생체 내 hNQO1 효소에 선택적인 이광자 가변색 표지자의 합성 및 생체 영상 연구
Two-photon ratiometric probe for detecting hNQO1 in living cell and tissue
- 주제(키워드) hNQO1 , Ratiometric fluorescent probe , Colon cancer
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김환명
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024283
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
세포 내 독성 물질을 저해하는 Humun NAD(P)H quinone oxidoreductase type 1 (hNQO1) 효소는 세포기질에 존재하며 NAD(P)H의 2개의 전자를 이용하여 세포 내 quinone 유도체들을 환원시킨다. 이러한 역할을 통해 생체 내 항산화 작용을 하는 단백질 및 분자를 활성화 시키며, 산화 스트레스로부터 세포를 보호하는 작용 및 해독 작용 등 다양한 기전 및 역할을 담당한다. 특히 암세포에서 이러한 기전이 활발히 이루어 지며 조직에서 hNQO1 효소의 발현은 더 크게 나타난다. 특히 사람의 정상 조직에서는 hNQO1의 발현이 거의 없으며 간, 대장 등의 암 조직에서 hNQO1의 발현이 월등하게 크다. 따라서 현재 hNQO1 효소 을 이용한 질병에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 형광 표지자 분야에서도 암 세포에서의 hNQO1 효소의 발현에 대해 정성적, 정량적 접근이 이루어 지고 있다. 하지만 대부분의 기존 형광 표지자 들은 형광의 세기에 따라 발현 여부를 관찰하여 정량적인 접근이 어렵고, 일광자 형광에 최적화 되어있어서 유저들이 실질적인 연구를 하는 데 제한 적인 부분이 많았다. 이에 반해 본 연구에서는 이광자 형광에 접합한 표지자를 고안 하여 시료의 손상을 최소화 하고, 조직의 깊은 곳까지 관찰이 가능하며, 세포 및 조직의 자가형광을 최소화 하는 장점을 모두 살려 생명현상 관찰에 최적화 할 수 있었다. 특히 표지자가 효소에 감응하여 방출되는 형광의 파장이 바뀌도록 고안되어 변화된 파장의 비율을 통해 보다 정량적인 비교가 가능하였다. 본 연구에서는 hNQO1 효소에 선택적으로 감응하여 가변색의 형광을 보이는 표지자를 합성하였고, 표지자를 이용하여 암 세포와 정상 세포의 hNQO1 효소의 발현 정도의 차이를 형광의 비율을 통해 직접 관찰할 수가 있었다. 또한 대장 정상 조직과 암 조직에서도 hNQO1 효소 발현 정도의 차이를 확인 하였다. 향후 본 연구가 가변색 표지자의 특징적 장점으로 hNQO1 효소의 농도까지 검출이 가능하여 보다 정량적인 연구에 기여될 것으로 기대되는 한편, 조직 단위에서도 정상과 암의 비교가 가능한 바 질병에 대한 연구와 나아가 암의 진단에서도 큰 도움이 될 것으로 기대 된다.
more목차
논문요약 ⅰ
본문차례 iii
Ⅰ. 서론 1
1. 이광자 형광 1
2. Human NAD(P)H: quinone oxidoreductase 1 (hNQO1) 3
(1) hNQO1 효소의 역할 3
(2) hNQO1 효소의 해독 작용 5
(3) hNQO1 효소의 세포 보호 및 항산화 작용 6
(4) 생체 내 항암 역할을 하는 분자의 활성화 7
(5) 암 조직에서의 hNQO1 효소의 활성 8
(6) hNQO1 표지자의 필요성 11
3. 표지자의 고안 12
Ⅱ. 본론 15
1. HC-TP의 합성 15
2. Photophysical properties of HC-TP 21
(1) HC-TP의 물에 대한 용해도(Water solubility) 측정 21
(2) 극성이 다른 용매에 따른 형광 파장의 변화와 양자 수득률의 측정 22
(3) 몰 흡광계수 측정(Molar extinction coefficient) 24
(4) 이광자 형광효율의 측정 25
(5) hNQO1 효소에 대한 반응성 및 반응 속도 측정 26
(6) HC-TP의 안정성과 선택성 실험(ROS, pH dependency, Selectivity) 28
(7) HC-TP의 세포 독성 실험 30
3. Two-photon Microscopy Bioimaging of HC-TP 32
(1) 광 안정성 및 세포에서의 형광 스펙트럼 분석 32
(2) hNQO1 Positive and negative cell 에 대한 cell-imaging 33
(3) 정상 조직과 암 조직에서의 hNQO1에 대한 tissue-imaging 35
Ⅲ. 결론 37
Ⅳ. 참고문헌 38
NMR spectrum 39
