• 생명과학회지
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• 제25권6호
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• pp.631-637
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• 2015

Streptmyces avidinii에서 발현되는 Streptavidin은 vitamin H인 d-biotin 4분자에 결합하며 해리상수(Kd)가 10⁻¹⁵ M를 나타내는 아주 강한 비공유결합이다. 이러한 streptavidin과 biotin 상호간의 강한 결합력은 수많은 생물체 분자들의 탐지 및 특징을 연구하는데 응용되어져 왔으므로 Escherichia coli에서 수용성 streptavidin의 기능적 발현에 대한 연구는 매우 유용하다. 즉 Escherichia coli에서 streptavidin을 발현시키기 위해 streptavidin유전자를 T7 RNA polymerase/T7 promoter를 이용하는 pET-22b 플라스미드로 클로닝하였다. 또한 N-말단에 pelB leader를 포함하여 발현된 streptavidin의 periplasmic space로 운반하여 수용성 단백질형태의 분비를 촉진하였으며 C-말단에는 6개의 polyhistidine tags를 두어 정제하는데 사용되었다. 정제된 streptavidin단백질은 10-20 mg/ml 의 높은 회수율을 나타내었으며 SDS-PAGE에서 가열하는 경우 변성되어 17 kD인 monomer형태를, 가열하지 않는 경우에는 68 kDa으로 원래의 tetramer형태를 나타내었다. 따라서 streptavidin의 tetramer 구조는 비공유결합에 의해 이루어짐을 알 수 있었다. Size-exclusion chromatography에 의한 streptavidin의 구조 역시 tetramer를 재확인할 수 있었다. 정제된 수용성 streptavidin은 Westernblot실험에서 biotinylation된 단백질을 탐지하였으며 이 결과는 정제된 streptavidin이 biotin에 결합하는 기능이 존재함을 나타내었다. 이상의 모든 결과를 종합해보면 본 연구에서 구축된 발현시스템을 통하여 발현된 streptavidin은 높은 회수율을 나타내어 대량생산이 가능하였으며 자연상태의 streptavidin과 동일한 homotetramer를 형성하고 biotin에 결합할 수 있는 기능을 나타내었다.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.279-285
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• 2006

본 연구에서는 trypsin을 모델 단백질로 하여 단백질 본연의 환성을 유지할 수 있는 고정화 방법을 찾기 위하여 공유결합방법과 친화력 결합방법을 이용하여 trypsin을 고정화 하였다. Streptavidin-biotin system을 이용한 고정화 방법은 bioactivity 유지측면에서 공유결합 방법보다 우수함을 확인하였다. 하지만 streptavidin-biotin system을 이용하였을 때 고정화 수율이 낮은 것은 해결해야 할 과제이다. 분자량이 다른 기질들(BAPNA, insulin, BSA)을 대상으로 고정화 trypsin의 부위 특이적 절단 특성을 분석한 결과 streptavidin-biotin에 의해 고정화된 trypsin이 절단효율도 높고 sequence coverage도 높은 것으로 확인되었다. 또한 공유결합된 trypsin은 견고한 분자구조를 나타낸 반면 streptavidin-biotin system으로 고정화된 trypsin은 유연성이 높은 것을 QCM-D를 이용하여 관찰할 수 있었다. 따라서 streptavidin-biotin system에 의한 고정화 방법에서 streptavidin-biotin 결합이 일종의 spacer arm 역할을 하면서 고정화된 trypsin의 분자유연성을 향상시켜 절단반응의 부위특이성과 절단수율을 향상시키는 것으로 판단되었다.

• 미생물학회지
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• 제54권4호
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• pp.330-342
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• 2018

Streptavidin (STR)과 Biotin system은 Biotin의 Streptavidin에 대한 높은 비공유 친화력(non-covalent affinity; $K_D=10^{-14}M$)과 4 Biotin 결합부위를 갖는 Streptavidin의 tetramer 구조로 인해 복수의 항원결합부위 및 복수의 항원특이성을 갖는 항체를 제조할 수 있기 때문에 가장 활발하게 연구되고 있다. 이 system을 활용하기 위해 우리는 Streptomyces avidinii 염색체 DNA로부터 PCR을 통해 Streptavidin (STR) 유전자를 증폭하고 이를 TRAIL (tumor necrosis factor ${\alpha}$ related apoptosis induced ligand) receptor인 death receptor 4 (DR4)에 특이적으로 결합하는 hAY4 single-chain Fv 항체유전자에 융합시켰다. 대장균에서 발현시킨 STR에 융합된 hAY4 ScFv (hAY4-STR) 항체는 가열시킨 SDS-PAGE에서 43 kDa monomer를 나타내었다. 그러나 가열하지 않은 SDS-PAGE와 Size-exclusion chromatography에서는 tetramer인 172 kDa을 나타내었는데 이는 hAY4 ScFv-STR 항체가 STR의 자연적인 비공유결합에 의해 유도된 tetramer를 형성하고 있음을 나타내고 있다. 본 융합 단백질은 Ouchterlony assay와 ELISA에서 보여주는 것처럼 자연 Streptavidin과 유사한 Biotin 결합력을 유지하고 있었다. ELISA와 Westernblot을 이용하여 정제된 hAY4-STR 융합항체의 DR4 항원결합력 또한 확인하였다. 게다가 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance) 분석에서 hAY4 ScFv-STR tetramer는 tetramerization에 의해 hAY4 ScFv monomer보다 60배 더 높은 항원결합력을 나타내었다. 요약하면 hAY4 ScFv-STR 융합단백질은 E. coli에서 soluble tetramer로 성공적으로 발현 및 정제되었으며 Biotin과 DR4 항원에 동시에 결합함을 보여 주었다. 이는 bifunctional and tetrameric ScFv 항체를 제조 할 수 있음을 제시해 주고 있다.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1416-1423
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• 2018

Biotin에 강한 결합 친화력($K_D=10^{-14}M$)과 함께 streptavidin의 tetramer 특징은 VHH 항체를 streptavidin에 융합시키게 하여 biotinylated horseradish peroxidase를 사용하는ELISA 와Western blot analysis 등의 면역분석법에서 VHH 항체의 항원결합력을 증가시키는데 응용 가능하다. 이를 응용하기 위해 우리는 Streptomyces avidinii 염색체 DNA로부터 PCR을 통해 streptavidin유전자를 증폭하고 이를 green fluorescent protein항원에 특이적으로 결합하는 8B9 VHH 항체유전자에 융합시켰다. 대장균에서 수용성 융합단백질로 발현시키기 위해 pUC119 플라스미드에 기초한 발현시스템을 사용하였다. 즉 lacZ promoter를 사용하여 IPTG에 의해 단백질발현을 유도하게 하였으며, 아미노말단에 pelB leader를 두어 발현된 단백질의 periplasmic space로 이동하게 하여 수용성 단백질형태의 분비를 촉진하였으며 카르복시말단에 6개의 polyhistidine tags를 두어 $Ni^+$-NTA-agarose column을 사용하여 발현된 단백질을 정제하였다. Streptavidin이 biotin에 강하게 결합함으로 대장균에 독성을 나타냄에도 불구하고 본 수용성 융합단백질은 성공적으로 발현되었다. SDS-PAGE에서 가열하는 경우 변성되어 30.6 kDa를, 가열하지 않는 경우에는 자연 상태의 122.4 kDa을 나타내었다. 이는 8B9 VHH항체에 융합된 streptavidin moiety에 의해 monomer subunit가 비공유결합으로 tetramerization됨을 제시해준다. 또한 본 융합단백질은 ELISA와 Westernblot analysis에서 보여진 것처럼 parental streptavidin과 유사한 biotin결합력과 green fluorescent protein항원 결합력을 모두 나타내었다. 결론적으로 streptavidin에 융합된 8B9 VHH 항체형태의 융합단백질은 대장균에서 수용성 tetramer로 성공적으로 발현 및 정제되었으며 biotin과 green fluorescent protein 항원에 동시에 결합함으로써 tetrameric and bifunctional VHH 항체제조의 가능성을 제시해주었다.

• 대한화학회지
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• 제65권3호
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• pp.230-233
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• 2021

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제10권6호
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• pp.505-509
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• 2005

For the purpose of developing a direct label-free electrochemical detection system, we have systematically investigated the electrochemical signatures of each step in the preparation procedure, from a bare gold electrode to the hybridization of label-free complementary DNA, for the streptavidin-modified electrode. For the purpose of this investigation, we obtained the following pertinent data; cyclic voltammogram measurements, electrochemical impedance spectra and square wave voltammogram measurements, in $Fe(CN)_6^{3-}/Fe(CN)_6^{4-}$ solution (which was utilized as the electron transfer redox mediator). The oligonucleotide molecules on the streptavidin-modified electrodes exhibited intrinsic redox activity in the ferrocyanide-mediated electrochemical measurements. Furthermore, the investigation of electrochemical electron transfer, according to the sequence of oligonucleotide molecules, was also undertaken. This work demonstrates that direct label-free oligonucleotide electrical recognition, based on biofunctional streptavidin-modified gold electrodes, could lead to the development of a new biosensor protocol for the expansion of rapid, cost-effective detection systems.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권12호
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• pp.4171-4175
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• 2011

Bio-functionalized gold nanoparticles (AuNPs), which bio-specifically interact with biotin-(strept)avidin, were investigated in this study. AuNPs were functionalized with a synthetically-provided biotin-linked thiol (BLT), which was synthesized by amidation of the active ester of biotin with 2-mercaptoethylamine. The BLT-attached AuNP was bio-specific for streptavidin, making it potentially useful for biosensor applications. To test the bio-specific interactions, the colors, absorption spectra and TEM images were investigated for proteins such as streptavidin, cytochrome C, myoglobin and hemoglobin. The colors and absorption spectra changed when streptavidin was added to the BLT-attached AuNP solution. However, the color and spectra did not change when the other proteins were added to the same solution. These results show that the AuNPs provided a colloidal solution with excellent stability and highly selective absorption characteristics for streptavidin as a target molecule. Proteins were also screened in order to identify a general strategy for the use of optical biosensing proteins based on AuNPs. In addition, TEM images confirmed that streptavidin led the BLT-attached AuNPs to aggregate or precipitate.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권5호
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• pp.1101-1106
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• 2009

Multivalent and multi-specific antibodies can provide valuable tools for bio-medical research, diagnosis and therapy. In antigen-antibody interactions, the avidity of antibodies depends on the affinity and the number of binding sites.$^1$ As artificial multivalent antibody agents, single chain Fv-streptavidin fusion tetramer proteins $(scFv-SA)_4$ have been previously tested.$^{1,\;2}$ Although, the Fab domain is known to be more stable than scFv in animal models,$^{3,\;4}$ it has never been used to make a multivalent agent with a streptavidin fusion. In this study, we prepared tetra-valent $(Fab-cSA)_4$ by fusing Fab with core streptavidin (cSA). This molecule was made using inclusion body production, refolding and chromatography purification. Affinities of the Fab-cSA tetramer and a scFv-cSA tetramer to a cell surface antigen were compared by ELISA using biotin-HRP. The Fab-cSA tetramer showed higher binding avidity than the scFv-cSA tetramer. The higher binding avidity of the Fab-cSA tetramer demonstrates its potential as a therapeutic agent for target-specific antibody therapy.

• 센서학회지
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• 제25권5호
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• pp.320-325
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• 2016

In this paper, we propose an AlGaN/GaN-based extended-gate metal-insulator-semiconductor high electron mobility transistor (MISHEMT)-type biosensor for detecting streptavidin-biotin complexes. We measure the drain current of the fabricated sensor, which varies depending on the antibody-antigen reaction of streptavidin with biotin molecules. To confirm the immobilization of biotin polyethylene glycol (PEG) thiol, we analyze the Au surface of a GaN sample using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The proposed biosensor shows higher sensitivity than Si-based extended-gate metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)-type biosensor. In addition, the proposed AlGaN/GaN-based extended-gate MISHEMT-type biosensor exhibits better long-term stability, compared to the conventional AlGaN/GaN-based MISHEMT-type biosensor.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권3호
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• pp.723-724
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• 2013