KR20210049423A - Dna aptamer specifically binding to capsid protein of foot-and-mouth disease virus and using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA aptamer that specifically binds to the capsid protein of foot-and-mouth disease virus, and uses thereof.
구제역(foot-and-mouth disease, FMD)은 소, 돼지, 염소 등과 같이 발굽이 둘로 갈라진 우제류에 감염되는 급성 바이러스성 전염병으로, 발병 24시간 내에 발굽 사이, 입술, 혀, 잇몸, 코, 제관부 등에 수포가 생기는 증상을 나타낸다. 또한, 구제역 바이러스에 감염된 소는 번식장애 유발 및 급격한 산유량 감소 등의 생산성 저하를 동반하며, 수포가 터진 부위는 세균에 의한 2차 감염에 노출되기 쉽다.Foot-and-mouth disease (FMD) is an acute viral infectious disease that is infected with bifocal carcinoids such as cattle, pigs, and goats. Between the hooves, lips, tongue, gums, nose, and canal area within 24 hours of onset. It shows symptoms of blistering on the back. In addition, cows infected with foot-and-mouth disease virus cause reproductive disorders and decrease productivity, such as a rapid decrease in milk production, and the area where blisters are ruptured is likely to be exposed to secondary infections caused by bacteria.
구제역은 피코나비리대 아프토바이러스(picornaviridae aphthovirus) 속에 속하는 FMDV(foot-and-mouth disease virus)에 의해 발생하는 질환으로, FMDV는 RNA 바이러스로 외피(envelope)가 없다. 구제역 바이러스는 A, O, C, 아시아1, STA1, SAT2 및 SAT3의 총 7가지 혈청형을 갖는데, 숙주역이 넓고, 침습력이 강하며 적은 수의 바이러스에 의해 감수성 개체에 질병을 발병시킬 수 있고 잠복기간이 매우 짧은 특징이 있다. 또한, 임상증상을 나타내기 전에 바이러스가 숙주의 체외로 배출되기 시작하므로 인접한 다른 개체로의 직접 또는 간접적인 전파가 빠르게 일어날 수 있으며, 이는 감염 동물 유래의 축산물에 의해서도 가능하다. 또한, FMDV는 숙주 외에서도 장기간 생존이 가능하다고 알려져 있다.Foot-and-mouth disease is a disease caused by a foot-and-mouth disease virus (FMDV) belonging to the genus picornaviridae aphthovirus. FMDV is an RNA virus and has no envelope. Foot-and-mouth disease virus has a total of 7 serotypes, A, O, C, Asia1, STA1, SAT2, and SAT3. It has a wide host area, strong invasive power, and can cause disease in susceptible individuals by a small number of viruses. And has a very short incubation period. In addition, since the virus begins to be excreted outside the host's body before clinical symptoms appear, direct or indirect transmission to other adjacent individuals may occur rapidly, and this is possible by livestock products derived from infected animals. In addition, FMDV is known to be capable of long-term survival outside of the host.
이와 같이, 구제역은 전염성과 이환율이 높고 발병 개체의 대량 살처분을 요하므로, 축산농가의 경제적 피해와 사회적 혼란뿐만 아니라, 살처분된 개체의 매몰로 인한 주변 토양 및 지하수 오염과 같은 환경적 문제까지 동반할 수 있다.As such, foot-and-mouth disease is highly infectious and morbid and requires mass killing of affected individuals, so not only economic damage and social confusion of livestock farms, but also environmental problems such as contamination of surrounding soil and groundwater caused by burial of the killed individuals. Can be accompanied.
세게동물보건기구(world organization for animal health, OIE)는 구제역을 A급 전염병으로 분류하고 있으며, 우리나라에서도 제1종 가죽전염병으로 지정되어 있다. 국내에서는 2000년 이후부터 구제역이 2 내지 5년 주기로 지속적으로 발생하여 축산업에 막대한 피해를 주고있다. 2010~2011년 발생한 구제역 이후, 모든 우제류에 구제역 바이러스 백신을 접종하여 구제역의 발생을 예방하고, 구제역이 발병한 우제류를 살처분하는 정책을 적용하고 있다.The world organization for animal health (OIE) classifies foot-and-mouth disease as a Class A infectious disease, and it is also designated as a
그러나, 구제역은 상기 서술한 바와 같이 임상증상이 늦게 나타나 이를 조기에 발견하지 쉽지 않은 문제가 있다. 현재 구제역은 우제류의 타액을 이용하여 바이러스 항원을 검출하는 방법으로 진단하고 있는데, 이는 시료에 오염물질이 많고, 바이러스가 적은 경우에는 검출률이 매우 떨어진다는 문제가 있다. 이와 관련하여, 대한민국 특허공개 제10-2019-0105785호는 특정 염기서열로 표시되는 PNA 프로브와, 특정 염기서열로 표시되는 프라이머를 이용하여 실시간 유전자 증폭장치에서 구제역 바이러스를 빠르고 정확하게 분석하는 방법을 개시하고 있다.However, foot-and-mouth disease has a problem in that it is not easy to detect it early because clinical symptoms appear late as described above. Currently, foot-and-mouth disease is diagnosed by a method of detecting viral antigens using saliva of the right medicament. This has a problem that the detection rate is very low when there are many contaminants in the sample and there are few viruses. In this regard, Korean Patent Publication No. 10-2019-0105785 discloses a method for quickly and accurately analyzing foot-and-mouth disease virus in a real-time gene amplification device using a PNA probe represented by a specific base sequence and a primer represented by a specific base sequence. I'm doing it.
본 발명의 목적은 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하고 특정 염기서열로 구성되는 DNA 앱타머를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a DNA aptamer that specifically binds to the capsid protein of foot-and-mouth disease virus and is composed of a specific nucleotide sequence.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 DNA 앱타머를 포함하는 구제역 바이러스 검출용 조성물 및 키트, 및 상기 조성물을 이용하여 구제역 바이러스를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition and kit for detecting foot-and-mouth disease virus comprising a DNA aptamer according to the present invention, and a method for detecting foot-and-mouth disease virus using the composition.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택된 염기서열로 구성되는 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a DNA aptamer that specifically binds to a capsid protein composed of a nucleotide sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 캡시드 단백질 검출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for detecting a capsid protein comprising the DNA aptamer.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 캡시드 단백질 검출용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for detecting a capsid protein comprising the DNA aptamer.
또한, 본 발명은 상기 검출용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 캡시드 단백질 검출방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a capsid protein detection method comprising the step of reacting the composition for detection with a sample.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 구제역 바이러스 진단용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for diagnosis of foot-and-mouth disease virus comprising the DNA aptamer.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 구제역 바이러스 진단용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for diagnosis of foot-and-mouth disease virus comprising the DNA aptamer.
나아가, 본 발명은 상기 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 구제역 바이러스 진단방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for diagnosing foot-and-mouth disease virus comprising reacting the diagnostic composition with a sample.
본 발명에 따른 DNA 앱타머는 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 특이적으로 강하게 결합함으로써, 상기 캡시드 단백질을 검출하거나, 이를 포함하는 구제역 바이러스를 진단하기 위해 유용하게 사용될 수 있다.The DNA aptamer according to the present invention specifically binds strongly to the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus, and thus can be usefully used to detect the capsid protein or to diagnose a foot-and-mouth disease virus containing the same.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 랜덤 DNA 라이브러리를 증폭한 PCR 산물을 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인한 결과 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 DNA 라이브러리로부터 수득된 단일가닥 DNA를 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인한 결과 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 수득된 DNA 앱타머와 캡시드 단백질의 결합력을 SELEX 수행 횟수에 따라 확인한 결과 그래프이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에서 선별된 11개의 DNA 앱타머의 구조를 확인한 결과 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 DNA 앱타머의 구제역 바이러스 검출능을 확인한 결과 그래프이다.1 is a diagram showing a result of confirming a PCR product obtained by amplifying a random DNA library in an embodiment of the present invention through agarose gel electrophoresis.
2 is a diagram showing the results of confirming single-stranded DNA obtained from a DNA library in an embodiment of the present invention through agarose gel electrophoresis.
3 is a graph showing the results of confirming the binding strength of the DNA aptamer and the capsid protein obtained in an embodiment of the present invention according to the number of times SELEX is performed.
4A to 4C are diagrams showing the results of confirming the structures of 11 DNA aptamers selected in an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing results of confirming the ability of DNA aptamer to detect foot-and-mouth disease virus in an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택된 염기서열로 구성되는 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 제공한다.The present invention provides a DNA aptamer that specifically binds to a capsid protein composed of a nucleotide sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11.
본 명세서에서 사용된 용어, "캡시드(capsid) 단백질"은 바이러스의 유전물질을 포함하는 중심부(core)를 감싸고 있는 외피 단백질을 의미한다. 상기 캡시드 단백질은 구제역 바이러스의 캡시드 단백질일 수 있다. 상기 구제역 바이러스의 캡시드 단백질은 통상의 기술분야에 구제역 바이러스의 캡시드 단백질이라고 알려진 모든 폴리펩티드 서열을 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 구제역 바이러스의 캡시드 단백질은 서열번호 14로 기재된 아미노산 서열로 구성되는 폴리펩티드일 수 있다.As used herein, the term "capsid protein" refers to an envelope protein surrounding a core containing the genetic material of a virus. The capsid protein may be a capsid protein of foot-and-mouth disease virus. The capsid protein of the foot-and-mouth disease virus may include all polypeptide sequences known as the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus in the art. In one embodiment of the present invention, the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus is an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14. It may be a polypeptide consisting of.
상기 용어, "구제역 바이러스(foot-and-mouth disease virus, FMDV)는 피코나비리대 아프토바이러스(picornaviridae aphthovirus) 속에 포함되는 바이러스 중 하나로, 발굽이 둘로 갈라진 우제류에서 구제역을 유발할 수 있다. 상기 구체역 바이러스에 감염된 우제류는 발굽 사이, 입술, 혀, 잇몸, 코, 제관부 등에 수포가 생기는 증상을 나타낼 수 있다.The term, "foot-and-mouth disease virus (FMDV) is one of the viruses contained in the genus picornaviridae aphthovirus, and can cause foot-and-mouth disease in a right-handed type with split hoofs. The above specifics Infected with inverse virus, woojeryu may show symptoms of blistering between the hooves, lips, tongue, gums, nose, and canals.
본 명세서에서 사용된 용어, "앱타머(aptamer)"는 특정 물질에 고친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 핵산분자를 의미한다. 상기 앱타머는 통상의 기술분야에 잘 알려진 방법으로 제조될 수 있고, 상기 방법은 필요에 따라 적절히 변형될 수 있다.As used herein, the term "aptamer" refers to a nucleic acid molecule capable of binding to a specific substance with high affinity and specificity. The aptamer may be prepared by a method well known in the art, and the method may be appropriately modified as necessary.
본 발명에 따른 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 DNA 타머는 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 특성을 유지하는 한, 상기 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열과 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상 상동성을 가질 수 있다.The DNA aptamer according to the present invention may be selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11. The DNA timer is 80% or more, 90% or more, 95% or more, 97% or more, or 99% or more homology with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NOs: 1 to 11, as long as it maintains the property of specifically binding to the capsid protein. Can have.
상기 DNA 앱타머는 표적 물질에 대한 결합성 및 안정성을 높이기 위해, 각 뉴클레오티드의 당 잔기, 구체적으로 리보오스 또는 디옥시리보스가 수식될 수 있다. 상기 수식은 당 잔기의 2'위치, 3'위치 및 4'위치로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 산소 원자를 다른 원자로 치환한 것일 수 있다. 수식의 예로는 플루오로화, O-알킬화, O-알릴화, S-알킬화, S-알릴화, 아미노화 등이 포함될 수 있다. 상기와 같은 당 잔기의 변형은 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.The DNA aptamer may be modified with a sugar residue of each nucleotide, specifically ribose or deoxyribose, in order to increase binding and stability to a target substance. The above formula may be obtained by substituting another atom for at least one oxygen atom selected from the group consisting of the 2'position, 3'position, and 4'position of the sugar moiety. Examples of the formula may include fluorination, O-alkylation, O-allylation, S-alkylation, S-allylation, amination, and the like. Modification of the sugar moiety as described above can be carried out in a conventional manner.
또한, 상기 DNA 앱타머는 표적 물질에 대한 결합성을 높이기 위해, 핵산염기가 변형될 수 있다. 상기 핵산염기의 변형은 5위치의 피리미딘 변형, 6위치의 푸린 변형, 8위치의 푸린 변형, 환외(環外) 아민에서의 변형, 4-티오우리딘으로의 치환, 5-브로모로의 치환 또는 5-요오드-우리실로의 치환 등을 포함할 수 있다.In addition, the DNA aptamer may have a nucleotide base modified in order to increase the binding property to the target substance. The modification of the nucleotide base is a pyrimidine modification at
또한, 상기 DNA 앱타머는 뉴클레아제 및 가수분해효소 등에 대해 내성을 갖도록 인산기가 변형될 수 있다. 예를 들면, 상기 인산기는 티오에이트, 디티오에이트, 아미데이트, 포름아세탈, 3'-아민 등으로 치환될 수 있다. 나아가, 상기 DNA 앱타머는 3' 말단 또는 5' 말단의 변형을 포함할 수 있고, 상기 변형은 캡핑이나, 바이오티닐, 폴리에틸글리콜, 아미노산, 펩티드, 핵산, 뉴클레오시드, 미리스토일(myristoyl), 리소콜릭-올레일(lithocolic-oleyl), 도코사닐(docosanyl), 라우로일(lauroyl), 스테아로일(stearoyl), 팔미토일(palmitoyl), 올레오일(oleoyl), 리놀레오일(linoleoyl), 지질, 스테로이드, 콜레스테롤, 카페인, 비타민, 색소, 형광물질, 항암제, 독소, 효소, 방사성 물질, 비오틴 등이 부가된 것일 수 있다.In addition, the DNA aptamer may have a phosphate group modified to have resistance to nucleases and hydrolytic enzymes. For example, the phosphoric acid group may be substituted with thioate, dithioate, amidate, formacetal, 3'-amine, or the like. Furthermore, the DNA aptamer may include a modification of the 3'end or 5'end, and the modification is capping, but biotinyl, polyethyl glycol, amino acid, peptide, nucleic acid, nucleoside, myristoyl , Lisocolic-oleyl, docosanyl, lauroyl, stearoyl, palmitoyl, oleoyl, linoleoyl , Lipids, steroids, cholesterol, caffeine, vitamins, pigments, fluorescent substances, anticancer agents, toxins, enzymes, radioactive substances, biotin, etc. may be added.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 캡시드 단백질 검출용 조성물 및 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a composition and kit for detecting a capsid protein comprising the DNA aptamer.
본 발명에 따른 캡시드 단백질 검출용 조성물 및 키트에 포함되는 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 캡시드 단백질은 구제역 바이러스의 캡시드 단백질일 수 있다.The DNA aptamer included in the composition and kit for capsid protein detection according to the present invention may have the above-described characteristics. For example, the DNA aptamer may be selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11. In addition, the capsid protein may be a capsid protein of foot-and-mouth disease virus.
본 발명에 따른 캡시드 단백질의 검출용 조성물에 포함되는 DNA 앱타머는 발색효소, 형광물질, 방사성 동위원소 또는 콜로이드 등의 검출체로 표지된 접합체일 수 있다. 발색효소는 퍼록시다제, 알칼라인 포스파타제 또는 산성 포스파타제일 수 있고, 형광물질은 티오우레아(FTH), 7-아세톡시쿠마린-3-일, 플루오레신-5-일, 플루오레신-6-일, 2',7'-디클로로플루오레신-5-일, 2',7'-디클로로플루오레신-6-일, 디하이드로 테트라메틸로사민-4-일, 테트라메틸로다민-5-일, 테트라메틸로다민-6-일, 4,4-디플루오로-5,7-디메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-에틸 또는 4,4-디플루오로-5,7-디페닐-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-에틸, Cy3, Cy5, 폴리 L-라이신-플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC), 로다민-B-이소티오시아네이트(RITC), PE(Phycoerythrin) 또는 로다민일 수 있다.The DNA aptamer included in the composition for detecting a capsid protein according to the present invention may be a conjugate labeled with a detection agent such as a color developing enzyme, a fluorescent substance, a radioactive isotope, or a colloid. The coloring enzyme may be peroxidase, alkaline phosphatase or acidic phosphatase, and the fluorescent substance is thiourea (FTH), 7-acetoxycoumarin-3-yl, fluorescein-5-yl, fluorescein-6-yl , 2',7'-dichlorofluorescein-5-yl, 2',7'-dichlorofluorescein-6-yl, dihydro tetramethylrosamin-4-yl, tetramethylrhodamine-5-yl , Tetramethylrhodamine-6-yl, 4,4-difluoro-5,7-dimethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-ethyl or 4,4-difluoro Rho-5,7-diphenyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-ethyl, Cy3, Cy5, poly L-lysine-fluorescein isothiocyanate (FITC), Rhoda Min-B-isothiocyanate (RITC), PE (Phycoerythrin), or rhodamine.
또한, 상기 DNA 앱타머는 상기 DNA 앱타머에 특이적으로 결합할 수 있는 리간드를 포함할 수 있다. 상기 리간드는 발색효소, 형광물질, 방사성 동위원소 또는 콜로이드 등의 검출체로 표지된 접합체, 및 스트렙타비딘 또는 아비딘이 처리된 리간드일 수 있다. 본 발명의 검출용 조성물은 상기 서술한 바와 같은 시약 외에도 이들의 구조를 안정하게 유지시키는 증류수 또는 완충액을 더 포함할 수 있다.In addition, the DNA aptamer may include a ligand capable of specifically binding to the DNA aptamer. The ligand may be a conjugate labeled with a detection agent such as a chromogenic enzyme, a fluorescent substance, a radioactive isotope or a colloid, and a ligand treated with streptavidin or avidin. In addition to the reagents described above, the composition for detection of the present invention may further contain distilled water or a buffer solution to stably maintain their structure.
본 발명에 따른 검출용 조성물을 포함하는 키트는 이에 포함되는 DNA 앱타머의 세척이나 복합체의 분리 등과 같은 이후 단계를 용이하게 하기 위해 고형 기질에 결합될 수 있다. 이때, 고형 기질로는 합성수지, 니트로셀룰로오스, 유리기판, 금속기판, 유리섬유, 미세구체 또는 미세비드가 사용될 수 있다. 또한, 합성수지로는 폴리에스터, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, PVDF 또는 나일론 등이 사용될 수 있다.The kit comprising the composition for detection according to the present invention may be bound to a solid substrate to facilitate subsequent steps such as washing of the DNA aptamer contained therein or separation of the complex. In this case, as the solid substrate, synthetic resin, nitrocellulose, glass substrate, metal substrate, glass fiber, microspheres or fine beads may be used. In addition, polyester, polyvinyl chloride, polystyrene, polypropylene, PVDF or nylon may be used as the synthetic resin.
또한, 상기 키트는 당업자에게 알려진 종래의 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 버퍼, 안정화제, 불활성 단백질 등을 더 포함할 수 있다. 상기 키트는 시약의 양을 탐색하기 위해 검출체로서 부착된 형광물질의 형광을 검출함으로써 수행되는 형광법 또는 검출체로서 부착된 방사선 동위원소의 방사선을 검출함으로써 수행되는 방사선법을 통한 초고속 스크리닝(high throughput screening, HTS) 시스템, 검출체의 표지 없이 표면의 플라즈몬 공명 변화를 실시간으로 측정하는 SPR(surface plasmon resonance) 방법 또는 SPR 시스템을 영상화하여 확인하는 SPRI(surface plasmon resonance imaging) 방법을 이용할 수 있다.In addition, the kit may be prepared by a conventional manufacturing method known to those skilled in the art, and may further include a buffer, a stabilizer, an inactive protein, and the like. The kit includes high-speed screening through a fluorescence method performed by detecting the fluorescence of a fluorescent substance attached as a detection agent in order to detect the amount of reagent, or a radiographic method performed by detecting the radiation of a radioactive isotope attached as a detection agent. A screening, HTS) system, a surface plasmon resonance (SPR) method that measures changes in plasmon resonance of a surface in real time without labeling a detection object, or a surface plasmon resonance imaging (SPRI) method that confirms by imaging an SPR system can be used.
또한, 본 발명은 상기 검출용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 캡시드 단백질 검출방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a capsid protein detection method comprising the step of reacting the composition for detection with a sample.
본 발명에 따른 캡시드 단백질 검출방법에 사용되는 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 캡시드 단백질은 구제역 바이러스의 캡시드 단백질일 수 있다.The DNA aptamer used in the method for detecting a capsid protein according to the present invention may have the above-described characteristics. For example, the DNA aptamer may be selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11. In addition, the capsid protein may be a capsid protein of foot-and-mouth disease virus.
상기 시료는 캡시드 단백질을 검출하고자 하는 시료라면 모든 시료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 시료는 음이온 교환 크로마토그래피, 친화도 크로마토그래피, 크기별 배제 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 연속추출, 원심분리 또는 젤 전기영동 등의 방법을 이용하여 전처리될 수 있다.The sample may include any sample as long as it is a sample for which capsid protein is to be detected. In addition, the sample may be pretreated using methods such as anion exchange chromatography, affinity chromatography, size exclusion chromatography, liquid chromatography, continuous extraction, centrifugation, or gel electrophoresis.
또한, 본 발명은 상기 DNA 앱타머를 포함하는 구제역 바이러스 진단용 조성물 및 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a composition and kit for diagnosis of foot-and-mouth disease virus comprising the DNA aptamer.
본 발명에 따른 구제역 바이러스 진단용 조성물 및 키트에 포함되는 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 구제역 바이러스 진단용 조성물 및 키트는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.The DNA aptamer included in the composition and kit for diagnosis of foot-and-mouth disease virus according to the present invention may have the characteristics as described above. For example, the DNA aptamer may be selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11. In addition, the composition and kit for diagnosing foot-and-mouth disease virus may have the characteristics as described above.
나아가, 본 발명은 상기 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 구제역 바이러스 진단방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for diagnosing foot-and-mouth disease virus comprising reacting the diagnostic composition with a sample.
본 발명에 따른 구제역 바이러스 진단방법에 사용되는 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 DNA 앱타머는 서열번호 1 내지 11로 기재된 염기서열로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.The DNA aptamer used in the method for diagnosing foot-and-mouth disease virus according to the present invention may have the above-described characteristics. For example, the DNA aptamer may be selected from the group consisting of the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 11.
상기 시료는 구제역 바이러스를 진단하고자 하는 시료라면 모든 시료를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 시료는 포유동물 유래 시료일 수 있고, 구체적으로 우제류 동물 유래 시료일 수 있다. 또한, 상기 시료는 혈액, 타액, 누액, 요액, 활액, 점액, 세포 및 조직으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The sample may include any sample as long as it is a sample for diagnosis of foot-and-mouth disease virus. As an example, the sample may be a sample derived from a mammal, and specifically, may be a sample derived from a right-wing animal. In addition, the sample may be any one or more selected from the group consisting of blood, saliva, tear fluid, urine fluid, synovial fluid, mucus, cells and tissues.
또한, 상기 시료는 본 발명에 따른 방법에 사용되기 전에 상술한 바와 같은 방법으로 전처리될 수 있다.In addition, the sample may be pretreated in the same manner as described above before being used in the method according to the present invention.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다, 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용 효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples, provided that the following examples are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto. Anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and achieves the same operation and effects is included in the technical scope of the present invention.
실시예 1. 랜덤 DNA 라이브러리의 증폭Example 1. Amplification of random DNA library
구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위해, 먼저 하기에 기재된 바와 같이 DNA 라이브러리를 제조하였다.In order to select a DNA aptamer that specifically binds to the capsid protein of foot-and-mouth disease virus, a DNA library was first prepared as described below.
구체적으로, dA:dG:dC:dT가 1.5:1.15:1.25:1의 비율로 포함된 40개의 랜덤 염기서열(N40)을 포함하는 76 bp 크기의 주형 DNA와 이에 대한 정방향 프라이머(서열번호 12: 5'-ATACCAGCTTATTCAATT-3'), 역방향 프라이머(서열번호 13: 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3'), 및 상기 역방향 프라이머의 5'-말단이 비오티닐화된(biotinylated) 역방향 프라이머를 바이오니아 사(한국)에 주문제작하였다. 1 ㎕의 주형 DNA, 5 ㎕의 10x PCR 완충용액, 4 ㎕의 dNTP 혼합물, 2 ㎕의 25 μM 정방향 프라이머, 2 ㎕의 25 μM 비오티닐화된 역방향 프라이머, 0.25 ㎕의 ExTaq 중합효소(Takara, 일본)(1 unit/㎕) 및 35.75 ㎕의 증류수를 혼합하여 PCR 반응물을 준비하였다. 준비된 반응물을 하기 표 1에 기재된 바와 같은 조건으로 PCR을 수행하였다. 수득된 PCR 산물을 2% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. Specifically, dA:dG:dC:dT is a template DNA of 76 bp size containing 40 random nucleotide sequences (N 40) contained in a ratio of 1.5:1.15:1.25:1 and a forward primer therefor (SEQ ID NO: 12 : 5'-ATACCAGCTTATTCAATT-3'), reverse primer (SEQ ID NO: 13: 5'-AGATTGCACTTACTATCT-3'), and a reverse primer in which the 5'-end of the reverse primer is biotinylated was used by Bioneer (Korea ) Was made to order. 1 μl of template DNA, 5 μl of 10x PCR buffer, 4 μl of dNTP mixture, 2 μl of 25 μM forward primer, 2 μl of 25 μM biotinylated reverse primer, 0.25 μl of ExTaq polymerase (Takara, Japan ) (1 unit/µl) and 35.75 µl of distilled water were mixed to prepare a PCR reaction product. The prepared reaction product was subjected to PCR under the conditions as described in Table 1 below. The obtained PCR product was confirmed through 2% agarose gel electrophoresis, and the results are shown in FIG. 1.
도 1에 나타난 바와 같이, 76 bp 크기의 PCR 산물을 확인하였고, 이를 PCR 정제키트(Qiagen, 미국)를 사용하여 정제하였다.As shown in FIG. 1, a PCR product having a size of 76 bp was identified, and it was purified using a PCR purification kit (Qiagen, USA).
실시예 2. 단일가닥 DNA의 증폭Example 2. Amplification of single-stranded DNA
상기 수득된 76 bp 크기의 PCR 산물로부터 DNA 앱타머를 제조하기 위해, 단일가닥 DNA(single-strand DNA, ssDNA)를 비대칭(asymmetric) PCR 방법으로 증폭시켰다.To prepare a DNA aptamer from the obtained 76 bp PCR product, single-strand DNA (ssDNA) was amplified by an asymmetric PCR method.
먼저, 1 ㎕의 실시예 1에서 수득된 PCR 산물, 10 ㎕의 10× PCR 완충용액, 8 ㎕의 dNTP 혼합물, 10 ㎕의 25 μM 정방향 프라이머(서열번호 12), 2 ㎕의 25 μM 비오티닐화된 역방향 프라이머(서열번호 13), 0.5 ㎕의 ExTaq 중합효소(Takara, 일본)(1 unit/㎕) 및 68.5 ㎕의 증류수를 혼합하여 PCR 반응물을 준비하였다. 준비된 반응물을 하기 표 2에 기재된 바와 같은 조건으로 PCR을 수행하였다. 수득된 PCR 산물을 2% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인하였다.First, 1 μl of the PCR product obtained in Example 1, 10 μl of 10× PCR buffer, 8 μl of dNTP mixture, 10 μl of 25 μM forward primer (SEQ ID NO: 12), 2 μl of 25 μM biotinylation A PCR reaction product was prepared by mixing the reverse primer (SEQ ID NO: 13), 0.5 µl of ExTaq polymerase (Takara, Japan) (1 unit/µl) and 68.5 µl of distilled water. The prepared reaction was subjected to PCR under the conditions as described in Table 2 below. The obtained PCR product was confirmed through 2% agarose gel electrophoresis.
확인된 PCR 산물은 이의 3배 부피에 해당하는 100% 에탄올 및 1/100 부피에 해당하는 tRNA를 첨가하고 -70℃에서 1시간 이상 반응시켰다. 반응 후, 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 15분 동안 원심분리하고, 수득된 펠렛을 65℃에서 건조시켰다. 건조된 펠렛에 50 ㎕의 증류수를 첨가하여 ssDNA를 수득하고, 수득된 ssDNA를 2% 아가로스 겔에 전기영동하여 확인하였다.The confirmed PCR product was added with 100% ethanol corresponding to 3 times the volume and tRNA corresponding to 1/100 volume, and reacted at -70°C for 1 hour or more. After the reaction, centrifugation was performed for 15 minutes under conditions of 4° C. and 13,000 rpm, and the obtained pellet was dried at 65° C. 50 µl of distilled water was added to the dried pellet to obtain ssDNA, and the obtained ssDNA was confirmed by electrophoresis on a 2% agarose gel.
실시예 3. ssDNA의 회수Example 3. Recovery of ssDNA
상기에서 수득된 ssDNA 중에서 바이오틴이 결합된 이중가닥 DNA(dsDNA) 및 ssDNA를 제거하고 순수한 정방향의 ssDNA를 확보하기 위해, 하기와 같이 가열-냉각(heating-cooling) 기법을 수행하였다.In order to remove biotin-conjugated double-stranded DNA (dsDNA) and ssDNA from the ssDNA obtained above and to secure pure forward ssDNA, a heating-cooling technique was performed as follows.
구체적으로, 실시예 2에서 수득된 ssDNA에 50 ㎕의 증류수를 첨가한 후, 이를 85℃에서 5분 동안 반응시켜 dsDNA를 ssDNA로 변성시킨 후, 이를 4℃로 냉각하여 ssDNA를 수득하였다. 수득된 ssDNA는 즉시 4℃에 냉각시켰다. 냉각된 ssDNA에 50 ㎕의 스트렙타비딘 아가로즈 레진(streptavidin agarose resin, Pierce, 미국)을 첨가하여 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 이후, 상기 반응액을 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 15분 동안 원심분리하고, 상층액만을 취하였다. 수득된 상층액에 페놀:클로로포름:이소아밀알콜이 25:24:1의 부피비로 혼합된 PCI 용액을 PCR 산물과 동일 부피로 첨가하고, 강하게 교반하였다. 교반 후, 이를 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 15분 동안 원심분리하고 상층액을 수득하였다. 수득된 상층액에 이의 1/100 부피의 tRNA(Sigma aldrich, 미국) 및 3 부피의 100% 에탄올을 첨가하고 -70℃에서 1시간 이상 반응시켰다. 반응 후, 이를 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 20분 동안 원심분리하고 펠렛을 수득하였다. 수득된 펠렛을 65℃에서 건조시킨 뒤, 50 ㎕의 증류수에 현탁하여 ssDNA를 수득하였다. 수득된 ssDNA를 2% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인한 결과를 도 2에 나타내었다.Specifically, 50 µl of distilled water was added to the ssDNA obtained in Example 2, and then reacted at 85° C. for 5 minutes to denature dsDNA into ssDNA, and then cooled to 4° C. to obtain ssDNA. The obtained ssDNA was immediately cooled to 4°C. 50 µl of streptavidin agarose resin (Pierce, USA) was added to the cooled ssDNA and reacted at room temperature for 1 hour. Thereafter, the reaction solution was centrifuged for 15 minutes under conditions of 4° C. and 13,000 rpm, and only the supernatant was taken. To the obtained supernatant, a PCI solution in which phenol:chloroform:isoamyl alcohol was mixed in a volume ratio of 25:24:1 was added in the same volume as the PCR product, and stirred vigorously. After stirring, it was centrifuged for 15 minutes under conditions of 4° C. and 13,000 rpm to obtain a supernatant. To the obtained supernatant, 1/100 volume of tRNA (Sigma aldrich, USA) and 3 volume of 100% ethanol were added and reacted at -70° C. for 1 hour or more. After the reaction, it was centrifuged for 20 minutes under conditions of 4° C. and 13,000 rpm to obtain a pellet. The obtained pellet was dried at 65° C., and then suspended in 50 μl of distilled water to obtain ssDNA. The result of confirming the obtained ssDNA through 2% agarose gel electrophoresis is shown in FIG. 2.
도 2에 나타난 바와 같이, 비대칭 PCR 방법에 의해 76 bp 크기의 ssDNA가 증폭되었다.As shown in FIG. 2, ssDNA having a size of 76 bp was amplified by an asymmetric PCR method.
실시예 4. 3차원 구조의 DNA 앱타머 제작Example 4. Preparation of a DNA aptamer with a three-dimensional structure
실시예 3에서 수득된 25 ㎕의 ssDNA에 25 ㎕의 증류수 및 50 ㎕의 2× PBS(pH 7.2)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 85℃에서 5분 동안 끓여 변성시킨 후, 상온에서 1시간 이상 방치하여 서서히 식힘으로써, ssDNA로부터 3차원 구조의 DNA 앱타머를 제작하였다.To 25 µl of ssDNA obtained in Example 3, 25 µl of distilled water and 50 µl of 2×PBS (pH 7.2) were added. The mixture was denatured by boiling at 85° C. for 5 minutes, and then allowed to stand at room temperature for 1 hour or longer to cool slowly, thereby preparing a DNA aptamer having a three-dimensional structure from ssDNA.
실시예 5. 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 선별Example 5. Selection of DNA aptamer specifically binding to capsid protein of foot-and-mouth disease virus
5-1. 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 선별5-1. Selection of DNA aptamers that specifically bind to capsid proteins
구제역 바이러스의 캡시드 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 SELEX 기법을 이용하여 선별하였다.DNA aptamer that specifically binds to the capsid protein of foot-and-mouth disease virus was selected using the SELEX technique.
구체적으로, 실시예 4에서 제작된 DNA 앱타머에 2.1 ㎍/15 ㎕(26.15 pmol)의 캡시드 단백질을 첨가하고, 1× PBS 완충액을 첨가하여 전체 부피를 200 ㎕로 조절하였다. 이를 4℃에서 12시간 이상 반응시켜 준비하였다. 한편, 니켈-나이트릴로트라이아세트산 아가로즈 비드(Ni-NTA agarose bead, Qiagen, 미국)는 500 ㎕의 1× 결합 완충액을 2회 첨가하여 활성화시켰다. 활성화된 Ni-NTA 아가로즈 비드에 상기 준비된 혼합물을 첨가하고 4℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 반응물을 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 5분 동안 원심분리하여 상층액을 제거하고, 남은 비드는 500 ㎕의 1× 세척 완충액을 첨가하여 4℃, 13,000 rpm의 조건하에서 5분 동안 원심분리함으로써 세척하였다. 세척 후, 200 ㎕의 1× PBS 완충액을 첨가하여 이를 85℃에서 5분 동안 끓이고, 4℃에서 13,000 rpm의 조건 하에서 10분 동안 원심분리하여 변성된 DNA 앱타머를 수득하였고, 이는 2회 수행되었다. 이후, 얻어진 펠렛에 상기 서술한 바와 같이 에탄올 침전법을 수행하여 최종적으로 50 ㎕의 증류수에 현탁된 DNA 앱타머를 회수하였다.Specifically, 2.1 μg/15 μl (26.15 pmol) of capsid protein was added to the DNA aptamer prepared in Example 4, and 1×PBS buffer was added to adjust the total volume to 200 μl. This was prepared by reacting at 4° C. for 12 hours or longer. On the other hand, nickel-nitrotriacetic acid agarose beads (Ni-NTA agarose bead, Qiagen, USA) were activated by adding 500 μl of 1× binding buffer twice. The prepared mixture was added to the activated Ni-NTA agarose beads and reacted at 4° C. for 1 hour. After the reaction, the reactant was centrifuged for 5 minutes at 4°C and 13,000 rpm to remove the supernatant, and the remaining beads were centrifuged for 5 minutes at 4°C and 13,000 rpm by adding 500 µl of 1× washing buffer. Washed by separating. After washing, 200 µl of 1×PBS buffer was added, boiled at 85° C. for 5 minutes, and centrifuged for 10 minutes at 13,000 rpm at 4° C. to obtain a denatured DNA aptamer, which was performed twice. . Thereafter, the obtained pellet was subjected to an ethanol precipitation method as described above to finally recover the DNA aptamer suspended in 50 µl of distilled water.
5-2. 비특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 제거5-2. Removal of non-specifically bound DNA aptamer
캡시드 단백질이 아닌 Ni-NTA 아가로즈 레진에 결합하는 비특이적 DNA 앱타머를 제거하는 동시에 캡시드 단백질에 결합하는 DNA 앱타머의 특이성을 향상시키기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was performed to remove the non-specific DNA aptamer that binds to the Ni-NTA agarose resin, not the capsid protein, and at the same time improve the specificity of the DNA aptamer that binds to the capsid protein.
먼저, 실시예 5-1에서 수득된 DNA 앱타머를 이용하여, 실시예 2-1의 과정을 6회 반복하여 특이성이 향상된 DNA 앱타머를 선별하였다. 선별된 DNA 앱타머를 이용하여 캡시드 단백질이 결합되지 않은 Ni-NTA 아가로즈 레진에 결합하는 DNA 앱타머를 선별하는 네가티브 SELEX(negative SELEX)을 수행하였다. 실험은 캡시드 단백질 및 Ni-NTA 아가로즈 레진을 함께 첨가하는 것 대신 활성화된 Ni-NTA 아가로즈 레진만을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5-1과 동일한 조건 및 방법으로 수행되었다. 이때, DNA 앱타머는 Ni-NTA 아가로즈 레진에 결합하지 않는 앱타머만을 수득하였다. 수득된 앱타머를 이용하여, 실시예 5-1의 과정을 5회 더 반복하여 총 11회의 SELEX를 수행함으로써 최종적으로 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 앱타머를 수득하였다.First, using the DNA aptamer obtained in Example 5-1, the process of Example 2-1 was repeated 6 times to select a DNA aptamer with improved specificity. Using the selected DNA aptamer, a negative SELEX (negative SELEX) was performed to select a DNA aptamer that binds to the Ni-NTA agarose resin to which the capsid protein is not bound. The experiment was performed in the same conditions and method as in Example 5-1, except that only activated Ni-NTA agarose resin was used instead of adding the capsid protein and Ni-NTA agarose resin together. At this time, the DNA aptamer was obtained only the aptamer that does not bind to the Ni-NTA agarose resin. Using the obtained aptamer, the process of Example 5-1 was repeated five more times to perform SELEX for a total of 11 times, thereby finally obtaining an aptamer that specifically binds to the capsid protein.
실시예 6. 친화성이 높은 DNA 앱타머 풀의 선별Example 6. Selection of high affinity DNA aptamer pool
6-1. 나노드랍 방법을 이용한 친화성 확인6-1. Confirmation of affinity using the nanodrop method
11회의 SELEX를 통해 각 라운드에서 수득된 DNA 앱타머의 캡시드 단백질에 대한 친화성을 나노드랍 방법으로 확인하였다.The affinity for the capsid protein of the DNA aptamer obtained in each round through 11 SELEX was confirmed by the nanodrop method.
구체적으로, 실시예 5에서 각 회별로 수득된 DNA 앱타머 샘플의 농도를 나노드롭(Nanodrop 2000 Micro spectrophotometer, Thermo scientific)을 이용하여 제조사의 프로토콜에 따라 측정하였다.Specifically, the concentration of the DNA aptamer sample obtained each time in Example 5 was measured using a nanodrop (
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 10회에 수득된 DNA 앱타머의 농도가 809 ng/㎕로 가장 높았다. 따라서, 상기로부터 SELEX를 10회 수행한 뒤 수득된 DNA 앱타머 풀(pool)이 캡시드 단백질과 가장 특이적으로 결합함을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 3, the concentration of DNA aptamer obtained in 10 times was the highest at 809 ng/µl. Accordingly, it was found that the DNA aptamer pool obtained after performing
6-2. 실시간 PCR 방법을 이용한 친화성 확인6-2. Affinity check using real-time PCR method
나노드랍 결과, 구제역 바이러스의 캡시드 단백질과 친화력이 높은 것으로 확인된 SELEX를 8 내지 11회 수행하여 수득된 DNA 앱타머 풀을 이용하여 실시간 PCR을 통해 친화성을 재확인하였다. 실험은 SELEX를 8 내지 11회 수행한 샘플을 iQ SYBR Green Supermix(Bio-rad, 미국)를 이용하여 통상적인 방법으로 수행되었다. 이때, PCR 조건은 하기 표 3에, 그 결과 수득된 C(t) 값을 표 4에 나타내었다.As a result of nanodrops, SELEX, which was confirmed to have high affinity with the capsid protein of foot-and-mouth disease virus, was performed 8 to 11 times, and the affinity was reconfirmed through real-time PCR using a DNA aptamer pool. The experiment was carried out in a conventional manner using iQ SYBR Green Supermix (Bio-rad, USA) on a sample in which SELEX was performed 8 to 11 times. At this time, PCR conditions are shown in Table 3 below, and the resulting C(t) values are shown in Table 4.
표 4에 나타낸 바와 같이, SELEX를 10회 수행한 뒤에 수득된 DNA 앱타머 풀이 가장 낮은 C(t) 값을 나타냄으로써, 캡시드 단백질과 가장 친화성이 높음을 확인하였다.As shown in Table 4, it was confirmed that the DNA aptamer pool obtained after performing
실시예 7. DNA 앱타머의 서열 확인Example 7. Sequence confirmation of DNA aptamer
상기에서 구제역 바이러스의 캡시드 단백질과 가장 친화성을 높은것으로 확인된 10회의 SELEX 수득을 통해 얻은 DNA 앱타머의 서열을 다음과 같은 방법으로 확인하였다.The sequence of the DNA aptamer obtained through 10 SELEX acquisitions, which was found to have the highest affinity with the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus, was confirmed by the following method.
먼저, 상기 실시예 5에서 SELEX를 10회 수행하여 수득된 DNA 앱타머를 주형으로 PCR을 수행하여 이중가닥 형태의 DNA를 수득하였다. 수득된 dsDNA는 T-블런트 클로닝 키트(SolGent, 한국)를 이용하여 제조사의 프로토콜에 따라 T-벡터에 클로닝되었다.First, PCR was performed using the DNA aptamer obtained by performing
구체적으로, 1 ㎕의 T-벡터(10 ng/㎕), 4 ㎕의 PCR 산물(20 ng/㎕) 및 1 ㎕의 6x T-블런트 완충액을 25℃에서 5분 동안 반응시켰다. 상기 반응물을 100 ㎕의 DH5α 수용성 균주와 혼합하고, 42℃에서 30초 동안 열충격을 가해 형질전환시켰다. 이를 5분 동안 얼음에 방치하고, 900 ㎕의 SOC 배지(2% 트립톤, 0.5% 효모 추출물, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mM MgSO4 및 20 mM 글루코스)를 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 배양하였다. 200 ㎕의 배양액을 50 ㎍/㎖의 암피실린(Sigma Aldrich, 미국), 50 ㎍/㎖의 카나마이신(Sigma Aldrich, 미국), 50 ㎍/㎖의 X-갈(X-gal, Sigma Aldrich, 미국) 및 5 ㎍/㎖의 IPTG(Thermo Scientific, 미국)가 포함된 LB 배양 플레이트에 스프레딩하였다. 이를 37℃에서 15시간 배양한 뒤, 생성된 콜로니 중 흰색 콜로니만 선별하여 통상적인 방법으로 DNA를 추출하고, 그 염기서열을 Solgent(한국) 사에 의뢰하여 확인한 결과를 표 5에 나타내었다.Specifically, 1 µl of T-vector (10 ng/µl), 4 µl of PCR product (20 ng/µl), and 1 µl of 6x T-blunt buffer were reacted at 25° C. for 5 minutes. The reaction was mixed with 100 μl of a DH5α water-soluble strain, and transformed by applying heat shock at 42° C. for 30 seconds. This was left on ice for 5 minutes, and 900 μl of SOC medium (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM MgSO 4 and 20 mM glucose) was added thereto. Incubated at 37° C. for 1 hour. 200 [mu]l of the culture medium was 50 [mu]g/ml ampicillin (Sigma Aldrich, USA), 50 [mu]g/ml kanamycin (Sigma Aldrich, USA), 50 [mu]g/ml X-gal (X-gal, Sigma Aldrich, USA) and It was spread on an LB culture plate containing 5 μg/ml of IPTG (Thermo Scientific, USA). After incubating this for 15 hours at 37°C, only white colonies were selected among the generated colonies to extract DNA by a conventional method, and the nucleotide sequence was requested to Solgent (Korea), and the results are shown in Table 5 below.
표 5에 나타낸 바와 같이, 캡시드 단백질에 특이적으로 결합하는 11개의 DNA 앱타머의 서열을 확인하였다.As shown in Table 5, the sequences of 11 DNA aptamers specifically binding to the capsid protein were identified.
실험예 1. DNA 앱타머의 구조 확인Experimental Example 1. Structure confirmation of DNA aptamer
실험예 1에서 캡시드 단백질과 높은 친화력으로 결합하는 11개 DNA 앱타머의 구조를 DNA mfold 프로그램(Rensselear polytechnic institute)을 이용하여 이미지화한 결과를 도 4에 나타내었다.In Experimental Example 1, the structure of 11 DNA aptamers that bind to the capsid protein with high affinity are imaged using a DNA mfold program (Rensselear polytechnic institute) is shown in FIG. 4.
실험예 2. 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 대한 DNA 앱타머의 친화력 확인Experimental Example 2. Confirmation of affinity of DNA aptamer for capsid protein of foot-and-mouth disease virus
2-1. 캡시드 단백질 코팅 센서 칩의 제작2-1. Fabrication of capsid protein coated sensor chip
표면 플라즈마 공명(surface plasmon resonance, SPR) 실험을 통해 선별된 DNA 앱타머의 결합력을 정량적으로 확인하기 위해 캡시드 단백질이 코팅된 센서 칩을 다음과 같은 방법으로 제작하였다.In order to quantitatively confirm the binding strength of the DNA aptamer selected through surface plasmon resonance (SPR) experiments, a sensor chip coated with a capsid protein was fabricated in the following manner.
먼저, 카르복실기로 표면이 코팅된 센서 칩 CM5(GE healthcare, 영국)에 0.1 M NHS(Nhydroxysuccinimide) 및 0.4 M EDC(N-ethyl-N'(dimethylaminopropyl) carbodiimide)가 혼합된 혼합액을 10 ㎕/min의 속도로 7분 동안 흘려주어 표면의 카르복실기를 활성화시켰다. 카르복실기가 활성화된 센서 칩 CM5의 표면에, 60 ㎍/㎖ 농도로 구제역 바이러스의 캡시드 단백질을 포함하는 10 mM 아세트산 나트륨(pH 4.5) 용액을 10 ㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하였다. 캡시드 단백질이 코팅된 센서 칩 CM5에 1 M 에탄올아민 하이드로클로라이드를 10 ㎕/min의 속도로 10분 동안 흘려주어 표면의 활성화된 카르복실기를 불활성화시켰다. 그 결과, 표면에 캡시드 단백질이 코팅된 센서 칩 CM5를 제작하였다.First, a mixture of 0.1 M NHS (Nhydroxysuccinimide) and 0.4 M EDC (N-ethyl-N' (dimethylaminopropyl) carbodiimide) in a sensor chip CM5 (GE healthcare, UK) coated with a carboxyl group was added at 10 µl/min. It flowed for 7 minutes at a speed to activate the carboxyl group on the surface. A 10 mM sodium acetate (pH 4.5) solution containing the capsid protein of foot-and-mouth disease virus at a concentration of 60 µg/ml on the surface of the carboxyl group-activated sensor chip CM5 was treated for 10 minutes at a rate of 10 µl/min. 1 M ethanolamine hydrochloride was flowed on the sensor chip CM5 coated with the capsid protein at a rate of 10 μl/min for 10 minutes to inactivate the activated carboxyl groups on the surface. As a result, a sensor chip CM5 coated with a capsid protein on the surface was fabricated.
2-2. DNA 앱타머의 친화력 확인2-2. Confirmation of affinity of DNA aptamer
상기 선별된 DNA 앱타머의 구제역 바이러스의 캡시드 단백질에 대한 친화력을 SPR 방법을 이용하여 정량적으로 확인하였다.The affinity of the selected DNA aptamer to the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus was quantitatively confirmed using the SPR method.
먼저, 실시예 7에서 선별된 11개의 DNA 앱타머를 HBS-EP 완충액(GE Healthcare, BR-1001-88)에 1.000, 1,500, 2,000 또는 3,000 nM의 농도가 되도록 각각 희석하여 준비하였다. 실험은 BIAcore 3000(BIACORE)을 사용하여 제조사의 프로토콜에 따라 수행되었으며, 실험예 2-1에서 제작된 캡시드 단백질이 코팅된 센서 칩 CM5에 대한 DNA 앱타머의 결합력과 아무것도 코팅되지 않은 센서 칩 CM5에 대한 DNA 앱타머의 결합력 차이를 확인하였다. 이때, 속도 변수는 BIA 평가프로그램(BIACORE)을 이용하여 수득 및 정량하였고, 각 실험 후, 센서 칩은 50 mM NaOH 완충액을 이용하여 재생시켰다.First, the 11 DNA aptamers selected in Example 7 were prepared by diluting each of them to a concentration of 1.000, 1,500, 2,000, or 3,000 nM in HBS-EP buffer (GE Healthcare, BR-1001-88). The experiment was performed according to the manufacturer's protocol using BIAcore 3000 (BIACORE), and the binding force of the DNA aptamer to the sensor chip CM5 coated with the capsid protein produced in Experimental Example 2-1 and the sensor chip CM5 without any coating The difference in the binding power of the DNA aptamer was confirmed. At this time, the rate variable was obtained and quantified using the BIA evaluation program (BIACORE), and after each experiment, the sensor chip was regenerated using 50 mM NaOH buffer.
그 결과, 표 6에 나타낸 바와 같이, P1-1, P1-4 및 P1-9 DNA 앱타머가 구제역 바이러스의 캡시드 단백질과 결합하는 친화력이 가장 우수한 것을 확인하였다.As a result, as shown in Table 6, it was confirmed that the P1-1, P1-4 and P1-9 DNA aptamers have the best affinity for binding to the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus.
실험예 3. DNA 앱타머를 이용한 구제역 바이러스 검출 확인Experimental Example 3. Confirmation of foot-and-mouth disease virus detection using DNA aptamer
실험예 2에서 캡시드 단백질과 결합력이 우수한 것으로 확인된 3개의 DNA 앱타머의 구제역 바이러스 검출능을 ELISA 방법으로 확인하였다. 실험은 PrioCHECK FMDV Type O Antibody ELISA 키트(ThermoFisher SCIENTIFIC, 미국)를 사용하여 수행되었고, 키트에 포함된 항체 대신 P1-1, P1-4 또는 P1-9 DNA 앱타머에 Cy5를 표지하여 사용하였다. 또한, SpectraMax M2 기기를 이용하여 형광값을 측정하기 전에 1× PBS로 수차례 세척하여 바이러스와 결합하지 않은 앱타머를 제거하였다. ELISA 결과는 도 5에 나타내었다.In Experimental Example 2, the ability to detect foot-and-mouth disease virus of the three DNA aptamers, which were found to have excellent binding power with the capsid protein, was confirmed by ELISA. The experiment was performed using the PrioCHECK FMDV Type O Antibody ELISA kit (ThermoFisher SCIENTIFIC, USA), and instead of the antibody included in the kit, P1-1, P1-4 or P1-9 DNA aptamer was labeled with Cy5. In addition, before measuring the fluorescence value using a SpectraMax M2 instrument, it was washed several times with 1×PBS to remove the aptamer that did not bind to the virus. The ELISA results are shown in FIG. 5.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 DNA 앱타머가 구제역 바이러스에 높은 결합력으로 결합함으로써, 구제역 바이러스의 검출에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.As shown in FIG. 5, it was confirmed that the DNA aptamer according to the present invention can be usefully used for detection of foot-and-mouth disease virus by binding with high binding force to foot-and-mouth disease virus.
<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> DNA APTAMER SPECIFICALLY BINDING TO CAPSID PROTEIN OF FOOT-AND-MOUTH DISEASE VIRUS AND USING THE SAME <130> DP-2019-0269-KR <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-1 <400> 1 cgagtacagg aaatctgacg gtttattatc atatgactcg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-2 <400> 2 gcccgataca ttgcttccat cattgatcct cttttcctcg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-3 <400> 3 ccggtctcct agtactggaa atatagctct gttttgttcg 40 <210> 4 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-4 <400> 4 cgagatagta agtgactctc agtttctcgt gacatcgcct ccg 43 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-5 <400> 5 gcggatacga gcattgtcgg tgatcttttt ttgttttgtg 40 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-6 <400> 6 gcagagtccg cgatctatgg taattattca attcg 35 <210> 7 <211> 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Asn Gly His Thr Thr Ser Thr Thr Gln Ser Ser Val Gly Val 20 25 30 Thr Tyr Gly Tyr Ala Thr Ala Glu Asp Phe Val Ser Gly Pro Asn Thr 35 40 45 Ser Gly Leu Glu Thr Arg Val Ala Gln Ala Glu Arg Phe Phe Lys Thr 50 55 60 His Leu Phe Asp Trp Val Thr Ser Asp Pro Phe Gly Arg Cys His Leu 65 70 75 80 Leu Glu Leu Pro Thr Asp His Lys Gly Val Tyr Gly Ser Leu Thr Asp 85 90 95 Ser Tyr Ala Tyr Met Arg Asn Gly Trp Asp Val Glu Val Thr Ala Val 100 105 110 Gly Asn Gln Phe Asn Gly Gly Cys Leu Leu Val Ala Met Val Pro Glu 115 120 125 Leu Cys Ser Ile Gln Lys Arg Glu Leu Tyr Gln Leu Thr Leu Phe Pro 130 135 140 His Gln Phe Ile Asn Pro Arg Thr Asn Met Thr Ala His Ile Thr Val 145 150 155 160 Pro Phe Val Gly Val Asn Arg Tyr Asp Gln Tyr Lys Val His Lys Pro 165 170 175 Trp Thr Leu Val Val Met Val Val Ala Pro Leu Thr Val Asn Ser Glu 180 185 190 Gly Ala Pro Gln Ile Lys Val Tyr Ala Asn Ile Ala Pro Thr Asn Val 195 200 205 His Val Ala Gly Glu Phe Pro Ser Lys Glu Gly Ile Phe Pro Val Ala 210 215 220 Cys Ser Asp Gly Tyr Gly Gly Leu Val Thr Thr Asp Pro Lys Thr Ala 225 230 235 240 Asp Pro Ala Tyr Gly Lys Val Phe Asn Pro Pro Arg Asn Met Leu Pro 245 250 255 Gly Arg Phe Thr Asn Phe Leu Asp Val Ala Glu Ala Cys Pro Thr Phe 260 265 270 Leu Arg Phe Glu Gly Gly Val Pro Tyr Val Thr Thr Lys Thr Asp Ser 275 280 285 Asp Arg Val Leu Ala Gln Phe Asp Leu Ser Leu Ala Ala Lys His Met 290 295 300 Ser Asn Thr Phe Leu Ala Gly Leu Ala Gln Tyr Tyr Thr Gln Tyr Ser 305 310 315 320 Gly Thr Ile Asn Leu His Phe Met Phe Thr Gly Pro Thr Asp Ala Lys 325 330 335 Ala Arg Tyr Met Ile Ala Tyr Ala Pro Pro Gly Met Glu Pro Pro Lys 340 345 350 Thr Pro Glu Ala Ala Ala His Cys Ile His Ala Glu Trp Asp Thr Gly 355 360 365 Leu Asn Ser Lys Phe Thr Phe Ser Ile Pro Tyr Leu Ser Ala Ala Asp 370 375 380 Tyr Ala Tyr Thr Ala Ser Asp Thr Ala Glu Thr Thr Asn Val Gln Gly 385 390 395 400 Trp Val Cys Leu Phe Gln Ile Thr His Gly Lys Ala Asp Gly Asp Ala 405 410 415 Leu Val Val Phe Ala Ser Ala Gly Lys Asp Phe Glu Leu Arg Leu Pro 420 425 430 Val Asp Ala Arg Thr Gln Thr Thr Ser Ala Gly Glu Ser Ala Asp Pro 435 440 445 Val Thr Ala Thr Val Glu Asn Tyr Gly Gly Glu Thr Gln Val Gln Arg 450 455 460 Arg Gln His Thr Asp Val Ser Phe Ile Leu Asp Arg Phe Val Lys Val 465 470 475 480 Thr Pro Lys Asp Gln Ile Asn Val Leu Asp Leu Met Gln Thr Pro Ala 485 490 495 His Thr Leu Val Gly Ala Leu Leu Arg Thr Ala Thr Tyr Tyr Phe Ala 500 505 510 Asp Leu Glu Val Ala Val Lys His Glu Gly Asn Leu Thr Trp Val Pro 515 520 525 Asn Gly Ala Pro Glu Ala Ala Leu Asp Asn Thr Thr Asn Pro Thr Ala 530 535 540 Tyr His Lys Ala Pro Leu Thr Arg Leu Ala Leu Pro Tyr Thr Ala Pro 545 550 555 560 His Arg Val Leu Ala Thr Val Tyr Asn Gly Asn Cys Lys Tyr Gly Asp 565 570 575 Gly Thr Val Ala Asn Val Arg Gly Asp Leu Gln Val Leu Ala Gln Lys 580 585 590 Ala Ala Arg Ala Leu Pro Thr Ser Phe Asn Tyr Gly Ala Ile Lys Ala 595 600 605 Thr Arg Val Thr Glu Leu Leu Tyr Arg Met Lys Arg Ala Glu Thr Tyr 610 615 620 Cys Pro Arg Pro Leu Leu Ala Ile His Pro Asp Gln Ala Arg His Lys 625 630 635 640 Gln Lys Ile Val Ala Pro Val Lys Gln Leu Leu 645 650 <110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> DNA APTAMER SPECIFICALLY BINDING TO CAPSID PROTEIN OF FOOT-AND-MOUTH DISEASE VIRUS AND USING THE SAME <130> DP-2019-0269-KR <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-1 <400> 1 cgagtacagg aaatctgacg gtttattatc atatgactcg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-2 <400> 2 gcccgataca ttgcttccat cattgatcct cttttcctcg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-3 <400> 3 ccggtctcct agtactggaa atatagctct gttttgttcg 40 <210> 4 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-4 <400> 4 cgagatagta agtgactctc agtttctcgt gacatcgcct ccg 43 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-5 <400> 5 gcggatacga gcattgtcgg tgatcttttt ttgttttgtg 40 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> P1-6 <400> 6 gcagagtccg cgatctatgg taattattca 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Ser Asp Gly Tyr Gly Gly Leu Val Thr Thr Asp Pro Lys Thr Ala 225 230 235 240 Asp Pro Ala Tyr Gly Lys Val Phe Asn Pro Pro Arg Asn Met Leu Pro 245 250 255 Gly Arg Phe Thr Asn Phe Leu Asp Val Ala Glu Ala Cys Pro Thr Phe 260 265 270 Leu Arg Phe Glu Gly Gly Val Pro Tyr Val Thr Thr Lys Thr Asp Ser 275 280 285 Asp Arg Val Leu Ala Gln Phe Asp Leu Ser Leu Ala Ala Lys His Met 290 295 300 Ser Asn Thr Phe Leu Ala Gly Leu Ala Gln Tyr Tyr Thr Gln Tyr Ser 305 310 315 320 Gly Thr Ile Asn Leu His Phe Met Phe Thr Gly Pro Thr Asp Ala Lys 325 330 335 Ala Arg Tyr Met Ile Ala Tyr Ala Pro Pro Gly Met Glu Pro Pro Lys 340 345 350 Thr Pro Glu Ala Ala Ala His Cys Ile His Ala Glu Trp Asp Thr Gly 355 360 365 Leu Asn Ser Lys Phe Thr Phe Ser Ile Pro Tyr Leu Ser Ala Ala Asp 370 375 380 Tyr Ala Tyr Thr Ala Ser Asp Thr Ala Glu Thr Thr Asn Val Gln Gly 385 390 395 400 Trp Val Cys Leu Phe Gln Ile Thr His Gly Lys Ala Asp Gly Asp Ala 405 410 415 Leu Val Val Phe Ala Ser Ala Gly Lys Asp Phe Glu Leu Arg Leu Pro 420 425 430 Val 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Lys Ile Val Ala Pro Val Lys Gln Leu Leu 645 650
Claims (9)
A DNA aptamer that specifically binds to a capsid protein composed of a nucleotide sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NOs: 1 to 11.
The DNA aptamer of claim 1, wherein the capsid protein is a capsid protein of foot-and-mouth disease virus.
The DNA aptamer according to claim 2, wherein the capsid protein of the foot-and-mouth disease virus is a polypeptide composed of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14.
A composition for detecting a capsid protein comprising the DNA aptamer of claim 1.
A kit for detecting a capsid protein comprising the DNA aptamer of claim 1.
Capsid protein detection method comprising the step of reacting the composition for detection of claim 4 with a sample.
A composition for diagnosis of foot-and-mouth disease virus comprising the DNA aptamer of claim 1.
A kit for diagnosis of foot-and-mouth disease virus comprising the DNA aptamer of claim 1.
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KR1020190133711A KR102310333B1 (en) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | Dna aptamer specifically binding to capsid protein of foot-and-mouth disease virus and using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR102310333B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20190105785A (en) | 2018-03-06 | 2019-09-18 | 주식회사 시선바이오머티리얼스 | Pepetide nucleicacid probe for detecting foot-and-mouth disease virus and Uses thereof |
-
2019
- 2019-10-25 KR KR1020190133711A patent/KR102310333B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190105785A (en) | 2018-03-06 | 2019-09-18 | 주식회사 시선바이오머티리얼스 | Pepetide nucleicacid probe for detecting foot-and-mouth disease virus and Uses thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102310333B1 (en) | 2021-10-07 |
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