KR20180089974A - Single strand DNA aptamer for detection of phthalate - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a single-stranded DNA aptamer which specifically binds to phthalate, and a kit and a composition for detecting phthalate using the same. According to the present invention, the single-stranded DNA aptamer has high binding force and specificity to phthalate, which is a kind of endocrine disrupters and used as a plasticizer in industries, and it is possible to detect phthalate more sensitively and accurately than conventionally used analytic methods.

Description

프탈레이트(phthalate)에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머{Single strand DNA aptamer for detection of phthalate}Single strand DNA aptamer for detection of phthalate which specifically binds to phthalate.

본 발명은 프탈레이트(phthalate)에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머 및 이를 이용한 프탈레이트 검출용 조성물과 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a single-stranded DNA plasmid that specifically binds to a phthalate, and a kit and a composition for detecting phthalate using the same.

플라스틱 가소제로 사용되고 있는 "프탈레이트"(phthalate)는 동물이나 사람의 몸 속에 들어가서 호르몬의 작용을 방해하거나 혼란시키는 '내분비계 교란물질(endocrine disrupter)'의 일종이다. 프탈레이트는 카드뮴에 비견될 정도의 독성을 갖고 있으며 동물 실험 결과 간과 신장, 심장, 허파 등에 부정적인 영향을 미치고 여성 불임, 정자수 감소 등으로 생식기관에 유해한 독성물질로 보고된 유해 물질이다. "Phthalate", which is used as a plasticizer, is a type of endocrine disrupter that interferes with or disrupts the action of hormones in animals or people. Phthalates have toxicity comparable to that of cadmium and are toxic substances that are toxic to reproductive organs due to infertility in female, infertility and decreased number of sperm, which have negative effects on liver, kidney, heart and lungs.

유럽, 미국을 비롯한 세계 각국은 프탈레이트계 가소제가 인체에 유해하다는 결론을 내리고 유해물질군으로 분류해 영유아 장난감 등 사용금지범위를 넓히고 있으며, 2002년 스웨덴의 다겐스 니헤터지가 향수에 프탈레이트가 들어있다고 보도한 이후, EU는 DEHP 와 DBP를 화장품에 사용하지 못하도록 하였다.Europe, the United States and other countries have concluded that phthalate plasticizers are harmful to human body and classify them as harmful substance group and broaden the prohibition of use of toys and infants. In 2002, Dagensnietteji of Sweden had phthalate in fragrance After reporting, the EU prevented DEHP and DBP from being used in cosmetics.

환경호르몬은 생체 호르몬과는 달리 분해가 어렵고, 생태계 순환 과정에서 장기간 잔류하며, 생체에서 장애를 유발한다. 국내 환경호르몬 사용량/산출량은 경제 규모의 증가 및 소비 수준의 상승 추세를 감안할 때 지속적으로 증가될 것이며, 화학물질의 국가 간 이동이 빈번해지고 있어 유해 화학 물질에 노출될 위험성이 증가되는 반면 이를 모니터링 할 수 있는 기술은 극히 제한된다.Environmental hormones, unlike biohormones, are difficult to decompose, remain in the ecosystem circulation for a long time, and cause disorders in the living body. Domestic environmental hormone consumption / output will continue to increase given the increasing size of the economy and rising consumption levels, and the risk of exposures to hazardous chemicals is increasing due to the frequent movement of chemicals across countries. The technology available is extremely limited.

현재 프탈레이트를 검출하기 위해 보편적으로 사용되는 방법으로 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)와 LC-MS(Liquid Chromatography with tandem Mass Spectrometry)와 같은 크로마토그래피 분석법이 있다. Currently, chromatographic methods such as HPLC (High Performance Liquid Chromatography) and LC-MS (Liquid Chromatography with Tandem Mass Spectrometry) are commonly used methods for detecting phthalates.

그러나, 이러한 방법은 높은 특이성, 고감도, 선택성이 뛰어나 매우 낮은 농도까지 정량할 수 있다는 장점이 있지만, 분석을 위한 고가의 장비가 필요하기 때문에 현장에서 빠르게 검출하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 대형 기계를 사용하므로 휴대가 불가능하고 분석시간이 오래 걸리며, 비용이 많이 발생된다는 단점이 있다. However, this method is advantageous in that it can be quantitated to a very low concentration because of its high specificity, high sensitivity, and selectivity. However, since it requires expensive equipment for analysis, it is difficult to detect it quickly in the field. In addition, since a large-sized machine is used, it can not be carried, its analysis time is long, and it is costly.

프탈레이트와 같이 저분자 화합물질을 검출하기 위한 또 다른 방법으로는 항체를 이용한 바이오센서 기술이 있다. 그러나, 항체를 이용한 진단용 바이오센서는 분자 구조가 큰 항체로 인해 항체를 생산하는데 어려움이 있으며 변형 또한 용이하지 못하다는 단점이 있다. 또한 항체는 동물이나 세포를 이용하여 만들기 때문에 대량 생산에 많은 시간과 비용이 들고, 만든 시기에 따라 기능성이 달라질 수 있기 때문에 항체 기반의 바이오센서의 정확도에 많은 영향을 미친다. 뿐만아니라, 항체는 실온에서 보관이나 운반이 어려워 장시간 또는 반복 사용이 요구되는 진단용 바이오센서로 사용하는데 문제가 있다.Another method for detecting low molecular weight compounds such as phthalates is biosensor technology using antibodies. However, the diagnostic biosensor using the antibody has a disadvantage in that it is difficult to produce the antibody due to the antibody having a large molecular structure, and the antibody is not easily deformed. In addition, since antibodies are produced using animals or cells, they can be very time-consuming and costly to mass-produce, and their functionality can vary depending on the timing of production, thus greatly affecting the accuracy of antibody-based biosensors. In addition, since the antibody is difficult to be stored or transported at room temperature, there is a problem in using the antibody as a diagnostic biosensor requiring a long time or repeated use.

따라서, 항체를 대체할 수 있는 분자 인지도구를 도입하여, 더 민감하고 정확하게 프탈레이트를 검출할 수 있는 새로운 분석법이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for a new assay that can detect phthalates more sensitively and accurately by introducing molecular recognition tools that can replace antibodies.

이에 본 발명자들은, 그 자체로 안정된 삼차구조를 가지며 표적 분자에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 단일가닥 핵산(DNA, RNA)인 압타머(Aptamer)를 연구함으로써, 환경호르몬의 주요 물질 중 하나인 프탈레이트를 검출할 수 있는 단일가닥 DNA 압타머를 발굴하였다.The present inventors have found that by studying a single-stranded nucleic acid (DNA, RNA), Aptamer, which has a stable tertiary structure per se and is capable of binding to a target molecule with high affinity and specificity, Single strand DNA extramamers capable of detecting phthalates, one of the materials, were unearthed.

본 발명의 목적은 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a single-stranded DNA plasmid that specifically binds phthalates.

본 발명의 다른 목적은 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 조성물 및 키트를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition and a kit for detecting phthalate comprising the single-stranded DNA extruder.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 서열번호 1 및 서열번호 2로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열을 포함하는 프탈레이트(phthalate)에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a single-stranded DNA extramammer that specifically binds to a phthalate comprising any one or more nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 .

또한, 본 발명은 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for detecting phthalate comprising the single-stranded DNA compact.

또한, 본 발명은 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 키트를 제공한다.The present invention also provides a phthalate detection kit comprising the single-stranded DNA extruder.

바람직하게는, 상기 프탈레이트는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)또는 모노에틸헥실프탈레이트(monoethylhexyl phthalate, MEHP)일 수 있다.Preferably, the phthalate may be diethylhexyl phthalate (DEHP) or monoethylhexyl phthalate (MEHP).

또한, 본 발명은 (a) 플레이트에 NOS(N-oxysuccinimide) 그룹을 코팅하는 단계, (b) 코팅된 플레이트에 EDA(Ethylenediamine)를 반응시켜 플레이트 표면에 EDA를 고정시키는 단계, (c) 프탈레이트에 EDC(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)와 NHS(N-Hydroxysuccinimide)를 순차적으로 반응시키는 단계, (d) 상기 (c) 단계의 반응물을 상기 EDA가 고정되어 있는 플레이트에 반응시킴으로써 프탈레이트를 NOS 코팅 플레이트에 고정시키는 단계를 포함하는, NOS 코팅 플레이트에 프탈레이트(phthalate) 고정화 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for preparing EDA, comprising the steps of (a) coating a plate with NOS (N-oxysuccinimide) group, (b) fixing EDA to the plate surface by reacting EDA (Ethylenediamine) (D) a step of reacting the reactant of step (c) with a plate on which the EDA is immobilized; and (c) Wherein the phthalate is immobilized on the NOS coated plate by immobilizing the phthalate on the NOS coated plate.

또한, 본 발명은 (a) 상기 고정화 방법에 의해 NOS(N-oxysuccinimide) 코팅 플레이트에 프탈레이트(phthalate)를 고정시키는 단계; (b) 프탈레이트에 특이적으로 결합할 것으로 예상되는 단일가닥 DNA 압타머를 상기 프탈레이트가 고정된 NOS 코팅 플레이트와 반응시키는 단계; (c) 프탈레이트와 결합한 압타머를 분리하는 단계를 포함하는, 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머 스크리닝 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) fixing a phthalate to an NOS (N-oxysuccinimide) coating plate by the immobilization method; (b) reacting a single-stranded DNA extramamer expected to specifically bind to the phthalate with the phthalate-immobilized NOS-coated plate; and (c) separating the platemater bound to the phthalate. The present invention also provides a method of screening a single stranded DNA DNA tymator that specifically binds phthalate.

본 발명의 단일가닥 DNA 압타머는 환경호르몬의 일종이자 산업현장에서 가소제로 이용되고 있는 프탈레이트에 대해 높은 결합력과 특이도를 가지기 때문에, 기존에 사용되고 있는 분석법보다 더 민감하고 정확하게 프탈레이트를 검출할 수 있다. 또한, 항체에 비해 생산 비용이 적고 표면에 고정화가 용이하여 프탈레이트 검출용 바이오센서 또는 키트로도 활용이 가능한 장점이 있다. 본 발명의 단일가닥 DNA 압타머는 환경호르몬 뿐 아니라 잔류항생제, 중금속과 같은 환경유해물질 진단제로도 개발 가능하다.The single stranded DNA aptamer of the present invention can detect phthalates more sensitively and accurately than conventional methods because it has high binding force and specificity to phthalates which are a kind of environmental hormones and used as a plasticizer in the industrial field. In addition, it is advantageous in that it can be used as a biosensor or kit for phthalate detection because it is less in production cost than an antibody and is easy to immobilize on a surface. The single stranded DNA aptamer of the present invention can be developed not only as an environmental hormone but also as a diagnostic agent for environmentally harmful substances such as residual antibiotics and heavy metals.

도 1은 다양한 종류의 프탈레이트들의 구조식을 도시한 것이다.
도 2는 프탈레이트를 NOS(N-oxysuccinimide)가 코팅된 플레이트에 고정화하는 방법에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머의 MEHP(monoethylhexyl phthalate)에 대한 결합력을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머의 MEHP(monoethylhexyl phthalate)에 대한 특이도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머의 DEHP(Diethylhexyl phthalate)에 대한 결합력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머의 DEHP(Diethylhexyl phthalate)에 대한 특이도를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 shows the structural formulas of various types of phthalates.
2 is a schematic view showing a method of immobilizing phthalate on a plate coated with NOS (N-oxysuccinimide).
FIG. 3 is a graph showing the binding strength of single-stranded DNA extruder to MEHP (monoethylhexyl phthalate) according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the specificity of single stranded DNA extender for MEHP (monoethylhexyl phthalate) according to the present invention.
5 is a graph showing the binding strength of single stranded DNA extender according to the present invention to DEHP (Diethylhexyl phthalate).
FIG. 6 is a graph showing the specificity of single stranded DNA extender for DEHP (Diethylhexyl phthalate) according to the present invention.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명은 일 관점에서, 서열번호 1 및 서열번호 2로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열을 포함하는 프탈레이트(phthalate)에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a single stranded DNA plasmid that specifically binds to a phthalate comprising at least one base sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2.

"압타머(Aptamer)"는 저분자 탐침으로써 특정 화합물부터 단백질까지 다양한 종류의 표적 리간드에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특성을 가지는 짧은 길이(20~60 뉴클레오티드)의 단일가닥 핵산(DNA 혹은 RNA) 조각을 뜻한다. "Aptamer" is a low molecular probe that can be used as a single-stranded nucleic acid (DNA or RNA) of short length (20 to 60 nucleotides), capable of binding with high affinity and specificity to various kinds of target ligands, ) Piece.

압타머는 표적 물질에 대해 nanomolar-picomolar 수준의 높은 결합력과 선택성을 지니고 있다는 점에서 항체와 유사한 특성을 가지지만, 항체에 비해 화학적 합성이 용이하고, 열에 안정하여 실온에서 장기간 보존이 가능하며, 생체 내 면역반응을 거의 일으키지 않는다는 장점이 있다.Although aptamers have properties similar to those of antibodies in that they have high binding and selectivity at the nanomolar-picomolar level for target substances, they are easier to chemically synthesize than antibodies and can be stored for a long time at room temperature, It has an advantage that it hardly causes an immune response.

일반적으로, 압타머의 개발은 "SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment)"라는 방법을 통해 생체 외(In Vitro)에서 이루어진다. In general, the development of platamers is carried out in vitro using the method called "Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment" (SELEX).

SELEX의 중심 원리는 많은 수의 무작위적으로 존재하는 개체 중에서 특정한 형질을 지니는 개체만이 생존하게 되고, 이렇게 생존한 개체는 그 집단 내에서 차지하는 비중이 점점 높아져 마침내 집단을 지배하게 되는 진화의 개념과 매우 유사하다. 단, SELEX에서의 개체는 단일가닥 핵산이며, 특정 리간드에 대한 압타머의 결합력을 토대로 최종적인 선택이 이루어진다. 따라서 먼저 많은 수의 무작위 (random) 서열을 가지는 핵산 라이브러리를 만들어야 하며, 이 라이브러리 내에 존재할 것으로 기대되는 특정 리간드에 대해 높은 결합력을 가지는 개체를 골라 낼 수 있는 분리 과정이 필요하며, 골라낸 압타머를 증폭하여 핵산 pool내에서의 비율을 증가시키고, 다음 round의 selection을 진행할 수 있게 증폭시키는 단계가 필요하게 된다. The central principle of SELEX is that only individuals with a certain trait will survive from a large number of randomly existing individuals, and the survival of individuals will gradually increase in their proportion, and finally, Very similar. However, the individual in SELEX is a single-stranded nucleic acid, and the final choice is made based on the binding capacity of the platamer to a specific ligand. Therefore, it is necessary to first prepare a large number of nucleic acid libraries with random sequences, to isolate individuals with high binding capacity for specific ligands that are expected to be present in this library, Amplification to increase the ratio in the nucleic acid pool, and amplification so that selection of the next round can proceed.

일반적으로 1014~1015 정도의 서로 다른 서열, 즉 다양성을 가지는 라이브러리로부터 단일 가닥 DNA pool을 얻는 과정이 필요하다. 이를 위한 방법으로 비대칭 PCR을 사용하여 한쪽 가닥만을 증폭시키는 방법이 있고, 이중 가닥 DNA의 한 가닥 끝 부분에 biotin을 붙인 후 streptavidin으로 감싼 bead를 이용하여 한 가닥만을 선택적으로 분리하는 방법이 있다.Generally, a process of obtaining a single-stranded DNA pool from a library having 10 14 to 10 15 different sequences, that is, diversity is required. As a method for this, there is a method of amplifying only one strand using asymmetric PCR, a method of attaching biotin to a strand end of double strand DNA and selectively isolating one strand using bead wrapped with streptavidin.

이렇게 만들어진 라이브러리를 표적 리간드에 결합시켜 결합력이 높은 압타머를 골라내는 선택 과정을 진행하게 된다. 표적 물질이 저분자인 경우에는 보통 bead나 resin에 공유결합을 통해 고정화한 후 이들을 이용한 affinity column을 만들게 된다. 이 column에 핵산 라이브러리를 흘려 결합을 유도한 후 버퍼로 씻어내려 리간드에 결합하지 않는 핵산들을 제거한다. Column에 고정되어 있는 리간드에 결합한 압타머들은 낮은 염도를 가지는 버퍼나 리간드가 포함된 용액으로 씻어내려 획득하게 된다. 표적 물질이 단백질인 경우에는 보통 nitrocellulose filer를 이용하여 단백질에 결합한 압타머를 분리한다. 이러한 방법들을 사용하여 리간드에 대해 친화도를 가지는 압타머들을 얻을 수 있다. 보통 5-15 cycle의 선별-증폭 과정을 반복하면 높은 친화도를 가지는 압타머를 얻을 수 있다. 선별 과정이 종료되면 증폭한 DNA를 클로닝한 후 개개의 클론으로부터 서열 분석을 통해 그 서열을 확인하고, 압타머를 합성하여 대상물질과의 친화도 및 결합력을 측정하게 된다. The resulting library is then ligated to the target ligand, and a selection process is performed to select the plasmids with high affinity. When the target substance is a low-molecular substance, it is usually immobilized on a bead or a resin through a covalent bond, and then an affinity column is formed using the immobilized substance. A nucleic acid library is flowed through the column to induce binding, followed by washing with a buffer to remove nucleic acids that do not bind to the ligand. The platamers bound to the ligand immobilized on the column are washed off with a solution containing a low-salt buffer or ligand. When the target substance is a protein, usually a nitrocellulose filer is used to separate the platamer bound to the protein. These methods can be used to obtain platamers having affinity for the ligand. Repeating 5-15 cycles of sorting and amplification usually yields a high affinity potentiometer. When the selection process is completed, the amplified DNA is cloned, the sequence is identified from the individual clones, and the affirmator is synthesized to measure the affinity with the target substance and the binding force.

본 발명자들은 저분자 물질인 프탈레이트를 플레이트 표면 위에 공유결합시켜 고정하는 방법을 새롭게 시도함으로써, 고정된 프탈레이트와 높은 친화도 및 특이도로 결합하는 단일핵산 압타머를 스크리닝하여 높은 결합력과 특이도를 가지는 프탈레이트 검출용 단일가닥 DNA 압타머를 발굴하였다.The inventors of the present invention conducted screening of a single nucleic acid platamer binding to a fixed phthalate with high affinity and specificity by newly attempting a method of covalently binding phthalate, which is a low molecular substance, on a plate surface to detect phthalate having high binding force and specificity Stranded DNA strand was extracted.

이 때, 프탈레이트 고정화 방법은 (a) 플레이트에 NOS(N-oxysuccinimide) 그룹을 코팅하는 단계; (b) 코팅된 플레이트에 EDA(Ethylenediamine)를 반응시켜 플레이트 표면에 EDA를 고정시키는 단계; (c) 프탈레이트에 EDC(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)와 NHS(N-Hydroxysuccinimide)를 순차적으로 반응시키는 단계; (d) 상기 (c) 단계의 반응물을 상기 EDA가 고정되어 있는 플레이트에 반응시킴으로써 프탈레이트를 NOS 코팅 플레이트에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.At this time, the phthalate immobilization method includes (a) coating NOS (N-oxysuccinimide) group on a plate; (b) immobilizing EDA on the plate surface by reacting EDA (Ethylenediamine) on the coated plate; (c) sequentially reacting phthalate with EDC (1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide) and NHS (N-Hydroxysuccinimide); (d) fixing the phthalate to the NOS-coated plate by reacting the reactant of step (c) with a plate on which the EDA is immobilized.

본 발명의 일 실시예에서는, 플레이트 표면에 EDA(Ethylenediamine)을 고정시켜 1차 링커로 이용하였으며, EDC/NHS 반응을 통하여 타겟 프탈레이트의 카복실 그룹(carboxyl group)과 아민(amine)을 연결시킴으로써, 프탈레이트를 플레이트 상에 고정하였다.In one embodiment of the present invention, EDA (Ethylenediamine) was immobilized on the surface of the plate and used as a primary linker. The carboxyl group and amine of the target phthalate were connected to each other through an EDC / NHS reaction, Was fixed on the plate.

이와 같이, 프탈레이트를 NOS 코팅 플레이트에 고정시킴으로써, 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머를 스크리닝할 수 있으며, 그 방법은 (a) 상기와 같은 방법에 의해 NOS(N-oxysuccinimide) 코팅 플레이트에 프탈레이트(phthalate)를 고정시키는 단계; (b) 프탈레이트에 특이적으로 결합할 것으로 예상되는 단일가닥 DNA 압타머를 상기 프탈레이트가 고정된 NOS 코팅 플레이트와 반응시키는 단계; (c) 프탈레이트와 결합한 압타머를 분리하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.As described above, the single-stranded DNA extramammary that specifically binds to the phthalate can be screened by fixing the phthalate to the NOS coated plate. The method comprises (a) preparing a NOS (N-oxysuccinimide) coated plate Immobilizing a phthalate on the substrate; (b) reacting a single-stranded DNA extramamer expected to specifically bind to the phthalate with the phthalate-immobilized NOS-coated plate; (c) separating the platemer bound to the phthalate.

본 발명의 일 실시예에서는, MEHP(monoethylhexylphthalate)를 NOS(N-oxysuccinimide) 그룹이 코팅된 플레이트에 고정한 뒤, MEHP에 특이적으로 결합할 수 있는 단일가닥 DNA 압타머를 SELEX 방법에 의해 선별하였다. 총 10개의 단일가닥 DNA 압타머를 스크리닝 한 뒤, 효소면역측정법(Aptamer based ELISA)을 이용하여 결합력을 분석한 결과, 서열번호 1 및 서열번호 2의 단일가닥 DNA 압타머가 프탈레이트에 특이적으로 결합함을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, monoethylhexylphthalate (MEHP) was immobilized on a plate coated with NOS (N-oxysuccinimide) group, and a single-stranded DNA extender capable of specifically binding to MEHP was selected by the SELEX method. A total of 10 single-stranded DNA extramammers were screened and analyzed for binding force using an enzyme immunoassay (Aptamer based ELISA). As a result, single-stranded DNA aptamers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 specifically bound to phthalate Respectively.

프탈레이트의 종류에는 도 1에 도시한 바와 같이, 디에틸헥실프탈레이트(Di-(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP), 모노에틸헥실프탈레이트(mono-(2-ethylhexyl) phthalate, MEHP), 모노노닐프탈레이트(Mono-nonyl phthalate, MINP), 모노벤질프탈레이트(Monobenzyl phthalate, MBP)가 있으며, 그 외에도 부틸벤질프탈레이트(Butyl benzyl phthalate, BBP), 디부틸프탈레이트(Di-n-butyl phthalate, DBP), 디에틸프탈레이트(Diethyl phthalate, DEP), 디메틸프탈레이트(dimethylphthalate, DMP), 디헥실프탈레이트(Di-hexylphthalate, DHP), 디프로필프탈레이트(Di-propyl phthalate, DprP), 디사이클로헥실프탈레이트(Dicyclohexyl phthalate, DCHP), 디펜틸프탈레이트(Di-n-pentyl phthalate, DPP),디이소노닐프탈레이트(Di-iso-nonylphthalate, DINP), 디옥틸프탈레이트(Di-n-octylphalate, DNOP), 디이소데실프탈레이트(Di-iso-decylphthalate, DIDP) 등이 존재하며 이 중, DEHP는 총가소제의 1/4을 차지하고 있다. Examples of the phthalates include di- (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), mono (2-ethylhexyl) phthalate (MEHP), monononyl phthalate Mono-nonyl phthalate (MINP), and monobenzyl phthalate (MBP). In addition, butyl benzyl phthalate (BBP), di-n-butyl phthalate (DBP), diethyl phthalate Diethyl phthalate (DEP), dimethylphthalate (DMP), di-hexylphthalate (DHP), dipropyl phthalate (DprP), dicyclohexyl phthalate (DCHP) Di-n-pentyl phthalate (DPP), di-iso-nonylphthalate (DINP), di-n-octylphalate (DNOP), di- iso-decylphthalate , DIDP). Among them, DEHP Accounting for a quarter of a plasticizer.

본 발명에 있어서, 상기 프탈레이트는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)또는 모노에틸헥실프탈레이트(monoethylhexyl phthalate, MEHP), 더 바람직하게는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)일 수 있다.In the present invention, the phthalate may be diethylhexyl phthalate (DEHP) or monoethylhexyl phthalate (MEHP), and more preferably diethylhexyl phthalate (DEHP).

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 조성물에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to a composition for detecting phthalate comprising the single stranded DNA compact.

본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머는 프탈레이트만을 특이적으로 검출할 수 있는바, 프탈레이트가 존재하는 것으로 의심되는 시료와 상기 조성물을 접촉시킨 뒤, 프탈레이트와 상기 단일가닥 DNA 압타머의 결합여부를 확인함으로써, 프탈레이트를 검출하는 방법으로도 활용할 수 있다.Since the single stranded DNA aptamer according to the present invention can specifically detect only phthalate, after contacting the sample suspected of containing the phthalate with the composition and confirming whether the phthalate and the single stranded DNA strand are bound to each other , And a method of detecting phthalate.

나아가, 상기 단일가닥 DNA 압타머를 이용하여 특정 시료로부터 프탈레이트를 분리 또는 제거하는 방법으로도 활용 가능하다. 예를 들어, 상기 압타머가 고정된 비드를 컬럼에 충진하고 프탈레이트가 포함된 시료를 통과시킴으로써, 특정 시료에서 프탈레이트를 분리 또는 제거할 수 있다.Furthermore, the single strand DNA extender may be used to separate or remove the phthalate from a specific sample. For example, phthalates can be separated or removed from a specific sample by filling the column with the fixed beads and passing the sample containing the phthalate.

여기서 상기 시료는 물, 토양, 폐기물, 식품, 동식물 장내 및 동식물 조직 중 어느 하나 이상에서 채취된 시료인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 물은 강수, 해수, 호수 및 우수 등을 포함할 수 있고, 폐기물은 하수, 폐수 등을 포함하며, 상기 동식물은 인체를 포함할 수 있다.Here, the sample may be a sample collected from at least one of water, soil, wastes, food, plants and animals, and animal and plant tissues, but the present invention is not limited thereto. At this time, the water may include precipitation, seawater, lake and storm, and the waste may include sewage, wastewater, etc., and the animal or plant may include a human body.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 키트에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a phthalate detection kit comprising the single stranded DNA compact.

본 발명의 단일가닥 DNA 압타머는 표면에 고정화가 가능하며 항체에 비해 생산 비용이 적어 프탈레이트 검출용 키트로의 개발이 용이하다. The single stranded DNA aptamer of the present invention can be immobilized on the surface, and its production cost is smaller than that of the antibody, so that it is easy to develop a kit for detecting phthalate.

프탈레이트 검출용 키트는 병, 통, 작은 봉지, 봉투, 튜브, 앰플 등과 같은 형태를 취할 수 있으며, 이들은 부분적으로 또는 전체적으로 플라스틱, 유리, 종이, 호일, 왁스 등으로부터 형성될 수 있다. 상기 키트는 외부 패키지를 포함할 수 있으며, 외부 패키지는 구성요소들의 사용에 관한 사용설명서를 포함할 수 있다.The phthalate detection kit may take the form of a bottle, a barrel, a small bag, an envelope, a tube, an ampoule, etc., which may be formed partly or wholly of plastic, glass, paper, foil or wax. The kit may include an external package, and the external package may include instructions for use of the components.

더불어, 상기 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 키트 뿐만 아니라 프탈레이트 검출용 칩과 같은 바이오센서로도 개발 가능하다.In addition, it can be developed as a biosensor such as a phthalate detection chip as well as a phthalate detection kit including the single strand DNA extramammary.

본 발명의 상기 단일가닥 DNA 압타머는 항체에 비해 생산비용이 적고 표면에 고정화가 용이하므로, 프탈레이트 검출용 키트 또는 칩과 같은 바이오센서로 개발시 종래 항체 기반의 분석법보다 저비용으로 더 민감하고 정확하게 프탈레이트를 검출할 수 있다.Since the single stranded DNA aptamer of the present invention has a lower production cost than an antibody and can be easily immobilized on a surface thereof, it is more sensitive and accurate than a conventional antibody-based analysis method in developing a biosensor such as a phthalate detection kit or a chip, Can be detected.

특히, 프탈레이트는 환경호르몬의 일종으로서, 플라스틱 제품이나 화장품 등의 최종 생산품에 잔류하는 경우뿐만 아니라, 이러한 제품 제조공정에 존재할 경우 여러 환경적 경로를 통하여 인체에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 단일가닥 DNA 압타머를 이용하여, 플라스틱류, 화장품류의 생산단계에서의 프탈레이트 존재 여부에 대한 검사를 수행할 수 있다.In particular, phthalates are a kind of environmental hormones that can affect the human body through various environmental pathways when they are present in the final production of plastic products or cosmetics as well as in the manufacturing process of such products. Therefore, the single stranded DNA extruder according to the present invention can be used to carry out inspections for the presence or absence of phthalates in the production of plastics and cosmetics.

나아가, 본 발명의 단일가닥 DNA 압타머는 환경호르몬 뿐 아니라 잔류항생제, 중금속과 같은 환경유해물질 진단제로도 개발 가능하다.Furthermore, the single stranded DNA aptamer of the present invention can be developed not only as an environmental hormone but also as a diagnostic agent for environmentally harmful substances such as residual antibiotics and heavy metals.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예Example 1 :  One : 단일가닥Single strand DNA  DNA 압타머Abtamer 스크리닝을 위한  For screening 프탈레이트Phthalate 고정 fixing

프탈레이트 특이적 결합 압타머 스크리닝을 위하여 MEHP(monoethylhexylphthalate)를 NOS(N-oxysuccinimide) 그룹이 코팅된 플레이트에 고정하는 작업을 진행하였다. NOS(N-oxysuccinimide) 그룹은 약알칼리 조건에서 1차 아민과 반응함으로써 아마이드 결합을 형성하는 특이적인 작용기이다. 이러한 원리를 바탕으로 플레이트 표면에 EDA(Ethylenediamine)을 고정시켜 1차 링커로 이용하였다. EDA를 고정시키기 위하여 1M EDA 200㎕를 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 1X PBST(조성)로 5번 세척한 뒤, EDC/NHS 반응을 통하여 MEHP를 고정하였다. EDC/NHS 반응은 40 mM MEHP와 100 mM EDC, 250 mM NHS를 15분 동안 반응시킨 뒤 EDA가 고정되어 있는 NOS 코팅 플레이트에 상온에서 2시간 30분 반응 시켰다. 1X PBST로 10번 세척하였다(도 2). For phthalate-specific binding pressure screening, MEHP (monoethylhexylphthalate) was fixed on a plate coated with NOS (N-oxysuccinimide) group. The NOS (N-oxysuccinimide) group is a specific functional group that forms an amide bond by reacting with a primary amine under weakly alkaline conditions. Based on this principle, EDA (Ethylenediamine) was immobilized on the plate surface and used as a primary linker. To fix EDA, 200 μl of 1M EDA was reacted at room temperature for 1 hour. After washing 5 times with 1X PBST (composition), the MEHP was fixed by EDC / NHS reaction. The EDC / NHS reaction was carried out by reacting 40 mM MEHP, 100 mM EDC and 250 mM NHS for 15 minutes and then reacting on EDA-immobilized NOS coated plate at room temperature for 2 hours and 30 minutes. And washed 10 times with 1X PBST (Fig. 2).

실시예Example 2 :  2 : 프탈레이트Phthalate 특이적 결합  Specific binding 단일가닥Single strand DNA  DNA 압타머Abtamer 스크리닝 ( Screening ( SELEXSELEX ))

대략 7.2 × 1014개의 서로 다른 DNA 서열들로 구성된 무작위 단일가닥 DNA 라이브러리(Bioneer, Deajeon, Korea)로부터 프탈레이트 종류 중 하나인 MEHP에 특이적으로 결합할 수 있는 단일가닥 DNA 압타머를 SELEX 방법에 의해 선별하였다. Single-stranded DNA extramammers capable of specifically binding to MEHP, one of the phthalate classes, from a random single-stranded DNA library (Bioneer, Deajeon, Korea) consisting of approximately 7.2 x 10 14 different DNA sequences were prepared by SELEX method Respectively.

상기 실시예 1에서 고정시킨 MEHP를 이용하여 특이적 결합 압타머를 발굴하기 위해서는 무작위 DNA 라이브러리를 구축하였다. 총 60개 염기서열에서 30개의 랜덤으로 구성된 염기서열((N)30)을 포함한 단일가닥 DNA 라이브러리(5‘-ATGCGGATCCCGCGC (N)30GCGCGAAGCTTGCGC-3’)를 이용하였다. A random DNA library was constructed in order to extract the specific binding pressure thermometer using the immobilized MEHP in Example 1 above. A single stranded DNA library (5'-ATGCGGATCCCGCGC (N) 30 GCGCGAAGCTTGCGC-3 ') containing 30 randomly constructed nucleotide sequences ((N) 30 ) in a total of 60 nucleotide sequences was used.

주형(template) DNA 라이브러리를 증폭시키기 위하여 두 개의 프라이머[정방향 프라이머 “5‘-ATGCGGATCCCGCGC-3’ (BamHⅠ site 포함)”와 역방향 프라이머인 “5‘-GCGCAAGCTTCGCGC-3’ (HindⅢ site 포함)]를 제작하고 합성하였다. 단일가닥 DNA 만을 얻기 위해 100 uM의 정방향 프라이머, 10 uM의 역방향 프라이머를 사용하여 비대칭 PCR로 주형 DNA 라이브러리를 증폭시켰다. PCR 산물은 2.5% 아가로즈 겔에 전기영동 하여 산물을 확인하였다. PCR 수행 후 단일가닥 DNA 라이브러리를 분리하기 위하여 Crush and Soak 방법을 이용하였다. PCR 산물을 12% 네이티브젤에 전기영동하여 이중가닥과 단일가닥 DNA를 분리하였다. 전기영동 후 EtBr로 DNA를 염색 후 단일가닥 DNA 밴드를 잘라낸 후, 잘라낸 젤을 분쇄하여 Crush and Soak buffer(500mM NH4OAc, 0.1%SDS, 0.1mM EDTA)를 이용하여 단일가닥 DNA를 침출하였다. 침출물을 원심분리하여 고형젤을 분리 후 에탄올 침전 등을 통하여 정제 후 UV Spectrophotometer를 사용하여 정량하여 SELEX에 사용하였다.5'-ATGCGGATCCCGCGC-3 '(containing BamHI site) and 5'-GCGCAAGCTTCGCGC-3' (containing HindIII sites)] to amplify a template DNA library Respectively. The template DNA library was amplified by asymmetric PCR using 100 uM forward primer and 10 uM reverse primer to obtain single strand DNA only. The PCR product was electrophoresed on 2.5% agarose gel to confirm the product. After PCR, Crush and Soak method was used to isolate single stranded DNA library. The PCR product was electrophoresed on a 12% native gel to separate double strand and single strand DNA. After electrophoresis, DNA was stained with EtBr and single stranded DNA bands were cut. The cut gel was pulverized and single-stranded DNA was extracted with Crush and Soak buffer (500 mM NH 4 OAc, 0.1% SDS, 0.1 mM EDTA). The leachate was centrifuged, and the solid gel was separated and purified by ethanol precipitation and then quantified using UV Spectrophotometer and used for SELEX.

단일가닥 DNA를 이용하여 MEHP에 특이적으로 결합하는 압타머를 스크리닝하기 위하여 올리고뉴클레오타이드의 인비트로 셀렉션(In Vitro selection of oligonucleotide)인 SELEX를 수행하였다. 고정된 프탈레이트와 압타머를 반응시킨 후 결합하지 않은 압타머를 제거한 후 세척과정을 통하여 약하게 결합한 압타머 또한 제거하였다. 프탈레이트와 결합한 압타머를 분리해 내기 위해 높은 pH를 띄는 elution buffer (40mM Tris, 10mM EDTA, 10mM NaOH)를 이용하였다. 높은 pH 조건에서는 압타머의 구조가 변형되기 때문에 프탈레이트로부터 분리된다. 분리된 압타머를 PCR을 통해 증폭하여 12% 네이티브 DNA 전기영동을 통하여 압타머만을 얻고 다음 라운드를 진행하였다. 이 때 프탈레이트와 ssDNA를 결합시킬 때 buffer조건에 따른 표적물질, 결합시간 등의 변화를 준 결합조건을 통하여(표 1) 극한 조건에서도 프탈레이트에 높은 결합력으로 결합할 것으로 예상되는 ssDNA를 확보하였다. In Vitro selection of oligonucleotides, SELEX, was performed to screen platemers that specifically bind to MEHP using single stranded DNA. After the fixed phthalate was reacted with the platemer, the uncombined platamer was removed and the weak platamer was also removed through the washing process. A high-pH elution buffer (40 mM Tris, 10 mM EDTA, 10 mM NaOH) was used to separate the platamer bound to the phthalate. At high pH conditions, the structure of the pressure tampers is deformed and thus separated from the phthalates. The separated platamer was amplified by PCR, and only the platamer was obtained by 12% native DNA electrophoresis and the next round was performed. At this time, when binding phthalate with ssDNA, ssDNA expected to bind to phthalate with high binding force even under the extreme conditions (Table 1) was obtained through binding conditions that change the target substance and binding time according to the buffer condition.

SELEXSELEX 과정 process RoundRound 1One 22 33 44 55 66 77 88 ssDNAssDNA 200
Pmol
200
Pmol
Binding BufferBinding Buffer 1X1X 1X1X 1.5X1.5X 2X2X 2X2X 2X2X 2X2X 2.5X2.5X Incubation timeIncubation time 9090 6060 6060 4545 4545 4545 3030 3030 Negative
selection
Negative
selection
-- MINPMINP MINPMINP --

(Binding Buffer : 25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, 2,5 mM MgCl2, 5% DMSO in dH2O, pH 8.0)(Binding Buffer: 25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, 2,5 mM MgCl 2, 5% DMSO in dH 2 O, pH 8.0)

5, 6 라운드 과정에서는 ssDNA의 비특이적 결합을 최소화하기 위해서 프탈레이트의 다른 종류인 Mono-isononyl phthalate(MINP)와 결합하는 ssDNA를 제거하였다. MINP와 결합하지 않은 ssDNA를 분리하여 다음 단계에서 사용하여 발굴한 압타머의 특이도를 증가시켰다. In order to minimize the non-specific binding of ssDNA, ssDNA binding with Mono-isononyl phthalate (MINP), another kind of phthalate, was removed in the 5th and 6th rounds. The ssDNA not bound to MINP was isolated and used in the next step to increase the specificity of the excised tympanum.

최종 8 라운드의 SELEX 과정을 통해 얻은 ssDNA의 서열을 분석하고자 클로닝 과정을 진행하였다. 동일한 농도의 프라이머를 사용하여 ssDNA를 dsDNA로 증폭 후 서열 분석을 위해 T7 Promoter를 갖고 있는 박테리아 발현용 벡터인 pET 28a vector에 삽입하고자 하였다. 제한효소는 각각 BamHⅠ과 HindⅢ를 선택하여 처리하였으며, 발현 벡터에 유전자 서열의 삽입을 위해 DNA ligase를 이용하여 재조합 플라스미드를 확보하였다. 프탈레이트에 대한 총 8번의 선별 및 증폭 과정을 통하여 최종적으로 10개의 ssDNA 압타머 서열을 선별하였다. 이들 압타머의 염기서열은 하기 표 2와 같다.The cloning procedure was performed to analyze the sequence of ssDNA obtained through the SELEX process in the final 8 rounds. The ssDNA was amplified with dsDNA using primers of the same concentration and inserted into pET 28a vector, a vector for bacterial expression having a T7 promoter for sequencing. BamHI and HindIII were selected for restriction enzymes, respectively. Recombinant plasmids were obtained by using DNA ligase for insertion of gene sequences into expression vectors. Finally, 10 ssDNA compactor sequences were selected through a total of 8 screening and amplification steps for phthalates. The nucleotide sequences of these plasmids are shown in Table 2 below.

서열번호SEQ ID NO: 서열order 빈출도
(Frequency)
Poverty
(Frequency)
1One ATG CGG ATC CCG CGC GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC 2121 22 ATG CGG ATC CCG CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC 44 33 ATG CGG ATC CCG CGC GGA CAA CGG GGC TGC TCC ATA CTG CAT GTG GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GGA CAG CGG GGC TGC TCC ATA CTG CAT GTG GCG CGA AGC TTG CGC 33 44 ATG CGG ATC CCG CGC CGC ATA GCA GTG GGG GAC GTT TCC TGC ATG GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC CGC ATA GCA GTG GGG GAC GTT TCC TGC ATG GCG CGA AGC TTG CGC 22 55 ATG CGG ATC CCG CGC GGG GAC GGT GCT GCG TCC TTT GGG GGG GTG GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GGG GAC GGT GCT GCG TCC TTT GGG GGG GTG GCG CGA AGC TTG CGC 1One 66 ATG CGG ATC CCG CGC GCA CGG TGG ACA ACG CAC GCC TGC ATA CAC GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GCA CGG TGG ACA ACG CAC GCC TGC ATA CAC GCG CGA AGC TTG CGC 1One 77 ATG CGG ATC CCG CGC CGT CGA AGG GTG CGT CCA TGA CCG TGT GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC CGT CGA AGG GTG CGT CCA TGA CCG TGT GCG CGA AGC TTG CGC 1One 88 ATG CGG ATC CCG CGC TGG ACG AGG TGC CGT GTT CCC CTC CTA TCG GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC TGG ACG AGG TGC CGT GTT CCC CTC CTA TCG GCG CGA AGC TTG CGC 1One 99 ATG CGG ATC CCG CGC GAA TGG GCG GAA TCG CAG GAG GGA GTC ACT GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC GAA TGG GCG GAA TCG CAG GAG GGA GTC ACT GCG CGA AGC TTG CGC 1One 1010 ATG CGG ATC CCG CGC TGG GCA CCG GGC AGT CGG GGT TGC AAG AGT GCG CGA AGC TTG CGC ATG CGG ATC CCG CGC TGG GCA CCG GGC AGT CGG GGT TGC AAG AGT GCG CGA AGC TTG CGC 1One

실시예Example 3 :  3: 압타머Abtamer 서열 분석 및 결합력 분석 Sequence analysis and binding assay

상기 실시예 2에서 찾은 염기서열의 프탈레이트에 대한 결합력을 알아보기 위해 압타머를 기반으로 한 효소면역측정법(Aptamer based ELISA)을 이용하여 프탈레이트에 결합하는 압타머 중 높은 빈출도를 보인 2종(5' - ATG CGG ATC CCG CGC GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC - 3'), (5' - ATG CGG ATC CCG CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC - 3')에 대한 결합력 분석을 하였다. 결합력 측정을 위해 5‘말단에 바이오틴(biotin)을 연결한 압타머를 이용하였다. 프탈레이트가 고정된 플레이트(96 well plate, SPL)에 압타머를 농도별로 희석시켜 넣어주고 바이오틴과 스트렙트아비딘의 결합을 이용하여 표적물질과 결합한 압타머의 양을 측정하였다. 좀 더 구체적으로, 프탈레이트를 NOS 코팅 플레이트에 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이 링커를 이용하여 고정시킨 후 압타머 binding buffer(25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, 2,5 mM MgCl2, 5% DMSO in dH2O, pH 8.0)으로 5번 세척해 준 뒤 압타머를 넣고 2시간 동안 프탈레이트와 결합반응을 시켰다. 그 후 세척용액으로 1X PBST(137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 2 mM KH2PO4 0.1% Tween 20 in dH2O, pH 8.5)를 이용하여 10번의 세척과정을 거치고, 스트렙트아비딘(Streptavidin-HRP)를 1시간 동안 반응시켰다. 세척용액으로 다시 10번 씻어낸 후 TMB 기질 용액(3,3‘ 5,5’-tetramethylbenzidine (TMB)/H2O2, Chemicon)을 넣고 15분 뒤 1 M 황산을 넣어 반응을 종결시켰다. 이 전체과정을 압타머를 이용한 ELISA(Enzyme-linked immunosorbant assay)라 명명하고 이 실험의 결과로 얻는 Kd (Dissociation constant)값 은 각 well의 고정된 단백질에 반응시킨 압타머의 해당 농도에 따른 ELISA 신호 강도를 450 nm에서 측정하여 나타낸 포화곡선으로 정해진다. 그 결과, 서열번호 1의 압타머의 결합력은 62.71 nM, 서열번호 2의 압타머의 결합력은 196.06 nM로서, 본 발명에 따른 압타머는 나노몰(Nano molarity, nM) 수준의 결합력을 가지는 것을 확인할 수 있었다(도 3).To determine the binding ability of the nucleotide sequence found in Example 2 to the phthalate, aptamer based ELISA was used to determine the binding capacity of phthalates to phthalates, '- ATG CGG ATC CCG CGC GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC - 3'), (5 '- ATG CGG ATC CCG CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC - 3 '). Biotin was connected to the 5 'terminus for binding assay. The amount of platamer bound to the target substance was measured using a combination of biotin and streptavidin by diluting the platemaker with concentration of phthalate in a plate (96 well plate, SPL) on which phthalate was immobilized. More specifically, phthalates were fixed on NOS coated plates using a linker as described in Example 1, and then platemater binding buffer (25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, 2,5 mM MgCl 2 , 5% DMSO in dH 2 O, pH 8.0), followed by addition of platamer and binding reaction with phthalate for 2 hours. Thereafter, the cells were washed 10 times with 1X PBST (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 2 mM KH 2 PO 4 0.1% Tween 20 in dH 2 O, pH 8.5) , And streptavidin (HRP) were reacted for 1 hour. After washing 10 times with washing solution, TMB substrate solution (3,3 ', 5'-tetramethylbenzidine (TMB) / H 2 O 2 , Chemicon) was added and after 15 minutes, 1 M sulfuric acid was added to terminate the reaction. The whole process is called an enzyme-linked immunosorbant assay (ELISA) using platemer, and the resultant K d The dissociation constant value is defined as the saturation curve, measured at 450 nm, of the ELISA signal intensity according to the corresponding concentration of the platemorant reacted with the immobilized protein in each well. As a result, it was confirmed that the binding force of the tympanic membrane of SEQ ID NO: 1 was 62.71 nM and the binding force of the tympanic membrane of SEQ ID NO: 2 was 196.06 nM, indicating that the aptamer according to the present invention had a binding strength of nano molarity (Fig. 3).

실시예Example 4 : 합성된  4: Synthesized 압타머에To Abtaram 대한 서열 특이도 분석 Sequence specificity analysis for

상기 실시예 2에서 찾은 염기서열의 특이도를 알아보기 위해 압타머를 기반으로 한 효소면역측정법(Aptamer based ELISA)을 이용하여 발굴한 압타머와 MEHP, Monoisononyl phthalate(MINP), 그리고 Monobenzyl phthalate(MBP)의 결합력을 통하여 특이도를 분석하였다. 염기서열의 특이도를 확인하기 위하여 다른 종류의 프탈레이트를 이용하여 특이도를 측정하였다. 프탈레이트는 프탈레이트류와 함께 가소제로써 많이 이용되는 물질이다. 그렇기 때문에 실질적으로 이 둘을 확실히 구분할 수 있는지 확인하기 위해 특이도 분석의 대상물질로써 프탈레이트류로 MINP와 MBP를 선정하였다. In order to investigate the specificity of the nucleotide sequence found in Example 2, a digestor digested with an aptamer based ELISA, MEHP, monoisononyl phthalate (MINP), and monobenzyl phthalate (MBP ) Were analyzed for specificity. Specificity was measured using different kinds of phthalates to confirm the specificity of the base sequence. Phthalates are frequently used as plasticizers together with phthalates. Therefore, in order to make sure that the two can be distinguished from each other, MINP and MBP were selected as the phthalates as the target of the specificity analysis.

특이도를 분석하기 위하여 위의 프탈레이트류를 NOS 코팅 플레이트에 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이 링커를 이용하여 고정시킨 후 압타머 binding buffer(25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, 2,5 mM MgCl2, 5% DMSO in dH2O, pH 8.0)으로 5번 세척해 준 뒤 압타머를 넣고 1시간 동안 프탈레이트류와 결합반응을 시켰다. 그 후 세척용액으로 1X PBST를 이용하여 10번의 세척과정을 거치고, 스트렙트아비딘(Streptavidin-HRP)를 1시간 동안 반응시켰다. 세척용액으로 다시 10번 씻어낸 후 TMB 기질 용액을 넣고 15분 뒤 1M 황산을 넣어 반응을 종결시켰다. 각 well의 고정된 프탈레이트류에 반응시킨 압타머의 해당 농도에 따른 ELISA 신호 강도를 450nm 파장의 흡광도에서 측정하여 나타낸 포화곡선으로 정해진다. To analyze the specificity, the above phthalates were fixed on a NOS-coated plate using a linker as described in Example 1, and then incubated with a platamater binding buffer (25 mM Tris, 100 mM NaCl, 25 mM KCl, mM MgCl 2 , 5% DMSO in dH 2 O, pH 8.0) for 5 hours, and then added to the platamer for binding reaction with phthalates for 1 hour. Thereafter, washing solution was subjected to 10 washing steps using 1X PBST, and streptavidin (HRP) was reacted for 1 hour. After rinsing 10 times with washing solution, TMB substrate solution was added and after 15 minutes, 1M sulfuric acid was added to terminate the reaction. The ELISA signal intensity according to the corresponding concentrations of the platelets reacted with the fixed phthalates of each well is determined by the saturation curve measured from the absorbance at 450 nm wavelength.

그 결과, 서열번호 1의 압타머 및 서열번호 2의 압타머 모두 MEHP에 특이적으로 결합하는 것을 확인할 수 있었다(도 4).As a result, it was confirmed that both the platemer of SEQ ID NO: 1 and the platemer of SEQ ID NO: 2 specifically bind to MEHP (FIG. 4).

실시예Example 5 : 환원  5: Reduction 그래핀산화물을Graphene oxide 이용한 DEHP에 대한 결합력 분석 Analysis of binding force for DEHP using

MEHP에 높은 결합력과 특이도로 결합하는 압타머 2종(5‘ - ATG CGG ATC CCG CGC GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC - 3'), (5' - ATG CGG ATC CCG CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC - 3')에 대하여 DEHP에 대한 결합력을 분석하였다. MEHP를 NOS 코팅 플레이트에 고정시킬 경우, 노출되는 작용기가 DEHP와 일치하므로, 위의 MEHP 결합 압타머가 DEHP 검출이 가능하다. (5 '- ATG CGG ATC CCG GAC CAA CGG AAG CGC GGC ACC ACA ACG GTG GCG CGA AGC TTG CGC - 3'), which combines high binding force and specificity to MEHP, The binding force to DEHP was analyzed for CGC GGG TCT GAG GAG TGC GCG GTG CCA GTG AGT GCG CGA AGC TTG CGC - 3 '). When the MEHP is immobilized on a NOS coated plate, the exposed MEHP matches the DEHP, so that the DEHP detection of the above MEHP bound aptamer is possible.

환원그래핀산화물의 경우, 다양한 작용기를 가지며 표면 기능화에 따라 다양한 분자와 결합할 수 있는 평면 구조의 물질로서 그래핀산화물의 단위체인 파이렌은 방향족성을 지니기 때문에 핵산구조와 파이-파이 상호작용을 나타낼 수 있다. 또한 형광을 띠는 분자와의 거리에 따라 전자 받개로서 작용해 형광을 잃게 하는 FRET 현상을 일으킬 수 있다. 이러한 특성을 바탕으로 각 압타머에 FAM(6-Carboxyfluorescein)을 연결하여 합성하였다.In the case of reduced graphene oxide, it has a variety of functional groups and can be bonded to various molecules according to surface functionalization. Pyrene, which is a unit of graphene oxide, has an aromatic property, . It can also cause FRET phenomenon that acts as an electron acceptor and loses fluorescence depending on the distance from the fluorescent molecule. Based on these properties, FAM (6-Carboxyfluorescein) was synthesized by linking each tablet.

0에서 4 uM의 농도 범위를 가지는 압타머에 환원 그래핀산화물을 4ug/ul 가하여 형광을 소광시키고, 여기에 프탈레이트(1mM)을 처리하여 회복되는 형광의 세기를 측정함에 따라 해당 압타머와 DEHP의 결합력을 분석하였다. 그 결과, 서열번호 1의 압타머의 결합력은 235.3 nM, 서열번호 2의 압타머 결합력은 237.9 nM인 것을 확인할 수 있었다(도 5).The fluorescence intensity of recovered fluorescence was measured by treating 4 ug / ul of reduced graphene oxide with a concentration range of 0 to 4 uM and reducing the fluorescence by treatment with phthalate (1 mM). The binding force was analyzed. As a result, it was confirmed that the binding force of the tympanic membrane of SEQ ID NO: 1 was 235.3 nM and that of the tympanic membrane of SEQ ID NO: 2 was 237.9 nM (FIG. 5).

실시예Example 6 : 환원  6: Reduction 그래핀산화물을Graphene oxide 이용한 DEHP에 대한 특이도 분석 Specificity of DEHP used

압타머의 특이도를 분석하기 위하여 상기 실시예 5와 같은 방법으로 DEHP, MINP 그리고 MBP를 대상으로 실험하였다. 환원 그래핀산화물을 이용하여 DEHP의 특이도를 검출한 결과, ELISA방법을 이용한 MEHP 특이도 분석결과와 마찬가지로, 서열번호 1의 압타머 및 서열번호 2의 압타머 모두 DEHP에 특이적으로 결합하는 것을 확인하였다(도 6).In order to analyze the specificity of the tympanic membrane, DEHP, MINP and MBP were tested in the same manner as in Example 5 above. As a result of the detection of the specificity of DEHP using reduced graphene oxide, as in the results of the MEHP specificity analysis using the ELISA method, both the platemer of SEQ ID NO: 1 and the platemer of SEQ ID NO: 2 specifically bind to DEHP (Fig. 6).

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> Single strand DNA aptamer for detection of phthalate <130> WPN17001 <160> 10 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 1 <400> 1 atgcggatcc cgcgcgacca acggaagcgc ggcaccacaa cggtggcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 2 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 2 <400> 2 atgcggatcc cgcgcgggtc tgaggagtgc gcggtgccag tgagtgcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 3 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 3 <400> 3 atgcggatcc cgcgcggaca acggggctgc tccatactgc atgtggcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 4 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 4 <400> 4 atgcggatcc cgcgccgcat agcagtgggg gacgtttcct gcatggcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 5 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 5 <400> 5 atgcggatcc cgcgcgggga cggtgctgcg tcctttgggg gggtggcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 6 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 6 <400> 6 atgcggatcc cgcgcgcacg gtggacaacg cacgcctgca tacacgcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 7 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 7 <400> 7 atgcggatcc cgcgccgtcg aagggtgcgt ccatgaccgt gtgcgcgaag cttgcgc 57 <210> 8 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 8 <400> 8 atgcggatcc cgcgctggac gaggtgccgt gttcccctcc tatcggcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 9 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 9 <400> 9 atgcggatcc cgcgcgaatg ggcggaatcg caggagggag tcactgcgcg aagcttgcgc 60 60 <210> 10 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 10 <400> 10 atgcggatcc cgcgctgggc accgggcagt cggggttgca agagtgcgcg aagcttgcgc 60 60 <110> Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University <120> Single strand DNA aptamer for detection of phthalate <130> WPN17001 <160> 10 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 1 <400> 1 atgcggatcc cgcgcgacca acggaagcgc ggcaccacaa cggtggcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 2 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 2 <400> 2 atgcggatcc cgcgcgggtc tgaggagtgc gcggtgccag tgagtgcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 3 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 3 <400> 3 atgcggatcc cgcgcggaca acggggctgc tccatactgc atgtggcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 4 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 4 <400> 4 atgcggatcc cgcgccgcat agcagtgggg gacgtttcct gcatggcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 5 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 5 <400> 5 atgcggatcc cgcgcgggga cggtgctgcg tcctttgggg gggtggcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 6 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 6 <400> 6 atgcggatcc cgcgcgcacg gtggacaacg cacgcctgca tacacgcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 7 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 7 <400> 7 atgcggatcc cgcgccgtcg aagggtgcgt ccatgaccgt gtgcgcgaag cttgcgc 57 <210> 8 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 8 <400> 8 atgcggatcc cgcgctggac gaggtgccgt gttcccctcc tatcggcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 9 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 9 <400> 9 atgcggatcc cgcgcgaatg ggcggaatcg caggagggag tcactgcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60 <210> 10 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer 10 <400> 10 atgcggatcc cgcgctgggc accgggcagt cggggttgca agagtgcgcg aagcttgcgc 60                                                                           60

Claims (8)

서열번호 1 및 서열번호 2로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 염기서열을 포함하는 프탈레이트(phthalate)에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머.
A single stranded DNA plasmid that specifically binds to a phthalate comprising at least one nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2.
제 1항에 있어서, 상기 프탈레이트는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)또는 모노에틸헥실프탈레이트(monoethylhexyl phthalate, MEHP)인 것을 특징으로 하는 단일가닥 DNA 압타머.
The single stranded DNA extramammary according to claim 1, wherein the phthalate is diethylhexyl phthalate (DEHP) or monoethylhexyl phthalate (MEHP).
제 1항의 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 조성물.
A composition for detecting phthalate comprising the single-stranded DNA digestor of claim 1.
제 3항에 있어서, 상기 프탈레이트는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)또는 모노에틸헥실프탈레이트(monoethylhexyl phthalate, MEHP)인 것을 특징으로 하는 프탈레이트 검출용 조성물.
The phthalate detection composition according to claim 3, wherein the phthalate is diethylhexyl phthalate (DEHP) or monoethylhexyl phthalate (MEHP).
제 1항의 단일가닥 DNA 압타머를 포함하는 프탈레이트 검출용 키트.
A phthalate detection kit comprising the single stranded DNA extramammary according to claim 1.
제 5항에 있어서, 상기 프탈레이트는 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate, DEHP)또는 모노에틸헥실프탈레이트(monoethylhexyl phthalate, MEHP)인 것을 특징으로 하는 프탈레이트 검출용 키트.
The phthalate detection kit according to claim 5, wherein the phthalate is diethylhexyl phthalate (DEHP) or monoethylhexyl phthalate (MEHP).
다음 단계를 포함하는 NOS(N-oxysuccinimide) 코팅 플레이트에 프탈레이트(phthalate) 고정화 방법:
(a) 플레이트에 NOS 그룹을 코팅하는 단계;
(b) 코팅된 플레이트에 EDA(Ethylenediamine)를 반응시켜 플레이트 표면에 EDA를 고정시키는 단계;
(c) 프탈레이트에 EDC(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)와 NHS(N-Hydroxysuccinimide)를 순차적으로 반응시키는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 반응물을 상기 EDA가 고정되어 있는 플레이트에 반응시킴으로써 프탈레이트를 NOS 코팅 플레이트에 고정시키는 단계.
A phthalate immobilization method on NOS (N-oxysuccinimide) coated plates comprising the steps of:
(a) coating the plate with a NOS group;
(b) immobilizing EDA on the plate surface by reacting EDA (Ethylenediamine) on the coated plate;
(c) sequentially reacting phthalate with EDC (1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide) and NHS (N-Hydroxysuccinimide);
(d) fixing the phthalate to the NOS coated plate by reacting the reactant of step (c) with a plate on which the EDA is immobilized.
다음 단계를 포함하는 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 압타머 스크리닝 방법:
(a) 제 7항에 방법에 의해 NOS(N-oxysuccinimide) 코팅 플레이트에 프탈레이트(phthalate)를 고정시키는 단계;
(b) 프탈레이트에 특이적으로 결합할 것으로 예상되는 단일가닥 DNA 압타머를 상기 프탈레이트가 고정된 NOS 코팅 플레이트와 반응시키는 단계;
(c) 프탈레이트와 결합한 압타머를 분리하는 단계.

A single stranded DNA extramammary screening method which specifically binds to a phthalate comprising the steps of:
(a) fixing a phthalate to a NOS (N-oxysuccinimide) coated plate by the method of claim 7;
(b) reacting a single-stranded DNA extramamer expected to specifically bind to the phthalate with the phthalate-immobilized NOS-coated plate;
(c) separating the platemer bound to the phthalate.

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