(kanamycin, 50 ㎍/ml), X-gal (50 ㎍/ml), IPTG (5 ㎍/ml)가 포함되어 있는 LB 배양 플레이트에 스프레딩하고, 37℃에서 20시간 동안 배양시킨 후, 42개의 흰색 콜로니만을 선별하여 각 콜로니의 염기서열을 결정하였으며(Solgent, Korea), 서열 분석을 통하여 중복되지 않고 IR 단백질과 친화력이 높은 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 10개를 확보할 수 있었다. 하기 표 2는 Ni-NTA 아가로스를 활용한 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 선별 SELEX 기법을 이용하여 획득한 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군 10개에 대한 서열을 구체적으로 나타낸 것이다.Then, 200 μl of the culture was taken and cultured in LB containing ampicillin (50 μg / ml), kanamycin (50 μg / ml), X-gal (50 μg / ml) and IPTG (Solgent, Korea). After sequencing, 42 non-overlapping white colonies were selected, and the nucleotide sequence of each colony was determined (Solgent, Korea) We were able to obtain 10 IR protein binding DNA aptamers. Table 2 below shows the sequences of 10 IR protein-binding DNA aptamer candidates obtained using the Ni-NTA agarose IR protein-binding DNA aptamer selection SELEX technique.

선별한 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군Selected IR protein-binding DNA aptamer candidates 클론명칭Clone name 서열번호SEQ ID NO: 선별된 서열 ( 5’ - 3’ )The selected sequence (5'-3 ') 서열길이 (bp)Sequence length (bp) IR-1IR-1 서열번호 1SEQ ID NO: 1 CTACAGCGTTAGTCTCAACTGCCTCTCGTGTACATGCTTGCTACAGCGTTAGTCTCAACTGCCTCTCGTGTACATGCTTG 4040 IR-2IR-2 서열번호 2SEQ ID NO: 2 GCGTGATATAGACGGTTTCTCCTAATAACTTATTTGACGGGCGTGATATAGACGGTTTCTCCTAATAACTTATTTGACGG 4040 IR-3IR-3 서열번호 3SEQ ID NO: 3 TCCATGTAGTGGCCGCATAAAGGCTTATGATCGTTCGTTGTCCATGTAGTGGCCGCATAAAGGCTTATGATCGTTCGTTG 4040 IR-4IR-4 서열번호 4SEQ ID NO: 4 CAACATCGGCTTGCAATCTCCAAGGCTTCCTTACAGCGCACAACATCGGCTTGCAATCTCCAAGGCTTCCTTACAGCGCA 4040 IR-5IR-5 서열번호 5SEQ ID NO: 5 GCGCTCCATCAGCAATGGCAGCCTCGCACGTCATCGTTTGGCGCTCCATCAGCAATGGCAGCCTCGCACGTCATCGTTTG 4040 IR-6IR-6 서열번호 6SEQ ID NO: 6 CCATTGCGGGAATTATTGTCTGCTCGTTCAGTCTCTGTGACCATTGCGGGAATTATTGTCTGCTCGTTCAGTCTCTGTGA 4040 IR-7IR-7 서열번호 7SEQ ID NO: 7 TCACACGCTCCCTTAGGCTGCTCAGTAGTCCCTTACGTCGTCACACGCTCCCTTAGGCTGCTCAGTAGTCCCTTACGTCG 4040 IR-8IR-8 서열번호 8SEQ ID NO: 8 CGAGTATACATACGAAGGTTTGCATGGGGGTGGGTCGCCGCGAGTATACATACGAAGGTTTGCATGGGGGTGGGTCGCCG 4040 IR-9IR-9 서열번호 9SEQ ID NO: 9 GGACCAACCTATTTCCCACTGGGCACCATGTTCGTAACTGGGACCAACCTATTTCCCACTGGGCACCATGTTCGTAACTG 4040 IR-10IR-10 서열번호 10SEQ ID NO: 10 TCCGTTTGCCCATTAGACAATGGCCGAATTCTTTGGGTGGTCCGTTTGCCCATTAGACAATGGCCGAATTCTTTGGGTGG 4040

<실시예 6> &Lt; Example 6 >

IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군들의 구조 결정Determination of the structures of IR protein-binding DNA aptamer candidates

IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군들의 구조는 Rensselear polytechnic institute에서 제공하는 DNA mfold 프로그램을 활용하여 이미지화 할 수 있었다(도 5a,5b).The structures of DNA aptamer candidates that specifically bind to the IR protein could be imaged using the DNA mfold program provided by the Rensselear polytechnic institute (Figures 5a, 5b).

<실시예 7> &Lt; Example 7 >

SPR을 이용한 IR 단백질과 IR 결합 앱타머 후보군 간의 친화도 테스트Affinity testing between IR protein and IR-linked aptamer candidates using SPR

<7-1> IR 단백질과 이에 특이적으로 결합하는 DNA &Lt; 7-1 > IR protein and DNA specifically binding thereto 앱타머Aptamer 후보군들 간의 각  The angle between candidates 친화도를Affinity 정량하기 위한 SPR 분석 실험 SPR analysis experiment for quantification

IR 단백질과 상기 <실시예 5>에서 획득한 앱타머 후보군들간의 친화도를 정량하기 위하여, SPR 검출 시스템 기기인 BIAcore 3000 (BIACORE)을 이용하여 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance, SPR) 실험을 실시하였다. IR 단백질과 앱타머 후보군과의 친화도를 정량하기 위하여 표면이 카르복실기로 코팅된 센서 칩 CM5(GE Healthcare, UK)을 이용하였다. 우선 센서 칩 CM5에 0.1 M Nhydroxysuccinimide(NHS)와 0.4 M N-ethyl-N'-(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) 혼합액을 5㎕/min의 속도로 10분 동안 흘려 센서칩 표면의 카르복실기를 반응성이 더 좋은 N-히드록시석신이미드 에스테르(N-Hydroxysuccinimide ester; NHS-에스테르)로 활성화시켰다. NHS-에스테르로 활성화된 센서칩 CM5의 표면에 IR 단백질을 고정하기 위하여 10mM 소듐 아세테이트(pH 4.5) 완충액에 60㎍/㎖의 농도로 녹아 있는 IR 단백질 용액을 5㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하여 칩 표면을 IR 단백질로 코팅하였다. 이후 His 융합 IR 단백질이 고정된 센서 칩에 1M 에탄올아민 하이드로클로라이드(pH 8.5)를 5㎕/min의 속도로 10분 동안 흘려줌으로써 센서 칩 표면에 남아 있는 카르복실 반응기를 불활성시켰다. 이를 통하여 다른 시약 및 DNA 앱타머가 칩 표면에 직접 결합하는 것을 방지하였으며, 각 실험 후 센서칩은 1 M NaCl, 50 mM NaOH로 재생시켰다. 속도 변수는 BIA 평가프로그램(BIACORE)으로 수득, 정량하였다.Surface plasmon resonance (SPR) experiments were performed using BIAcore 3000 (BIACORE), a SPR detection system, to determine the affinity between the IR protein and the aptamer candidate groups obtained in Example 5 above Respectively. In order to quantify the affinity between the IR protein and the aptamer candidate group, a sensor chip CM5 (GE Healthcare, UK) whose surface was coated with a carboxyl group was used. First, a mixture of 0.1 M N-hydroxysuccinimide (NHS) and 0.4 M N-ethyl-N '- (dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) was flowed into the sensor chip CM5 at a rate of 5 μl / min for 10 minutes. Was activated with a good N-hydroxysuccinimide ester (NHS-ester). To immobilize the IR protein on the surface of the NHS-ester-activated sensor chip CM5, an IR protein solution dissolved in 10 mM sodium acetate (pH 4.5) buffer at a concentration of 60 μg / ml was added at a rate of 5 μl / min for 10 minutes And the chip surface was coated with IR protein. Then, the remaining carboxyl reactors on the surface of the sensor chip were deactivated by flowing 1 M ethanolamine hydrochloride (pH 8.5) at a rate of 5 μl / min for 10 minutes to a sensor chip to which the His fusion IR protein was immobilized. This prevented other reagents and DNA aptamers from binding directly to the chip surface. After each experiment, the sensor chip was regenerated with 1 M NaCl, 50 mM NaOH. Rate variables were obtained and quantified by the BIA evaluation program (BIACORE).

<7-2> IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 친화력 측정<7-2> Measurement of Affinity of IR Protein Binding DNA Aptamer Candidate Groups

IR 단백질과 가장 높은 친화력을 가지는 앱타머를 선별하기 위하여 확보된 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군을 HBS-EP 버퍼(GE Healthcare, UK)에 각 300 nM, 500 nM, 700 nM의 농도로 녹여 준비하였다. 기 제작 준비된 IR 결합 DNA 앱타머는 아무것도 결합시키지 않은 센서 칩 (채널 1)과 IR 단백질이 고정된 센서 칩 (채널 2)에 다양한 농도 (각 300 nM, 500 nM, 700 nM)의 IR 결합 DNA 앱타머 후보군을 주입함으로써 IR 단백질과 이에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군간의 친화도를 정량화하였다. 각 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군의 해리상수 (KD, dissociation) 수득 결과 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군 중 IR_3 앱타머의 해리상수 (KD)가 2.26 X 10-13으로 표적하는 IR 단백질에 대해 가장 높은 친화도 값을 가지고 있음을 확인할 수 있었다(표 3 참고).IR protein-bound DNA aptamer candidates obtained for isolating the aptamer having the highest affinity with the IR protein were dissolved in HBS-EP buffer (GE Healthcare, UK) at concentrations of 300 nM, 500 nM and 700 nM, respectively . (300 nM, 500 nM, 700 nM each) IR conjugated DNA aptamer was added to the sensor chip (channel 1) and the IR protein immobilized sensor chip (channel 2) The affinity between the IR protein and the DNA aptamer candidate group specifically binding thereto was quantified by injecting a candidate group. The dissociation constant (KD) of the DNA aptamer candidate group that specifically binds to each IR protein was obtained. As a result, the dissociation constant (K D ) of the IR_3 aptamer among the His fusion IR protein binding DNA aptamer candidates was 2.26 X 10 -13 And the highest affinity value for the target IR protein (see Table 3).

IR 단백질 결합 앱타머 후보군 별 해리상수IR protein binding aptamer candidate dissociation constants 클론 명칭Clone name KK D D (M)(M) 클론 명칭Clone name KK DD (M) (M) IR-1IR-1 7.92 X 10-12 7.92 X 10 -12 IR-6IR-6 6.58 X 10-12 6.58 X 10 -12 IR-2IR-2 3.03 X 10-12 3.03 X 10 -12 IR-7IR-7 4.51 X 10-12 4.51 X 10 -12 IR-3IR-3 2.26 X 10-13 2.26 X 10 -13 IR-8IR-8 2.67 X 10-12 2.67 X 10 -12 IR-4IR-4 7.96 X 10-10 7.96 X 10 -10 IR-9IR-9 8.78 X 10-10 8.78 X 10 -10 IR-5IR-5 7.78 X 10-11 7.78 X 10 -11 IR-10IR-10 9.20 X 10-11 9.20 X 10 -11

<실시예 8> &Lt; Example 8 >

IR 결합 앱타머의 동물세포 성장촉진 효능 평가Evaluation of the effect of IR-linked aptamers on the growth of animal cells

<8-1> 동물세포 성장촉진 효능 평가를 위한 동물세포 배양 준비&Lt; 8-1 > Preparation of animal cell culture for assessment of animal cell growth promoting activity

IR 결합 앱타머의 동물세포 성장촉진 효능 평가를 위하여, 동물세포를 배양하였다. 실험에 이용한 동물세포는 Hela KCTC HC18802이며, 배양배지는 Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM)에 Fetal Bovine Serum (FBS)를 5% 또는 10% 첨가하여 사용하였으며, CO2 incubator에서 배양하였다. Hela 세포의 스탁을 25T flask 내에 10% FBS 첨가배지에 풀어 2~3일간 배양하였으며, 그 이후 계대배양은 75T flask에 5% FBS 배지를 사용하여 진행하였다. To evaluate the effect of IR-linked aptamers on the growth of animal cells, animal cells were cultured. The animal cells used were Hela KCTC HC18802 and the culture medium was supplemented with 5% or 10% Fetal Bovine Serum (FBS) in Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) and cultured in a CO 2 incubator. Hela cells were streaked in a 25T flask with 10% FBS supplemented medium for 2-3 days. Subsequently, subculture was performed using a 5% FBS medium in a 75T flask.

<8-2> IR 결합 앱타머를 처리한 동물 세포의 성장 측정 실험 <8-2> Experiments on growth of animal cells treated with IR-linked aptamer

5% FBS 배양배지에서 배양한 Hela 세포를 1X PBS buffer 5ml를 이용하여, 2번 씻어주었다. 0.25% trypsin-EDTA 1ml을 처리한 다음, CO2 incubator에 두어 세포가 flask 표면에서 떨어져나가도록 하였다. 도립 현미경으로 세포가 표면에서 떨어진 것을 확인한 다음, 5% FBS 배양배지 9ml을 이용하여 떨어진 세포를 전부 모았다. 그 이후, 원심분리를 2000rpm에서 2분간 실시하여 세포 펠렛만을 회수하였다. 세포 펠렛을 배양배지 1ml로 현탁한 다음, cell-counting을 실시하여 세포의 수를 확인하였다. 12-well plate에 well 당 104cells을 접종하며 well 내 배지양은 1ml로 한정하였다. DMEM 배지에 transferrin(5ug/ml)과 sodium selenite(5ng/ml)를 supplement로 첨가하여 무혈청 배지를 제조하였으며, 무혈청 배지에 insulin(1ug/ml) 또는 IR-결합 앱타머(55.95ng/ml)를 첨가하여 테스트 배지로 사용하였다(표 4 참고). 동물 세포는 CO2 incubator에서 3일 간 배양하였으며, 세포 성장 정도를 파악하기 위하여 하루마다 cell-counting kit 시약(Dojindo, Japan)을 이용해 살아있는 세포수를 측정하였다. 한 well당 cell-counting kit 시약을 100ul씩 첨가 후 1시간 10분 동안 반응시켰으며, 450nm 파장대에서 흡광도를 측정하였다. Hela cells cultured in 5% FBS culture medium were washed twice with 5 ml of 1X PBS buffer. After treatment with 1 ml of 0.25% trypsin-EDTA, the cells were placed in a CO 2 incubator to allow the cells to separate from the flask surface. After confirming that the cells had disappeared from the surface using an inverted microscope, 9 ml of 5% FBS culture medium was used to collect all of the distant cells. Thereafter, centrifugation was carried out at 2000 rpm for 2 minutes to recover only the cell pellet. The cell pellet was suspended in 1 ml of the culture medium and then subjected to cell-counting to confirm the number of cells. 10 4 cells per well were inoculated in a 12-well plate and the amount of medium in the well was limited to 1 ml. Serum free medium was prepared by adding transferrin (5 ug / ml) and sodium selenite (5 ng / ml) to DMEM medium supplemented with insulin (1 ug / ml) or IR-binding aptamer (55.95 ng / ml) ) Was used as a test medium (see Table 4). Animal cells were cultured in a CO2 incubator for 3 days. Cell counts were measured daily using a cell-counting kit reagent (Dojindo, Japan) to determine the degree of cell growth. After adding 100 μl of cell-counting kit reagent per well, the reaction was allowed to proceed for 1 hour and 10 minutes, and the absorbance was measured at 450 nm wavelength band.

동물 세포의 성장 측정을 위한 배지 조건Medium conditions for growth of animal cells 샘플명Sample name 배지 조건Medium condition ControlControl 무혈청 배지 + D.WSerum-free medium + D.W InsulinInsulin 무혈청 배지 + InsulinSerum-free medium + Insulin Apta 1Apta 1 무혈청 배지 + IR-2Serum-free medium + IR-2 Apta 2Apta 2 무혈청 배지 + IR-3Serum-free medium + IR-3 Apta 3Apta 3 무혈청 배지 + IR-6Serum free medium + IR-6 Apta 4Apta 4 무혈청 배지 + IR-8Serum-free medium + IR-8 Apta 5Apta 5 무혈청 배지 + IR-10Serum-free medium + IR-10

인슐린 또는 IR-결합 앱타머를 처리 배양한 세포의 수가 성장인자를 첨가하지 않은 샘플보다 모두 많게 측정되었다. 특히, IR-결합 앱타머 중 하나인 IR-10을 첨가한 Apta 5 샘플의 세포 수는 인슐린 첨가 샘플의 세포 수와 비등한 결과를 보였다(도 6 참고). 이는 IR-결합 앱타머가 인슐린과 마찬가지로 동물 세포의 성장을 촉진시킨다는 것을 보여준다.The number of cells treated with insulin or IR-conjugated aptamer was greater than that of the sample without addition of growth factors. In particular, the number of cells in the Apta 5 sample added with IR-10, one of the IR-binding aptamers, was comparable to the number of cells in the insulin-added sample (see FIG. 6). This shows that IR-binding aptamers promote the growth of animal cells as well as insulin.

<8-3> IR 결합 앱타머 처리 배양한 동물 세포의 인산화 정도 측정 실험 <8-3> IR-binding aptamer treatment Experiment to measure the degree of phosphorylation of cultured animal cells

IR 결합 앱타머가 표적으로 하는 인슐린 수용체와 정상적으로 결합하여, 세포 분열 및 성장과 연계된 신호전달경로를 작동시키는지를 확인하기 위하여, 인슐린 수용체의 인산화(phosphorylation) 정도를 측정하였다. The degree of phosphorylation of the insulin receptor was measured to determine if the IR-linked aptamer normally binds to the targeted insulin receptor and activates the signal transduction pathway associated with cell division and growth.

5% FBS 배양배지에서 배양한 Hela 세포를 1X PBS buffer 5ml를 이용하여, 2번 씻어주었다. 0.25% trypsin-EDTA 1ml을 처리한 다음, CO2 incubator에 두어 세포가 flask 표면에서 떨어져나가도록 하였다. 도립 현미경으로 세포가 표면에서 떨어진 것을 확인한 다음, 5% FBS 배양배지 9ml을 이용하여 떨어진 세포를 전부 모았다. 그 이후, 원심분리를 2000rpm에서 2분간 실시하여 세포 펠렛만을 회수하였다. 세포 펠렛을 배양배지 1ml로 현탁한 다음, 75T flask에 1:3 비율로 접종하며 75T flask 내 배지양은 15ml로 한정하였다. CO2 incubator에서 2~3일간 배양한 다음, 세포가 모두 flask 내에 부착되었는지를 확인하였다. 배양배지를 모두 제거하고, 0.1% FBS가 첨가된 배지로 배양배지를 교체한 다음 16시간동안 배양하여 세포를 serum starvation하였다. starvation된 세포의 배지를 모두 제거한 다음, 앱타머가 첨가된 배양배지로 교체하여 24시간 동안 배양하였다. 무혈청 배지를 위하여 DMEM 배지에 transferrin(5ug/ml)과 sodium selenite(5ng/ml)를 기본적으로 첨가하여 제조하였다(표 5 참고). Hela cells cultured in 5% FBS culture medium were washed twice with 5 ml of 1X PBS buffer. After treatment with 1 ml of 0.25% trypsin-EDTA, the cells were placed in a CO 2 incubator to allow the cells to separate from the flask surface. After confirming that the cells had disappeared from the surface using an inverted microscope, 9 ml of 5% FBS culture medium was used to collect all of the distant cells. Thereafter, centrifugation was carried out at 2000 rpm for 2 minutes to recover only the cell pellet. The cell pellet was suspended in 1 ml of the culture medium, and then inoculated in 75T flask at a ratio of 1: 3, and the amount of the medium in the 75T flask was limited to 15 ml. After incubation for 2 ~ 3 days in a CO 2 incubator, all cells were attached to the flask. After the culture medium was removed, the culture medium was replaced with a medium supplemented with 0.1% FBS, and the cells were incubated for 16 hours for serum starvation. After starvation, all cells were replaced with culture medium supplemented with aptamer and incubated for 24 hours. For the serum-free medium, transferrin (5 ug / ml) and sodium selenite (5 ng / ml) were added to the DMEM medium (see Table 5).

인산화(phosphorylation) 측정을 위한 배지 조건Media conditions for phosphorylation measurement 샘플명Sample name 배지 조건Medium condition N.C1N.C1 무혈청 배지 + D.WSerum-free medium + D.W N.C2N.C2 무혈청 배지 + EGF(1ng/ml) + PDGF(5ng/ml)Serum-free medium + EGF (1 ng / ml) + PDGF (5 ng / ml) ININ 무혈청 배지 + EGF(1ng/ml) + PDGF(5ng/ml) + Insulin(1㎍/㎖)(1 ng / ml) + PDGF (5 ng / ml) + Insulin (1 ug / ml) Apta1-1Apta1-1 무혈청 배지 + EGF(1ng/ml) + PDGF(5ng/ml) + IR-2Serum free medium + EGF (1 ng / ml) + PDGF (5 ng / ml) + IR-2 농도 : 559.5 ng/ml Concentration: 559.5 ng / ml Apta 1-2Apta 1-2 농도 : 1119 ng/ml Concentration: 1119 ng / ml Apta 1-3Apta 1-3 농도 : 2238 ng/mlConcentration: 2238 ng / ml Apta 2-1Apta 2-1 무혈청 배지 + EGF(1ng/ml) + PDGF(5ng/ml) +IR-10Serum-free medium + EGF (1 ng / ml) + PDGF (5 ng / ml) + IR-10 농도 : 559.5 ng/mlConcentration: 559.5 ng / ml Apta 2-2Apta 2-2 농도 : 1119 ng/mlConcentration: 1119 ng / ml Apta 2-3Apta 2-3 농도 : 2238 ng/mlConcentration: 2238 ng / ml

배양 이후, 세포를 모두 회수하며 cell lysis buffer 500㎕를 첨가한 다음, ice 위에서 30분간 반응시켜 세포를 모두 용해하였다. 용해시킨 세포를 원심분리(13000rpm, 4℃, 10분)하여, 용해물만을 회수하였다. 용해물은 phosphotyrosine insulin receptor ELISA kit (Raybiotec, U.S.A)를 이용하여, 인슐린 수용체의 인산화 정도를 측정하였다. 앱타머를 농도별로 첨가한 샘플인 Apta 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2에서 인슐린을 첨가한 샘플보다 인슐린 수용체의 인산화가 더 활발하게 나타났음을 확인하였다(도 7). 이는 IR-결합 앱타머가 인슐린과 마찬가지로 인슐린 수용체의 작용을 활성화시킬 수 있음을 의미하며, 나아가 인슐린을 대체하여 IR-결합 앱타머를 무혈청 배지의 첨가제로 활용할 수 있음을 보여준다. After incubation, all cells were collected and 500 μl of cell lysis buffer was added, followed by reaction on ice for 30 minutes to completely dissolve the cells. The lysed cells were centrifuged (13000 rpm, 4 ° C, 10 minutes) to recover only the lysate. Lysates were assayed for phosphorylation of insulin receptors using the phosphotyrosine insulin receptor ELISA kit (Raybiotec, U.S.A). It was confirmed that the phosphorylation of insulin receptor was more active in the Apta 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, and 2-2 samples added with the aptamer by concentration than the insulin-added sample 7). This means that IR-binding aptamers can activate the action of insulin receptors as well as insulin, and furthermore, IR-binding aptamers can be used as an additive for serum-free medium by replacing insulin.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Insulin receptor-specific DNA aptamer and uses thereof <130> PN1607-229 <160> 15 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-1 <400> 1 ctacagcgtt agtctcaact gcctctcgtg tacatgcttg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-2 <400> 2 gcgtgatata gacggtttct cctaataact tatttgacgg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-3 <400> 3 tccatgtagt ggccgcataa aggcttatga tcgttcgttg 40 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-4 <400> 4 caacatcggc ttgcaatctc caaggcttcc ttacagcgca 40 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-5 <400> 5 gcgctccatc agcaatggca gcctcgcacg tcatcgtttg 40 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-6 <400> 6 ccattgcggg aattattgtc tgctcgttca gtctctgtga 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 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Ser Asp Pro Asn Gly Asn 610 615 620 Ile Thr His Tyr Leu Val Phe Trp Glu Arg Gln Ala Glu Asp Ser Glu 625 630 635 640 Leu Phe Glu Leu Asp Tyr Cys Leu Lys Gly Leu Lys Leu Pro Ser Arg 645 650 655 Thr Trp Ser Pro Pro Phe Glu Ser Glu Asp Ser Gln Lys His Asn Gln 660 665 670 Ser Glu Tyr Glu Asp Ser Ala Gly Glu Cys Cys Ser Cys Pro Lys Thr 675 680 685 Asp Ser Gln Ile Leu Lys Glu Leu Glu Glu Ser Ser Phe Arg Lys Thr 690 695 700 Phe Glu Asp Tyr Leu His Asn Val Val Phe Val Pro Arg Pro Ser Arg 705 710 715 720 Lys Arg Arg Ser Leu Gly Asp Val Gly Asn Val Thr Val Ala Val Pro 725 730 735 Thr Val Ala Ala Phe Pro Asn Thr Ser Ser Thr Ser Val Pro Thr Ser 740 745 750 Pro Glu Glu His Arg Pro Phe Glu Lys Val Val Asn Lys Glu Ser Leu 755 760 765 Val Ile Ser Gly Leu Arg His Phe Thr Gly Tyr Arg Ile Glu Leu Gln 770 775 780 Ala Cys Asn Gln Asp Thr Pro Glu Glu Arg Cys Ser Val Ala Ala Tyr 785 790 795 800 Val Ser Ala Arg Thr Met Pro Glu Ala Lys Ala Asp Asp Ile Val Gly 805 810 815 Pro Val Thr His Glu Ile Phe Glu Asn Asn Val Val His Leu Met Trp 820 825 830 Gln Glu Pro Lys Glu Pro Asn Gly Leu Ile Val Leu Tyr Glu Val Ser 835 840 845 Tyr Arg Arg Tyr Gly Asp Glu Glu Leu His Leu Cys Val Ser Arg Lys 850 855 860 His Phe Ala Leu Glu Arg Gly Cys Arg Leu Arg Gly Leu Ser Pro Gly 865 870 875 880 Asn Tyr Ser Val Arg Ile Arg Ala Thr Ser Leu Ala Gly Asn Gly Ser 885 890 895 Trp Thr Glu Pro Thr Tyr Phe Tyr Val Thr Asp Tyr Leu Asp Val Pro 900 905 910 Ser Asn Ile Ala Lys His His His His His His His His His His 915 920 925 <110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Insulin receptor-specific DNA aptamers and uses thereof <130> PN1607-229 <160> 15 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-1 <400> 1 ctacagcgtt agtctcaact gcctctcgtg tacatgcttg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-2 <400> 2 gcgtgatata gacggtttct cctaataact tatttgacgg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IR-3 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Tyr Val Ile His Asn Asn Lys Cys Ile Pro Glu Cys         275 280 285 Pro Ser Gly Tyr Thr Met Asn Ser Ser Asn Leu Leu Cys Thr Pro Cys     290 295 300 Leu Gly Pro Cys Pro Lys Val Cys His Leu Leu Glu Gly Glu Lys Thr 305 310 315 320 Ile Asp Ser Val Thr Ser Ala Gln Glu Leu Arg Gly Cys Thr Val Ile                 325 330 335 Asn Gly Ser Leu Ile Ile Asn Ile Arg Gly Gly Asn Asn Leu Ala Ala             340 345 350 Glu Leu Glu Ala Asn Leu Gly Leu Ile Glu Glu Ile Ser Gly Tyr Leu         355 360 365 Lys Ile Arg Arg Ser Tyr Ala Leu Val Ser Leu Ser Phe Phe Arg Lys     370 375 380 Leu Arg Leu Ile Arg Gly Glu Thr Leu Glu Ile Gly Asn Tyr Ser Phe 385 390 395 400 Tyr Ala Leu Asp Asn Gln Asn Leu Arg Gln Leu Trp Asp Trp Ser Lys                 405 410 415 His Asn Leu Thr Ile Thr Gln Gly Lys Leu Phe Phe His Tyr Asn Pro             420 425 430 Lys Leu Cys Leu Ser Glu Ile His Lys Met Glu Glu Val Ser Gly Thr         435 440 445 Lys Gly Arg Gln Glu Arg Asn Asp Ile Ala Leu Lys Thr Asn Gly Asp     450 455 460 Gln Ala Ser Cys Glu Asn Glu Leu Leu Lys Phe Ser Tyr Ile Arg Thr 465 470 475 480 Ser Phe Asp Lys Ile Leu Leu Arg Trp Glu Pro Tyr Trp Pro Pro Asp                 485 490 495 Phe Arg Asp Leu Leu Gly Phe Met Leu Phe Tyr Lys Glu Ala Pro Tyr             500 505 510 Gln Asn Val Thr Glu Phe Asp Gly Gln Asp Ala Cys Gly Ser Asn Ser         515 520 525 Trp Thr Val Val Asp Ile Asp Pro Pro Leu Arg Ser Asn Asp Pro Lys     530 535 540 Ser Gln Asn His Pro Gly Trp Leu Met Arg Gly Leu Lys Pro Trp Thr 545 550 555 560 Gln Tyr Ala Ile Phe Val Lys Thr Leu Val Thr Phe Ser Asp Glu Arg                 565 570 575 Arg Thr Tyr Gly Ala Lys Ser Asp Ile Ile Tyr Val Gln Thr Asp Ala             580 585 590 Thr Asn Pro Ser Val Pro Leu Asp Pro Ile Ser Val Ser Asn Ser Ser         595 600 605 Ser Gln Ile Ile Leu Lys Trp Lys Pro Pro Ser Asp Pro Asn Gly Asn     610 615 620 Ile Thr His Tyr Leu Val Phe Trp Glu Arg Gln Ala Glu Asp Ser Glu 625 630 635 640 Leu Phe Glu Leu Asp Tyr Cys Leu Lys Gly Leu Lys Leu Pro Ser Arg                 645 650 655 Thr Trp Ser Pro Pro Phe Glu Ser Glu Asp Ser Gln Lys His Asn Gln             660 665 670 Ser Glu Tyr Glu Asp Ser Ala Gly Glu Cys Cys Ser Cys Pro Lys Thr         675 680 685 Asp Ser Gln Ile Leu Lys Glu Leu Glu Glu Ser Ser Phe Arg Lys Thr     690 695 700 Phe Glu Asp Tyr Leu His Asn Val Val Phe Val Pro Arg Ser Ser Arg 705 710 715 720 Lys Arg Arg Ser Leu Gly Asp Val Gly Asn Val Thr Val Ala Val Pro                 725 730 735 Thr Val Ala Phe Pro Asn Thr Ser Ser Thr Ser Val Pro Thr Ser             740 745 750 Pro Glu Glu His Arg Pro Phe Glu Lys Val Val Asn Lys Glu Ser Leu         755 760 765 Val Ile Ser Gly Leu Arg His Phe Thr Gly Tyr Arg Ile Glu Leu Gln     770 775 780 Ala Cys Asn Gln Asp Thr Pro Glu Glu Arg Cys Ser Val Ala Ala Tyr 785 790 795 800 Val Ser Ala Arg Thr Met Pro Glu Ala Lys Ala Asp Asp Ile Val Gly                 805 810 815 Pro Val Thr His Glu Ile Phe Glu Asn Asn Val Val His Leu Met Trp             820 825 830 Gln Glu Pro Lys Glu Pro Asn Gly Leu Ile 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Claims (11)

서열번호 1 내지 서열번호 10 중 어느 하나의 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는 인슐린 수용체(insulin receptor) 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머(aptamer). A DNA aptamer that specifically binds to an insulin receptor protein having the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10. 제1항에 있어서,
상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 DNA 앱타머.
The method according to claim 1,
Wherein the DNA aptamer further comprises a labeling substance.
제2항에 있어서,
상기 DNA 앱타머는 형광물질, 아민기, 바이오틴 및 티올기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 표지물질이 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지된 것을 특징으로 하는 DNA 앱타머.
3. The method of claim 2,
Wherein the DNA aptamer is labeled at the 5 'end or the 3' end of the DNA aptamer with a labeling substance selected from the group consisting of a fluorescent substance, an amine group, a biotin and a thiol group.
제1항에 있어서,
상기 DNA 앱타머를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 리보스 2' 위치의 하이드록시기가, 수소원자, 불소원자, -OR, -COOR 및 아미노기로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나로 치환된 것을 특징으로 하는 DNA 앱타머.
The method according to claim 1,
Wherein the hydroxy group of the ribose 2 'position of the at least one nucleotide constituting the DNA aptamer is substituted with any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, -OR, -COOR and an amino group.
서열번호 1 내지 서열번호 10으로 구성된 올리고뉴클레오티드들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 DNA 앱타머를 포함하는 동물세포 배양배지.An animal cell culture medium comprising at least one DNA aptamer selected from oligonucleotides consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10. 제5항에 있어서,
상기 배지는 무혈청 또는 저혈청 배지인 것을 특징으로 하는 배양배지.
6. The method of claim 5,
Wherein the medium is a serum-free or low serum medium.
제5항에 있어서,
상기 DNA 앱타머는 인슐린 대체제로 사용되는 것을 특징으로 하는 배양배지.
6. The method of claim 5,
Wherein the DNA aptamer is used as an insulin replacement agent.
서열번호 1 내지 서열번호 10으로 구성된 올리고뉴클레오티드들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 DNA 앱타머를 유효성분으로 포함하는 기능성 화장품 조성물.And at least one DNA aptamer selected from oligonucleotides consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10 as an active ingredient. 제8항에 있어서,
상기 조성물은 피부세포의 성장 또는 분열을 촉진하는 것을 특징으로 하는 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein said composition promotes the growth or division of skin cells.
(a) PCR 기법을 이용하여 랜덤 DNA 앱타머 풀(pool)을 증폭하는 단계;
(b) 가열-냉각 기법과 스트렙트아비딘을 이용하여 ssDNA를 제작하는 단계;
(c) IR 단백질 또는 His-융합 IR 단백질과 상기 앱타머 풀을 혼합하는 단계;
(d) 상기 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 앱타머 풀 혼합액을 기활성화된 Ni-NTA 아가로스와 반응시키는 단계;
(e) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하지 못한 DNA 앱타머를 제거하는 단계; 및
(f) IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수하는 단계를 포함하는 인슐린 수용체 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법.
(a) amplifying a pool of random DNA aptamers using a PCR technique;
(b) preparing ssDNA using heat-cooling technique and streptavidin;
(c) mixing the IR protein or His-fused IR protein with the aptamer pool;
(d) reacting the IR protein or His fusion IR protein and aptamer pool mixture with a pre-activated Ni-NTA agarose;
(e) removing a DNA aptamer that does not bind specifically to the IR protein or the His fusion IR protein; And
(f) recovering a DNA aptamer that specifically binds to an IR protein or a His fusion IR protein, wherein the DNA aptamer specifically binds to an insulin receptor protein.
제10항에 있어서,
상기 (f)단계에서,
최적 친화력(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계;
최적 SELEX 라운드에서 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝 단계;
IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질에 대한 친화력을 측정하는 단계; 및
선별된 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열 결정 단계;를 포함하는 IR 단백질 또는 His 융합 IR 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. The method of claim 10,
In the step (f)
A real-time PCR step for SELEX round selection with optimal affinity;
PCR and cloning steps for selection of IR protein or His fusion IR protein binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round;
Measuring the affinity of the IR protein or His fusion IR protein binding DNA aptamer candidate group to the IR protein or His fusion IR protein; And
Determining the DNA sequence of the selected IR protein or His fusion IR protein-binding DNA aptamer candidate group, and selecting a DNA aptamer that specifically binds to the IR protein or His fusion IR protein Lt; / RTI &gt;
KR1020160089476A 2016-07-14 2016-07-14 Insulin receptor-specific DNA aptamer and uses thereof KR101850793B1 (en)

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