Functional Expression of Anti-BNP scFv in E. coli Cytoplasm for the Detection of B-type Natriuretic Peptide

B-type natriuretic peptide 분석을 위한 항 BNP scFv 항체의 대장균 세포질 내에서의 기능적 발현

B-type natriuretic peptide is a neurohormone secreted in the cardiac ventricles. BNP levels are elevated in patients with ventricular dysfunction. Therefore, the concentration of BNP is important factor to reflect diagnosis and prognosis for cardiovascular disease. In this respect, anti-BNP scFv is an urgent requirement for early diagnosis in the field of biosensor. Herein, the genetic codes of anti-BNP scFv were chemically synthesized and cloned into both pET22b (+) and pColdⅣ vector, respectively. The recombinant scFv was successfully expressed as a functional form in cytoplasm of E. coli and detected through Western blot and ELISA. The highest level of functional expression of anti-BNP scFv was achieved using pET22b (+) vector at $15^{\circ}C$ by addition of 0.1 mM IPTG. Additionally, being exposed to both BNP and ANP, anti-BNP scFv specifically captured only BNP. Therefore, anti-BNP scFv expressed in this study will be applied to measure the concentration of BNP as a diagnostic recognition molecule.

심장이상증상의 상태에서 분비되는 심장혈관호르몬인 BNP의 혈중 농도측정은 심장기능부전환자의 진단에 유용하게 이용 되고 있다. 혈청 또는 혈장에서의 BNP 농도측정은 샌드위치형태의 면역학적 검정법을 이용할 수 있으며, 이때에 항 BNP 항체를 BNP 탐지 인자로 사용할 수 있다. 특히, 탐지 인자로의 사용을 위해서는 항원항체 반응부분을 링커로 연결하여 전체 항체에 비해서 경제적이며 효율 면에서도 뛰어난 scFv의 사용이 용이하다고 판단하였고, 이에 scFv의 취약점인 대장균에서의 불용성 형태의 발현을 최소화 시키고 기능적 발현을 극대화하여 심장질환 진단용 센서의 센서 칩 항체로 사용할 수 있도록 항 BNP scFv 항체의 발현을 대장균 세포질 내에서 유도 하였다. 대장균 세포질내에서의 scFv 제작을 위하여 항 BNP scFv 항체 유전자를 pColdⅣ 벡터와 pET22b (+)벡터에 각각 클로닝한 후 발현 하였으며, 그 결과 대량 생산의 장점이 있는 강력한 T7 promoter를 지닌 pET22b (+) 벡터를 이용하여 낮은 온도에서 단백질의 발현을 느리게 유도할 때 적절한 단백질 접힘 현상이 일어나 기능적인 scFv의 발현이 극대화됨을 확인하였다. 또한 IPTG의 투여에 있어서 그 농도가 높아지면 빠른 단백질 유전자의 전사를 도와 발현율이 증가하지만 과도한 농도의 IPTG 투여는 세포내의 독성을 일으켜 단백질의 생산을 저해할 수 있다는 결론에 도달하였으며, 연구를 통하여 개발한 항 BNP scFv 항체가 오직 BNP 항원과의 결합특이성을 가진다는 사실도 확인 가능 하였다.