스트렙타비딘 시그마 CAS 9013-20-1

1. 스트렙타비딘에 대해 알아보세요
Streptomyces avidinii에서 파생된 분비 단백질인 Streptavidin(SA)은 분자량이 약 65-66 kDa이고 등전점이 약 6.0입니다. 이는 각각 독립적인 비오틴 결합 부위를 갖는 4개의 상동성 하위 단위로 구성된 사량체 단백질입니다. 즉, 스트렙타비딘 분자 1개가 동시에 비오틴 4분자와 결합할 수 있음을 의미합니다. 둘 사이의 해리 상수(Kd)는 약 10 ⁻1⁵ M만큼 낮습니다. 이는 가장 강력하게 알려진 비공유 생물학적 상호 작용 중 하나이며 자연에서 가장 정확한 "분자 잠금 메커니즘"으로 간주될 수 있습니다.

달걀 흰자에서 추출한 아비딘과 비교할 때 비교할 수 없는 장점이 있습니다.

글리코실화 변형을 포함하지 않고 전체적으로 전기적으로 중성이므로 생리적 조건에서 비{0}}비특이적 결합이 매우 낮고 실험 배경이 깨끗하며 신호 대 잡음비가 뛰어납니다.- 또한 변성 및 프로테아제 분해에 대한 탁월한 저항성과 극한 pH, 고온(70~80°C), 유기 용매 및 기존 변성제(예: SDS 및 요소)를 견딜 수 있는 능력이 아비딘을 대체했으며 비오틴 결합 시스템에서 논쟁의 여지가 없는 "최적 표준"이 되었습니다.

생명과학, 체외진단, 약물 스크리닝, 바이오센싱 등의 분야에서 빛을 발하는 것은 바로 이러한 뛰어난 특성 때문입니다.

2. 면역검사
면역 검출 분야의 응용은 가장 고전적이고 널리 사용되는 응용입니다. 1970년대 후반에 개발된 비오틴 스트렙타비딘 시스템(BAS)은 매우 높은 친화력과 다단계 증폭 효과로 인해 면역 표지 및 추적 분석의 초석이 되었습니다. 통계에 따르면 일반 화학발광 분석기의 약 85%가 BAS 기반 검출 방법을 사용하여 이들의 지배적인 위치를 나타냅니다.

2.1 효소 결합 면역흡착 분석(ELISA)

ELISA에서는 HRP(양고추냉이과산화효소) 또는 AP(알칼리성 인산분해효소)를 결합할 수 있으며, 비오티닐화 항체를 통해 효소를 표적에 정확하게 유도할 수 있습니다. HRP는 TMB, DAB 또는 ECL 발광 기질을 촉매하여 강력한 화학 또는 광학 신호를 생성하는 반면, AP는 BCIP/NBT, PNPP 및 기타 기질을 촉매하여 안정적인 색상 또는 화학 발광 신호를 생성합니다. 비오티닐화된 표적 분자는 여러 개의 표지된 스트렙타비딘에 결합하여 다중- 수준의 신호 증폭을 달성하고 존재량이 적은 표적의 검출을 가능하게 합니다. 이 기술은 단백질 정량화, 항체 검출, 병원체 스크리닝 등과 같은 시나리오를 다루는 샌드위치 및 경쟁 ELISA에 널리 사용됩니다.

2.2 단백질 면역블로팅(웨스턴 블롯)
Western Blot에서 비오티닐화된 2차 항체와의 결합은 전사 필름에서 표적 단백질의 신호 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 기존의 2차 항체 시스템과 비교하여 BAS 시스템은 4가 결합 특성으로 인해 더 강력한 신호 증폭을 달성할 수 있습니다. 또한, streptavidin의 낮은 비{2}}결합으로 인해 배경 간섭이 크게 줄어들어 풍부하지 않은 단백질의 정량 분석에 특히 적합합니다.

2.3 면역조직화학(IHC) 및 면역세포화학(ICC)
HRP 라벨 또는 AP 라벨이 붙은 스트렙타비딘은 IHC 및 ICC에 선호되는 신호 증폭 도구입니다. HRP 시스템은 매우 높은 검출 감도가 필요한 실험에 적합한 반면, AP 시스템은 특히 HRP 억제제(예: 아지드화나트륨)가 포함된 시스템이나 장기간 발색 및 신호 안정성이 필요한 실험 시나리오에 적합합니다.- 비오티닐화된 프로브 또는 항체를 스트렙타비딘 접합체에 결합함으로써 표적 분자를 조직 절편이나 세포 샘플에서 정확하게 찾을 수 있습니다.

2.4 면역형광(IF) 및 현장 혼성화(ISH)

Fluorescein 라벨이 붙은 스트렙타비딘(예: FITC Streptavidin, PE Streptavidin, APC Streptavidin)은 면역형광 염색 및 현장 혼성화를 위한 보편적인 시각화 도구입니다. FITC 마커는 약 494/519 nm의 여기/방출 파장을 가지며 밝은 녹색 형광을 나타냅니다. PE 마커의 여기/방출 파장은 약 565/578nm이며, 이는 다색-유세포 분석 분석의 "최적 표준"입니다. APC 마커는 원적외선 스펙트럼을 커버하여 다중-컬러 이미징을 용이하게 합니다. 이러한 형광 마커는 비오티닐화된 항체 또는 핵산 프로브에 정확하게 결합하여 표적 분자의 위치 분석 및 정량적 검출을 달성할 수 있습니다.

2.5 유세포분석(FACS)

유세포분석에서는 형광 표지된 스트렙타비딘(특히 PE 표지)을 사용하여 비오틴화된 항체로 표지된 세포 표면 항원을 검출합니다. 탁월한 밝기는 매우 높은 신호-대-노이즈 비율을 제공하여 표면 항원 발현이 낮거나 신호가 약한 세포 집단을 효과적으로 감지할 수 있습니다. 이는 다-색상 유세포분석 분석에 없어서는 안 될 시약입니다.

2.6 효소 연계 면역점 분석(ELISPOT)
AP 라벨이 붙은 스트렙타비딘은 ELISPOT에서 탁월한 성능을 나타내며 고상-분석 및 조직/세포 염색 시스템에 적합합니다. 단일-세포 수준 사이토카인 분비 검출을 위한 셀 수 있는 스팟 신호의 기질 생성을 안정적으로 촉매할 수 있습니다.

3. 단백질 및 핵산의 정제
3.1 친화성 크로마토그래피 및 단백질 정제
스트렙토마이신은 친화성 크로마토그래피 패킹의 핵심 성분입니다. 정제할 단백질에 비오틴 라벨링을 한 후 스트렙타비딘 아가로스 젤(예: 스트렙타비딘 아가로스/세파로스)과 혼합하면 라벨링된 단백질이 필러의 스트렙타비딘과 밀접하게 결합하게 됩니다. 세척하여 불순물을 제거한 후 적절한 조건(예: 끓는 SDS-PAGE 버퍼, 0.1% SDS 처리 또는 pH 8.2에서 95% 포름아미드+10 mM EDTA 처리 등)에서 목적 단백질을 세척하면 고순도의 제품을 얻을 수 있습니다.

재조합 인간 인슐린의 산업 생산을 예로 들면, 고품질-품질의 스트렙타비딘 자성 비드는 밀리그램당 1200pmol 이상의 유리 비오틴을 결합할 수 있으며 정제된 단백질 순도는 95% 이상에 도달할 수 있습니다.

3.2 면역침전(IP) 및 염색질 면역침전(ChIP)
면역침강에 스트렙타비딘 자성 비드를 적용하면 실험 효율성이 크게 향상됩니다. 연구자들은 비오티닐화 항체를 스트렙타비딘 자성 비드에 고정하고 이를 세포 용해물과 함께 배양할 수 있습니다.

항체는 표적 단백질과 그 상호작용 단백질을 특이적으로 포착하여 "자기 비드 항체 표적 단백질" 복합체를 형성합니다. 외부 자기장의 작용으로 간단한 조작과 높은 감도로 신속하게 분리할 수 있습니다. ChIP 실험에서 스트렙타비딘 자기 비드는 비오티닐화된 DNA 단백질 복합체를 포착하고 단백질과 DNA 간의 상호 작용을 연구하는 데에도 사용되었습니다.

3.3 풀다운 실험
단백질{0}}단백질 상호작용 연구에서 자성 비드는 비오티닐화 미끼 단백질을 포착한 다음 상호작용하는 사전 단백질을 '낚아챌' 수 있습니다. 예를 들어, 종양 세포의 주요 신호 전달 경로를 연구할 때 P53 단백질을 인식하는 특정 항체는 스트렙타비딘 자기 비드에 고정되고 종양 세포 용해물과 함께 배양되어 P53 및 관련 단백질을 효과적으로 풍부하게 합니다. 기존의 면역침전 방법과 비교하여 자기 비드 IP는 더 높은 민감도와 특이성을 가지며, 소량의 표적 단백질을 보다 효과적으로 풍부하게 할 수 있습니다.

3.4 RNA 풀다운-
자기 비드는 RNA 풀다운 실험에도 적합합니다-. 스트렙타비딘 자성 비드와 결합한 후 바이오틴화된 RNA 프로브는 RNA 단백질 상호 작용 네트워크를 연구하기 위해 세포 용해물에서 RNA와 상호 작용하는 단백질을 캡처할 수 있습니다.
3.5 단일 가닥 DNA 준비 및 핵산 추출
이는 단일 가닥 DNA의 제조 및 효율적인 핵산 추출을 위해 비오티닐화된 올리고뉴클레오티드와 결합할 수 있으며, 분자 복제 및 유전 공학에서 중요한 역할을 합니다.

4. 높은 처리량 검출 및 약물 스크리닝
4.1. TR-FRET 테스트 플랫폼
TR-FRET(시간-분해 형광 공명 에너지 전달) 검출 시스템에서 신호 연결 및 분자 포착을 수행하기 위해 유로퓸 킬레이트와 같은 발광 킬레이트와 결합될 수 있습니다. 예를 들어, THUNDER™ TR-FRET 실험 플랫폼을 위해 특별히 설계된 스트렙타비딘(streptavidin)이라는 유로피움은 다양한 비오티닐화 변형 분자와 안정적으로 결합할 수 있어 단백질 상호작용 분석 및 표적 약물의 예비 스크리닝에 널리 사용됩니다.

이 시스템은 균일하고 처리량이 높기 때문에{0}}현대 약물 개발을 위한 강력한 도구입니다.

4.2 표적 약물 전달
비오틴 결합 특성으로 인해 약물 표적 전달 시스템에 이상적인 운반체입니다. 약물 분자와 비오틴을 결합하고 스트렙타비딘의 표적 결합 능력을 활용하면 정확한 약물 전달이 가능해 치료 효율성이 향상되고 부작용이 줄어듭니다.

4.3 바이오센서와 바이오칩

바이오센서, 바이오칩 생산의 핵심 소재이다. 칩 표면에 스트렙타비딘을 포획 요소로 고정함으로써 비오틴으로 표지된 단백질 프로브 또는 항체를 칩 표면에 고정시켜 높은-처리량과 높은-감도 검출을 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 심혈관 질환에 대한 단백질 칩의 조기 스크리닝에서 스트렙타비딘 자성 비드는 칩 기판에 고정되어 비오티닐화된 단백질 프로브를 결합하는 데 사용됩니다. 이를 통해 질병 초기 단계와 혈중 표지자 농도가 cTnI(0.01ng/mL)만큼 낮은 환자의 이상을 정확하게 감지할 수 있어 기존 진단 방법에 비해 진단 기간을 2~3시간 앞당길 수 있습니다.

5. 세포 생물학 및 이미징
5.1 세포 표면 라벨링 및 형광 세포 분류
형광 표지된 스트렙타비딘(예: Vari Fluor 488 Streptavidin)은 세포 표면 표지 및 형광 세포 분류에 널리 사용됩니다. 방출 스펙트럼은 전체 가시광선 및 근{2}}적외선 스펙트럼을 포괄하며 다색- 라벨링 실험에서 핵과 세포질 구조에 쉽게 들어가 이미징 및 분석을 위해 표적 단백질에 라벨을 붙일 수 있습니다.

5.2 나노기술과 재료의 자기조립
4가 결합 특성으로 인해 나노물질의 자가 조립을 위한 이상적인 "교량"이 됩니다.- 비오틴 스트렙타비딘의 표적 결합을 통해 생물학적 이미징 및 환경 모니터링과 같은 학제간 연구를 위해 다양한 나노구조를 구축할 수 있습니다.

6. 항스트렙타비딘 항체
스트렙타비딘 비오틴 시스템이 널리 사용되면서 종종 간과되는 문제가 나타났습니다. - 시료의 내인성 항스트렙타비딘 항체(ASA)가 검출 시스템을 방해할 수 있습니다. 연구에 따르면 반응 시스템에서 ASA와 SA의 결합은 특정 항원 항체 시스템의 올바른 구성에 영향을 미쳐 결합, 검출 또는 진단 결과의 정확성이 손상될 수 있음이 밝혀졌습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 환자 샘플에서 내인성 ASA를 검출하고 BAS 시스템에 대한 간섭을 방지하는 데 사용할 수 있는 항스트렙타비딘 항체 검출 키트가 등장했습니다. Roche Custom Biotech는 ASA 간섭을 구체적으로 차단 및 제거하기 위한 추가 단계 없이 현재 시스템에 추가할 수 있는 비활성 스트렙타비딘 돌연변이(Streptavidin rec. inactive, poly)를 개발하여 검출 시스템의 정확성과 특이성을 향상시켰습니다.

7. 비오틴 간섭
스트렙타비딘 비오틴 시스템은 강력하지만 점점 더 심각한 - 비오틴 간섭 문제에 직면해 있습니다.

테스트 샘플에 유리 비오틴의 농도가 높으면 스트렙타비딘의 결합 부위를 두고 비오티닐화된 항체와 경쟁하여 검출 결과가 왜곡됩니다.

100mg 비오틴을 경구 투여하면 최대 혈장 농도가 375-450ng/mL에 이를 수 있습니다. 다발성 경화증 환자는 하루 300mg을 경구 복용할 수 있으며 혈장 비오틴 수치는 1000ng/mL를 초과할 수 있습니다. 매일 500mg의 비오틴을 섭취하면 혈액 내 비오틴 농도가 극도로 높아질 수 있습니다. 샌드위치 면역분석에서 과도한 비오틴은 잘못된 낮은 결과를 생성할 수 있습니다. 경쟁적 면역분석에서는 잘못된 높은 결과를 초래할 수 있습니다.

수많은 연구에 따르면 TSH, 티록신 PTH, 부신피질 자극 호르몬, 프로락틴, 테스토스테론, 코티솔과 같은 내분비 검사는 물론 종양 표지자 및 심장 기능 표지자가 모두 비오틴 간섭에 의해 다양한 정도로 영향을 받는 것으로 나타났습니다. FDA는 경고 정보와 해당 지침을 연속적으로 발표했습니다. 대처 전략에는 샘플의 연속 희석, 액체 크로마토그래피-질량 분석법과 같은 비 BAS 방법으로 전환, 비오틴 제거 후 재검사(최소 2시간, 최대 15일 또는 심지어 수개월) 또는 유리 비오틴 제거제 사용이 포함됩니다.