• 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.

• 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.

• 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.

• 센서학회지
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• 제4권4호
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• pp.81-87
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• 1995

A novel biomaterial capable of incorporating biotinylated biomolecule has been synthesized. Our strategy is to biotinylate one-dimensional electroactive polymers and use a bridging streptavidin protein on Langmuir-Blodgett (LB) organized films. These copolymers are derivatized with long alkyl chains and biotin moieties to bind, respectively, to the hydrophobic surface and the biotinylated species, through the biotin and streptavidin complexation. We utilize the polymer assembly approach to attach a signal transducing biomolecule biotinylated phycoerythrin (B-PE) into this novel biomaterial by binding the unoccupied biotin binding sites on the bound streptavidin (4 sites total). The pressure-area isotherm of the protein injected monolayer showed area expansion. A characteristic fluorescent emission peak at 576nm was detected from the monolayer transferred onto a solid substrate. These observations demonstrated the promise of the organized thin polymer assemblies for their application to the sensor system.

• 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.

• KSBB Journal
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• 제14권1호
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• pp.82-90
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• 1999

병원성 미생물을 측정할 수 있는 분석시스템을 구성하기 위해 면역학적 성분들을 합성하였고, 이를 이용하여 모델 시스템을 구성함으로써 균 세포 분석원리가 연구되었다. 구성성분을 준비하기 위해 Salmonella thompson에 대한 복합 클론항체를 면역 친화 크로마토그래피를 이용하여 정제하였고, 이렇게 정제된 항체를 Streptavidin과 horseradush peroxdase에 화학결합시켰다. 항체와 Streptavidinfdm은 각각 SMCC와 SPDP에 의해 활성화 되있고 두 물질을 반응시킴으로써 중합체가 합성되었다. 중합체는diaminobiotion 젤과 sephades G-100젤을 이중 층으로 쌓은 칼럼을 이용하여 정제되었다. 항체- HRP 중합체의 합성을 위해, HRP를 $NAIO_4$ 처리에 의해 안정화된 중합체는 Biohel A5M을 이용한size exchusion크로토그래피로 정제되었다. 이렇게 준비된 중합체들과 dot-bloner 그리고 biotim이 고정화된 nitrocellulose membrane($12\mum$ pore size)을 이용하여 모델시스템을 구성하였다. 분석물질(S.Thormpson cells)을 먼적 액상에서 두 중합체와 반응되었고 반응먹을 membrane이 정착된 blotter에 옮긴 후 하부에 진공을 걸어 면역복합체를 biotin-streptavidin 반응에 의해 membrane 표면에 포획하였다.최적조건 하에서 시스템의 균 세포 분석원리를 확인하였으며 측정하한농도는 약 $1{\mu}g/m{\ell}(10^5 {\cdot} 10^6\;cells/m{\ell}$인 것으로 나타났다. 이러한 측정성능의 주요조절인자는 두항체 종합체 농도의 증가는 항원-항체 응집반응을 초래하는 것으로 나타났다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.298-307
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• 2007

In recent years, researchers are actively investigating new methods that are applicable for manufacturing micrometer to nanometer scale structures. Among them, optical tweezers that can manipulate microscopic objects using a laser is receiving one of the key attentions. Optical tweezers have been used actively in the field of science. For example, for measuring mechanical characteristics in the scale of piconewtons or for manipulating and sorting large numbers of particles, bacteria, cells. etc. However, little works have been reported for "manufacturing" objects. In this paper, we present a new method for manufacturing micrometer scale structures using micrometer scale biotin coated polystyrene particles. Particles will be controlled with a user interface that utilizes a CyberGlove and glued together by the bonding force between biotin and streptavidin.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제9권2호
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• pp.112-117
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• 2004

The performance of an immuno-analytical system can be assessed in terms of its analytical sensitivity, i.e., the detection limit of an analyte, which is determined by the amount of analyte molecules bound to the capture antibody that has been immobilized onto a solid surface. To increase the number of the binding complexes, we have investigated a site-directed immobilization of an antibody that has the ability to resolve a current problem associated with a random arrangement of the insolubilized immunoglobulin. The binding molecules were chemically reduced to produce thiol groups that were limited at the hinge region, and then, the reduced products were coupled to biotin. This biotinylated antibody was bound to a streptavidin-coated surface via the streptavidin-biotin reaction. This method can control the orientation of the antibody molecules present on a solid surface and also can significantly reduce the possibility of steric hindrance in the antigen-antibody reactions. In a two-site immunoassay, the introduction of the site-directly immobilized antibody as the capture enhanced the sensitivity of analyte detection approximately 10 times compared to that of the antibody randomly coupled to biotin. Such a novel approach would offer a protocol of antibody immobilization in order for the possibility of constructing a high performance immunochip.

• 미생물학회지
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• 제26권3호
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• pp.149-154
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• 1988

Japanese Encephalitis Virus(JEV) can be detected conveniently by the use of biotinylated cDNA probe. To prepare biotinylated probe aminoallyl dUTP was first synthesized chemically to reverse transcribe the virial RNA. The allylamine-labeled cDNA was then converted to the biotin-cDNA by the reaction with an activated biotin ester, NHS-ACA-biotin. The JEV genomic RNA was hybridized to the biotinylated cDNA probe on nitrocellulose filter and visualized colorimetrically by streptavidin complexes with alkaline phosphatase polymer. Sensitivity of the detection system was determined by estimating the amount of the JEV genomic RNA through comparison with signals generated from the biotinylated and $^{32/P}$ -labeled probes. It was found that the biotin probe was as sensitive as $^{32/P}$ -cDNA probe which can detect 50pgs of the target RNA.

• 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.