Enhanced sensitivity and specificity for targeting biomolecules is a significant challenge in biomedicine. Recently, multivalent probes have been developed to improve target selectivity, but it is still in an early stage. In this dissertation, novel biomolecular probes are proposed for biochemical applications such as disease diagnostic and therapeutic.
Chapter 1 provides research background of multivalent interactions.
Chapter 2 describes the fabrication of protein based polymer for multivalent binding control. Rhizavidin is successfully engineered and self-assembled to produce avidin oligomer mixtures. We then purified each oligomer clearly, and characterized the properties. These new protein probes will be applied to study of multivalent interactions as protein linker.
Chapter 3 represents multi-DNA probes for effective microRNA detection to enhance sensitivity and specificity. We demonstrated this three-probe complex was effective to detect microRNA with low melting temperature. This strategy was applied Surface-enhanced Raman scattering (SERS) on “hot spot” of gold surface to enhance hybridization yields.
Chapter 4 represents the characterization of ferritin nanocages for active drug loading. Previously, we developed a nicked ferritin (Nicked-HF) with active drug loading. We removed unstably bounded drugs, then demonstrated doxorubicin is stably retained inside the nicked ferritin by cryoEM.
다양한 생화학적 분석을 위하여 최근 분자 간 특이적 인식을 이용한 나노 구조체 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 타겟을 정확하게 감지하여 그 효과를 극대화 시킬 수 있는 기존의 단일 결합을 뛰어 넘는 다중 결합을 기반으로 한 새로운 나노 구조체(프로브)의 개발이 필요한 시점이다. 특히 생체 분자를 이용한 프로브는 생체 친화적이지만 그 구조의 복잡성에 의해 정확한 조절이 어려워 프로브 개발이 제한적이다. 따라서 본 연구 논문에서는 생체 분자를 엔지니어링 하여 질병을 빠르고 정확하게 진단하고 치료 할 수 있는 생체 프로브를 개발하였다. 본 논문에서 개발된 생체 프로브들은 타겟에 대해 민감도와 특이도를 증가시켰으며 향후 신약 개발을 위한 연구에 크게 기여하리라 기대한다.
