2025년 6월 27일
이 프로토콜은 FEN1(Flap Endonuclease 1) 활성 및 억제제 개발을 측정하기 위한 겔 시프트 생화학적 분석을 설명합니다.
우리는 FEN1 뉴클레아제 활성을 검출하고 소분자 억제제를 스크리닝하는 형광 기반 방법을 개발하여 진단 및 표적 치료 연구를 발전시켰습니다.
현재의 발현 과제에는 기존 형광 기반 기술에 필요한 높은 비용과 특수 장비와 함께 기존 방법의 복잡성과 안전 문제가 포함됩니다.
이 프로토콜은 전통적인 방사선 방법과 고가의 형광 기술의 단점을 해결하고 보다 안전하고 효율적이며 사용하기 쉬운 검출 솔루션을 제공합니다.
우리 연구실은 암 치료에서 FEN1 억제제의 생체 내 적용 및 메커니즘을 탐색하기 위해 고처리량 스크리닝 플랫폼의 최적화에 중점을 둘 것입니다.
[강사] 시작하려면 FEN1의 특정 절단 활성을 기반으로 DNA 올리고뉴클레오티드 가닥을 설계합니다. 단일 가닥 DNA 올리고뉴클레오티드를 어닐링 완충액에 혼합합니다. 10마이크로리터의 어닐링 완충액과 탈이온수를 첨가하여 총 부피를 50마이크로리터로 만듭니다. 그런 다음 반응 혼합물을 금속 수조에서 섭씨 100도에서 1분 동안 가열합니다. 즉시 튜브를 섭씨 72도로 옮기고 10분 동안 배양합니다. 그런 다음 열원을 끄고 용액을 점차적으로 실온으로 식혀 완전한 이중 가닥 DNA 기질을 형성합니다. FEN1 뉴클레아제 활성 분석의 경우, 먼저 반응 완충액에서 2마이크로리터의 DNA 기질과 FEN1 뉴클레아제를 결합합니다. 반응 혼합물을 섭씨 37도의 금속 수조에서 15분 동안 배양합니다. 반응을 중지하기 위해 20마이크로리터의 2X 종단 완충액을 추가합니다. 그런 다음 말단된 샘플 20마이크로리터를 미리 준비된 12% 변성 폴리아크릴아미드 겔에 로드합니다. 겔을 100볼트에서 60분 동안 전기영동합니다. 완료되면 형광 이미징 시스템에서 전기영동 결과를 시각화합니다. 피펫을 사용하여 2마이크로리터의 디메틸 설폭사이드를 1.5밀리리터 미세 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 2마이크로리터의 FEN1 뉴클레아제와 10마이크로리터의 2X 반응 완충액을 튜브에 넣고 6마이크로리터의 탈이온수를 추가합니다. 용액을 완전히 섞은 다음 얼음 위에서 10분 동안 배양합니다. 배양 후 2마이크로리터의 DNA 기질을 피펫팅하여 최종 반응 부피 20마이크로리터에 도달합니다. 다음으로, 디메틸 설폭사이드에서 1몰 원액에서 2배 연속 희석을 수행하여 FEN1 뉴클레아제 억제제 FEN1-IN-4의 작동 희석액을 준비합니다. FEN1 뉴클레아제와 희석된 FEN1-IN-4 억제제를 각각 2마이크로리터씩 새로운 1.5밀리리터 미세원심분리기 튜브에 피펫팅합니다. 그런 다음 10마이크로리터의 2X 반응 완충액과 4마이크로리터의 탈이온수를 피펫팅합니다. 부드럽게 섞고 혼합물을 얼음 위에서 10분 동안 배양합니다. 이제 튜브에 2마이크로리터의 DNA 기질을 추가하여 최종 부피를 20마이크로리터로 만듭니다. 반응 혼합물을 섭씨 37도에서 금속 수조에서 15분 동안 배양합니다. 그런 다음 20마이크로리터의 종단 완충액을 추가하여 반응을 종료합니다. 약 45킬로달톤의 투명한 단백질 밴드는 유도된 발현으로부터 FEN1 뉴클레아제의 성공적인 정제를 확인했습니다. 플루오레세인 표지 이중 가닥 DNA 기질은 80킬로달톤에서 나타나 59킬로달톤의 단일 가닥 기질에 비해 성공적인 합성을 확인했습니다. FEN1 뉴클레아제는 용량 의존적 방식으로 80-뉴클레오티드, 이중 가닥 DNA 기질을 절단했으며, 마이크로리터당 0.5마이크로그램에서 완전한 절단이 관찰되었습니다. FEN1-IN-4 화합물은 80-뉴클레오티드 밴드의 유지로 알 수 있듯이 FEN1에 의한 이중 가닥 DNA 기질의 절단을 유의하게 억제했습니다. FEN1-IN-4는 농도 의존적 방식으로 FEN1 뉴클레아제 활성을 감소시켰으며, 최대 억제 농도는 14.03마이크로몰의 절반이었습니다.
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이 연구는 FEN1(Flap 엔도뉴클레아제 1)의 활성을 평가하고 소분자 억제제 개발을 용이하게 하기 위한 형광 기반 생화학 분석을 제시합니다. 이 연구는 전통적인 방법과 관련된 한계를 극복하고, 암 치료와 관련된 FEN1 활성에 대한 더 안전하고 효율적인 검출 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다.
Fluorescence-based detection of FEN1 nuclease activity addresses a critical need for safer, scalable, and quantitative assays in oncology drug discovery. This method enables rapid evaluation of FEN1 as a cancer-relevant target and supports high-throughput screening of small-molecule inhibitors, directly impacting early-stage portfolio triage and mechanistic de-risking. Its adoption streamlines the transition from target validation to lead identification in DNA repair-focused therapeutic pipelines.
This fluorescence-based assay positions FEN1 target validation and inhibitor screening at the interface of early discovery and lead identification, supporting seamless integration into oncology-focused R&D pipelines.