IVD 원료의 다양한 효소의 특징과 용도는 무엇인가요?

중합효소 연쇄 반응(PCR)은 특정 DNA 단편을 증폭하는 데 사용되는 분자 생물학 기술로, 유기체 외부에서 DNA 복제로 간주되며 미량의 DNA 조각을 쉽게 식별하고 인식할 수 있을 정도로 증폭합니다.

PCR 반응에서 '효소'는 중요한 역할을 하며, '효소'의 종류에 따라 활동과 기능이 다릅니다. 그렇다면 효소에는 어떤 종류가 있을까요? 그리고 IVD 분야에는 어떤 응용 분야가 있을까요?

DNA 중합 효소

정의: DNA를 주형으로 사용하여 DNA의 5 말단에서 3 말단까지 복제하고 기질 dNTP 분자의 중합을 촉매하여 딸 DNA를 형성하는 효소의 일종입니다.

주요 활동 및 역할: DNA 합성을 촉매합니다. 1, 중합. 2, 3, → 5, 엑소 뉴 클레아 제 활성-교정 역할 3, 5, → 3, 엑소 뉴 클레아 제 활성-절제 수리 역할 4, 파이로 인산염 가수 분해 역할 5, 파이로 인산염 교환.

IVD 분야에서 흔히 사용되는 DNA 중합효소는 다음과 같습니다: 반응 시스템이 70°C로 가열되기 전에 화학적 변형을 사용하여 Taq 효소의 활성을 닫아 비특이적 증폭을 억제하는 Taq 핫스타트 효소. 중합 중심과 절단 중심을 포함하는 고 충실도 DNA 중합 효소, 중합 중심은 중합을 담당하는 5′-3′ 중합 효소 활성을 가지며, 절단 중심은 절제 될 미쌍 뉴클레오티드를 담당하는 3′-5′ 엑소 뉴클레아제 활성 (교정 활동이라고도 함)을 가지고 있습니다. (교정 활동이라고도 함), 짝을 이루지 않은 뉴클레오타이드의 절제를 담당합니다.

역전사 효소

정의: RNA를 주형으로 사용하여 5′-3′ 방향으로 RNA 주형과 상보적인 단일 가닥의 DNA를 합성하는 효소입니다.

주요 활동 및 역할: 1. RNA 주도형 DNA 중합 효소 활동. 2. RNase H 활성 3. DNA 주도 DNA 중합 효소 활성.

IVD 분야에서의 응용: 1, 역전사 중합 효소 연쇄 반응 (RT-PCR) 2, cDNA 라이브러리 구축 3, RNA 시퀀싱 4, RT-qPCR , 2019 년 새로운 크라운 핵산 검출 구성 시스템 시약은 필연적으로 역전사 효소에 합류 할 것입니다. 이는 PCR 반응을 수행하기 위해 RNA 바이러스를 DNA로 역전사해야 하기 때문입니다.

RNA 중합효소

정의: 전사 효소라고도 하는 DNA 전사의 유전 정보를 가진 세포에서 주형 중합 효소로서의 DNA 또는 RNA 사슬입니다.

주요 활동 및 역할: 1, DNA를 주형으로 삼아 중합 반응을 통해 핵산 합성을 촉매하고, 2, 뉴클레오타이드가 3,→5,-포스포디에스테르 결합을 형성하게 하며, 3, 염기 상보쌍의 원리에 따라 5′-3′ 방향으로 주형 서열을 전사하는 역할을 합니다.

IVD 분야에서 흔히 사용되는 RNA 중합효소에는 5'→3′ 방향으로 RNA 형성 과정을 특이적으로 촉매하는 T7 RNA 중합효소가 포함됩니다. 현재 체외 진단에서 SAT 기술은 RNA 증폭을 위해 T7 RNA 중합효소를 적용하는 기술입니다. 이 기술은 병원체 검출, 혈액 바이러스 검사, 환경 미생물 검출에 널리 사용되고 있습니다.

프로테아제 K

정의: 프로테아제 K는 칸디다 알비칸스에서 분리된 강력한 단백질 분해 효소이며 DNA 추출을 위한 핵심 시약입니다.

주요 기능: 막 단백질과 DNA 결합 단백질을 분해하고 DNA 유리화를 촉진합니다. IVD 분야에서의 적용: 플라스미드, 게놈 DNA, RNA의 분리 및 추출에 사용됩니다. 바이러스 핵산 검출에서 프로테아제 K는 바이러스 캡시드 단백질을 절단하고 비활성화하는 동시에 바이러스 게놈을 방출하여 핵산 추출을 완료할 수 있습니다.

UDG 효소

정의: 우라실 -N- 글리코실라제 또는 UNGase라고도 알려진 별칭 우라실-DNA 글리코실라아제. DNA와 RNA 단량체를 형성하고 유전 정보를 암호화하는 화학 구조입니다.

기능: 잔류 PCR 오염을 효율적으로 제어합니다. IVD에 적용: 임상 검사용 PCR 시약에는 오염을 방지하기 위해 UDG 효소가 포함되어 있습니다.

엔도뉴클레아제

정의: 특정 뉴클레오티드 서열을 인식하고 각 사슬의 특정 위치에서 두 개의 데옥시리보뉴클레오티드 사이의 포스포디에스테르 결합을 절단하는 효소의 일종으로 제한 효소라고 합니다.

역할: 3가지 유형이 있습니다: 유형 1: 변형 및 인식 절단 모두, 절단 부위가 인식 서열에서 멀리 떨어져 있음. 유형 2: 인식 절단만, 절단 부위가 인식 서열임. 유형 3: 변형 및 인식 절단 모두, 절단 부위와 인식 서열이 더 가까움.

IVD 분야에서의 응용: 1, 유전자 국소화 및 유전자 분리, 2, DNA 분자 염기 서열 분석, 3, 유전 공학 편집, 4, DNA 물리적 지도의 형성.

분해 효소

정의: ATP 가수분해에 의해 제공되는 에너지를 사용하여 이중 가닥 DNA 뉴클레오타이드의 쌍으로 형성된 수소 결합을 풀고 단일 가닥 DNA를 형성합니다.

역할: DNA 또는 RNA 복제 중에 DNA 또는 RNA의 디컨볼루션을 촉매하는 역할을 합니다.

IVD 분야에서의 응용: 등온 증폭 기술은 qPCR의 열 변성 과정 대신 열 안정화 탈접합 효소를 사용하여 이중 가닥을 풀고 증폭을 연장하는 기술입니다. 이 기술은 비특이적 증폭이 덜 발생하며, PCR 사이클에서 온도를 높이고 낮추는 과정을 피할 수 있어 검출을 위한 간단한 장비만 필요합니다.

효소 수정

정의: 희귀 염기를 RNA 또는 DNA에 통합하는 것을 촉매하거나 원래 염기를 수정하여 제한 엔도뉴클레아제에 의한 파괴를 방지하는 효소입니다.

역할: 다른 효소의 구조를 공유 결합으로 변형하여 활성도가 높은 형태와 상대적으로 활성도가 낮은 형태 사이에서 서로 변형되도록 합니다.

IVD에서의 응용: 5mC/m6A 핵산 변형 효소 활성 분석 HTMR 방법은 DNA/RNA 메틸화를 표적으로 하는 저분자 조절제의 발견 및 활성 평가를 위한 강력한 증거를 제공합니다.

파이로인산분해효소

정의: 한 분자의 피로인산염을 두 분자의 인산염 이온으로 전환하는 촉매 역할을 하는 효소입니다.

기능: 열 안정 무기 피로인산 분해효소는 100°C에서 4시간 동안 가열해도 100%가 여전히 활성화되므로 PCR 반응에 사용하여 생성된 무기 피로인산염에 의한 PCR의 억제를 해제하고 DNA 복제를 향상시킬 수 있습니다.

taq 항체

정의: Taq DNA 중합 효소에 대한 항체.

기능: PCR 증폭 중에 Taq 항체는 Taq 효소에 결합하여 고온에서 변성되기 전에 DNA 중합 효소 활성을 억제하고 저온에서 프라이머 이합체로 인한 프라이머의 비특이적 어닐링 및 비특이적 증폭을 효과적으로 억제 할 수 있습니다.

IVD에서의 응용: Taq 항체의 높은 봉쇄 효율은 신종 코로나 바이러스 핵산 검출 키트의 검출 감도를 향상시키고 신종 코로나 바이러스 검출에 도움이 될 수 있습니다.

표준 PCR 프로세스는 세 단계로 나뉩니다: DNA 변성, 어닐링, 확장입니다. 불활성화 반응은 PCR 시작 시 50°C에서 10분간 또는 95°C에서 2분간 가열하여 발생할 수 있으며, UDG 효소는 반응 시스템에서 오염된 DNA에 의해 생성된 증폭을 제거합니다. 그 후, 두 개의 프라이머가 각각 두 개의 주형 DNA 가닥으로 DNA 중합 효소와 적절한 온도에서 어닐링되어 고온에 의해 단일 가닥 DNA로 변성됩니다. 프라이머는 다시 DNA 중합 효소 아래에서 연장됩니다.Taq 항체는 Taq 효소에 결합하여 DNA 중합 효소 활성을 억제하고 저온에서 비특이적 증폭을 억제합니다. PCR 반응에 무기 파이로포스파타제를 첨가하면 파이로인산염을 오르토인산염으로 가수분해하여 반응의 증폭 효율을 높입니다.

원료 효소는 분자 검사 산업의 업스트림 산업 체인이며, 2020 년에는 핵산 검사에 대한 엄청난 수요 앞에서 분자 진단 시약에 대한 시장 수요가 급격히 증가했으며 그 결과 원료 효소 산업이 빠르게 발전했습니다. 생산 측면에서 분자 검사 원료 효소 생산의 기술적 문턱이 높기 때문에 현재 국내 시장은 주로 수입에 의존하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 국내 생산 공정의 부상과 함께 많은 원료 기업이 상장되고 제품 범주도 점차 풍부 해졌지만 국내 IVD 원료 산업이 아직 개발 초기 단계에 있고 시장 점유율도 상대적으로 작으며 미래는 더 큰 개선의 여지가 있다는 것은 부인할 수 없습니다.

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