KR20180089849A - Method for monitoring post-translational modification of protein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타우(tau) 단백질의 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for monitoring tau protein, and more particularly, to a method for monitoring post-translational modification of a protein.
비정상적인 타우(tau)의 응집은 알츠하이머병(Alzheimer's disease, AD) 및 다른 여러 신경퇴행성 질병들 (집합적으로, 타우병(tauopathies)이라 부름)에 있어서 주된 특징이다(Brandt R, Hundelt M, Shahani N(2005) Tau alteration and neuronal degeneration in tauopathies: mechanisms and models. Biochimica. et biophysica. acta. 1739: 331-354). 건강한 신경에서, 타우는 축색돌기 (axon)로부터의 성장 및 신경 세포 분극화 (polarization)를 촉진함으로써 마이크로세관 (microtubules)을 안정화한다. 병리학적으로 과다인산화(hyperphosphorylation)되는 경우에, 타우는 마이크로세관으로부터 분리되어 불용성 응집물을 생성한다(Gendron TF, Petrucelli L (2009) The role of tau in neurodegeneration. Mol. Neurodegener. 4: 13).Abnormal tau aggregation is a major feature in Alzheimer's disease (AD) and many other neurodegenerative diseases (collectively, tauopathies) (Brandt R, Hundelt M, Shahani N (2005) Tau alteration and neuronal degeneration in tauopathies: mechanisms and models. Biochimica. Et biophysica. Acta. 1739: 331-354). In healthy nerves, tau stabilizes microtubules by promoting growth from the axon and polarizing neurons. When pathologically hyperphosphorylated, the tau is separated from the microtubules and produces insoluble aggregates (Gendron TF, Petrucelli L (2009).) The role of tau in neurodegeneration.
알츠하이머병을 앓고 있는 뇌들에서 비정상적으로 과도하게 인산화된 타우 및 그 응집체들이 발병원으로서 관찰된다. 따라서, 과도한 인산화는 일반적으로 타우 응집의 원인으로 간주된다.In brains suffering from Alzheimer's disease, abnormally hyperphosphorylated tau and its aggregates are observed as an onset. Thus, excessive phosphorylation is generally considered to be a cause of tau aggregation.
최근 연구 결과에 따르면, 타우 단백질의 여러 post translational modification (PTM) 중에서 과다인산화와 O-glycosylation 되는 것이 서로 반비례 관계에 있는 것이 밝혀지고 있다.Recent studies have shown that hyperphosphorylation and O-glycosylation in several post translational modifications (PTMs) of tau proteins are inversely related to each other.
따라서 타우 단백질의 인산화 정도와 O-glycosylation 정도를 측정할 수 있다면 질병의 진행속도나 예후를 판단할 수 있는 근거가 될 수 있다. 또한 신약 개발에 의해서 그 효과를 검증할 수 있는 tool 로서 활용될 수 있다. Therefore, if the degree of phosphorylation of Tau protein and the degree of O-glycosylation can be measured, it can be a basis for determining the progression rate or prognosis of the disease. It can also be used as a tool for verifying the effects of new drug development.
따라서, 타우 단백질을 정확하게 검출할 수 있는 경우, 신경퇴행성 질병들의 예후를 판단하거나, 치료 효과를 판단하는데 도움이 될 수 있다.Therefore, when the tau protein can be accurately detected, it can be helpful in judging the prognosis of neurodegenerative diseases or judging the therapeutic effect.
현재 타우 단백질의 검사 방법으로는 타우 PET이 알려져 있다. 그러나, 타우 PET을 위해서는 방사선 물질(조영제)을 경구투여해야 하므로, 검사 간격에 제한이 있으며, 비용이 높다. 또한, 혈액 검사 등을 이용하고자 하는 경우, 타우 단백질은 그 농도가 낮아, 정량분석이 매우 어려워 신뢰성 있는 정확한 검출이 어렵다.Currently, tau PET is known as a test method for tau protein. However, since tau PET requires oral administration of a radiological material (contrast agent), there is a limit in the inspection interval and the cost is high. In addition, when a blood test or the like is to be used, the concentration of tau protein is low, and it is difficult to quantitatively analyze it, making reliable and accurate detection difficult.
또한, 최근의 연구결과를 참조하면, 각 환자마다 단백질 양의 차이로 인하여, 타우 단백질 또는 인산화된 타우 단백질의 절대량이 환자의 질병 상태와 정확하게 일치하지 않는다. 따라서, 타우 단백질 또는 인산화된 타우 단백질의 절대량을 검출할 수 있다고 하더라도, 환자의 상태 또는 예후를 진단하는 지표로 사용하기 어렵다.Also, referring to recent research results, the absolute amount of tau protein or phosphorylated tau protein does not exactly coincide with the patient's disease state due to the difference in the amount of protein in each patient. Therefore, even if an absolute amount of tau protein or phosphorylated tau protein can be detected, it is difficult to use it as an index for diagnosing the condition or prognosis of the patient.
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 신뢰성을 높일 수 있으며, 수행이 용이한 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for monitoring post-translational modification of a protein which can increase reliability and is easy to perform.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법은, 베이스 비드의 표면에 단백질 항체를 결합하여 제1 마이크로 비드를 준비하는 단계, 상기 제1 마이크로 비드의 단백질 항체에, 서로 반비례적 관계인 제1 번역후 변형 또는 제2 번역후 변형을 갖는 대상 단백질을 결합하여 제2 마이크로 비드를 준비하는 단계, 상기 제2 마이크로 비드를, 상기 대상 단백질의 제1 번역후 변형과 선택적으로 결합하는 제1 번역후 변형 항체와 결합하여 제3 마이크로 비드를 준비하는 단계, 상기 제2 마이크로 비드를, 상기 대상 단백질의 제2 번역후 변형과 선택적으로 결합하는 제2 번역후 변형 항체와 결합하여 제4 마이크로 비드를 준비하는 단계, 상기 제3 마이크로 비드 및 상기 제4 마이크로 비드의 임피던스를 각각 측정하는 단계 및 상기 제3 마이크로 비드의 임피던스와 기준 임피던스의 제1 차이에 대한, 상기 제4 마이크로 비드의 임피던스와 상기 기준 임피던스의 제2 차이의 비율을 얻는 단계를 포함한다.The method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes the steps of preparing a first microbead by binding a protein antibody to the surface of a base bead, Preparing a second microbead by binding a target protein having a first post-translational modification or a second post-translational modification to the antibody, which is inversely proportional to each other, to prepare a second microbead, And a second post-translational modification antibody that selectively binds the second microbead to a second post-translational modification of the subject protein, To prepare a fourth microbead, and measuring impedances of the third microbead and the fourth microbead, respectively System and a second step of obtaining a ratio of two differences, the impedance and the reference impedance of the fourth micro-bead for the first difference between the impedance and the reference impedance of the third microbeads.
일 실시예에 따르면, 상기 대상 단백질은 타우 단백질이다.According to one embodiment, the subject protein is tau protein.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 번역후 변형은 O-글리코실화된 타우 단백질이고, 상기 제2 번역후 변형은 인산화된 타우 단백질이다.According to one embodiment, said post-translational modification is O-glycosylated tau protein, and said second post-translational modification is phosphorylated tau protein.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 비드는 자성 비드이다.According to one embodiment, the base bead is a magnetic bead.
일 실시예에 따르면, 상기 기준 임피던스는, 상기 제1 마이크로 비드의 임피던스이다. According to one embodiment, the reference impedance is an impedance of the first microbead.
일 실시예에 따르면, 상기 기준 임피던스는, 상기 제2 마이크로 비드의 임피던스이다.According to one embodiment, the reference impedance is an impedance of the second microbead.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 차이에 대한 상기 제2 차이의 비율을 얻는 단계는, 제1 시점에서, 상기 제1 차이에 대한 상기 제2 차이의 비율을 얻는 단계, 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서, 상기 제1 차이에 대한 상기 제2 차이의 비율을 얻는 단계, 및 상기 제1 시점의 상기 비율과, 상기 제2 시점의 상기 비율을 비교하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, obtaining the ratio of the second difference to the first difference comprises: at a first point in time, obtaining a ratio of the second difference to the first difference; Obtaining a ratio of the second difference to the first difference at a second time point, and comparing the ratio of the first time point to the ratio of the second time point.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 마이크로 비드 및 상기 제4 마이크로 비드의 임피던스를 측정하는 단계는, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 상기 제3 마이크로 비드 또는 상기 제4 마이크로 비드를 배치하여 수행된다.According to one embodiment, measuring the impedance of the third microbead and the fourth microbead is performed by disposing the third microbead or the fourth microbead between the first electrode and the second electrode .
본 발명의 일 실시예에 따른 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법은, 대상 단백질의 제1 번역후 변형에, 상기 제1 번역후 변형에 선택적으로 결합하는 제1 번역후 변형 항체를 결합시켜, 제1 번역후 변형 매체를 준비하는 단계, 상기 제1 번역후 변형과 반비례적 관계에 있는 상기 대상 단백질의 제2 번역후 변형에, 상기 제2 번역후 변형에 선택적으로 결합하는 제2 번역후 변형 항체를 결합시켜, 제2 번역후 변형 매체를 준비하는 단계, 상기 제1 번역후 변형 및 상기 제2 번역후 변형의 양에 따라 변화하는 물리적 성질 또는 화학적 성질에 대한, 상기 제1 번역후 변형 매체의 제1 측정값을 얻는 단계, 상기 물리적 성질 또는 화학적 성질에 대한, 상기 제2 번역후 변형 매체의 제2 측정값을 얻는 단계 및 상기 제1 측정값과 기준값의 제1 차이에 대한, 상기 제2 측정값과 상기 기준값의 제2 차이의 비율을 얻는 단계를 포함한다.A method for monitoring a post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention comprises the steps of binding a first post-translational modification antibody selectively binding to a post- Preparing a modified post-translational medium, modifying the second post-translational modification antibody selectively binding to said post-translational modification to a second post-translational modification of said protein of interest in inverse proportion to said post- Of said first post-translational modification medium to physical properties or chemical properties that vary according to the amount of said post-translational modification and said second post-translational modification, Obtaining a first measured value and a second measured value of the post-translational deformation medium for the physical property or chemical property; and determining a first difference between the first measured value and the reference value, And a step of obtaining the value and the ratio of the second difference between the reference value.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 측정값 및 상기 제2 측정값은 각각 임피던스이다.According to one embodiment, the first measurement value and the second measurement value are respectively impedances.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 번역후 변형 매체 및 상기 제2 번역후 변형 매체는 각각 형광체 또는 발광체를 포함하며, 제1 측정값 및 상기 제2 측정값은 각각 상기 형광체 또는 발광체의 양에 따른 광학 측정값이다. According to one embodiment, the first post-translational deformation medium and the second post-translational deformation medium each comprise a phosphor or a light emitter, wherein the first measurement value and the second measurement value respectively correspond to the amounts of the phosphors or phosphors It is an optical measurement.
본 발명에 따르면, 서로 반비례 관계를 갖는 번역후 변형된 단백질의 양에 따라 변하는 물리적 성질 또는 화학적 성질을 각각 측정하고, 그 비율의 변화를 지표로 이용함으로써, 목적하는 번역후 변형에 대응되는 단백질의 증감 여부 및 증감 정도에 대하여 신뢰성 있는 검출 결과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by measuring physical properties or chemical properties that vary depending on the amount of post-translationally modified protein having inversely proportional relationship with each other, and using a change in the ratio as an index, Reliable detection results can be obtained regarding the degree of increase / decrease and the degree of increase / decrease.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법을 이용하여 대상 단백질의 증감 여부를 판단하는 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법에 이용 가능한 나노 갭을 갖는 바이오 센서의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.1 is a flowchart schematically illustrating a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating a step of determining whether a target protein is increased or decreased using a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a biosensor having nanogaps usable in a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
본 출원에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In this application, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
단백질의 번역후 변형 모니터링 방법How to monitor protein after translation
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.1 is a flowchart schematically illustrating a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 먼저, 대상 단백질과 결합이 가능한 단백질 항체(20)와 결합된 마이크로 비드(10)를 준비한다(S10).Referring to FIG. 1, a
예를 들어, 상기 마이크로 비드(10, 베이스 비드)는 금속, 고분자 등으로 이루어진 자성 비드일 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 비드(10)의 직경은 1㎛ 내지 5㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 항체 및 검출 시스템에 따라 10㎛ 이상의 것이 사용될 수도 있다. For example, the microbead 10 (base bead) may be a magnetic bead composed of a metal, a polymer, or the like. For example, the diameter of the
상기 마이크로 비드(10)의 표면에는 적어도 한 개의 단백질 항체(20)가 결합된다. 상기 마이크로 비드(10)가 항체와 결합할 수 있도록, 상기 비드는 토실레이트 처리되거나, 아민처리되거나, 카르복실기가 처리될 수 있다.At least one protein antibody (20) is bound to the surface of the microbead (10). The beads may be tosylated, aminated, or treated with a carboxyl group such that the
상기 단백질 항체(20)는 검출 대상 단백질과 결합이 가능하다. 예를 들어, 상기 검출 대상 단백질은 타우(Tau) 단백질일 수 있다. 상기 타우 단백질과 결합하기 위한 항체는 공지의 것들이 사용될 수 있다.The protein antibody 20 is capable of binding to the protein to be detected. For example, the target protein may be a Tau protein. As the antibody for binding to the tau protein, known ones can be used.
상기 단백질 항체(20)와 결합된 마이크로 비드(10)는 제1 마이크로 비드로 지칭될 수 있다.The
다음으로, 상기 마이크로 비드(10)의 단백질 항체(20)에 대상 단백질(30)을 결합시킨다(S20). 상기 단백질 항체(20)에 대상 단백질(30)을 결합하기 위하여, 상기 마이크로 비드(10)와 대상 단백질(30)을 혼합한 후, 적절한 인큐베이션 및 세척이 수행될 수 있다. 상기 대상 단백질(30)은 타우일 수 있으며, 이는 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 소변, 눈물, 콧물, 척수액 중 적어도 하나를 포함하는 체액으로부터 얻어진 것일 수 있다.Next, the
상기 대상 단백질(30)과 결합된 마이크로 비드(10)는 제2 마이크로 비드로 지칭될 수 있다.The
다음으로, 상기 대상 단백질(30)의 번역후 변형에 따라 선택적으로 결합이 가능한 번역후 변형 항체를 제공하여, 상기 대상 단백질(30)과 상기 번역후 변형 항체를 결합시킨다.(S30-1, S30-2)Next, a post-translational modification antibody capable of selectively binding in accordance with post-translational modification of the
예를 들어, 상기 대상 단백질(30)은 적어도 두가지 번역후 변형(제1 번역후 변형 및 제2 번역후 변형)을 가지며, 상기 번역후 변형 항체는, 각 번역후 변형에 대응되는 적어도 두가지가 제공될 수 있다.For example, the
예를 들어, 상기 대상 단백질(30)은, 인산화된 타우 또는 O-글리코실화된 타우일 수 있다. 예를 들어, 타우 단백질은 다음과 같은 반응에 의해 O-글리코실화되거나 인산화될 수 있으며, 이들은 상호 반비례적 관계(trade-off)를 갖는 것으로 알려져 있다.For example, the
따라서, 상기 번역후 변형 항체는, 인산화된 타우에 선택적으로 결합할 수 있는 제1 번역후 변형 항체(42)와, O-글리코실화된 타우에 선택적으로 결합할 수 있는 제2 번역후 변형 항체(44)가 각각 제공된다. Thus, the post-translationally modified antibody may comprise a first post-translationally modified antibody (42) capable of selectively binding to phosphorylated tau and a second post-translationally modified antibody capable of selectively binding to the O-
따라서, 상기 대상 단백질(30)과 결합하는 상기 번역후 변형 항체의 수, 또는, 그 비율은 상기 대상 단백질(30)의 번역후 변형 정도에 따라 달라질 수 있으며, 이는, 예를 들어, 상기 마이크로 비드의 임피던스 변화에 의해 측정될 수 있다. Therefore, the number or the ratio of the post-translationally modified antibody binding to the
상기 제1 번역후 변형 항체(42)와 결합된 후의 마이크로 비드(S30-1)는 제3 마이크로 비드로 지칭될 수 있으며, 상기 제2 번역후 변형 항체(44)와 결합된 후의 마이크로 비드(S30-2)는 제4 마이크로 비드로 지칭될 수 있다.The microbeads (S30-1) after binding with the first post-translational modification antibody (42) may be referred to as third microbeads, and the microbeads (S30 -2) may be referred to as a fourth microbead.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대상 단백질과 결합된 후의 마이크로 비드(S20), 상기 제1 번역후 변형 항체(42)와 결합된 후의 마이크로 비드(S30-1)의 임피던스 및 상기 제2 번역후 변형 항체(44)와 결합된 후의 마이크로 비드(S30-2)의 임피던스를 각각 측정한다. 상기 마이크로 비드의 임피던스를 측정하기 위하여, 바이오 센서가 이용될 수 있다. 바람직하게, 상기 바이오 센서는 나노갭을 갖는 전극 구조를 가질 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.According to one embodiment of the present invention, the microbead (S20) after being bound to the protein of interest, the impedance of the microbead (S30-1) after being bound to the first post-translational modification antibody (42) And the impedance of the microbeads S30-2 after being bonded to the
상기 대상 단백질과 결합된 후의 마이크로 비드(S20)와 상기 번역후 변형 항체와 결합된 후의 마이크로 비드는 서로 다른 임피던스를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 대상 단백질과 결합된 후의 마이크로 비드(S20)의 측정된 임피던스보다 상기 번역후 변형 항체와 결합된 후의 마이크로 비드의 임피던스가 작아진다. 또한, 상기 대상 단백질에 결합되는 번역후 변형 항체의 수가 증가할 경우, 마이크로 비드의 임피던스 차이(결합전-결합후)는 증가할 수 있다.The microbeads (S20) after binding with the target protein and the microbeads after binding with the post-translationally modified antibody may have different impedances. For example, the impedance of the microbead after binding with the post-translationally modified antibody is smaller than the measured impedance of the microbead (S20) after binding with the protein of interest. Also, when the number of post-translationally modified antibodies bound to the protein of interest increases, the difference in impedance of the microbeads (after pre-binding) may increase.
따라서, 상기 대상 단백질과 결합된 후의 마이크로 비드(S20)의 측정된 임피던스와 상기 번역후 변형 항체와 결합된 후의 마이크로 비드의 임피던스의 차이가, 상기 대상 단백질의 번역후 변형 정도에 대한 마커가 될 수 있다. 그러나, 각 환자에 따라 또는 측정 시기에 따라, 단백질 양의 변화가 크다. 따라서, 인산화된 타우 단백질의 절대량만 가지고 을 환자의 상태 또는 예후를 진단하는 지표로 사용하기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 인산화된 타우와 특정한 관계가 있는, 구체적으로 반비례 관계가 있는 글리코실화된 타우에 의한 임피던스 값을 측정하고, 이에 대한 비율을 지표로 이용함으로써, 인산화된 타우의 증감 여부 및 그 정도에 대하여 신뢰성 있는 측정 결과를 얻을 수 있으며, 이를 환자의 상태 또는 예후를 진단하는 지표로 사용할 수 있다.Therefore, the difference between the measured impedance of the microbead (S20) after binding with the target protein and the impedance of the microbead after binding with the post-translationally modified antibody may be a marker for the post- have. However, there is a large change in the amount of protein depending on each patient or time of measurement. Therefore, it is difficult to use only the absolute amount of phosphorylated tau protein as an index to diagnose the condition or prognosis of the patient. Accordingly, in the present invention, by measuring the impedance value by the glycosylated tau having a specific relationship with the phosphorylated tau, and using the ratio thereof as an index, it is possible to determine whether or not the phosphorylated tau is increased or decreased And can be used as an index for diagnosing a patient's condition or prognosis.
일 실시예에서, 기준 임피던스로서, 상기 대상 단백질과 결합된 후의 마이크로 비드(S20)의 임피던스가 사용될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 다른 실시예에서, 상기 단백질 항체(20)와 결합된 후의 마이크로 비드(S10)의 임피던스가 기준 임피던스로 사용될 수 있다.In one embodiment, as the reference impedance, the impedance of the microbead S20 after binding with the protein of interest may be used, but this is exemplary and in other embodiments, the microbead after binding to the protein antibody 20 The impedance of step S10 may be used as the reference impedance.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 서로 반비례적 관계를 갖는 번역후 변형된 단백질에 대한 임피던스를 각각 측정하고, 그 비율의 변화를 지표로 이용함으로써, 목적하는 번역후 변형에 대응되는 단백질의 증감 여부 및 증감 정도에 대하여 신뢰성 있는 검출 결과를 얻을 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the impedances of the post-translationally modified proteins having inversely proportional relations with each other are respectively measured and the change in the ratio is used as an index, And a reliable detection result on the degree of increase and decrease can be obtained.
상기 단백질 항체 및 상기 번역후 변형 항체들로는 현재 시판 중인 것들이 사용될 수 있다. 또한, 번역후 번형 항체가 타우 단백질에 대한 선택성을 갖는 것이 아니더라도, 번역후 변형에 대한 선택성이 있는 경우 사용될 수 있다.As the protein antibody and the post-translational modification antibody, those currently available on the market can be used. In addition, although the post-translational antibody does not have selectivity for tau protein, it can be used when there is selectivity for post-translational modification.
예를 들어, 인산화된 타우에 선택적으로 결합할 수 있는 항체로는, Phospho-Tau(Ser202, Thr205) Antibody(AT8) MN1020(Thermo Fisher), Anti-Tau(phosphor S396) antibody [EPR2731]/ab109390(abcam), Phospho-Tau(ser202_ Antibody, #11834)(Cell signaling), Phospho-Tau(ser396) (PHF13) Mouse mAb, #9632(Cell signaling) 등이 사용될 수 있다. 또한, O-글리코실화된 타우에 선택적으로 결합할 수 있는 항체(타우 포함하여 O-글리코실화된 다양한 단백질에 결합할 수 있는 항체)로는, O-GlcNAc(CTD110.6) Mouse mAB, #9875(Cell signaling) 등이 사용될 수 있으나, 이들은 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다.For example, antibodies that can selectively bind to phosphorylated tau include, but are not limited to, Phospho-Tau (Ser202, Thr205) Antibody (AT8) MN1020 (Thermo Fisher), Anti-Tau (phosphor S396) antibody [EPR2731] / ab109390 abcam), Phospho-Tau (ser202_ Antibody, # 11834) (Cell signaling), Phospho-Tau (ser396) (PHF13) Mouse mAb, # 9632 (Cell signaling) In addition, antibodies capable of selectively binding to O-glycosylated tau (antibodies capable of binding to various O-glycosylated proteins including tau) include O-GlcNAc (CTD110.6) Mouse mAB, # 9875 Cell signaling, etc. may be used, but these are merely illustrative and the present invention is not limited thereto.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법을 이용하여 대상 단백질의 증감 여부를 판단하는 단계를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating a step of determining whether a target protein is increased or decreased using a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 2를 참조하면, 제1 시점, 예를 들어 8월(August)에 대상 환자로부터 타우 단백질을 포함하는 샘플을 채취하여, S20 단계의 마이크로 비드의 임피던스를 측정하고, S20 단계의 마이크로 비드를, 인산화된 타우(P Tau)와 결합 가능한 제1 번역후 변형 항체 및 O-글리코실화된 타우(O-g Tau)와 결합 가능한 제2 번역후 변형 항체와 각각 결합시킨 후, 각각의 임피던스를 측정한다. 이에 따라, 기준 마이크로 비드(번역후 변형 항체와 결합되지 않은 마이크로 비드)의 임피던스(Zt1), 제1 번역후 변형 항체와 결합된 마이크로 비드에 의한 임피던스(Zp1) 및 제2 번역후 변형 항체와 결합된 마이크로 비드의 임피던스(Zo1) 값이 각각 측정되며, 이에 따라, 인산화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt1-Zp1) 및 O-글리코실화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt1-Zo1)이 얻어질 수 있다.1 and 2, a sample containing a tau protein is collected from a subject at a first time point, for example, August, and the impedance of the microbead at step S20 is measured. At step S20, Is coupled with a first post-translational modification antibody capable of binding to phosphorylated tau (P Tau) and a second post-translational modification antibody capable of binding to O-glycosylated tau (Og Tau, respectively), and then the respective impedances are measured . Thereby, the impedance (Zt1) of the reference microbead (microbead not bound to the transformed modified antibody), the impedance (Zp1) caused by the microbead conjugated with the first post-translationally modified antibody, and the binding The impedance (Zo1) value of the microneedle bead is measured, respectively, so that the impedance decrease (Zt1-Zp1) due to the phosphorylated tau and the impedance decrease (Zt1-Zo1) due to the O-glycosylated tau can be obtained .
다음으로, 제2 시점, 예를 들어 9월(September)에 대상 환자로부터 타우 단백질을 포함하는 샘플을 채취하여, S20 단계의 마이크로 비드의 임피던스를 측정하고, S20 단계의 마이크로 비드를, 인산화된 타우(P Tau)와 결합 가능한 제1 번역후 변형 항체 및 O-글리코실화된 타우(O-g Tau)와 결합 가능한 제2 번역후 변형 항체와 각각 결합시킨 후, 각각의 임피던스를 측정한다. 이에 따라, 기준 마이크로 비드(번역후 변형 항체와 결합되지 않은 마이크로 비드)의 임피던스(Zt2), 제1 번역후 변형 항체와 결합된 마이크로 비드에 의한 임피던스(Zp2) 및 제2 번역후 변형 항체와 결합된 마이크로 비드의 임피던스(Zo2) 값이 각각 측정되며, 이에 따라, 인산화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt2-Zp2) 및 O-글리코실화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt2-Zo2)이 얻어질 수 있다.Next, a sample containing tau protein is taken from a patient at a second time point, for example, September (September), the impedance of the microbead at step S20 is measured, and the microbead at step S20 is measured with the phosphorylated tau (P tau), and a second post-translationally modified antibody capable of binding to O-glycosylated tau (Og Tau), respectively, and then the respective impedances are measured. Thereby, the impedance (Zt2) of the reference microbead (microbead not bound to the transformed modified antibody), the impedance (Zp2) caused by the microbead conjugated with the first post-translationally modified antibody, and the binding (Zt2-Zp2) due to the phosphorylated tau and the impedance decrease (Zt2-Zo2) due to the O-glycosylated tau can be obtained by measuring the impedance (Zo2) .
앞에서 설명한 것과 같이, 인산화된 타우를 직접적으로 정량적으로 측정하는 것이 어렵다는 점을 고려했을 때, 제1 시점에서의 인산화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt1-Zp1)과 제2 시점에서의 인산화된 타우에 의한 임피던스 감소분(Zt2-Zp2)을 비교하는 것은, 인산화된 타우의 증감을 판단하기에는 신뢰성이 낮다.Considering that it is difficult to directly quantitatively measure the phosphorylated tau as described above, it is necessary to determine the impedance reduction (Zt1-Zp1) due to the phosphorylated tau at the first time point and the phosphorylated tau at the second time point (Zt2-Zp2) caused by the phosphorylated tau is not reliable enough to judge the increase or decrease of the phosphorylated tau.
그러나, 인산화된 타우는 O-글리코실화된 타우와 상호 배타적인(반비례적인)관계를 가지므로, 이 둘의 비율을 비교하는 것은 신뢰성 있는 검출 방법이 될 수 있다.However, since phosphorylated tau has a mutually exclusive (inverse) relationship with O-glycosylated tau, comparing the ratios of the two can be a reliable detection method.
예를 들어, 제1 시점에서, O-글리코실화된 타우에 대한 인산화된 타우의 비율은 Zt1-Zp1/Zt1-Zo1로 나타내질 수 있으며, 제2 시점에서, Zt2-Zp2/Zt2-Zo2로 나타내질 수 있다.For example, at a first point in time, the ratio of phosphorylated tau to O-glycosylated tau may be expressed as Zt1-Zp1 / Zt1-Zo1 and at a second point of time, as Zt2-Zp2 / Zt2-Zo2 Can be.
따라서, O-글리코실화된 타우에 대한 인산화된 타우의 비율의 변화의 방향(증가 또는 감소)에 따라 인산화된 타우의 증감 여부를 판단할 수 있으며, 결과적으로, 인산화된 타우와 연관된 질병의 진행 또는 호전에 대한 지표가 될 수 있다. 또한, 변화의 크기에 따라 질병의 진행 또는 호전의 속도 또는 정도를 판단이 가능할 수 있다.Accordingly, it is possible to determine whether the phosphorylated tau is increased or decreased according to the direction (increase or decrease) of the change in the ratio of phosphorylated tau to O-glycosylated tau, and consequently, the progression of the disease associated with phosphorylated tau or It can be an indicator of improvement. Also, depending on the magnitude of the change, it may be possible to determine the rate or extent of disease progression or improvement.
본 실시예에서는, 인산화된 타우 단백질의 검출 또는 측정을 이용하여 상기 방법을 이용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 타우 단백질과 유사하게 서로 배타적인 관계의 번역후 변형을 갖는 모든 단백질의 검출 또는 측정을 위하여 이용될 수 있다.In the present embodiment, the above method was used using the detection or measurement of phosphorylated tau protein, but the present invention is not limited thereto, and the detection or measurement of all the proteins having post-translational modifications in mutually exclusive relationship similar to the tau protein Can be used for measurement.
상기 실시예에서는, 임피던스의 측정을 이용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 물리적 성질 또는 화학적 성질을 측정하여 유사한 지표를 얻을 수 있다.Although impedance measurement is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and similar indices can be obtained by measuring other physical or chemical properties.
예를 들어, 상기 번역후 변형 항체는 형광체와 결합된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 번역후 변형 항체와 결합된 마이크로 비드(이하에서, 번역후 변형 매체로 지칭될 수 있다.)는 대상 단백질의 번역후 변형의 양에 따라 다른 양의 형광체를 포함한다. For example, the post-translational modification antibody may be combined with a phosphor. In this case, the microbeads (hereinafter, referred to as post-translational modification medium) combined with the post-translational modification antibody include different amounts of phosphors depending on the amount of post-translational modification of the target protein.
따라서, 제1 번역후 변형 항체와 결합된 제1 번역후 변형 매체와 제2 번역후 변형 항체와 결합된 제2 번역후 변형 매체의 광학적 성질, 예를 들어, 특정 파장의 광에 대하여 발광하는 광의 세기, 반사광의 세기 등을 측정하여, 제1 번역후 변형 매체에 대한 제1 측정값 및 제2 번역후 변형 매체에 대한 제2 측정값을 얻을 수 있다. 또한, 상기 제1 측정값과 기준값을 비교하여, 제1 번역후 변형에 의한 광학적 성질의 변화에 대응하는 값(차이)을 얻을 수 있으며, 상기 제2 측정값과 기준값을 비교하여, 제2 번역후 변형에 의한 광학적 성질의 변화에 대응하는 값(차이)을 얻을 수 있다. 상기 차이들의 비율은, 대상 단백질을 포함하는 샘플에서, 제1 번역후 변형과 제2 번역후 변형의 비율을 나타내는 지표가 될 수 있다.Thus, the optical properties of the first post-translational modification medium conjugated with the first post-translational modification antibody and the post-translational modification medium conjugated with the post-translational modification antibody, for example, The intensity of the reflected light and the like can be measured to obtain the first measured value for the first post-translational deformation medium and the second measured value for the post-translational deformation medium. The first measured value may be compared with a reference value to obtain a value (difference) corresponding to a change in the optical property due to the first post-translational deformation. The second measured value may be compared with a reference value, (Difference) corresponding to the change of the optical property by the post-transformation can be obtained. The ratio of the differences may be an indicator of the ratio of the first post-translational modification to the second post-translational modification in the sample comprising the subject protein.
일 실시예에서, 상기 형광체는, 상기 번역후 변형 항체가 상기 대상 단백질과 결합되기 전에, 미리 상기 번역후 변형 항체와 결합될 수 있으나, 다른 실시예에서는, 상기 번역후 변형 항체가 상기 대상 단백질과 결합된 후, 상기 번역후 변형 항체에 결합될 수도 있다.In one embodiment, the phosphor may be associated with the post-translationally modified antibody in advance, before the post-translationally modified antibody binds to the protein of interest, but in another embodiment, And then bound to the post-translationally modified antibody.
다른 실시예에서, 상기 형광체는 발광체(chemiluminescence)로 대체될 수 있다.In another embodiment, the phosphor may be replaced by a chemiluminescence.
나노 갭을 갖는 바이오 센서의 제조방법Manufacturing method of biosensor having nano gap
도 3a 내지 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법에 이용 가능한 나노 갭을 갖는 바이오 센서의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a biosensor having nanogaps usable in a method for monitoring post-translational modification of a protein according to an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 베이스 기판(110) 위에 무기 절연층(120)을 형성한다. 상기 무기 절연층(120) 위에 제1 금속층(130)을 형성한다. 상기 제1 금속층(130) 위에 제1 포토레지스트 패턴(140)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, an inorganic insulating
예를 들어, 상기 베이스 기판(110)은, 실리콘, 유리, 쿼츠, 고분자 등을 포함할 수 있다.For example, the
예를 들어, 상기 무기 절연층(120)은, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연 물질을 포함할 수 있다. For example, the inorganic insulating
상기 제1 금속층(130)은, 금, 은, 백금, 크롬, 구리, 티타늄, 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 서로 다른 금속층의 적층 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 금속층(130)은 크롬/금의 이층 구조를 가질 수 있다. The
상기 제1 포토레지스트 패턴(140)은 상기 제1 금속층(130)을 부분적으로 커버하여, 상기 제1 금속층(130)의 상면을 부분적으로 노출시킨다.The
도 3b를 참조하면, 상기 제1 금속층(130)을 식각하여, 제1 전극(132)을 형성한다. 상기 식각은, 습식 식각에 의한 등방성 식각으로 이루어진다. 따라서, 상기 제1 전극(132)은, 제1 포토레지스트 패턴(140)에 대하여 언더컷을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the
도 3c를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(140) 및 상기 무기 절연층(120)의 노출된 상면 위에 제2 금속층(134)을 형성한다. 상기 제2 금속층(134)은 스퍼터링, 원자빔증착 등과 같은 증착에 의해 형성될 수 있으며, 언더컷이 형성된 상기 제1 포토레지스트 패턴(140)의 아래에는 형성되지 않는다. Referring to FIG. 3C, a
상기 제2 금속층(134)은, 금, 은, 백금, 크롬, 구리, 티타늄, 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 서로 다른 금속층의 적층 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 금속층(134)은 크롬/금의 이층 구조를 가질 수 있다.The
도 3d를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(140) 및 그 위에 배치된 상기 제2 금속층(134)을 제거한다. 따라서, 상기 제1 전극(132)과 잔류하는 제2 금속층(134) 사이에는 나노갭(NG)이 형성될 수 있다. 상기 나노갭은, 포토리소그라피 공정의 노광 후, 마스크를 이용한 식각에 의해 형성되지 않고, 언더컷 형성 후 리프트 오프에 의해 형성되므로, 포토리소그라피의 critical dimension의 한계 보다 작아질 수 있으며, 웨이퍼 레벨의 대면적 공정이 가능하다.Referring to FIG. 3D, the
도 3e를 참조하면, 상기 제1 전극(132) 및 잔류 제2 금속층(134) 위에 제2 포토레지스트 패턴(150)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)은 상기 나노갭(NG)을 커버하고, 상기 제2 금속층(134)을 부분적으로 노출할 수 있다.Referring to FIG. 3E, a
도 3f를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(159)을 마스크로 이용하여, 상기 잔류 제2 금속층(134)을 식각하여, 제2 전극(136) 및 콘택부(138)를 형성한다.Referring to FIG. 3F, the remaining
도 3g를 참조하면, 상기 제1 전극(132), 상기 제2 전극(136) 및 상기 콘택부(138) 위에 유기 절연층(160)을 형성한다. 상기 유기 절연층은 상기 나노갭(NG)을 노출하는 제1 개구부(OP1) 및 상기 콘택부(138)를 노출하는 제2 개구부(OP2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3G, an organic insulating layer 160 is formed on the
상기 바이오 센서의 제1 개구부(OP1)에는, 센싱을 위하여 자성을 갖는 마이크로 비드가 삽입될 수 있다. 예를 들어, 자성을 갖는 마이크로 비드를 상기 바이오 센서 상에 제공하고, 상기 바이오 센서의 아래에 자성체를 배치하면, 상기 마이크로 비드에 상기 자성체에 의하여 수직 방향의 인력이 가해진다. 상기 자성체를 수평 방향으로 이동시키면, 상기 자성체를 따라 이동함으로써, 상기 제1 개구부(OP1) 밖의 마이크로 비드가, 상기 제1 개구부(OP1) 안에 삽입될 수 있다.A microbead having magnetism for sensing may be inserted into the first opening OP1 of the biosensor. For example, when a magnetic bead having magnetic properties is provided on the biosensor and a magnetic substance is disposed under the biosensor, the attraction force in the vertical direction is applied to the micro bead by the magnetic substance. When the magnetic body is moved in the horizontal direction, the micro beads outside the first opening OP1 can be inserted into the first opening OP1 by moving along the magnetic body.
상기 마이크로 비드가, 상기 제1 개구부(OP1)에 삽입되면, 상기 마이크로 비드의 임피던스를 측정하기 위하여, 상기 제1 전극(132) 및 상기 제2 전극(136)에 전압이 인가된다. 상기 마이크로 비드는, 결합된 항체 및 단백질의 수 등에 따라 다른 임피던스를 갖게되며, 감지된 임피던스는 상기 콘택부(138)를 통해 외부 장치, 예를 들면, 신호 분석 장치 등으로 전달될 수 있다.When the microbead is inserted into the first opening OP1, a voltage is applied to the
본 발명에 따르면, 나노갭, 예를 들어, 1㎛ 이하의 나노갭을 갖는 센서를 이용함으로써, 전기장의 크기를 증가시킬 수 있다. 따라서, 매우 낮은 농도의 단백질을 용이하고 신뢰성있게 검출할 수 있다.According to the present invention, the size of the electric field can be increased by using a sensor having a nanogap, for example, a nanogap of 1 mu m or less. Therefore, a very low concentration of the protein can be easily and reliably detected.
상기 바이오 센서는 상기 나노갭을 갖는 전극 쌍이 복수가 배열된 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 바이오 센서는 상기 나노갭을 갖는 전극 쌍이 10X10, 20X20, 30X30 등으로 배열된 어레이를 포함할 수 있다.The biosensor may include an array in which a plurality of electrode pairs having the nanogaps are arranged. For example, the biosensor may include an array in which the electrode pairs having nanogaps are arranged in 10X10, 20X20, 30X30, and the like.
이하에서는 구체적인 실험예를 참조하여, 본 발명의 실시예들의 효과를 살펴보기로 한다.Hereinafter, effects of the embodiments of the present invention will be described with reference to specific experimental examples.
단백질 항체가 결합된 마이크로 비드의 준비Preparation of Microbeads Bonded with Protein Antibodies
토실레이트 처리된 마그네틱 비드(Thermo Fisher, Dynabead M-280, 직경 2.8㎛, 14203)와 타우 단백질 결합 항체(abcam, Anti-Tau(Phosphor S262) antibody, ab64193, 50㎕/250㎕)를 0.1M의 PBS 버퍼에 넣고, 37℃도의 인큐베이터 안에 배치한 후, 롤 믹서 위에서 24시간 동안 인큐베이션하였다.Anti-Tau (Phosphor S262) antibody, ab64193, 50 μl / 250 μl) and a tau protein binding antibody (Thermo Fisher, Dynabead M-280, diameter 2.8 μm, 14203) PBS buffer, placed in an incubator at 37 ° C, and then incubated on a roll mixer for 24 hours.
다음으로, 상기 타우 단백질 결합 항체와 결합된 마그네틱 비드를 0.4% Block ACE (AbD serotec, USA)로 세척하고, 0.2M의 트리스 버퍼로 블록 처리한다. 상기 마이크로 비드 용액 30mg/mL를 0.4% Block Ace가 포함된 PBST(Phosphate Buffered Saline with Tween-20, 0.01% Tween-20)에 넣어서 보관하였다.Next, the magnetic beads bound to the tau protein binding antibody are washed with 0.4% Block ACE (AbD serotec, USA) and blocked with 0.2 M Tris buffer. 30 mg / mL of the microbead solution was stored in PBST (Phosphate Buffered Saline with Tween-20, 0.01% Tween-20) containing 0.4% Block Ace.
합성예 1 - 타우 단백질이 결합된 마이크로 비드의 준비 Synthesis Example 1 - Preparation of microbeads conjugated with tau protein
5250ng/mL 농도의 타우 단백질을 0.1% PBST를 이용하여, 다양한 농도 (0.5fg/mL ~ 50pg/mL)로 1/10씩 희석하고, 필요에 따라 타우 단백질을 O 글라이코실화 시키는 약물인 Thiamet G로 처리하였다.The tau protein concentration at 5250 ng / mL was diluted 1/10 with various concentrations (0.5 fg / mL to 50 pg / mL) using 0.1% PBST, and Thiamet G Lt; / RTI >
상기 타우 단백질 결합 항체와 결합된 마이크로 비드를 0.1% PBST를 이용하여, 300㎕/ml로 희석한 후, 상기 타우 단백질(희석액)과 상기 마이크로 비드(희석액)를 1:2의 농도로 혼합하고, 냉장고 안에서 22시간 동안 반응하였다.The tau protein binding antibody-bound microbeads were diluted to 300 μl / ml using 0.1% PBST, and the tau protein (diluent) and the microbeads (diluent) were mixed at a concentration of 1: 2, And reacted in the refrigerator for 22 hours.
다음으로, 상기 타우 단백질과 결합된 마이크로 비드를 0.1% PBST를 이용하여, 2회 세척하고, PBS(Phosphate Buffered Saline)를 이용하여, 2회 세척한 후, PBS를 이용하여 비드 농도가 60㎕/ml가 되도록 희석하였다.Next, the microbeads bound to the tau protein were washed twice with 0.1% PBST and washed twice with PBS (Phosphate Buffered Saline). Thereafter, the beads were washed with PBS at a concentration of 60 μl / ml. < / RTI >
합성예Synthetic example 2O- 2O- 글리코실화Glycosylation 항체가 The antibody 결합된Combined 마이크로 Micro 비드의Bead 준비 Ready
합성예 1과 동일한 방법으로 타우 단백질과 결합된 마이크로 비드(300㎕/ml)를 준비하였다.A microbead (300 μl / ml) bound to a tau protein was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1.
상기 마이크로 비드를, O-글리코실화된 단백질과 결합이 가능한 항체(Cell signaling, O-GlcNAc(CTD110.6) Mouse mAB, #9875) 10.4ng와 혼합하고, 냉장고 안에서 22시간 동안 반응하였다.The microbeads were mixed with 10.4 ng of an antibody capable of binding O-glycosylated proteins (Cell signaling, O-GlcNAc (CTD110.6) Mouse mAB, # 9875) and reacted in the refrigerator for 22 hours.
상기 O-글리코실화된 타우 결합 항체와 결합된 마이크로 비드를 0.1% PBST를 이용하여, 2회 세척하고, PBS를 이용하여, 2회 세척한 후, PBS를 이용하여 비드 농도가 60㎕/ml가 되도록 희석하였다.The microbeads bound to the O-glycosylated tau binding antibody were washed twice with 0.1% PBST, washed twice with PBS, and then the bead concentration was adjusted to 60 μl / ml using PBS Lt; / RTI >
합성예Synthetic example 3인산화 3 phosphorylation 타우Tau 항체가 The antibody 결합된Combined 마이크로 Micro 비드의Bead 준비 Ready
합성예 1과 동일한 방법으로 타우 단백질과 결합된 마이크로 비드(300㎕/ml)를 준비하였다.A microbead (300 μl / ml) bound to a tau protein was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1.
상기 마이크로 비드를, 인산화된 타우 단백질과 결합이 가능한 항체(Thermo Fisher, Phospho-Tau(Ser202, Thr205) Antibody(AT8), MN1020) 10ng와 혼합하고, 냉장고 안에서 22시간 동안 반응하였다.The microbeads were mixed with 10 ng of an antibody capable of binding to phosphorylated tau protein (Thermo Fisher, Phospho-Tau (Ser202, Thr205) Antibody (AT8), MN1020) and reacted in the refrigerator for 22 hours.
상기 인산화 타우 결합 항체와 결합된 마이크로 비드를 0.1% PBST를 이용하여, 2회 세척하고, PBS를 이용하여, 2회 세척한 후, PBS를 이용하여 비드 농도가 60㎕/ml가 되도록 희석하였다.The microbeads bound to the phosphorylated tau binding antibody were washed twice with 0.1% PBST, washed twice with PBS, and then diluted with PBS to a bead concentration of 60 μl / ml.
상기에 따라 얻어진 샘플들을, 전극 간격이 0.7㎛인 바이오 센서 어레이(10x10 또는 20x20)를 이용하여, 임피던스를 측정하였다. 이하의 표에서, PBS는 마이크로 비드를 포함하지 않은 PBS 용액을 의미하며, Neg는 타우 단백질과 결합하지 않고, 단백질 결합 항체만을 갖는 마이크로 비드를 포함하는 샘플을 의미하고, BAT(bead-antibody-tau)는 타우 단백질과 결합된 마이크로 비드를 포함하는 샘플을 의미하고, BAT2(bead-antibody-tau-2nd_antibody)는, 타우 단백질과 결합된 마이크로 비드를 O-GlcNAc 또는 AT8로 처리한 샘플을 의미한다. 또한, 임피던스 변화율은, Neg의 임피던스(Zneg)와 측정 임피던스(BAT 또는 BAT2)의 차이를 Neg의 임피던스(Zneg)로 나누고 100을 곱한 값(%)이며, 임피던스 변화율 차이는, BAT2의 임피던스 변화율에서 BAT의 임피던스 변화율을 뺀 값으로 정의된다.The samples thus obtained were measured for impedance using a biosensor array (10x10 or 20x20) with an electrode interval of 0.7 mu m. In the following table, PBS means a PBS solution containing no microbeads, Neg means a sample that does not bind to a tau protein but contains a microbead having only a protein-binding antibody, and BAT (bead-antibody-tau ) Refers to a sample containing a microbead bound to a tau protein, and BAT2 (bead-antibody-tau-2nd_antibody) refers to a sample obtained by treating a microbead conjugated with a tau protein with O-GlcNAc or AT8. The impedance change rate is a value obtained by dividing the difference between the impedance (Negeg) of Neg and the measurement impedance (BAT or BAT2) by the impedance of Neg (Zneg) multiplied by 100 and the impedance change rate difference is Is defined as a value obtained by subtracting the impedance change rate of BAT.
아래의 표 1-1은 타우 단백질을 Thiamet G로 처리하지 않은 샘플들의 임피던스를 나타내며, 표 1-2는 타우 단백질을 Thiamet G 100uM로 처리한 샘플들의 임피던스를 나타내며, 타우 단백질의 농도에 따라 임피던스 변화를 측정하여 나타내었다.Table 1 below shows the impedance of samples not treated with Thiamet G for tau protein. Table 1-2 shows the impedance of samples treated with Thiamet G 100uM for tau protein. Respectively.
표 1-1Table 1-1
표 1-2Table 1-2
상기의 표 1-1 및 표 1-2를 참조하면, Thiamet G의 농도를 높임으로써, 즉 타우 단백질의 O-글리코실화를 증가시킬 경우, O-글리코실화 항체와 결합된 마이크로 비드에서 임피던스 변화율 차이가 크게 증가한 것을 확인하였다. 따라서, 이를 통하여, 타우 단백질의 O-글리코실화의 증감이 검출될 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 매우 낮은 타우 단백질 농도, 예를 들어, 0.5fg/ml에서도 임피던스 변화율의 차이를 확인할 수 있다.Referring to Tables 1-1 and 1-2, when the concentration of Thiamet G is increased, that is, when the O-glycosylation of tau protein is increased, the difference in impedance change ratio between the microbeads bonded with the O- . Thus, it can be seen that the increase or decrease of O-glycosylation of tau protein can be detected through this. Also, the difference in impedance change rate can be confirmed even at a very low tau protein concentration, for example, 0.5 fg / ml.
아래의 표 2-1는 Thiamet G를 처리한 타우 단백질(0.5pg/ml)과 결합된 마이크로 비드를 O-GlcNAc과 반응시킨 샘플들의 임피던스를 나타내며, 표 2-2는 Thiamet G를 처리한 타우 단백질(0.5pg/ml)과 결합된 마이크로 비드를 AT8과 반응시킨 샘플들의 임피던스를 나타내며, Thiamet G의 농도(0uM, 10uM, 30uM, 100uM)에 따라 임피던스 변화를 측정하여 나타내었다.Table 2-1 below shows the impedance of samples reacted with O-GlcNAc with microbeads conjugated with Thiamet G-treated tau protein (0.5 pg / ml). Table 2-2 shows the impedance of samples treated with Thiamet G-treated tau protein (0.5 pg / ml), and the impedance change was measured according to the Thiamet G concentration (0uM, 10uM, 30uM, 100uM).
표 2-1Table 2-1
표 2-2Table 2-2
하기의 표 3은 표 2-1 및 표 2-2에서 Neg의 임피던스에 대한 BAT와 BAT2 임피던스의 차이(BAT-BAT2 또는 BAT2-BAT) 및 이에 따라 인산화된 타우(P)와 O-글리코실화된 타우(O)에 의한 임피던스 변화의 비율을 나타낸다.Table 3 below shows the differences in BAT and BAT2 impedances (BAT-BAT2 or BAT2-BAT) for the impedance of Neg in Tables 2-1 and 2-2 and thus the difference between the phosphorylated tau (P) and the O- glycosylated Represents the ratio of impedance change due to tau (O).
표 3Table 3
표 3을 참조하면, Thiamet G의 농도가 증가한 것은, O-글리코실화된 타우의 증가, 즉 인산화된 타우의 감소를 의미하는 것으로 볼 수 있으며, 이를 P/O의 값이 감소하는 것으로부터 검출할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, an increase in the concentration of Thiamet G may be regarded as an increase in O-glycosylated tau, that is, a decrease in phosphorylated tau, which is detected from a decrease in the value of P / O .
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. You will understand.
본 발명은, 단백질 검출을 통한 질병의 예후, 경과, 치료 반응 등을 모니터링하는데 이용될 수 있다. 또한 타우병증과 같은 질병의 치료제를 개발하는 플랫폼에 적용될 수 있다.The present invention can be used for monitoring the prognosis, progress, treatment response, etc. of diseases through protein detection. It can also be applied to a platform for developing therapeutic agents for diseases such as tauopathy.
Claims (13)
상기 제1 마이크로 비드의 단백질 항체에, 서로 반비례적 관계인 제1 번역후 변형 또는 제2 번역후 변형을 갖는 대상 단백질을 결합하여 제2 마이크로 비드를 준비하는 단계;
상기 제2 마이크로 비드를, 상기 대상 단백질의 제1 번역후 변형과 선택적으로 결합하는 제1 번역후 변형 항체와 결합하여 제3 마이크로 비드를 준비하는 단계;
상기 제2 마이크로 비드를, 상기 대상 단백질의 제2 번역후 변형과 선택적으로 결합하는 제2 번역후 변형 항체와 결합하여 제4 마이크로 비드를 준비하는 단계;
상기 제3 마이크로 비드 및 상기 제4 마이크로 비드의 임피던스를 각각 측정하는 단계; 및
상기 제3 마이크로 비드의 임피던스와 기준 임피던스의 제1 차이에 대한, 상기 제4 마이크로 비드의 임피던스와 상기 기준 임피던스의 제2 차이의 비율을 얻는 단계를 포함하는 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법.Preparing a first microbead by binding a protein antibody to the surface of the base bead;
Preparing a second microbead by binding a target protein having a first post-translational modification or a second post-translational modification, which are inversely proportional to each other, to the protein antibody of the first microbead;
Combining the second microbead with a first post-translational modification antibody that selectively binds to a first post-translational modification of the protein of interest to prepare a third microbead;
Preparing a fourth microbead by combining the second microbead with a second post-translational modification antibody that selectively binds to a second post-translational modification of the protein of interest;
Measuring the impedances of the third microbead and the fourth microbead, respectively; And
And obtaining a ratio of the impedance of the fourth microbead to the second difference of the reference impedance with respect to the first difference between the impedance of the third microbead and the reference impedance.
제1 시점에서, 상기 제1 차이에 대한 상기 제2 차이의 비율을 얻는 단계;
상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서, 상기 제1 차이에 대한 상기 제2 차이의 비율을 얻는 단계; 및
상기 제1 시점의 상기 비율과, 상기 제2 시점의 상기 비율을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법.2. The method of claim 1, wherein obtaining the ratio of the second difference to the first difference comprises:
Obtaining, at a first point in time, a ratio of the second difference to the first difference;
Obtaining a ratio of the second difference to the first difference at a second time point different from the first time point; And
And comparing the ratio at the first time point with the ratio at the second time point.
제1 전극 및 제2 전극 사이에 상기 제3 마이크로 비드 또는 상기 제4 마이크로 비드를 배치하여 수행되는 것을 특징으로 하는 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein measuring the impedance of the third microbead and the fourth microbead comprises:
Wherein the third microbead or the fourth microbead is disposed between the first electrode and the second electrode.
상기 제1 번역후 변형과 반비례적 관계에 있는 상기 대상 단백질의 제2 번역후 변형에, 상기 제2 번역후 변형에 선택적으로 결합하는 제2 번역후 변형 항체를 결합시켜, 제2 번역후 변형 매체를 준비하는 단계;
상기 제1 번역후 변형 및 상기 제2 번역후 변형의 양에 따라 변화하는 물리적 성질 또는 화학적 성질에 대한, 상기 제1 번역후 변형 매체의 제1 측정값을 얻는 단계;
상기 물리적 성질 또는 화학적 성질에 대한, 상기 제2 번역후 변형 매체의 제2 측정값을 얻는 단계; 및
상기 제1 측정값과 기준값의 제1 차이에 대한, 상기 제2 측정값과 상기 기준값의 제2 차이의 비율을 얻는 단계를 포함하는 단백질의 번역후 변형 모니터링 방법. Binding a first post-translational modification antibody selectively binding to said post-translational modification to said first post-translational modification of said protein to prepare a post-translational modification medium;
A second post-translational modification antibody that selectively binds to the post-translational modification is bound to a post-translational modification of the subject protein that is in inverse proportion to the post-translational modification, ;
Obtaining a first measured value of said post-translational deformation medium for physical properties or chemical properties that vary according to said amount of said post-translational deformation and said post-translational deformation;
Obtaining a second measurement of said post-translational deformation medium for said physical property or chemical property; And
And obtaining a ratio of a second difference between the second measured value and a second difference to a first difference between the first measured value and a reference value.
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