Aptamers are DNA or RNA molecules that bind specific molecular targets. With the recombinant human interleukin-6 (IL-6) as a target protein, which has been known to inhibit growth and induce differentiation of several myeloid leukemia cell lines, a set of DNA aptamers binding to IL-6 from a random oligodeoxyribonucleotide pool was isolated. A large pool of 96-mer oligodeoxyribonucleotides was chemically synthesized that was made up of 60 bases of random sequences flanked by the defined regions of primer binding sites at the 5' and 3' ends. This randomly generated oligodeoxyribonucleotide pool renaturated at 25℃ for proper folding of single-stranded DNAs after denatured at 95℃ was subjected to in vitro selection with affinity chromatography and in vitro amplification with polymerase chain reaction (PCR) for enrichment in DNA aptamers specifically binding to IL-6. Multiple rounds of affinity chromatography and PCR resulted in the continued purification of binding species. The sequences of the aptamers and their binding properties for IL-6 will be determined. Since a binding strand can not be chosen from the sequencing data, binding affinity of labeled two single-stranded DNAs was tested by gel retardation assay, respectively. The gel retardation experiment showed that aptamers had affinity to IL-6 and their dissociation constants were about $~10^{-6}$ M. A homology search revealed that they were catalogued into at least three groups according to the consensus sequences among them. The consensus sequences are likely to participate in forming IL-6 binding motifs.
Aptamer는 특정 분자에 결합하는 DNA 나 RNA를 일컫는다. 본 실험에서는 여러 가지 생활성을 지닌 재조합 interleukin-6 (IL-6)를 목표 단백질로 택하여 단백질에 결합하는 일련의 DNA aptamer를 선별 하였다. 이 aptamer는 96 개의 개별적인 핵산으로 구성되어져 있으며, 크게 60 개의 무작위 배열과 5' 이나 3' 양끝에 연쇄 DNA 합성 반응에 사용될 합성 개시 핵산의 결합 위치로 나뉘어진다. 우선, 무작위 배열의 외가닥 DNA가 다양한 3차원적 구조를 지니게 하기 위해 95℃에 서 가열한 후 25℃ 선택 용액에 방치하였다. 다음 과정에서 무작위 DNA 더미를 목표 단백질이 결합되어 있는 선택관으로 흘려 보내고, 연쇄 DNA 합성 반응을 이용하여 증폭시켰다. 이러한 전반적인 실험 방법을 시험관내 선별이라고 한다.
본 논문에서는 IL-6에 결합하는 aptamer의 염기 배열과 결합성을 조사하였다. 하지만, 염기 배열만으로 이중 나선 구조의 두 가닥 중 어느 외가닥이 결합에 관여하는지 알 수 없기 때문에 두 가닥 각각에 $^{32}P$로 표지를 하여 띠 지연 실험으로 단백질과 핵산의 상호 작용을 간접적으로 관찰하였다. 이 자료로부터 해리 상수가 약 $10^{-6}$ M 정도라는 사실과 일정 염기 배열 위치를 제시하였다. 이러한 염기 서열은 단백질과의 결합력에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.
