We herein describe novel strategies to detect various type of nucleic acid based on Flap endonuclease (FEN). FEN is a class of nucleolytic enzymes which hydrolyzes the phosphodiester bond in DNA backbone only when the target nucleic acid hybridizes with two specific nucleic acid probes. Since the FEN shows the high specificity and kinetics when it reacts with nucleic acid, it is widely utilized in molecular diagnostics including SNP genotyping and nucleic acid detection. Based on these characteristics, in chapter 1, we describe that FEN–initiated novel isothermal nucleic acid amplification strategy to overcome the limitation of the exponential amplification (EXPAR) and enzymatic repairing amplification (EAR), which were widely utilized in isothermal amplification of nucleic acid, enabling the detection of long target nucleic acid with high sensitivity. In chapter 2, we describe novel nucleic acid detection strategy based on FEN activity of Taq DNA polymerase combined with electrochemical analytical method which is considered as most promising technology against other optical method due to less expensive, easier to handle, and more portable than other methods. Finally, in chapter 3, we described a isothermal detection of target RNA based on FEN which cannot be conducted well in conventional FEN-based nucleic acid detection strategy. Since the FEN-based technologies described in this dissertation can be utilized for detecting all types of nucleic acid, it would be able to cause social or economic big ripple effects in the field of future in vitro diagnostic.
본 논문은 FEN 활성을 이용한 핵산 검출 기술 개발에 관한 내용이다. FEN은 표적 핵산과 두 개의 핵산 프로브가 혼성화를 이루었을 때에만 DNA 내의 인산디에스테르 결합을 절단하는 효소로, 타 효소에 비해 높은 특이도를 지녀 다양한 핵산 검출 분야에서 활용되고 있다. 본 논문의 1장에서는 기존에 널리 활용되어온 등온 핵산 증폭법인 EXPAR에 FEN 기반 신호 증폭 기술을 접목하여 긴 가닥의 단일 가닥 DNA의 검출이 가능한 새로운 등온 핵산 기술에 대해 서술하였다. 2장에서는 DNA polymerase 내에 함유된 FEN 활성을 기반으로 자가혈당측정기를 통해 이중 가닥 DNA의 검출이 가능한 기술 개발 내용에 대해 서술하였다. 3장에서는 기존 FEN 기반 핵산 검출 법에서 성공적으로 수행하지 못했던 등온 조건에서 단일 가닥 RNA의 검출이 가능한 기술 개발 내용에 대해 서술하였다. 본 연구에서 개발된 FEN 기반 핵산 검출 기술은 자연계 내에 존재하는 모든 형태의 핵산을 검출해낼 수 있기 때문에, 향후 체외 진단 분야에서 사회적/경제적 큰 파급효과를 일으킬 수 있을 것이라 기대된다.