We herein developed a novel enzyme-free and label-free colorimetric method to determine ribonuclease H (RNase H) activity utilizing target-induced toehold-mediated strand displacement (TMSD) reaction. In principle, this strategy employs a detection probe, which is an RNA/DNA hybrid duplex probe, to determine RNase H activity. RNase H hydrolyzes the RNA strand in the detection probe and liberates a catalyst strand (CS), which initiates the TMSD reaction. Released DNA strand liberates a G-quadruplex strand (GS), which is initially caged by a blocker strand, and repeatedly participates in TMSD reaction with the aid of fuel strand (FS). As a result, an intense colorimetric signal is produced from ABTS oxidized by the peroxidase mimicking activity of G-quadruplex. With this method, we sensitively determined the RNase H activity down to 0.27 U/ml with high selectivity against other nucleases and restriction enzyme.
본 학위논문에서는 염기가닥 치환 반응을 이용하여 효소와 표지 없이 리보핵산가수분해효소 H를 비색적으로 검출하는 방법을 개발하였다. 본 기술에서는 리보핵산가수분해효소 H 활성을 검출하기 위해 RNA/DNA 혼성 프로브를 검출 프로브로 도입하였다. 리보핵산가수분해효소 H는 검출 프로브의 RNA 가닥을 가수분해하고 catalyst 가닥을 방출하는데, 이는 염기가닥 치환 반응을 개시한다. 방출된 DNA 가닥은 blocker 가닥에 의해 비활성화되어 있던 G-사중구조 가닥을 방출하고, fuel 가닥의 도움으로 염기가닥 치환 반응에 반복적으로 참여한다. 결과적으로, 생성된 G-사중구조의 과산화효소 모방 활성에 의해 산화된 ABTS로부터 강한 비색 신호가 생성된다. 본 기술을 이용하여 RNase H를 0.27 U/ml의 낮은 검출 한계로 검출하였고, 다른 핵산가수분해효소 및 제한 효소와 성공적으로 구분하여 높은 선택도를 확보하였다.
