Enzymes as a biocatalyst, play important roles in biological processes including DNA replication, DNA recombination, and transcription and in the fields of biotechnology including polymerase chain reaction, molecular cloning, and DNA sequencing. Their altered levels have served as an indicator for a number of pathological conditions and recognized as attractive therapeutic targets for the treatment of diseases such as cancers and AIDS. Due to their biological and medical significance, a wide variety of detection strategies have been developed for the enzyme activities. In particular, the fluorescent strategies have garnered the special attention due to their advantageous features including high sensitivity, reliability, and simplicity. However, there still remain the drawbacks to be overcome including high-cost and complexity coming from the labeling with fluorophore and quencher and complicated detection procedures. In addition, the sensitivity needs to be further improved. In this dissertation, we have developed novel fluorescent sensing strategies for the enzyme activities by employing unique features of fluorescent nucleobase analogs, nanocomposites, and isothermal amplification methods. Based on this, the activities of base excision repair (BER) enzymes, nucleases, and phosphatases were successfully analyzed, overcoming the above-mentioned limitations of previous methods.
효소는, 생체촉매로서, DNA 복제, DNA 재조합, 전사, 핵산증폭반응, 클로닝 및 시퀀싱과 같은 다양한 생물학적 과정 및 생물공학 분야에서 중요한 역할을 담당해왔다. 또한, 이들은 다양한 질병의 표지자 역할을 해왔으며, 암 또는 AIDS와 같은 질병치료의 효과적인 표적으로 고려되어 왔다. 이러한 중요성으로 인해, 이들의 활성 분석을 위한 다양한 분석 기술들이 개발되었으며, 특히, 민감도, 신뢰도 및 간편성에서 이점이 있는 형광 분석 기술들이 많은 주목을 받았다. 하지만, 기존의 기술들은 형광체/소광체 표지 및 복잡한 분석 절차를 요구하므로, 비용이 많이 들며 구동이 복잡하다는 한계를 지닌다. 또한, 민감도의 개선이 요구된다. 본 연구에서는, 형광염기유사체, 나노복합체 및 등온핵산증폭 기술을 활용하여, 상기 언급한 문제점을 극복하는 새로운 형광 기반 효소 활성 검출 기술을 개발하였으며, 이를 기반으로 염기절단수리 효소, 핵산분해효소, 인산기분해효소 활성을 성공적으로 분석하였다.
