Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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A novel anti-adhesion agent using DNA aptamers for Streptococcus mutans

DNA 앱타머를 이용한 Streptococcus mutans의 부착 억제

  • Park, Byung-Ju (Department of Oral Biochemistry, School of Dentistry, Chonnam National University) ;
  • Ohk, Seung-Ho (Department of Oral Microbiology, School of Dentistry, Chonnam National University)
  • 박병주 (전남대학교 치의학전문대학원 구강생화학교실) ;
  • 옥승호 (전남대학교 치의학전문대학원 구강미생물학교실)
  • Received : 2018.01.19
  • Accepted : 2018.03.09
  • Published : 2018.03.31
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Abstract

In this study, the SELEX method was used to screen for and select aptamers with high selectivity and affinity for Streptococcus mutans, which is the causative agent of dental caries. Aptamers are single stranded oligonucleotides of DNA or RNA with high selectivity and affinity for target molecules because of their specific three-dimensional structures that are used to collect biometric information. When compared to antibodies in vitro, aptamers are more advantageous because of their ease of use in the screening process, low cost, chemical stability, and lack of restrictions on the target molecules. We sorted DNA aptamers, which contain 44 bp or 38 bp primer sequences in 5' and 3', 39 bp random sequences in the middle.We then analyzed the character and affinity to S. mutans. Aptamers of specific oligonucleotides that combine with S. mutans were selected and these results are selectively fused to S. mutans. The results confirmed that DNA aptamers can be used for rapid diagnosis and treatment of dental caries caused by bacteria of the oral cavity, namely S. mutans.

본 연구는 치아우식증의 주 원인균으로 작용하는 S. mutans에 특이적인 앱타머 및 그 작용 기전에 관한 것으로 더욱 상세하게는 SELEX방법을 이용하여 S. mutans에 특이적인 앱타머를 선별하고, 앱타머와 결합하는 단백질 분자를 정제 및 동정함으로써 S. mutans의 부착에 관련된 기전을 보다 더 명확하게 규명하고자 하였다. 표적분자에 높은 친화도와 선택성으로 결합할 수 있는 특성을 가지는 앱타머는 3차원적인 특이적 구조에 의해 표적물질에 대해 수 nM ~ 수 pM 수준의 높은 결합력과 선택성을 지니고 있으며, 항체와 유사한 특성을 가지는 핵산으로 여겨지고 있다. 또한, 항체에 비해 안정성이 매우 높아 실온 보관이나 운반이 가능하고, 장시간이나 반복사용이 요구되는 진단용으로의 응용이 매우 용이하다. 또한 생체 내 면역거부반응이 거의 일어나지 않는 점 등을 바탕으로 보다 저렴한 앱타머로 대체하려는 시도가 이루어지고 있으며, 이는 치료용으로의 개발연구에 매우 중요한 장점이 될 수 있다. 이를 위하여 39개의 random sequence를 갖는 DNA library를 제조하고, S. mutans를 앱타머 선별의 대상물질로 하여, SELEX 방법을 통하여 선별하고 pCR2.1 cloning vector에 cloning하고, 그 염기서열을 분석하였다. 그 결과 6종의 서로 다른 염기서열을 갖는 앱타머를 선별하였으며, 선별된 앱타머 중 SM-2를 이용하여 앱타머와 직접 결합하는 단백질을 분리, 동정하였다. 위의 결과로부터 선별된 앱타머들은 S. mutans에 선택적으로 결합함을 확인하였고, 이 앱타머는 세균의 당 대사 및 단백질 합성 관련 단백질에 결합함으로서 세균의 부착을 억제 할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

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