Developing a Platform for Protein Modification through Bioorthogonal Conjugation with Cucurbit[7]uril
- 주제어 (키워드) 단백질 변형 , Cucurbit[7]uril , 호스트-게스트 상호작용 , 생체 직교 화학 (Bioorthogonal Chemistry) , 유전 코드 확장 기술 , Protein modification , Cucurbit[7]uril , Host-Guest interaction , Bioorthogonal Chmistry , Genetic Code Expansion(GCE)
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이현수
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079563
- UCI I804:11029-000000079563
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
단백질 표지 기술은 단백질의 특정 부위에 기능성 작용기를 도입하여 구조를 분석하고 기능을 확장할 수 있게 해주는 중요한 도구이다. 특히, 항체 표지 기술은 이미징 진단, 이중 특이성 항체 개발 등 다양한 응용 가능성을 가지고 있다. 그렇기 때문에 효율적인 단백질 표지 기술의 개발의 필요성이 크다. 기존 단백질 표지 기술은 천연 아미노산의 제한된 작용기를 활용하기 때문에 위치 특이성이 낮으며, 단백질의 크기와 복잡한 구조로 인해 분자 인식 효율과 접합 효율이 제한되는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 강력한 호스트-게스트 상호작용을 기반으로 한 새로운 단백질 표지 및 접합 플랫폼을 제안한다. Cucurbit[7]uril(CB[7])은 높은 수용성과 특정 유기 분자에 대한 강한 결합 친화도를 가지며, 특히 아다만타닐아민(Ad)과의 강력한 결합 특성을 통해 단백질 간 안정적인 접합을 유도할 수 있다. 본 연구에서는 테트라진을 포함한 CB[7]을 합성하여 Inverse Electron-Demand Diels-Alder(IEDDA) 반응을 통해 효율적이고 균일한 단백질 접합을 구현하였다. FRET assay와 동적 DLS 분석 결과, CB[7]-Ad 시스템은 단백질 간의 1:1 결합을 안정적이고 효율적으로 형성할 수 있음을 확인하였다. 이러한 플랫폼은 항체와 같은 복잡한 단백질에도 적용 가능하며, 이중 특이성 항체 개발, 단백질 센서, 고정화 및 자가 조립 등 다양한 생명과학 및 생물공학 응용에서 활용 가능성을 제시한다. CB[7] 기반의 단백질 접합 기술은 다기능성과 활용성을 강화하여 단백질 표지 기술의 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.
more초록 (요약문)
Protein labeling technology is a crucial tool that enables the introduction of functional groups into specific regions of proteins, allowing for the analysis of their structure and expansion of their functionality. Antibody labeling technology holds significant potential for various applications, including imaging diagnostics and bispecific antibody development, emphasizing the need for the development of efficient protein labeling methods. Conventional protein labeling methods rely on the limited functional groups of natural amino acids, resulting in low site specificity. Furthermore, the size and structural complexity of proteins impose limitations on molecular recognition efficiency and labeling efficacy. To address these challenges, this study proposes a novel protein labeling and conjugation platform based on strong host-guest interactions. Cucurbit[7]uril (CB[7]) is a synthetic macrocyclic host molecule with high water solubility and strong binding affinity for specific organic molecules, particularly exhibiting robust binding properties with adamantanylamine (Ad). In this study, a CB[7] derivative incorporating tetrazine was synthesized, enabling efficient and uniform protein conjugation through the Inverse Electron-Demand Diels-Alder (IEDDA) reaction. Results from FRET assays and dynamic light scattering (DLS) analyses confirmed that the CB[7]-Ad system facilitates stable and efficient 1:1 protein conjugation. This platform is applicable to complex proteins such as antibodies and demonstrates potential for a wide range of applications in life sciences and bioengineering, including bispecific antibody development, protein sensors, immobilization, and self assembly. The CB[7]-based protein conjugation technology is anticipated to enhance multifunctionality and applicability, opening new avenues for advancements in protein labeling technologies.
more목차
1. 서론 1
2. 결과 및 논의 5
2.1 CB[7] 유도체 합성 5
2.2 비천연 아미노산 도입 단백질 발현 8
2.3 단백질 내 CB[7]과 Ad의 정량적 도입 9
2.4 CB[7]-Ad 시스템의 단백질 접합 분석 14
3. 결론 19
4. 재료 및 방법 21
4.1 CB[7] 유도체 합성 21
4.2 비천연 아미노산 도입 단백질 발현 및 정제 23
4.3 단백질 내 CB[7]과 Ad의 정량적 도입 24
4.4. CB[7]-Ad 시스템의 단백질 접합 분석 25
5. 참고문헌 28