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KR101631581B1 - FRET sensor fused nano-particles and detecting method for phytoestrogen using the same - Google Patents

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KR101631581B1
KR101631581B1 KR1020100055696A KR20100055696A KR101631581B1 KR 101631581 B1 KR101631581 B1 KR 101631581B1 KR 1020100055696 A KR1020100055696 A KR 1020100055696A KR 20100055696 A KR20100055696 A KR 20100055696A KR 101631581 B1 KR101631581 B1 KR 101631581B1
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Abstract

본 발명은 나노입자가 융합된 FRET 센서에 관한 것으로서, 구체적으로 공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체(estrogen receptor) 리간드 결합 도메인(ligand binding domain)에 나노입자가 융합된 FRET (fluorescence resonance energy transfer) 센서 및 식품 및 생물학적 시료에 존재하는 파이토에스트로겐(phytoestrogen)을 검출하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a FRET sensor in which nanoparticles are fused and more particularly to a FRET sensor in which nanoparticles are fused to an estrogen receptor ligand binding domain to which donor fluorescent protein and acceptor fluorescent protein are bound, energy transfer sensors and methods for detecting phytoestrogens present in food and biological samples.

Description

나노입자가 융합된 FRET 센서 및 이를 이용한 파이토에스트로겐을 고감도로 검출하는 방법{FRET sensor fused nano-particles and detecting method for phytoestrogen using the same}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a FRET sensor fused with nanoparticles and a method for detecting phytoestrogens using the same,

본 발명은 나노입자가 융합된 FRET 센서에 관한 것으로서, 구체적으로 공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체(estrogen receptor) 리간드 결합 도메인(ligand binding domain)에 나노입자가 융합된 FRET (fluorescence resonance energy transfer) 센서, 및 식품 및 생물학적 시료에 존재하는 파이토에스트로겐(phytoestrogen)을 검출하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a FRET sensor in which nanoparticles are fused and more particularly to a FRET sensor in which nanoparticles are fused to an estrogen receptor ligand binding domain to which donor fluorescent protein and acceptor fluorescent protein are bound, energy transfer sensors, and methods for detecting phytoestrogens present in food and biological samples.

파이토에스트로겐(phytoestrogen)은 구조적 또는 기능적으로 인체와 이와 관련된 활성 대사에 대한 에스트로겐 호르몬과 유사한 식물 화합물이다. 파이토에스트로겐은 콩, 과일, 양배추와 같은 수많은 식물에서 고농도로 자연스럽게 발생한다. 특히 콩은 제니스테인(genistein), 다이드제인(daidzein)을 포함한 이소플라본류인 파이토에스트로겐이 풍부하게 함유되어 있는 것으로 유명하며, 그러한 파이토에스트로겐은 골다공증과 고지질혈증(hyperlipidemia)의 치료에 사용되는 영양제로 각광을 받고 있다. 게다가 이러한 치료용 화합물은 암 예방용 화합물 후보물질로 선정되어 임상 테스트를 거치는 경우도 많이 존재한다. 레스베라트롤(resveratrol)은 적포도의 껍질, 적포도주의 성분에서 발견되며, 이 물질의 생물학적 활성 때문에, 최근에도 다양한 동물과 인체에 대한 효과에 대하여 다양한 연구가 진행 중이다. Phytoestrogen is a plant compound that is structurally or functionally similar to the estrogen hormone for human and related active metabolism. Phytoestrogens occur naturally in high concentrations in many plants, such as beans, fruits, and cabbage. Especially, the beans are famous for their abundance of phytoestrogens, which are isoflavones including genistein and daidzein. These phytoestrogens are nutrients used for the treatment of osteoporosis and hyperlipidemia. It is in the limelight. In addition, many of these therapeutic compounds have been selected as candidates for cancer prevention compounds and undergo clinical testing. Resveratrol is found in the red grape skin and red wine ingredient, and due to the biological activity of this material, a variety of researches are currently under way on various animal and human effects.

파이토에스트로겐이 함유된 음식물의 섭취가 상대적으로 많은 동양인에게서 서양인보다 호르몬과 관련된 질병인 유방암, 전립선암 등의 발생빈도가 적은 것으로 보고되고 있다. 따라서 파이토에스트로겐은 호르몬과 관련된 다양한 질병의 예방 역할을 하는 것으로 추정되고 있다. 예를 들면, 파이토에스트로겐 섭취로 인해 천연 화학 화합물에 대한 영양학적 그리고 약학적 중요성에서 강조하는 원형질 지질 위험 요소 변형, LDL에 대한 항산화 보호, 항증식 및 혈관반응 효과(vascular reactivity effect)와 관계있는 것으로 생각되고 있다. It has been reported that asymptomatic cases of breast cancer and prostate cancer, which are related to hormones, are less common among Oriental populations, in which phytoestrogen-containing foods are relatively consumed. Thus, phytoestrogens are presumed to play a role in the prevention of various hormone-related diseases. For example, phytoestrogen intake is associated with alterations in plasma lipid risk factors, emphasized in the nutritional and pharmaceutical importance of natural chemical compounds, antioxidant protection against LDL, antiproliferative and vascular reactivity effects I think.

식품에서 파이토에스트로겐의 양에 대해 모니터링 및 정량하는 것은 매우 중요하며, 특히, 유아와 성장기 어린이에 대해 매일 섭취해야하는 화합물로도 알려져 있다. 사춘기 소녀의 경우, 다이어트 음식의 파이토에스트로겐이 천연 에스트로겐 호르몬과 유사한 역할을 하기 때문에 생리주기를 앞당기는 것과 연관이 있는 것으로 알려졌다. 그래서 HPLC (high performance liquid chromatography), 가스 크로마토그래피(GC), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis), 질량 분광학(mass spectroscopy) 등 다양한 생리화학적 기술이 식품과 생체 시료에서 파이토에스트로겐을 검출하고 정량화하는데 적용되어 왔다. 그러나 이러한 대부분의 검출방법은 시간이 많이 소모되고, 고도의 장비를 요구하는 단점을 가지고 있다. It is very important to monitor and quantify the amount of phytoestrogens in food, and it is also known to be a daily intake for infants and growing children. In the case of adolescent girls, phytoestrogens in diet foods are said to be associated with advancing the menstrual cycle because they play a similar role to natural estrogen hormones. Thus, various physiochemical techniques such as HPLC (high performance liquid chromatography), gas chromatography (GC), capillary electrophoresis, and mass spectroscopy have been applied to detect and quantify phytoestrogens in food and biological samples come. However, most of these detection methods are time consuming and require a high degree of equipment.

FRET (fluorescence resonance energy transfer)은 2개의 형광분자 사이의 상호작용을 측정하기 위한 기술로서, 1948년 Forster에 의해서 최초로 시작된 전기 쌍극자간의 상호작용을 통하여 여기된 공여 형광체 분자(excited donor fluorophore molecule)로부터 수용 형광체 분자(acceptor fluorophore molecule)로 에너지 전달을 계산하여 수행하였다. FRET의 효율은 공여 분자와 수용 분자간의 공간 거리에 의존하며, 효율은 두 분자간의 거리의 R6으로 떨어진다. 생물학에서 FRET의 광범위한 적용은 단백질간의 상호작용, 구조적인 변화, 단백질-리간드의 상호작용에 대한 검출과 시각화를 크게 촉진시켰다. 그러므로 형광 단백질은 특히 다양한 수용체 단백질인 단백질 리간드가 결합하여 발생하는 구조적인 변화를 검출하기 위한 생물학적 센서로 활용하게 되었다. FRET (fluorescence resonance energy transfer) is a technique for measuring the interaction between two fluorescent molecules. It is a technique for accepting excited donor fluorophore molecules from an excited donor fluorophore molecule through the interaction between electric dipoles, And energy transfer was calculated by using an acceptor fluorophore molecule. The efficiency of FRET depends on the spatial distance between the donor and acceptor molecules, and the efficiency drops to R 6 , the distance between the two molecules. The broad application of FRET in biology has greatly facilitated the detection and visualization of protein interactions, structural changes, and protein-ligand interactions. Therefore, the fluorescent protein was used as a biological sensor to detect the structural changes caused by the binding of protein ligands, especially the various receptor proteins.

에스트로겐 수용체(estrogen receptor, ER)는 잠재적인 약물 표적으로서 10년 이상 연구되었다. ER에 대한 리간드 결합 도메인(ligand binding domain, LBD)의 3차 구조는 작은 리간드 분자의 결합에 반응하는 구조적인 변화의 전형적인 메카니즘인 것으로 밝혀졌다. LBD의 카르복실 터미널 헬릭스 12(carboxyl terminal helix 12, H12)는 구조적인 변화를 겪는데, 다양한 리간드들의 결합에 대한 분자 스위치(molecular switch)로의 역할을 하며, 표적 유전자 발현에 대한 다양한 보조활성인자 또는 보조억제 단백질과 ER이 상호작용을 하는 것으로 알려져 있다. 리간드에 대한 이 핵산 수용체의 반응과 반응 후에 일어나는 구조적인 변화는 FRET에 기반한 리간드-단백질 상호작용을 모니터링 하기 위한 검출방법의 개발을 이끌어냈다. The estrogen receptor (ER) has been studied as a potential drug target for more than 10 years. The tertiary structure of the ligand binding domain (LBD) to ER has been found to be a typical mechanism of structural changes in response to the binding of small ligand molecules. The carboxyl terminal helix 12 (H12) of LBD undergoes structural changes, serves as a molecular switch for the binding of various ligands, It is known that ER and secondary suppressor protein interact. The reaction of this nucleic acid receptor to the ligand and the structural changes that occur after the reaction led to the development of detection methods for monitoring ligand-protein interactions based on FRET.

최근의 FRET과 관련된 연구에서는 다양한 화합물과 호르몬 유사체들은 친화력과 결합 능력에 대하여 보고되었고, 특히 에스트로겐 수용체(ER)를 연구하기 위하여 FRET 시스템이 도입되었다. 비록 FRET는 일반적으로 의학 및 산업 분야에서 사용되기는 하나, 몇몇 연구는 산업적 형광 프로브의 실질적인 면에 대해서만 보고하고 있다.
In a recent FRET-related study, various compounds and hormone analogs were reported for affinity and binding ability, and the FRET system was introduced to study the estrogen receptor (ER). Although FRET is commonly used in the medical and industrial fields, some studies report only the practical aspects of industrial fluorescent probes.

이에 본 발명자들은 간단하고 신속하며 고감도로 파이토에스토로겐을 검출할 수 있는 FRET 센서를 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 나노입자 물질과 FRET ER 프로브의 결합으로 높은 감도와 안정적으로 파이토에스트로겐을 검출할 수 있는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to develop a FRET sensor capable of detecting phytoestrogen with a simple, rapid and high sensitivity. As a result, they have found that phytoestrogens can be detected with high sensitivity and stability by combining a nanoparticle material and a FRET ER probe And confirmed the present invention.

본 발명의 하나의 목적은 공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인에 나노 입자가 융합된 FRET 센서를 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a FRET sensor in which nanoparticles are fused to an estrogen receptor ligand binding domain to which donor fluorescent protein and acceptor fluorescent protein are bound.

본 발명의 또 하나의 목적은 나노 입자가 융합된 프로브를 이용한 FRET 센서를 이용하여 파이토에스트로겐을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method for detecting phytoestrogens using a FRET sensor using a probe in which nanoparticles are fused.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 하나의 양태로서, 본 발명은 공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인에 나노입자가 융합된 FRET (fluorescence resonance energy transfer) 센서에 관한 것이다. In order to achieve the above object, the present invention relates to a fluorescence resonance energy transfer (FRET) sensor in which nanoparticles are fused to an estrogen receptor ligand binding domain to which donor fluorescent protein and acceptor fluorescent protein are bound.

본 발명에서 용어 "FRET (fluorescence resonance energy transfer)"은 형광 공명 에너지 전이라 불리우며, 단파장 형광 단백질(shorter wavelength protein)인 에너지 공여체(donor)가 외부에서 에너지를 흡수하면 공여체의 여기 에너지가 빛 에너지로 방출되는 대신, 장파장 형광 단백질(longer wavelength excitation protein)인 에너지 수용체(acceptor)로 발광 없이(radiationless) 전달되어, 수용체의 장파장 형광만이 방출되는 현상을 말한다. FRET에 의한 수용체 형광의 발생 또는 공여체 방출광의 소멸현상(photobleaching)이 나타나려면 에너지 공여체와 수용체가 매우 짧은 거리 이내(<10 ㎚)에 위치해야 한다. 특정 파장의 빛을 내는 형광 단백질인 공여체와 이 발광 에너지와 공명을 일으켜 에너지를 흡수할 수 있는 형광 단백질인 수용체가 소정의 거리 이내로 가까워지면, 외부에서 공여체를 여기시키기 위해 조사된 빛에너지가 공여체로부터 수용체로 발광 없이(radiationless) 전달되어 공여체의 고유한 파장의 발광이 감소하고, 공여체로부터 에너지를 전달받은 수용체가 자신의 고유한 파장대의 빛을 발광하는 FRET 현상이 일어나는 것이다. The term "FRET (fluorescence resonance energy transfer)" in the present invention is called fluorescence resonance energy transfer. When an energy donor, which is a short wavelength protein, absorbs energy from the outside, Refers to a phenomenon in which only long wavelength fluorescence of a receptor is released by being transmitted without radiation to an energy acceptor, which is a longer wavelength excitation protein, instead of being emitted. The energy donor and acceptor should be located within a very short distance (<10 nm) in order to generate receptor fluorescence by FRET or photobleaching of donor emitting light. When a donor, which is a fluorescent protein that emits light of a specific wavelength, and a receptor that is a fluorescent protein capable of absorbing energy due to resonance with the emission energy are within a predetermined distance, light energy irradiated from the donor The receptor is transmitted without radiation to reduce the emission of the intrinsic wavelength of the donor and FRET phenomenon occurs in which the receptor that receives energy from the donor emits light in its own wavelength band.

본 발명에서 용어 "공여 형광체 단백질"은 외부에서 흡수한 에너지를 전달하는 물질로서 FRET의 원리상 단파장 형광 단백질 또는 단파장 형광 단백질과 융합된 융합단백질을 말하며, "수용 형광체 단백질"이란 공여 형광체 단백질로부터 에너지를 받는 물질로서, 장파장 형광 단백질 또는 장파장 형광체 단백질과 결합된 융합 단백질을 말한다. As used herein, the term "donor fluorescent protein" refers to a substance that transmits energy absorbed from the outside, and is a fusion protein fused with a short wavelength fluorescent protein or short wavelength fluorescent protein in principle of FRET. Refers to a fusion protein bound to a long wavelength fluorescent protein or a long wavelength fluorescent protein.

이러한 형광체 단백질의 예로는 녹색 형광체 단백질(GFP), 변형된 녹색 형광체 단백질(modified green fluorescent protein), 증강된 녹색 형광체 단백질(enhanced green fluorescent protein; eGFP), 적색 형광체 단백질(RFP), 증강된 적색 형광체 단백질(eRFP), 청색 형광체 단백질(BFP), 증강된 청색 형광체 단백질(eBFP), 황색 형광체 단백질(YFP), 증강된 황색 형광체 단백질(eYFP), 남색 형광체 단백질(CFP), 또는 증강된 남색 형광체 단백질(eCFP) 등이 있으나, 이에 제한되지 아니하며, 이 중 단파장의 형광 단백질이 공여 형광체 단백질로 장파장의 형광체 단백질이 수용 형광체 단백질로 사용하였다.Examples of such fluorescent proteins include green phosphor protein (GFP), modified green fluorescent protein, enhanced green fluorescent protein (eGFP), red phosphor protein (RFP), enhanced red phosphor (EFP), a blue fluorescent protein (BFP), an enhanced blue fluorescent protein (eBFP), a yellow fluorescent protein (YFP), an enhanced yellow fluorescent protein (eYFP) (eCFP), but the present invention is not limited thereto. Among them, a fluorescent protein of a short wavelength is a donor fluorescent protein, and a fluorescent protein of a long wavelength is used as a receiving fluorescent protein.

본 발명에서 용어 "단파장" 및 "장파장"은 상대적으로 결정된다. 즉, 공여 형광체 단백질에 사용되는 형광 단백질이 발광하는 빛의 파장은 수용 형광체 단백질에 사용되는 형광단백질이 발광하는 빛의 파장에 비해 상대적으로 파장이 짧다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 공여 형광체 단백질로서 증강된 남색 형광체 단백질(eCFP)이, 수용 형광체 단백질로는 남색보다 파장이 긴 증강된 황색 형광체 단백질(eYFP)이 사용될 수 있다.In the present invention, the terms "short wavelength" and "long wavelength" are relatively determined. That is, the wavelength of the light emitted by the fluorescent protein used in the donor fluorescent protein means that the fluorescent protein used in the receiving fluorescent protein has a relatively shorter wavelength than the wavelength of the light emitted by the fluorescent protein. Preferably, the enhanced blue fluorescent protein (eCFP) is used as the donor fluorescent protein and the enhanced yellow fluorescent protein (eYFP), which is longer in wavelength than the indigo fluorescent protein, is used as the receiving fluorescent protein.

본 발명에서 용어 "에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인"은 에스트로겐 수용체 중 리간드와 결합할 수 있는 능력을 보유한 부분을 제한 없이 포함하며, 그 예로, 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인은 두 가지 형태, 즉 에스트로겐 수용체 α(estrogen receptor α, ERα) 리간드 결합 도메인 또는 에스트로겐 수용체 β(estrogen receptor β, ERβ) 리간드 결합 도메인이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 에스트로겐 수용체 α 리간드 결합 도메인이 사용될 수 있으며, 더 바람직하게는 서열번호 1의 에스트로겐 수용체 α 리간드 결합 도메인일 수 있다. 바람직하게는 상기 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인이 활성을 나타낼 수 있는 단백질은 상기 서열번호 1과 70%, 80%, 90% 또는 95%이상의 상동성을 가질 수 있다. The term "estrogen receptor ligand binding domain" in the context of the present invention encompasses, without limitation, a moiety having the ability to bind to a ligand in an estrogen receptor, such as the estrogen receptor ligand binding domain in two forms: estrogen receptor alpha receptor alpha, ER alpha) ligand binding domain or an estrogen receptor beta (ER beta) ligand binding domain, preferably the estrogen receptor alpha ligand binding domain may be used, more preferably the estrogen receptor beta Receptor alpha ligand binding domain. Preferably, the protein from which the estrogen receptor ligand binding domain can exhibit activity may have 70%, 80%, 90% or 95% homology with SEQ ID NO: 1.

바람직하게는, 본 발명에서 상기 공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질을 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인에 결합시키게 되는데, 상기 공여 형광체 단백질은 에스트로겐의 수용체 리간드 결합 도메인의 N-말단에 연결되고, 상기 수용 형광체 단백질은 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 C-말단에 연결된 FRET 센서를 구성할 수 있다. Preferably, in the present invention, the donor fluorescent protein and the acceptor fluorescent protein are bound to an estrogen receptor ligand binding domain, wherein the donor fluorescent protein is linked to the N-terminal of the receptor ligand binding domain of estrogen, A FRET sensor linked to the C-terminus of the estrogen receptor ligand binding domain can be constructed.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 FRET 센서는 통상적으로 아미노산 301~533개의 프로브(서열번호 1)로 구성되어 있으며, 리간드 결합 도메인(LBD)에 기초하여 제작하였다. 리간드 결합 도메인 내의 카로복실 터미널 헬릭스(carboxyl terminal helix 12, H12)는 구조적인 변화가 발생하게 되어 다양한 리간드의 결합에 대해서 분자 스위치의 역할을 하는 것으로 알려져 있다(도 3). According to one embodiment of the present invention, the FRET sensor is typically composed of 301 to 533 amino acid probes (SEQ ID NO: 1), and was constructed based on the ligand binding domain (LBD). Carboxyl terminal helix 12 (H12) in the ligand binding domain has been known to undergo structural changes and acts as a molecular switch for binding of various ligands (FIG. 3).

게다가 상기 프로브는 정제를 위해서 태그(tag)가 결합된 형태로 사용할 수 있는데, 공지의 태그를 제한 없이 사용할 수 있으며, 그 예로 단백질 정제용 태그 서열로서, 글루타티온 S-트랜스퍼라제 (Pharmacia, USA), 말토스 결합 단백질 (NEB, USA), FLAG (IBI, USA) 또는 히스티딘 태그(His-tag)일 수 있으며, 바람직하게는, 히스티딘 태그(His-tag)를 사용할 수 있다. 히스티딘 태그 서열은 히스티딘 잔기가 몇 개 이상 연속된 서열로서, 금속 이온과 강한 결합 능력을 가지고 있어서, 목적 단백질을 히스티딘 태그 서열과 융합시킨 형태로 발현시킨 산물은 금속 이온을 고정화한 수지 등에 의해 단일 스텝으로 간단하게 정제할 수 있다. In addition, the probe can be used in a tagged form for purification. Any known tag can be used without limitation. Examples thereof include a tag sequence for protein purification, such as glutathione S-transferase (Pharmacia, USA) (NEB, USA), FLAG (IBI, USA) or a histidine tag (His-tag), preferably a histidine tag (His-tag). The histidine tag sequence is a sequence in which several histidine residues are continuous and has a strong binding ability with a metal ion. Thus, the product in which a target protein is fused with a histidine tag sequence is obtained by a single step . &Lt; / RTI &gt;

또한, 상기 공여 및 수용 형광체 단백질을 에스트로겐 수용체 리간드에 결합시킬 때, 링커(linker)를 사용할 수 있는데, 링커는 일반적으로 수개~수십 개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 아미노산의 종류 및 개수는 공지의 기술을 제한 없이 이용할 수 있으며, 바람직하게는 공여 형광체 단백질을 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 N-말단에 연결할 때, 2개의 아미노산 잔기(AS)로 구성된 링커를 사용할 수 있으며, 수용 형광체 단백질을 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 C-말단에 연결할 때, 12개의 아미노산(LGIEGRISEPGS)으로 구성된 링커를 사용할 수 있다.In addition, a linker can be used to bind the donor and acceptor fluorescent protein to an estrogen receptor ligand. The linker is generally composed of several to several tens of amino acids, and the type and number of amino acids are well known Preferably, when linking the donor fluorescent protein to the N-terminus of the estrogen receptor ligand binding domain, a linker consisting of two amino acid residues (AS) may be used, and the acceptor fluorescent protein may be linked to an estrogen receptor ligand binding domain , A linker composed of 12 amino acids (LGIEGRISEPGS) can be used.

본 발명의 FRET 센서에는 나노 입자의 융합을 통한 제작으로 검출 효율을 높일 수 있는데, 상기 나노입자는 카르복실기를 포함하는 양자 점(quantum dots), 고분자, 자성체 또는 금 등 검출 효율을 높이기 위해 사용할 수 있는 입자는 제한 없이 사용될 수 있다. In the FRET sensor of the present invention, detection efficiency can be improved by manufacturing nanoparticles through fusion. The nanoparticles can be used for increasing detection efficiency, such as quantum dots containing a carboxyl group, a polymer, a magnetic substance, Particles may be used without limitation.

상기 양자 점(quantum dots)은 약 2~10 ㎚크기의 중심체에 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴텔루라이드(CdTe), 황하카드뮴(CdS) 등이 주로 사용되며, 껍질로는 약 10~15 ㎚크기의 황화아연(ZnS)으로 코딩된 양자 점이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The quantum dots are mainly composed of cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), and cadmium (CdS) in the center of about 2 to 10 nm in size. The shells are about 10 to 15 nm But are not limited to, quantum dots encoded with zinc sulfide (ZnS) in size.

상기 고분자로는 폴리피롤(polyphyrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcoho, PVA), 폴리스티렌(polystyrene), GOx, 플루시안블루(prussianBlue), 양성자성 산(protonic acid), 산화 흑연(graphite oxide) 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 폴리스티렌이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 카르복실화된 폴리스티렌이 사용될 수 있다.Examples of the polymer include polypyrrole, polyaniline, polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene, GOx, prussian Blue, protonic acid, graphite oxide, etc.). However, the present invention is not limited thereto. Preferably, polystyrene may be used, and more preferably, carboxylated polystyrene may be used.

본 발명의 일 구현에 따르면, 카르복실화된 폴리스티렌 나노입자에 상기 공여 형광체 단백질을 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 NHS-에스테르와 카르복실기를 결합하여 융합하였다.According to one embodiment of the present invention, the donor fluorescent protein is fused to carboxylated polystyrene nanoparticles by binding an NHS-ester and a carboxyl group of an estrogen receptor ligand binding domain to which the acceptor fluorescent protein is bound.

상기 자성체로는 한편, 자성 나노입자란 강자성 혹은 초상자성을 띠는 입자로,서 일반적으로 크기는 약 10 ㎚이다. 그 종류로는 Fe2O3, Fe3O4와 같은 산화철, Fe3O4에서 Fe 하나가 다른 자성관련 원자로 바뀐 형태인 CoFe2O4, MnFe2O4와 같은 페라이트(ferrite), 자성원자들로 인해 나타나는 산화문제, 전도성 및 안정성을 높이기 위해 귀금속과 합금시킨 FePt, CoPt 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
On the other hand, the magnetic nanoparticles are ferromagnetic or superparamagnetic particles generally having a size of about 10 nm. Ferrites such as CoFe 2 O 4 and MnFe 2 O 4 , which are iron oxides such as Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4, and Fe 3 O 4, where one Fe is converted to another magnetic-related atom, , FePt, CoPt, etc., alloyed with a noble metal to enhance conductivity and stability, but are not limited thereto.

또 하나의 다른 양태로서, 본 발명은 상기 FRET 센서를 이용하여 파이토에스트로겐을 검출하는 방법에 관한 것이다. In yet another aspect, the present invention relates to a method for detecting phytoestrogens using the FRET sensor.

상기 FRET 센서를 이용하여 파이토에스트로겐을 검출하는 방법은 상기 나노입자가 결합된 FRET 에스트로겐 수용체 프로브와 상기 파이토에스트로겐과의 결합으로 인해 발생하는 신호를 측정하여 검출하는 것이다. The method for detecting phytoestrogen using the FRET sensor is to measure and detect a signal generated due to binding of the FRET estrogen receptor probe to which the nanoparticles are bound and the phytoestrogen.

본 발명에서 용어 "파이토에스트로겐(phytoestrogen)"은 식물에서 유래하는 바스토로이드계 화합물로서, 여성호르몬인 에스트로겐과 유사한 생리활성을 갖는 것으로 알려진 물질을 의미하며, 그 예로는 플라본류(flavone), 플라보노이스류(flavonois), 리그난류(lignan), 쿠메스탄류(coumestan) 및 이소플라본류(isoflavone)이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 이소플라본류일 수 있다. The term "phytoestrogen" in the present invention means a substance known to have a physiological activity similar to estrogen, a female hormone, derived from a plant, and examples thereof include flavones, But are not limited to, flavonois, league lignans, coumestan, and isoflavones, but may be isoflavones.

본 발명에서 용어 "플라본류"는 플라본과 같은 골격을 가진 크리신, 프리메틴, 아피게닌 및 루테올린을 포함하는 모든 황색 색소를 말하며, 이에 제한되는 것은 아니다. The term "flavones" in the present invention refers to all yellow pigments including, but not limited to, chrysin, primechin, apigenin and luteolin having a skeleton like flavone.

본 발명에서 용어 "플라보노이스류"는 비타민 P 및 시트린(citrin)이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. The term "flavonoids" in the present invention includes, but is not limited to, vitamin P and citrin.

본 발명에서 용어 "리그난류"는 피노레시놀(pinoresinol), 포도필로톡신(podophyllotoxin), 스테가나신(steganacin), 라리시레시놀(lariciresinol), 세코이솔라리시레시놀(secoisolariciresinol), 마타이레시놀(matairesinol), 하이드록시마태레시놀(hydroxymatairesinol), 시링가레시놀(syringaresinol) 또는 세사민(sesamin)을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the term "turbulent turbulence" is used to refer to any of the following: pinoresinol, podophyllotoxin, steganacin, lariciresinol, secoisolariciresinol, but are not limited to, matairesinol, hydroxymatairesinol, syringaresinol or sesamin.

본 발명에서 용어 "쿠메스탄류"는 쿠메스트롤(coumestrol)이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. The term "cumesters" in the present invention includes, but is not limited to, coumestrol.

상기 이소플라본류로는 제니스테인 (genistein), 다이드제인(Daidzein), 글리시테인(glycitein), 레스베라트롤(resveratrol), 이리론(irilone), 오로볼(orobol), 슈도밥티게닌(pseudobaptigenin) 및 아나기로이드이소플라본 A, B(Anagyroidisoflavone A, B)가 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 제니스테인, 다이드제인, 레스베라트롤일 수 있다. Examples of the isoflavones include genistein, daidzein, glycitein, resveratrol, irilone, orobol, pseudobaptigenin, But it is not limited thereto, and preferably it can be genistein, daidzein, resveratrol, and the like.

상기 신호의 측정방법으로는 나노입자가 결합된 FRET 프로브와 파이토에스트로겐의 에스트로겐 수용체 α 리간드 결합 도메인의 결합에 대한 형광신호를 측정할 수 있다. 또한, 상기 파이토에스트로겐의 검출은 리간드의 존재 하에서 eCFP (475 nm)에 대한 eYFP (550 nm) 비율사이의 차이와 리간드의 부재 하에서 동일 비율인 Δ비율을 이용하여 검출할 수 있다. As a method for measuring the signal, a fluorescence signal can be measured for binding of the estrogen receptor alpha-ligand binding domain of the phytoestrogen to the FRET probe to which nanoparticles are bound. In addition, detection of the phytoestrogen can be detected using the ratio of the difference between the ratio of eYFP (550 nm) to eCFP (475 nm) in the presence of the ligand and the ratio of Δ in the same ratio in the absence of the ligand.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol), 다이드제인(daidzein)에 대해 각각 0.30, 0.50, 0.26에 대한 Δ비율 값을 나타냈고, 파이토에스트로겐이 없는 DMSO 대조 시료에서는 신호가 검출되지 않아 Δ비율 값을 얻지 못한 것을 확인하여 감도가 높음을 알 수 있었다. 또한 나노입자가 융합된 융합 프로브는 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol), 다이드제인(daidzein)에 대해 각각 1.65, 2.60과 1.37의 Δ비율을 가지는 형광신호를 산출하였고, 나노입자가 융합되지 않은 각각의 FRET 프로브보다 약 6배 높은 것을 확인하였다(도 5).According to one embodiment of the present invention, Δ ratio values for genistein, resveratrol and daidzein were 0.30, 0.50 and 0.26, respectively, and in the DMSO control sample without phytoestrogen It was confirmed that the signal was not detected and the Δ ratio value was not obtained, so that the sensitivity was high. Also, the fusion probe in which the nanoparticles were fused yielded a fluorescence signal having a Δ ratio of 1.65, 2.60 and 1.37 for genistein, resveratrol and daidzein, respectively, And about six times higher than that of each FRET probe (Fig. 5).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 나노입자가 결합된 FRET 센서를 이용하여 기존의 파이토에스트로겐의 검출방법보다 우수한 결과를 보여주는 파이토에스트로겐의 검출방법에 관한 것으로, 식품 및 생체 시료에 포함된 파이토에스트로겐을 고감도로 정확하게 검출하는데 사용될 수 있어, 식품 및 의약학 분야에 적합하게 변형되어 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
As described above, the present invention relates to a method for detecting phytoestrogens, which is superior to a conventional method for detecting phytoestrogens using a FRET sensor having nanoparticles incorporated therein. More particularly, the present invention relates to a method for detecting phytoestrogens, Can be used for accurate detection with high sensitivity, and is expected to be suitably modified for use in food and medicine fields.

도 1은 에스트로겐 수용체 α(estrogen receptor α) 프로브를 도시화한 그림을 나타낸다.
도 2는 에스트로겐 수용체 α(estrogen receptor α) 프로브를 Ni-NTA 크로마토그래피를 이용하여 정제한 것을 나타낸다.
도 3은 리간드 결합 도메인에서 헬릭스 12(빨간 표시)의 2개의 변형된 구조가 작용제(agonistic) 리간드(위)와 길항제(antagonistic) 리간드(아래)를 나타낸다.
도 4는 파이토에스트로겐 중에서 이소플라빈류에 속하는 제니스테인(genistein), 다이드제인(daidzein), 레스베라트롤(resveratrol)의 화학 구조를 나타낸다.
도 5는 제니스테인(genistein), 다이드제인(daidzein), 레스베라트롤(resveratrol)에 대한 FRET 프로브와 나노입자가 결합된 프로브(검은색 막대)에 대한 FRET 신호를 비교한 것을 나타낸다.
도 6은 프로브와 나노입자가 결합된 프로브에 대한 제니스테인(genistein)의 FRET 신호의 상대적인 Δ비율을 나타낸다.
도 7은 프로브와 나노입자가 결합된 프로브에 대한 레스베라트롤(resveratrol)의 FRET 신호의 상대적인 Δ비율을 나타낸다.
도 8은 프로브와 나노입자가 결합된 프로브에 대한 다이드제인(daidzein)의 FRET 신호의 상대적인 Δ비율을 나타낸다.
도 9는 대조구, 제니스테인(genistein), 다이드제인(daidzein), 레스베라트롤(resveratrol)에 대해서 시간에 따른 Δ비율의 값을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an illustration of an estrogen receptor alpha (a) probe.
Figure 2 shows that an estrogen receptor alpha (?) Probe was purified using Ni-NTA chromatography.
Figure 3 shows that two modified structures of helix 12 (red label) in the ligand binding domain represent an agonistic ligand (top) and an antagonistic ligand (bottom).
Figure 4 shows the chemical structure of genistein, daidzein, and resveratrol belonging to isoflavin among phytoestrogens.
Figure 5 shows a comparison of FRET signals for FRET probes for genistein, daidzein, and resveratrol versus probes (black bars) coupled with nanoparticles.
FIG. 6 shows the relative Δ ratio of the FRET signal of genistein to the probe to which the probe and the nanoparticle are bound.
Figure 7 shows the relative Δ ratio of the FRET signal of resveratrol to the probes to which the probe and the nanoparticles are bound.
Figure 8 shows the relative Δ ratio of the FRET signal of the daidzein to the probes to which the probe and the nanoparticles are bound.
Figure 9 shows the value of the Δ ratio over time for the control, genistein, daidzein, and resveratrol.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예Example 1 : 실험 재료 1: Experimental material

제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol), 다이드제인(daidzein)은 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)에서 구입하였다. 제한효소는 New England Biolabs (Beverly, MA)에서 구입하였다. eCFP와 eYFP 유전자는 한국생명공학연구원 미생물연구센터에서 증여받았다. Poly-Prep®Chromatography Column (1 ×4 ㎝, Ni-NTA superflow)으로 패킹된 컬럼과 Ni-NTA 수지는 Qiagen (Hilden, Germany)에서 구입하였고, Res Q (1 ㎖) PD-10 탈염 컬럼과 G-500 수지는 GE Healthcare (Piscataway, NJ)에서 구입하였다. 카르복실화된 표면을 가진 폴리스티렌 나노입자는 Micromode (100 ㎚ Micromer, 25 ㎎/㎖)에서 구입하였고, NHS (N-hydroxysuccinimide)와 EDC(1-Ethyl-3-[3-(dimethylamino) propyl]carbodiimide hydrochloride)는 시그마-알드리치에서 구입하였다. 활성화된 나노입자에 센서 단백질의 연결을 위해 종종 사용되는 완충용액은 완충용액 A (25 mM MES, pH 6.0), 완충용액 B (1 × Phosphate buffered saline; pH 7.4), 완충용액 C (250 mM Sodium bicarbonate buffer; pH 8.0)이었다.
Genistein, resveratrol, and daidzein were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, Mo.). Restriction enzymes were purchased from New England Biolabs (Beverly, MA). eCFP and eYFP genes were donated by the Microbiology Research Center of the Korea Biotechnology Research Institute. Poly-Prep ® Chromatography Column (1 × 4 ㎝, Ni-NTA superflow) the column and the Ni-NTA resin packed in was purchased from (Hilden, Germany) Qiagen, Res Q (1 ㎖) PD-10 desalting column and the G -500 resin was purchased from GE Healthcare (Piscataway, NJ). Polystyrene nanoparticles with carboxylated surfaces were purchased from Micromode (100 nm Micromer, 25 mg / ml) and NHS (N-hydroxysuccinimide) and EDC (1-Ethyl-3- [3- (dimethylamino) propyl] carbodiimide hydrochloride were purchased from Sigma-Aldrich. The buffer solutions often used for the connection of sensor proteins to activated nanoparticles are buffer A (25 mM MES, pH 6.0), buffer B (1 × phosphate buffered saline; pH 7.4), buffer C (250 mM sodium bicarbonate buffer, pH 8.0).

실시예Example 2 :  2 : CFPCFP -- ERaERa -- YFPYFP 작제물Construct

에스트로겐 수용체 α(gene ID BC 128573) 작제물(construct)은 LBD(ligand binding domain)에 기초하여 제조하였으며, LBD는 301~553의 아미노산 잔기(서열번호 1)를 가졌고, ER의 리간드에 대한 전체길이 LBD와 동일한 결합 친화력을 가졌다. FRET에 기초한 파이토에스트로겐 센서는 N-말단과 C-말단에 각각 eCFP와 eYFP를 가진 연결 분자 링커 1(L1)과 링커 2(L2)를 갖도록 유전적으로 제작하였다. 짧은 연결 부분(shorter linker moieties)은 긴 연결 부분에 비해서 높은 신호를 만들어내고, 이는 연결 부분이 더 큰 신호를 생산하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 지지한다. 유전적 변형은 오리지널 pEYFP-N1 벡터(Clontech)로부터 pET21a 벡터(BamHI/HindIII)로 eYFP 유전자를 삽입하여 완성하였고, pECFP-N1 벡터(Clontech) (NdeI/HindIII)로부터 eCFP 유전자를 삽입하여 완성하였다. ER 유전자를 프라이머 5'CGCGCTAGCTCTAAGAAGAACAGCCTGGCCTTG3' (서열번호 2)와 3'CGCGGATCCACTGGGCGCATGTAGGCGGTGGGC5' (서열번호 3)를 사용하여 오리지널 복제물로부터 PCR 증폭 후에, BamHINheI의 절단부위 사이에 삽입하였다. eCFP의 링커 1(L1)과 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 N-말단은 다이펩타이드(dipeptide, AS)이고, 링커 2(L2)는 eYFP와 C-말단사이의 데카펩타이드(decapeptide, LGIEGRISEPGS)였다.
The construct of the estrogen receptor alpha (gene ID BC 128573) was prepared based on the ligand binding domain (LBD), with the LBD having an amino acid residue of 301 to 553 (SEQ ID NO: 1) Had the same binding affinity as LBD. The FRET-based phytoestrogen sensor was genetically engineered to have Linker Molecule Linker 1 (L1) and Linker 2 (L2) with eCFP and eYFP at the N-terminus and C-terminus, respectively. The shorter linker moieties produce a higher signal than the longer connection, which supports the fact that the connection plays an important role in producing larger signals. Genetic modification was accomplished by inserting the eYFP gene from the original pEYFP-N1 vector (Clontech) into the pET21a vector ( BamHI / HindIII ) and by inserting the eCFP gene from the pECFP-N1 vector (Clontech) ( NdeI / HindIII ). The ER gene was inserted between the cleavage sites of BamHI and NheI after PCR amplification from the original copy using primers 5'CGCGCTAGCTCTAAGAAGAACAGCCTGGCCTTG3 '(SEQ ID NO: 2) and 3'CGCGGATCCACTGGGCGCATGTAGGCGGTGGGC5' (SEQ ID NO: 3). The N-terminus of the linker 1 (L1) of the eCFP and the estrogen receptor ligand binding domain was a dipeptide (AS) and the linker 2 (L2) was a decapeptide (LGIEGRISEPGS) between the eYFP and the C-terminus.

실시예Example 3 : 단백질 발현 및 정제 3: Protein expression and purification

재조합 세포는 엠피실린(100 g/㎖)이 함유된 Luria Bertani broth [1% (w/v) bacto-tryptone, 0.5% (w/v) 효모 추출물, 0.5% (w/v) NaCl]로, 25℃에서 배양하였으며, 세포를 원심분리하여 수집하였다. 세포 펠렛을 용해 완충용액(lysis buffer, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 300 mM NaCl, 10 mM imidazole)에서 재현탁하였고, 세포를 파괴하기 위해 얼음 배스(ice bath, VC-600, Sonics & Materials Inc., USA)상에서 초음파를 쬐어 분해하였다. 세포 용해물은 Ni-TNA 수지를 적용하여 Poly-Prep®크로마토그래피 컬럼 (1 ×4 ㎝, Ni-NTA superflow, Qiagen, Hilden, Germany)에 적용하였다. 상기 수지를 세정 완충용액(50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 10 mM 이미다졸)로 씻어냈다. 해당 단백질의 용리(elution)는 용리 완충용액(50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl and 250 mM 이미다졸)에 추가적으로 정제하여 상기 단백질을 Res Q (1 ㎖) 양이온 교환 컬럼에 적용하였다. 단백질은 50 mM Tris-Cl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 10 mM 베타-멀캅토에탄올(β-mercaptoethanol)에서 투석하였고, 20 ㎎/㎖까지 농축하였다. 최종 단백질을 SDS-PAGE로 96%이상의 순도 및 균질성을 추정하였다.
Recombinant cells were transformed with Luria Bertani broth [1% (w / v) bacto-tryptone, 0.5% (w / v) yeast extract, 0.5% (w / v) NaCl] containing ampicillin (100 g / The cells were cultured at 25 ° C, and the cells were collected by centrifugation. Cell pellets were resuspended in lysis buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 300 mM NaCl, 10 mM imidazole) and resuspended in ice bath (VC-600, Sonics & Materials Inc., USA). Cell lysates were applied to Poly-Prep ® chromatography columns (1 × 4 cm, Ni-NTA superflow, Qiagen, Hilden, Germany) using Ni-TNA resin. The resin was washed with wash buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 10 mM imidazole). Elution of the protein was further purified in elution buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl and 250 mM imidazole) and the protein was applied to a Res Q (1 ml) cation exchange column . Protein was dialyzed against 50 mM Tris-Cl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 10 mM beta-mercaptoethanol and concentrated to 20 mg / ml. The final protein was estimated to have a purity and homogeneity of over 96% by SDS-PAGE.

실시예Example 4 : 센서 단백질과 활성화된 폴리스티렌 나노입자의 융합 4: Fusion of sensor protein with activated polystyrene nanoparticles

단백질의 융합을 위해서 카르복실화된 폴리스티렌 나노입자는 카르복실기와 NHS-에스테르 표면의 변형으로 활성화하였다. 간단히 설명하면, 500 ㎕의 나노입자를 완충용액 A에 의해서 용해된 500 ㎕의 0.4 M EDC와 0.8 M NHS와 혼합하였다. 혼합물은 실온에서 1시간 동안 배양한 후, 완충용액 B와 혼합하여 PD-10 컬럼을 통과시켜 초과한 EDC와 NHS를 제거하였다. 센서 단백질을 최종 농도가 400 ㎍/㎖, pH 8.0 완충용액 C와 함께 조정한 활성화된 나노입자에 첨가하였다. 실온에서 나노입자와 센서 단백질이 첨가된 용액을 반응시킨 후에, 차단제(blocking agent), 에탄올아민(ethanolamine, pH 8.5)을 100 mM의 농도로 첨가하였다. 실온에서 30분 동안 차단하였고, 초과 비결합된 단백질을 S-500 컬럼 크기 제외 크로마토그래피(S-500 column size exclusion chromatography)로 제거하였으며, NP-단백질 융합을 완충용액 B에 각각 1 ㎖ 소량으로 수집하였다.
For protein fusion, the carboxylated polystyrene nanoparticles were activated by modification of the carboxyl group and the NHS-ester surface. Briefly, 500 [mu] l of nanoparticles were mixed with 500 [mu] l of 0.4 M EDC and 0.8 M NHS dissolved in buffer A. [ The mixture was incubated at room temperature for 1 hour, mixed with Buffer B, and passed through a PD-10 column to remove excess EDC and NHS. The sensor protein was added to the activated nanoparticles adjusted to a final concentration of 400 [mu] g / ml, pH 8.0 buffer solution C. [ After incubation at room temperature with a solution of the nanoparticles and the sensor protein, a blocking agent, ethanolamine (pH 8.5) was added at a concentration of 100 mM. The excess unbound protein was removed by S-500 column size exclusion chromatography and the NP-protein fusion was collected in buffer A at a volume of 1 ml each. Respectively.

실시예Example 5 :  5: FRETFRET 분석 analysis

작용제(agonist)와 길항제(antagonist) 결합을 구분하기 위해서, 센서 단백질을 10 mM Tris-Cl(pH 7.5) 50 mM NaCl 및 5 mM 베타-머켑토메탄올을 함유한 완충용액에서, 3 ×10-8 M의 농도로 사용하였다. 상기 FRET를 이용하여 다른 파이토에스트로겐을 검출하기 위해서, 리간드는 DMSO (dimethlsulfoxide)에 용해하였고, 10-5 M의 최종 농도까지 첨가하였다. 리간드 결합 친화력을 확인하기 위해서, 리간드의 최종 농도를 10-15~10-4 M까지 첨가하였다. 모든 반응은 16℃에서 30분간 진행하였다. 나노입자 융합 프로브에 대해서 1 ㎖의 테스트 시스템으로 모든 실험을 수행하였다. 다른 파이토에스트로겐을 확인하기 위해서, 파이토에스트로겐은 10-5 M의 농도로 사용하였고, 리간드 결합친화력을 결정하기 위한 실험에서 리간드의 농도는 10-22~10-4 M의 농도범위에서 수행하였다. 상기 FRET 분석은 LS 45 발광 스펙트로메터(Luminescence Spectrometer, Perkin Elmer instruments)로 433 ㎚에서 eCFP 자극에 의해서 수행하였고, eYFP의 발광은 525 ㎚에서 검출하였으며, eCFP는 475 ㎚에서 검출하였다. FRET 값은 eCFP 신호에 대한 eYFP의 비율로 표현하였다. FL WinLab (Perkin-Elmer Corporation)를 데이터 획득을 위해 사용하였다.
To distinguish between agonist and antagonist binding, the sensor protein was incubated in a buffer containing 10 mM Tris-Cl (pH 7.5) 50 mM NaCl and 5 mM beta-mercaptoethanol in a buffer containing 3 x 10-8 M &lt; / RTI &gt; To detect other phytoestrogens using the FRET, the ligand was dissolved in DMSO (dimethysulfoxide) and added to a final concentration of 10 &lt; -5 &gt; M. To confirm the ligand binding affinity, the final concentration of the ligand was added to 10 -15 to 10 -4 M. All reactions were carried out at 16 ° C for 30 minutes. All experiments were performed on a 1 ml test system for nanoparticle fusion probes. In order to identify other phytoestrogens, phytoestrogens were used at a concentration of 10 -5 M, and in experiments to determine the ligand binding affinity, the concentration of the ligand was performed in a concentration range of 10 -22 to 10 -4 M. The FRET analysis was carried out with an LS 45 luminescence spectrometer (Perkin Elmer instruments) at 433 nm by eCFP stimulation. The emission of eYFP was detected at 525 nm and the eCFP was detected at 475 nm. FRET values were expressed as the ratio of eYFP to eCFP signal. FL WinLab (Perkin-Elmer Corporation) was used for data acquisition.

실험결과Experiment result

실험예Experimental Example 1.  One. FRETFRET 에스트로겐 수용체  Estrogen receptor 프로브의Of the probe 제작 확인 Confirm production

에스트로겐 수용체 α에 대한 FRET 센서 프로브는 리간드 결합 도메인(LBD)에 기초하여 제작하였고, 아미노산 301~553으로 구성하였다. LBD의 카르복실 터미널 헬릭스 12(carboxyl terminal helix 12, H12)는 구조적인 변화를 겪게 되고, 다양한 리간드의 결합으로 분자 스위치로서의 역할을 하게 된다. 그와 같이 상기 헬릭스는 이미 FRET 프로브로 테스트하였다(도 1). 파이토에스트로겐 검출에 효과가 있는 프로브를 만들기 위해서 eCFP (enhanced CFP) 단백질을 2개의 아미노산 잔기(AS)의 추가 링커를 이용하여 LBD의 N-말단에 부착하였고, eYFP (enhanced YFP) 단백질은 12개의 유연성있는 링커 잔여기(LGIEGRISEPGS)를 이용하여 LBD의 C-말단에 연결하였다. 프로브의 효율적인 정제를 위하여 His-태그(His-tag)를 eYFP의 C-말단에 추가하였다. 리간드 결합시, 헬릭스 12에 연결된 eYFP의 위치 변화는 eCFP로부터 eYFP로의 에너지 전달을 유도하게 되고, 그 결과로 525 ㎚에서 eYFP는 방출과 함께 475 ㎚에서 eCFP 방출시 수반되는 감소의 변화가 일어났다. FRET sensor probes for the estrogen receptor α were constructed based on the ligand binding domain (LBD) and consisted of amino acids 301-553. The carboxyl terminal helix 12 (H12) of the LBD undergoes a structural change and acts as a molecular switch due to the binding of various ligands. As such, the helix was already tested with a FRET probe (Fig. 1). To make probes effective for phytoestrogen detection, eCFP (enhanced CFP) protein was attached to the N-terminus of LBD using an additional linker of two amino acid residues (AS), and eYFP (enhanced YFP) And ligated to the C-terminus of the LBD using a linker residue (LGIEGRISEPGS). A His-tag was added to the C-terminus of eYFP for efficient purification of the probe. Upon ligand binding, the change in the position of eYFP linked to helix 12 led to the transfer of energy from eCFP to eYFP, resulting in a change in the decrease accompanied by the release of eYFP at 525 nm and the release of eCFP at 475 nm.

His-태그 융합 단백질은 E. coli (RIL)에서 내부적으로 발현하였고, 순차적으로 Ni-NTA 크로마토그래피로 정제하였으며, 양이온 교환 크로마토그래피를 이용하여 98%의 순수한 단백질을 생성하였다(SDS-PAGE에 의해서 측정, 도 2). 나노입자가 융합된 프로브를 제작하기 위해, 정제된 단백질 프로브를 지름이 100 ㎚의 카르복실화된 폴리스티렌 나노입자(carboxylated polystyrene nanoparticle)의 표면에 고정하였다. 나노입자 주위의 카르복실 그룹은 EDC (N-ethyl-N'-(3-dimethyllaminopropyl) carbodiimide/ NHS (N-hydroxysuccinimide) 커플링 시약에 의해서 활성화되고, 표면의 NHS-말단 링커는 단백질 프로브의 사이드 체인 아미노산기에 부착하였다. 커플링 시약으로 다양한 EDC/NHS 농도를 사용하였고, 안정하고 효과적인 나노입자가 융합된 융합 프로브를 생산하기 위하여 실험하였다.
The His-tag fusion protein is known as E. internally expressed in E. coli (RIL), sequenced by Ni-NTA chromatography, and 98% pure protein was generated using cation exchange chromatography (measured by SDS-PAGE, Figure 2). To prepare nanoparticle-fused probes, the purified protein probes were immobilized on the surface of 100 nm diameter carboxylated polystyrene nanoparticles. The carboxyl groups around the nanoparticles are activated by EDC (N-ethyl-N '- (3-dimethyllaminopropyl) carbodiimide / NHS (N-hydroxysuccinimide) coupling reagent and the surface NHS- Amino acid groups were used. Various EDC / NHS concentrations were used as coupling reagents and experiments were conducted to produce fusion probes in which stable and effective nanoparticles were fused.

실험예Experimental Example 2.  2. FRETFRET ERER 프로브에In the probe 의한  by 파이토에스트로겐의Phytoestrogenic 검출 detection

에스트로겐 수용체 a는 LBP에 리간드 결합의 화학과 극성에 의존한 다양한 구조에 적응한 것으로 알려졌다. 헬릭스 12의 다른 기원으로부터의 상기 구조적 변화는 결합을 유도한다(도 3). 이소플라본 계열 화합물에 속하는 제니스테인과 다이드제인과 같은 화합물은 에스트로겐 수용체(예 : 17-β 에스트라디올)의 천연 작용제(agonist)와 유사한 다이페놀릭 코어(diphenolic core)와 하이드록시기 일부분(hydroxyl moiety)을 공유한다. Estrogen receptor a has been shown to adapt to various structures depending on the chemistry and polarity of ligand binding to LBP. These structural changes from other origins of helix 12 lead to binding (Figure 3). Compounds such as genistein and daidzein belonging to the isoflavone family of compounds have a diphenolic core and a hydroxyl moiety that are similar to the natural agonists of the estrogen receptor (eg, 17-β estradiol) ).

레스베라트롤은 스틸베오니드(stilbenoid) 구조를 가지고 있으며(도 4), 항암치료에 사용되는 공지의 길항제(antagonist)인 4-OHT (4-hydroxytamoxifen)와 유사하다. 본 발명의 프로브에 대한 파이토화학적(phytochemical) 결합원리를 조사하기 위해, 각각의 리간드를 추가한 후에 FRET 반응을 측정하였고, 각각의 시료에 대한 Δ비율(ratio)을 계산하였다. 비율은 리간드의 존재 하에서, CFP (475 ㎚)에 대한 YFP (525 ㎚) 비율간의 차이와 리간드의 부재 하에서의 동일 비율을 말한다. Resveratrol has a stilbenoid structure (Figure 4) and is similar to 4-OHT (4-hydroxytamoxifen), a known antagonist used in chemotherapy. To investigate the phytochemical binding principle for the probes of the present invention, FRET reactions were measured after addition of each ligand, and the ratio of Δ for each sample was calculated. The ratio refers to the difference between the ratio of YFP (525 nm) to CFP (475 nm) in the presence of the ligand and the same ratio in the absence of the ligand.

FRET 데이터는 명백하게 파이토에스트로겐 결합을 검출하고, 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol) 및 다이드제인(daidzein)에 대해 각각 0.30, 0.50, 0.26에 대한 Δ비율을 가지고, DMSO 대조 시료에서는 신호를 검출하지 못하였다(도 5). 게다가 레스베라트롤의 작용부위 결합원리에 대해, 레스베라트롤의 Δ비율은 제니스테인(genistein)과 다이드제인(daidzein)에 비해 약 1.5배 큰 것으로 조사되었다. 주목할만하게도, 나노입자가 융합된 융합 프로브는 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol), 다이드제인(daidzein)에 대해 각각 1.65, 2.60과 1.37의 Δ비율을 가지는 형광신호를 산출하였고, 나노입자가 융합되지 않은 각각의 FRET 프로브보다 약 6배 높았다(도 5). FRET data clearly detects phytoestrogenic binding and has a Δ ratio to 0.30, 0.50, and 0.26 for genistein, resveratrol and daidzein, respectively, and does not detect signals in DMSO control samples (Fig. 5). In addition, regarding the principle of action site binding of resveratrol, the Δ ratio of resveratrol was about 1.5 times greater than that of genistein and daidzein. Notably, the fusion probe fused with nanoparticles yielded a fluorescence signal with a Δ ratio of 1.65, 2.60 and 1.37 for genistein, resveratrol, and daidzein, respectively, Fold higher than for each unfused FRET probe (Figure 5).

본 발명에서 모든 FRET Δ비율은 10-5 M의 리간드 농도와 3 ×10-8 M의 프로브 농도를 이용하여 3번 실험한 것에 대한 평균값이다. 나노입자 융합 FRET 해독에서 유의한 증가는 센서 단백질이 효율적으로 융합하였고, 리간드에 대해 결합하는 것과 관련된 FRET 신호를 증폭하는 나노입자의 표면에 농축되었다고 해석할 수 있다. In the present invention, all the FRET? Ratios are average values for three experiments using a ligand concentration of 10 -5 M and a probe concentration of 3 × 10 -8 M. A significant increase in nanoparticle fusion FRET detoxification can be interpreted as the sensor protein is efficiently fused and concentrated on the surface of nanoparticles that amplify the FRET signal associated with binding to the ligand.

본 발명에서 고전적 등압점(classical isobestic point)에서 보여진 FRET 프로필은 검출된 신호가 프로브와 리간드간의 상호작용에 대한 신뢰할만한 값이라는 것을 시사하는 것이다.
The FRET profile shown at the classical isobestic point in the present invention suggests that the detected signal is a reliable value for the interaction between the probe and the ligand.

실험예Experimental Example 3.  3. 파이토에스트로겐에On phytoestrogen 대한 투여량 반응 곡선 Dose response curves for

FRET 프로브에 대한 감도와 결합원리를 통계학적인 정밀함으로 결정하였는데, FRET ER 프로브를 파이토에스트로겐 농도가 증가한 채로 반응하였고, 비율은 각각의 리간드에 대해서 결정하였다. The sensitivity and binding principle for FRET probes were determined with statistical precision. FRET ER probes were reacted with increasing phytoestrogen concentration, and the ratios were determined for each ligand.

FRET 프로브에 대한 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol) 및 다이드제인(daidzein)의 계산된 EC50 값은 각각 8 uM, 10 uM, 21 uM이었다(도 6, 7 및 8). 그러한 EC50 값은 X축(log리간드 농도)에 대한 Y축(Δ비율)의 외연(extrapolation)에 의해서 생성된 3개 변수 시그모이달 곡선(three parameter sigmoidal curves)에 기초한 평균 5번의 실험에 의해서 얻어졌다. The calculated EC 50 values of genistein, resveratrol and daidzein for FRET probes were 8 uM, 10 uM and 21 uM, respectively (Figs. 6, 7 and 8). Such EC 50 values were obtained by an average of 5 experiments based on three parameter sigmoidal curves generated by extrapolation of the Y axis (Δ ratio) to the X axis (log ligand concentration ) .

in vitro에서 루시퍼라아제 분석(luciferase assay)에 의해서 결정되는 ER의 리간드 결합 도메인의 제니스테인 결합 EC50 값은 15 uM이었고, 전체 길이의 단백질을 사용한 분석에서 EC50 값은 0.46 uM이었다. 작용적 에스트라디올(estradiol)과 길항적 하이드록시타모시펜에 대한 에스트로젠 수용체 a의 결합에 대한 EC50 값은 15 ×10-6 M과 20 ×10-6 M이었다. In vitro , the ligand binding domain of ER determined by luciferase assay had a genistein-binding EC 50 of 15 uM and an analysis of full length protein with an EC 50 of 0.46 uM. The EC 50 values for the binding of the estradiol to the estrogen receptor a for the antagonist hydroxytamoxiphene were 15 × 10 -6 M and 20 × 10 -6 M, respectively.

종합적으로 파이토에스트로젠에 대한 개개의 FRET ER 프로브의 결합 원리에 대하여 제시된 데이터는 이전에 보고된 값과 일치하였다. 결합 곡선(binding curve)은 각각의 FRET 프로브에 대해 10-10 ~ 10-7 M 리간드 농도 범위의 선형 패턴을 보여주었다. LOD (limit of detection)는 최저의 검출 가능한 리간드 농도로 정의할 수 있고, 표준편차의 5배를 가지는 대조군에 대한 비율을 추가하는 것으로 계산하였다. Collectively, the data presented for the binding principle of individual FRET ER probes for phytoestrogens was consistent with previously reported values. The binding curve showed a linear pattern in the range of 10 -10 to 10 -7 M ligand concentration for each FRET probe. The limit of detection (LOD) can be defined as the lowest detectable ligand concentration and is calculated by adding the ratio to the control with 5 times the standard deviation.

각각의 FRET 프로브를 비교해보면, 나노입자가 융합된 프로브는 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol) 및 다이드제인(daidzein)에 대해서 각각 9.6 ×10-10, 9.0 ×10-10, 9.2 ×10-10의 EC50 값을 나타냈다. 나노입자가 융합된 프로브는 10-22 M의 LOD에 의해서 결정된 FRET 프로브에 비해 더 감도가 좋다. dynamic working range는 얻어진 FRET 신호의 10~90%의 농도범위를 가졌고, 3종류의 파이토에스트로겐 리간드에 대해서 10-18~10-1 M으로 증가하였다. 시그모이드 곡선의 모양은 낮은 경사를 나타내고, 리간드 농도에 따라 확대되었다(도 6, 7 및 8).
A comparison of the respective FRET probe, the nanoparticles are fused probe genistein (genistein), resveratrol (resveratrol) and the id for each agent (daidzein) 9.6 × 10 -10, 9.0 × 10 -10, 9.2 × 10 - It showed the EC 50 value of 10. The nanoparticle-fused probe is more sensitive than the FRET probe determined by 10 -22 M LOD. The dynamic working range had a concentration range of 10 to 90% of the FRET signal obtained and increased to 10 -18 to 10 -1 M for the three phytoestrogen ligands. The shape of the sigmoid curve showed a low slope and was enlarged according to the ligand concentration (Figs. 6, 7 and 8).

실험예Experimental Example 4.  4. FRETFRET ERER 프로브의Of the probe 안정성에 대한 결정 Decision on stability

리간드 검출을 위한 프로브의 개발은 연장된 기간 이상 시료에서 리간드에 대하여 안정된 반응을 만들어내는 프로브를 요구한다. 시간초과에 따른 리간드에 대한 FRET 반응을 조사하기 위해서, 융합 단백질(3 ×10-8 M)을 파이토에스트로겐 리간드(10-5 M)와 반응시켰고, 다양한 시간 간격을 적용하여 FRET 비율을 측정하였다. Development of a probe for ligand detection requires a probe that produces a stable response to the ligand in the sample over an extended period of time. To investigate the FRET response to ligands with time-out, the fusion protein (3 x 10 -8 M) was reacted with phytoestrogen ligand (10 -5 M) and FRET ratios were measured at various time intervals.

흥미있게도, FRET 반응은 선형이고, 30분 이내에 빠르게 증가하였으며, 제니스테인(genistein) 또는 다이드제인(daidzein)을 첨가한 지 6시간 후에 최대밀도에 도달하였다(도 9). 일단 최고 수준에 도달하기만 하면, FRET 신호는 16℃에서 밀도의 감소없이 30시간 이상 안정된 상태를 유지하였다. Interestingly, the FRET reaction was linear and rapidly increased within 30 minutes and reached its maximum density after 6 hours of addition of genistein or daidzein (Fig. 9). Once the peak level was reached, the FRET signal remained stable for more than 30 hours at 16 ° C without reduction in density.

이와 반대로, 비결합 프로브에 대한 FRET 신호에서 의미있는 감소는 동일상태의 시간초과에서 나타났고, 리간드 결합형태는 비결합 상태보다 더 안정했다. 배양 30분 내의 신호에 대한 급격한 증가는 4-OHT 리간드에 대한 이전의 FRET 연구와 일치하였다. 그러나 FRET 분석 시스템은 최대 수치에 서서히 증가하는 형태를 보였다[제니스테인(6시간 후), 레스베라트롤(12시간 후), 다이드제인(6시간 후)]. In contrast, a significant decrease in the FRET signal for unbound probes appeared at the same time-out, and the ligand-binding form was more stable than the unbound. The rapid increase in signal within 30 min of incubation was consistent with previous FRET studies on 4-OHT ligand. However, the FRET assay system showed a gradual increase in maximum values [genistein (after 6 hours), resveratrol (after 12 hours), daidzein (after 6 hours)].

실온에서 각각의 에스트로겐 수용체 프로브는 8시간과 그 이후에도 안정된 신호를 나타냈으며, 용액에서 서서히 응집하는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 에스트로겐 수용체에 기초한 FRET 센서가 장시간이상 단백질의 자연스러운 꼬임에서도 유의적인 손실 없이 파이토에스트로겐 리간드와 결합할 수 있었다는 것을 의미한다. At room temperature, each of the estrogen receptor probes showed a stable signal at and after 8 hours, and it was observed to agglomerate slowly in solution. These results indicate that the FRET sensor based on the estrogen receptor could bind the phytoestrogen ligand without significant loss in the natural twist of the protein over time.

게다가 나노입자 융합은 에스트로겐 수용체 단백질의 안정성을 증가시키고, 리간드 결합 단백질은 비결합된 단백질보다 더 안정하였다.In addition, nanoparticle fusion increased the stability of the estrogen receptor protein, and the ligand binding protein was more stable than the unbound protein.

상기의 결과들은 본 발명의 나노입자가 융합된 FRET 센서가 안정적인 반응을 보여줄 뿐만 아니라, 기존의 FRET 센서보다 6배 이상의 높은 강도로 파이토에스트로겐을 검출할 수 있을 것을 시사하는 것이다. The above results suggest that the FRET sensor fused with the nanoparticles of the present invention not only exhibits a stable reaction but also can detect phytoestrogens at a strength of 6 times or more higher than that of a conventional FRET sensor.

<110> Korea Research Institute of Biosciences and Biotechnology <120> FRET sensor fused nano-particles and detecting method for phytoestrogen using the same <130> PA100341/KR <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 253 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> estrogen receptor alpha ligand binding domain <400> 1 Ser Lys Lys Asn Ser Leu Ala Leu Ser Leu Thr Ala Asp Gln Met Val 1 5 10 15 Ser Ala Leu Leu Asp Ala Glu Pro Pro Ile Leu Tyr Ser Glu Tyr Asp 20 25 30 Pro Thr Arg Pro Phe Ser Glu Ala Ser Met Met Gly Leu Leu Thr Asn 35 40 45 Leu Ala Asp Arg Glu Leu Val His Met Ile Asn Trp Ala Lys Arg Val 50 55 60 Pro Gly Phe Val Asp Leu Thr Leu His Asp Gln Val His Leu Leu Glu 65 70 75 80 Cys Ala Trp Leu Glu Ile Leu Met Ile Gly Leu Val Trp Arg Ser Met 85 90 95 Glu His Pro Gly Lys Leu Leu Phe Ala Pro Asn Leu Leu Leu Asp Arg 100 105 110 Asn Gln Gly Lys Cys Val Glu Gly Met Val Glu Ile Phe Asp Met Leu 115 120 125 Leu Ala Thr Ser Ser Arg Phe Arg Met Met Asn Leu Gln Gly Glu Glu 130 135 140 Phe Val Cys Leu Lys Ser Ile Ile Leu Leu Asn Ser Gly Val Tyr Thr 145 150 155 160 Phe Leu Ser Ser Thr Leu Lys Ser Leu Glu Glu Lys Asp His Ile His 165 170 175 Arg Val Leu Asp Lys Ile Thr Asp Thr Leu Ile His Leu Met Ala Lys 180 185 190 Ala Gly Leu Thr Leu Gln Gln Gln His Gln Arg Leu Ala Gln Leu Leu 195 200 205 Leu Ile Leu Ser His Ile Arg His Met Ser Asn Lys Gly Met Glu His 210 215 220 Leu Tyr Ser Met Lys Cys Lys Asn Val Val Pro Leu Tyr Asp Leu Leu 225 230 235 240 Leu Glu Met Leu Asp Ala His Arg Leu His Ala Pro Thr 245 250 <210> 2 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cgcgctagct ctaagaagaa cagcctggcc ttg 33 <210> 3 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgcggatcca ctgggcgcat gtaggcggtg ggc 33 <110> Korea Research Institute of Biosciences and Biotechnology <120> FRET sensor fused nano-particles and detecting method for          phytoestrogen using the same <130> PA100341 / KR <160> 3 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 253 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> estrogen receptor alpha ligand binding domain <400> 1 Ser Lys Lys Asn Ser Leu Ala Leu Ser Leu Thr Ala Asp Gln Met Val   1 5 10 15 Ser Ala Leu Leu Asp Ala Glu Pro Pro Ile Leu Tyr Ser Glu Tyr Asp              20 25 30 Pro Thr Arg Pro Phe Ser Glu Ala Ser Met Met Gly Leu Leu Thr Asn          35 40 45 Leu Ala Asp Arg Glu Leu Val His Met Ile Asn Trp Ala Lys Arg Val      50 55 60 Pro Gly Phe Val Asp Leu Thr Leu His Asp Gln Val His Leu Leu Glu  65 70 75 80 Cys Ala Trp Leu Glu Ile Leu Met Ile Gly Leu Val Trp Arg Ser Met                  85 90 95 Glu His Pro Gly Lys Leu Leu Phe Ala Pro Asn Leu Leu Leu Asp Arg             100 105 110 Asn Gln Gly Lys Cys Val Glu Gly Met Val Glu Ile Phe Asp Met Leu         115 120 125 Leu Ala Thr Ser Ser Arg Phe Arg Met Met Asn Leu Gln Gly Glu Glu     130 135 140 Phe Val Cys Leu Lys Ser Ile Leu Leu Asn Ser Gly Val Tyr Thr 145 150 155 160 Phe Leu Ser Ser Thr Leu Lys Ser Leu Glu Glu Lys Asp His Ile His                 165 170 175 Arg Val Leu Asp Lys Ile Thr Asp Thr Leu Ile His Leu Met Ala Lys             180 185 190 Ala Gly Leu Thr Leu Gln Gln Gln His Gln Arg Leu Ala Gln Leu Leu         195 200 205 Leu Ile Leu Ser His Ile Arg His Met Ser Asn Lys Gly Met Glu His     210 215 220 Leu Tyr Ser Met Lys Cys Lys Asn Val Val Pro Leu Tyr Asp Leu Leu 225 230 235 240 Leu Glu Met Leu Asp Ala His Arg Leu His Ala Pro Thr                 245 250 <210> 2 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cgcgctagct ctaagaagaa cagcctggcc ttg 33 <210> 3 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgcggatcca ctgggcgcat gtaggcggtg ggc 33

Claims (11)

공여 형광체 단백질 및 수용 형광체 단백질이 결합된 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인 (ligand binding domain)에 나노 입자가 융합된 FRET (fluorescence resonance energy transfer) 센서.
FRET (fluorescence resonance energy transfer) sensor in which nanoparticles are fused to an estrogen receptor ligand binding domain to which donor fluorescent protein and acceptor fluorescent protein are bound.
제1항에 있어서, 상기 형광체 단백질은 녹색 형광체 단백질 (GFP), 변형된 녹색 형광체 단백질 (modified green fluorescent protein; mGFP), 증강된 녹색 형광체 단백질 (enhanced green fluorescent protein; eGFP), 적색 형광체 단백질 (RFP), 증강된 적색 형광체 단백질 (eRFP), 청색 형광체 단백질(BFP), 증강된 청색 형광체 단백질(eBFP), 황색 형광체 단백질(YFP), 증강된 황색 형광체 단백질(eYFP), 남색 형광체 단백질(CFP), 및 증강된 남색 형광체 단백질(eCFP)로 이루어진 군에서 선택된 것인 FRET 센서.
The method of claim 1, wherein the phosphor protein is selected from the group consisting of a green phosphor protein (GFP), a modified green fluorescent protein (mGFP), an enhanced green fluorescent protein (eGFP), a red phosphor protein ), Enhanced red fluorescent protein (eRFP), blue fluorescent protein (BFP), enhanced blue fluorescent protein (eBFP), yellow fluorescent protein (YFP), enhanced yellow fluorescent protein (eYFP) And an enhanced blue fluorescent protein (eCFP).
제1항에 있어서, 상기 공여 형광체 단백질은 증강된 남색 형광체 단백질이며, 상기 수용 형광체 단백질은 증강된 황색 형광체 단백질인 FRET 센서.
The FRET sensor according to claim 1, wherein the donor fluorescent protein is an enhanced blue fluorescent protein and the acceptor fluorescent protein is an enhanced yellow fluorescent protein.
제1항에 있어서, 상기 공여 형광체 단백질은 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 N-말단에 연결되고, 상기 수용 형광체 단백질은 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인의 C-말단에 연결된 FRET 센서.
2. The FRET sensor of claim 1, wherein the donor fluorescent protein is linked to the N-terminus of an estrogen receptor ligand binding domain and the acceptor fluorescent protein is linked to the C-terminus of an estrogen receptor ligand binding domain.
제1항에 있어서, 상기 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인은 에스트로겐 수용체 α 리간드 결합 도메인 또는 에스트로겐 수용체 β 리간드 결합 도메인인 FRET 센서.
7. The FRET sensor of claim 1, wherein the estrogen receptor ligand binding domain is an estrogen receptor alpha ligand binding domain or an estrogen receptor beta ligand binding domain.
제5항에 있어서, 상기 에스트로겐 수용체 리간드 결합 도메인은 서열번호 1의 에스트로겐 수용체 α 리간드 결합 도메인인 FRET 센서.
6. The FRET sensor of claim 5, wherein the estrogen receptor ligand binding domain is the estrogen receptor alpha ligand binding domain of SEQ ID NO: 1.
제1항에 있어서, 상기 나노 입자는 카르복실기를 포함하는 양자 점(quantum dots), 고분자, 자성체 및 금으로 이루어진 군에서 선택된 것인 FRET 센서.
The FRET sensor according to claim 1, wherein the nanoparticles are selected from the group consisting of quantum dots containing a carboxyl group, a polymer, a magnetic substance, and gold.
제7항에 있어서, 상기 나노 입자는 카르복실화된 폴리스티렌 나노 입자인 FRET 센서.
8. The FRET sensor of claim 7, wherein the nanoparticles are carboxylated polystyrene nanoparticles.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 FRET 센서를 이용하여 파이토에스트로겐을 검출하는 방법.
A method for detecting phytoestrogen using the FRET sensor of any one of claims 1 to 8.
제9항에 있어서, 상기 파이토에스트로겐은 플라본류(flavone), 플라보노이스류(flavonois), 리그난류(lignan), 쿠메스탄류(coumestan) 및 이소플라본류(isoflavone)로 이루어진 군에서 선택된 것인 방법.
10. The composition of claim 9, wherein the phytoestrogen is selected from the group consisting of flavones, flavonois, lignan, coumestan, and isoflavones. Way.
제10항에 있어서, 상기 이소플라본류는 제니스테인(genistein), 레스베라트롤(resveratrol) 또는 다이드제인(daidzein)인 방법.
11. The method of claim 10, wherein said isoflavones are genistein, resveratrol or daidzein.
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