KR920005972B1 - Gene for superoxide dismutase - Google Patents

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Abstract

A superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD) is prepd. by (a) cloning cDNA of superoxide dismutase (SOD) to obtain the natural DNA sequence and (b) chemical synthesizing and mutating the obtd. DNA to obtain the SOD having Nco I-, Xho I-, Sac II- and Sal I restriction site. A primer 1 contg. Nco I restriction site is composed of 5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3'. A primer 2 contg. Sal I restriction site is composed of 5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA3'. A primer 3 contg. Xho I restriction site is composed of 5'-ACCGTGTTTT CTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3'.

Description

초산화물 불균화 효소(Cu, Zn-SOD)유전자 및 그 제조방법Superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD) gene and preparation method thereof

제1도는 초산화물 불균화 효소의 cDNA 염기 서열을 나타낸 것이고.1 shows the cDNA base sequence of the superoxide disproportionase.

제2a,2b 및 2c도는 본 발명에 따른 초산화물 불균화 효소의 cDNA 라이브러리로 부터 초산화물 불균화효소(SOD) 유전자를 함유하는 클론 검색 과정 및 초산화물 불균화 효소내에 제한 효소 NcoI, XhoI, SacII, SpeI 및 Sal I 부위 삽입 과정을 나타낸 것이고.Figure 2a, 2b and 2c is a clone search process containing a superoxide dismutase (SOD) gene from the cDNA library of superoxide dismutase according to the present invention and restriction enzymes NcoI, XhoI, SacII in the superoxide dismutase , SpeI and Sal I site insertion process is shown.

제3도는 본 발명에 따른 유전자 설계용이 및 효모내의 유전자 대량 발현을 목적으로 변형 설계된 초산화물 불균화 효소 유전자의 염기 서열을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the nucleotide sequence of the superoxide disproportionase gene modified for the purpose of gene design according to the present invention and for the mass expression of genes in yeast.

본 발명은 초산화물 불균화 효소(Cu,Zn-SOD)유전자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 초산화물 불균화 효소(SOD)의 cDNA클로닝 및 효모내에서의 초산화물 불균화 효소(SOD)의 대량 발현과 유전자 조작의 편이를 위해 재 설계하여 된 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a superoxide disproportionase (Cu, Zn-SOD) gene and a method for preparing the same, wherein cDNA cloning of superoxide disproportionase (SOD) and a large amount of superoxide disproportionase (SOD) in yeast The present invention relates to a superoxide disproportionase (SOD) gene, which has been redesigned for ease of expression and genetic manipulation, and a method for preparing the same.

생체내에서 생물학적 반응에 의해 생성되는 초산화물은 그 강한 반응성으로, 인해 핵산의 변이를 일으켜 암을 유발하거나 조직의 파괴를 가져오기도 한다. 초산화물 불균화 효소(Superoxide Dismutase:SOD)는 이러한 초산화물을 촉매하에 산소와 과산화 수소로 전환시키는 반응을 하여 생체를 보호하는 작용을 한다. 진핵 세포류에는 세종류의 초산화물 불균화 효소가 있는데 본 발명에 의해 클로닝된 것은 세모질내에 있는Cu,Zn-SOD의 cDNA이다.Superoxides produced by biological reactions in vivo have their strong reactivity, causing mutations in nucleic acids that can lead to cancer or tissue destruction. Superoxide Dismutase (SOD) acts to protect the living body by converting these superoxides into oxygen and hydrogen peroxide under a catalyst. There are three kinds of superoxide disproportionases in the eukaryotic cell stream, and the cloned by the present invention is cDNA of Cu, Zn-SOD in the stromal.

사람의 Cu,Zn-SOD는 153개의 아미노산으로 구성되는 분자량 약 19,000달톤의 폴리팹타이드 2개가 동일하게 비 공유결합(Liema-Hurwitz, J.et al., Bioche m . Int.3,107(1981))하여 만들어진 단백질로서 류마티스를 비롯한 여러가지 인체의 질병 치료에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 알려져 있다.Human Cu, Zn-SOD is the same non-covalent bond of two polyfabtides of approximately 19,000 Daltons consisting of 153 amino acids (Liema-Hurwitz, J. et al., Bioche m. Int. 3,107 (1981)) It is known that the protein can be usefully used for the treatment of various human diseases including rheumatism.

종래에는 소에서 추출 정제한 초산화물 불균화 효소(SOD)를 치료제로 사용하므로써 항체가 생성되거나 또는 활성도가 낮은 문제점이 있었으며, 대량 생산의 문제로 인해 가격이 고가인 단점 등이 있었다.Conventionally, by using a superoxide disproportionase (SOD) extracted from bovine as a therapeutic agent, there was a problem that the antibody is generated or low activity, there is a disadvantage that the price is expensive due to the problem of mass production.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 연구 노력한 결과, 유전공학적인 방법에 따라 초산화물 불균화 효소(Cu,Zn-SOD)의 대량 생산을 목적으로 먼저 기존의 자연 상태 초산화물 불균화 효소(SOD)의 cDNA를 클로닝하여 자연상태의 염기 서열을 얻은 다음, 올리고 뉴클레오타이드 화학 합성 및 국부 돌연변이 방법을 이용하여 유전자 조작에 용이하도륵 제한효소 NcoI, XhoI, SacII, SpeI 및 Sal I 인지 부위를 갖는 초산화물 불균와 효소(SOD) 유전자를 제조하였다.Therefore, the present inventors have tried to solve the above problems, first, in order to mass-produce the superoxide disproportionase (Cu, Zn-SOD) according to the genetic engineering method, the existing natural state superoxide disproportionase ( CDNA of SOD) was cloned to obtain a natural base sequence, and then supernatant containing restriction enzymes NcoI, XhoI, SacII, SpeI and Sal I recognition sites for ease of genetic manipulation using oligonucleotide chemical synthesis and local mutation methods. Oxide disproportion and enzyme (SOD) genes were prepared.

즉, 본 발명은 인간 간(liver)세포의 cDNA라이브러리(Library)로 부터 초산화물 불균화 효소(SOD)의 자연 상태 염기 서열을 얻은 다음 유전자의 아미노 말단에 제한효소 Nco I 인지부위, 카복시말단에 Sal I 인지부위, 그리고 유전자 중간에 제한효소 XhoI, SacII 및 SpeI인지부위를 갖는 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자를 제조함으로써 차후 유전자 변형에 용이하게 설계된 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자 및 그 제조방법을 특징으로 한다.That is, the present invention obtains the natural nucleotide sequence of the superoxide disproportionase (SOD) from the cDNA library of human liver cells and then the Nco I recognition site at the amino terminus of the gene, at the carboxy terminus. Superoxide dismutase (SOD) genes designed for easy genetic modification by making a superoxide dismutase (SOD) gene having a Sal I recognition site and restriction enzymes XhoI, SacII and SpeI recognition sites in between Characterized in the manufacturing method.

이와 같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail as follows.

인간 간세포 cDNA 라이브러리(구입처:Clontech Laboratories,Inc.,4055 Fabian Way, Palo Alto,CA 94303, U.S.A., Catalog No.HL1001b)에서 SOD cDNA클론을 검색하기 위해, 공지되어 있는 초산화물 불균화 효소(SOD)의 9개 아미노산을 이용하여 Suggs et al.(PNAS,78.6613(1981))의 방법으로 혼합된 합성 탐침을 제조한 다음, 플라크 혼성화방법(Benton, W.D.& Davis, R.W., Science,196,180(1977))으로 초산화물 불균화 효소(SOD) cDNA 클론을 선별하였다.Known superoxide dismutase (SOD) to search for SOD cDNA clones in human hepatocyte cDNA libraries (Clontech Laboratories, Inc., 4055 Fabian Way, Palo Alto, CA 94303, USA, Catalog No. HL1001b) A synthetic probe was prepared by the method of Suggs et al. (PNAS, 78.6613 (1981)) using 9 amino acids of and then plaque hybridization method (Benton, WD & Davis, RW, Science, 196,180 (1977)). Superoxide dismutase (SOD) cDNA clones were selected.

선별된 cDNA 클론을 서던 블로팅 (Southern Blotting : Southern E.M., J.Mo l.Biol.98,503(1975))으로 확인하여, 생거의 다이데옥시 방법(Sanger Diodeoxy Method:PNAS,74,5463(1977))으로 염기서열을 확인하였다. 확인된 염기서열을 제1도에 나타내었다.Selected cDNA clones were identified by Southern blotting (Southern Blotting: Southern EM, J. Mo l. Biol. 98,503 (1975)), Sanger Diodeoxy Method (PNAS, 74,5463 (1977)). ) Confirmed the base sequence. The confirmed nucleotide sequence is shown in FIG.

상기의 초산화물 불균화 효소(SOD) cDNA를 함유하는 람다파아지로 부터 아미노 말단에 제한효소 NcoI 인지부위, 카복시 말단에 SalI인지 부위를 갖는 초산화물 불균화효소(SOD)유전자를 직접 얻기 위해Nco I 인지부위를 갖는 단일 가닥 27-mer의 프라이머 1(5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3')과SalI인지 부위를 갖는 단일가닥 30-mer의 프라이머 2(5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3')를 합성하고 초산화물 불균화효소(SOD) cDNA를 함유하는 람다 DNA를 주형으로 하는 폴리머레이즈 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 통해 NcoI 및 SalI 제한 효소 인지 부위를 갖는 SOD-헥산 절편을 증폭시켰다(제2도 a).In order to directly obtain a superoxide dismutase (SOD) gene having a restriction enzyme NcoI recognition site at the amino terminus and a SalI recognition site at the carboxy terminus from a lambda phage containing the SOD cDNA. A single stranded 27-mer primer 1 (5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3 ') having a recognition site and a single stranded 30-mer primer 2 (5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3') having a SalI recognition site were synthesized SOD-hexane fragments with NcoI and SalI restriction enzyme recognition sites were amplified by Polymerase Chain Reaction (PCR) using lambda DNA containing SOD cDNA as a template (Figure 2 a). .

이 핵산 절편을 T-4 폴리뉴클레오타이드 카이네이즈로 5'-말단에 포스페이트를 연결시킨 후, SmaI으로 절단된 M13mp18에 삽입시켜 국부 돌연변이에 이용할 주형(template)를 얻었다.This nucleic acid fragment was linked to the 5'-terminus by a T-4 polynucleotide kinase, and then inserted into M13mp18 digested with SmaI to obtain a template for local mutation.

제한효소 XhoI 인지부위를 포함하는 30-mer의 프라이머 3(5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3'), 제한 효소 SpeII 인지부위를 갖는 33-mer의 프라이머 4(5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTACCCAA-3') 및 제한효소 SpeI 인지부위를 갖는 27-mer의 프라이머 5(5'-TTCATGGACCACTAGTGTGCGGCCAAT-3')를 이용하여 국부 돌연변이 방법으로 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자의 아미노산 말단으로 부터 200여 염기쌍 떨어진 곳에 XhoI, 270여 염기쌍 떨어진 곳에SacII, 그리고 350여 염기쌍 떨어진 곳에 SpeI인지 부위를 만들었다(제2도b).30-mer primer 3 (5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGAGGATTAAAGTG-3 ') containing restriction enzyme XhoI recognition site, 33-mer primer 4 (5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTACCCAA-3') and restriction enzyme SpeI with restriction enzyme SpeII recognition site XhoI, 270 base pairs, located at about 200 base pairs away from the amino acid terminal of the superoxide disproportionase (SOD) gene by local mutation method using 27-mer primer 5 (5'-TTCATGGACCACTAGTGTGCGGCCAAT-3 ') having a recognition site. SacII and SpeI recognition sites were made at about 350 base pairs away (Figure 2b).

이상과 같이 cDNA 라이브러리 작성, 제한효소 NcoI, SalI인지 부위를 갖는 SOD-유전자 합성, 그리고 SOD 유전자내에 제한효소 XhoI, SacII, SpeI 부위 삽입과정을 도식화하여 제2도에 나타내었으며, 위의 제한 효소 부위를 갖는 설계된 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자 염기 서열 및 아이노산 서열을 제3도에 도시하였다.As shown in FIG. 2, the process of preparing cDNA library, SOD-gene synthesis having restriction enzyme NcoI, SalI recognition site, and insertion of restriction enzyme XhoI, SacII, SpeI site into SOD gene is shown in FIG. The designed superoxide dismutase (SOD) gene base sequence and the anoic acid sequence with are shown in FIG.

본 출원인은 이와 같은 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자를 함유하는 미생물(M13mp18-SOD)을 Escherichia coli LUCK-SOD-lE라 명명하였으며, 이를 1990년 6월 29일에 재단법인 한국종균협회에 기탁번호 KFCC-10699로 기탁한 바 있다.Applicant named such microorganism (M13mp18-SOD) containing superoxide disproportionase (SOD) gene as Escherichia coli LUCK-SOD-lE, which was deposited on June 29, 1990 with the Korean spawn association. It was deposited with KFCC-10699.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

인간 간세포 cDNA 라이브러리로 부터 초산화물 불균화 효소(SOD)검색Search for Superoxide Dismutase (SOD) from Human Hepatocyte cDNA Library

시판되고 있는 인간 간세포 cDNA라이브러리에서 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자를 지닌 파아지 람다를 선별하기 위해 플라크 하이브리디제이션(plaque hybridization, Benton W.D.& Davis, R.W.,Science 196,180(1977)) 방법을 이용하여 실시하였다. 이때 프로우브(probe)으로는 유전자 합성기(Applied Biosystem model 380B, U.S.A.)로 초산화물 불균화 효소(SOD) 96-104번째 아미노산 사이의 9개 펩타이트(Asp-Val-Ser-Ile-Glu-Asp-Ser-Val-Ile)를 기초로 하여 혼합된 시컨스 올리고 뉴클레오타이드 탐침 27-mer(5'-GATGT(G/Y)TCTATCGAAGATGT(G/T)ATC-3′)를 합성하였다. 1차로선별하여 나온 파아지 클라크를 2차,3차로 선별하여 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자를 지닌 파아지를 순수하게 선별하였다. 이같이 얻은 파아지를 배양하여 DNA를 추출한 후, 제한효소 EcoRI으로 절단시켜서,1% 아가로스겔 전기영동하고, 써던 블라팅(Southem, E., J.Mol. Biol.98,503(1975))으로 확인하였으며, EcoRI 절편을 분리해, M13mp18에 클로링시켜 Sanger dideoxy method(PNAS 74,5463(1977))로 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자의 DNA 염기서열을 확인하였다(제1도).In order to screen phage lambdas with superoxide disproportionase (SOD) genes in commercial human hepatocyte cDNA libraries, we used plaque hybridization (Benton WD & Davis, RW, Science 196,180 (1977)). Was carried out. At this time, the probe is a gene synthesizer (Applied Biosystem model 380B, USA) and 9 peptides (Asp-Val-Ser-Ile-Glu-Asp) between the 96th and 104th amino acid disulfase (SOD) amino acids. Based on -Ser-Val-Ile) a mixed sequence oligonucleotide probe 27-mer (5'-GATGT (G / Y) TCTATCGAAGATGT (G / T) ATC-3 ') was synthesized. Phage Clarke, first screened, was screened second and third, and phages containing SOD genes were purely selected. The phages thus obtained were cultured, DNA was extracted, digested with restriction enzyme EcoRI, electrophoresis on 1% agarose gel, and confirmed by Southern blotting (Southem, E., J. Mol. Biol. 98,503 (1975)). , EcoRI fragment was isolated and cloned into M13mp18 to confirm the DNA sequence of the superoxide dismutase (SOD) gene by Sanger dideoxy method (PNAS 74,5463 (1977)) (Figure 1).

[실시예 2]Example 2

제한효소 NcoI와 SalI 인지부위가 삽입된 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자 합성Synthesis of Superoxide Dismutase (SOD) Gene with Restriction Enzymes NcoI and SalI Recognition Sites

초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자를 효모 발현 벡터로 클로닝시키는데 용이하도록 유전자의 아미노 말단에는 Nco I 인지 부위, 카복시 말단에는 SalI 인지 부위가 되도록 고안하였다.To facilitate cloning of the superoxide dismutase (SOD) gene into a yeast expression vector, the amino terminus of the gene was designed to be Nco I recognition site and the carboxy terminus of SalI recognition site.

올리고 뉴클레오타이드 합성기(DNA Synthesizer, Applied Biosystem Inc., U.S.A.)로 Nco I 인지 부위가 포함된 단일 가닥 27-mer의 프라이머 1(5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3')과 SalI 인지부위를 갖는 단일 가닥 30-mer(5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3')의 프라이머 2를 합성하였다.Oligonucleotide synthesizer (DNA Synthesizer, Applied Biosystem Inc., USA) is a single stranded 27-mer with primer 1 (5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3 ') containing Nco I recognition sites and a single stranded 30-mer with SalI recognition sites Primer 2 of (5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3 ') was synthesized.

상기 생성물을 1.0 OD260(33μg/ml)을 취하여 건조시킨 다음,200μl의 증류수에 녹여 다음의 PCR반응에 사용하였다. 상기 실시예 1에서 얻은 SOD-유전자를 갖는 10μg의 파아지 핵산에 10μl의 10×Taq 플리머레즈 완충용액(100mM Tris-HCl, pH8.3, 500mM의 KCl, 15ml의 MgCl2, 0.1%(W/V)젤라틴,10μl의 dNTP'S 혼합용액: (dGTP, dATP,dTTP,dCTO가 각각 1.25mM 포함),5μl의 프라이머 1,5μl의 프라이머 2, 68.5μl의 증류수,0.5μl의 Ampli Taq DNA 폴리머레즈(Perkin-Elmer Cetus, U.S.A.)를 넣고 잘 혼합시킨다.The product was dried by taking 1.0 OD 260 (33 μg / ml), dissolved in 200 μl of distilled water, and used for the next PCR reaction. 10μg of phage nucleic acid having a SOD-gene obtained in Example 1, 10μl of 10 × Taq plymerase buffer solution (100mM Tris-HCl, pH8.3, 500mM KCl, 15ml of MgCl 2 , 0.1% (W / Gelatin, 10 μl of dNTP'S mixed solution: (including 1.25 mM of dGTP, dATP, dTTP, dCTO), 5 μl of primer 1, 5 μl of primer 2, 68.5 μl of distilled water, 0.5 μl of Ampli Taq DNA polymerase (Perkin) (Elmer Cetus, USA) and mix well.

이때 용액의 증발을 방지하기 위해 50μ1의 미네랄 오일을 첨가하였다(Saiki R.K, et al., Science 239,487(1988) ) .50 μl of mineral oil was added to prevent evaporation of the solution (Saiki R.K, et al., Science 239,487 (1988)).

온도순환기(DNA Thermocycler, Perkin-Elmer Cetus, U.S.A.)를 이용하였는데 온도 순환 프로그램은 94℃에서 30초: 50℃에서 30초: 72℃에서 1분간의 순환을 25회 반복하여 마지막으로 72℃에서 10분간 추가 반응시켰다.The temperature circulator (DNA Thermocycler, Perkin-Elmer Cetus, USA) was used.The temperature cycle program was repeated 25 times at 94 ° C for 30 seconds: 50 ° C for 30 seconds: 72 ° C for 1 minute and finally at 10 ° C for 72 ° C. It was further reacted for a minute.

증폭된 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자 핵산(약 470염기쌍)을 l% 아가로스 젤 전기영동 추출방법으로 정제하여 반응에 사용하였다(제2도 a).The amplified superoxide dismutase (SOD) gene nucleic acid (about 470 base pairs) was purified by l% agarose gel electrophoresis extraction method and used for the reaction (FIG. 2 a).

Sma I 제한효소로 절단시킨 M13mp18 RF-DNA와 앞에서 얻은 초산화물 불균화 효소(SOD)의 핵산절편을 동일량 혼합하고 2μ1이 10×리가아제 완충용액(500mM Tris-HCI, pH 7.6, 100mM의 MgCl2, 20mM의 DTT,10mM의 ATP,50μg/ml BSA), 2μl의 10mM ATP,1μl의 T4 DNA러가아제 (New England Biolabs, U.S.A.)에 증류수를 첨가하여 최종부피가 20μl가 되도록 하였다.Mix equal amounts of M13mp18 RF-DNA digested with Sma I restriction enzyme and nucleic acid fragments of superoxide disproportionase (SOD) obtained above, and 2μ1 of 10 × ligase buffer solution (500mM Tris-HCI, pH 7.6, 100mM MgCl Distilled water was added to 2 , 20 mM DTT, 10 mM ATP, 50 μg / ml BSA), 2 μl 10 mM ATP, 1 μl T4 DNA ligase (New England Biolabs, USA) to give a final volume of 20 μl.

14℃에서 하루 동안 접합 반응시킨 후 형질 전환시킨 대장균 아가 플레이트에서 흰색 플라크로 부터 얻은 RF-DNA를 EcoRI, HindIII로 동시 절단하여 M13mp18-SOD 클론을 선별하였다.M13mp18-SOD clones were selected by conjugation of RF-DNA obtained from white plaques with EcoRI, HindIII in a transformed Escherichia coli agar plate at 14 ° C. for one day.

[실시예 3]Example 3

초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자 내에 제한 효소 Xho I, Sal I 및 SpeI 부위 삽입 및 염기 서열 확인Insertion of restriction enzymes Xho I, Sal I and SpeI sites into the superoxide dismutase (SOD) gene and sequence identification

상기 실시예 2에서 얻어진 초산화물 불균화 효소(SOD) DNA를 함유하는 M13mp18-SOD 벡터 DNA를 대장균 CJ236(Bio-Rad's Mutagene in Vitro Mutagenesis Kit. 입수처:Bio-Rad Lab, 1000 AlfredNobel Dr., Hercules, CA 94547, U.S.A.)에 형질 전환시켜 배양한 후 유리딘(Uridine)을 함유하는 파아지의 단일가닥 U-DNA를 얻었다.M13mp18-SOD vector DNA containing superoxide dismutase (SOD) DNA obtained in Example 2 was obtained from E. coli CJ236 (Bio-Rad's Mutagene in Vitro Mutagenesis Kit., Bio-Rad Lab, 1000 Alfred Nobel Dr., Hercules , CA 94547, USA), and transformed and cultured to obtain a single-stranded U-DNA of phage containing Uridine.

한편,67,68번째 아미노산 위치에 Xho I인지 부위를 포함하는 30-mer의 프라이머 3(5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3'),88,89번째 아미노산 위치에 SacII인지 부위를 갖는 33-mer 프라이머 4(5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3') 및 118,119번째 아미노산위치에 SPE I 인지 부위를 갖는 27-mer의 프라이머 5(5'-TTCATGGACCACTAGTGTGCGGCCAAT-3')를 DNA합성기를 이용하여 합성한 후 260nm에서의 흡광도가 0.1이 되는 양을 취하여 건조시키고 카이네즈 반응조건(50mM Tris-HCl, pH 8.0.10mM의 MgCl2, 10mM DTT, 1mM의 ATP,10Units의 폴리뉴클레오타이드카이네즈) 하에서 37℃에서 30분간 인산화시켰다.Meanwhile, 30-mer primer 3 (5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3 ') including the Xho I recognition site at the 67,68th amino acid position, and 33-mer primer 4 having the SacII recognition site at the 88,89th amino acid position 5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3 ') and 27-mer primer 5 (5'-TTCATGGACCACTAGTGTGCGGCCAAT-3') having the SPE I recognition site at the 118th and 119th amino acid positions were synthesized using a DNA synthesizer, and the absorbance at 260 nm was 0.1. The resulting amount was dried, and phosphorylated at 37 ° C. for 30 minutes under kinase reaction conditions (50 mM Tris-HCl, pH 8.0.10 mM MgCl 2 , 10 mM DTT, 1 mM ATP, 10 Units polynucleotide kinase).

앞에서 얻은 단일 가닥 u-DNA(M13mp18-SOD)를 주형으로 하여 어닐링 조건(Annealing : 20mMTris-HCl, pH 7.5, 2mM의 MgCl2, 50mM NaCl)하에서 인산화시킨 프라이머를 10μl되게 혼합시킨 후, 70℃수조에 넣고 1시간 정도 식혔다. 여기에 1Unit의 T4 DNA 폴리머레즈(Polymerase)를 첨가한 다음500μM의 dNTP,lmM의 ATP,8mM의 MgCl2, 3mM의 Tris-HCl(pH 7.4),2mM의 DTT,50mM의 NaCl하에서 37℃에서 90분간 반응시켰다(제2도 b). 이를 JM l01(ATCC 33876)에 형질 전환후 상기한Sanger의 Dideoxy DNA Sequencing 방법으로 염기서열을 확인하였다.Using the single-strand u-DNA (M13mp18-SOD) obtained as a template, the primers phosphorylated under annealing conditions (Annealing: 20mMTris-HCl, pH 7.5, 2mM MgCl 2 , 50mM NaCl) were mixed to 10μl, and then the water was heated to 70 ° C. Put in and let cool for about 1 hour. 1 unit of T4 DNA polymerase was added thereto, followed by 500 μM of dNTP, lmM of ATP, 8 mM of MgCl 2 , 3 mM of Tris-HCl (pH 7.4), 2 mM of DTT, and 50 mM of NaCl at 90 ° C. at 90 ° C. The reaction was carried out for a minute (Fig. 2b). This was transformed into JM 01 (ATCC 33876) and the nucleotide sequence was confirmed by Sanger's Dideoxy DNA Sequencing method.

확인된 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자 염기 서열을 제3도에 나타내었다.The identified superoxide disproportionase (SOD) gene nucleotide sequence is shown in FIG.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명의 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자는 유전공학적인 방법에 따라 초산화물 불균화 효소(SOD)를 대량 생산하는데 유용하게 사용될 수 있는 유전자로서, 이에 의해 제조된 초산화물 불균화 효소(SOD)는 종래의 방법에서 제조된 소초산화물 불균화 효소(SOD)를 치료제로 사용시 항체가 생성되거나 저활성도의 문제점이 없고, 인간에 사용하기에 안전한 제품을 만들수 있을 뿐만 아니라, 유전공화적인 방법으로 대량 생산이 가능하게 되어 염증 치료제 뿐만 아니라, 기타 심장질환 및 호흡기 질환 치료등 다른 응용 분야에서도 사용이 가능할 것으로 기대된다.As described above, the superoxide disproportionase (SOD) gene of the present invention is a gene that can be usefully used for mass production of superoxide disproportionase (SOD) according to genetic engineering methods, and the superoxide produced thereby Oxide disproportionase (SOD) is not a problem of producing antibodies or low activity when using a small oxide disproportionase (SOD) prepared in the conventional method as a therapeutic agent, as well as to make a safe product for human use, It will be possible to mass-produce by genetic reconstruction method, so that it can be used not only for the treatment of inflammation, but also for other applications such as the treatment of other heart diseases and respiratory diseases.

Claims (15)

자연상태의 초산화물 불균화 효소(Cu,Zn-SOD)의 cDNA를 클로닝하여 자연상태의 염기서열을 얻은다음, 올리고 뉴클레오타이드 화학 합성 및 국부 돌연변이 방법을 이용하여 유전자 조작에 용이하도록 제한효소 Nco I, Xho I, SacII SpeI 및 Sal I인지 부위를 갖도록 한 다음의 염기서열의 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자.Cloning the cDNA of natural superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD) to obtain the natural sequence, and then restriction enzyme Nco I, to facilitate genetic manipulation using oligonucleotide chemical synthesis and local mutation methods. The superoxide dismutase (SOD) gene of the following nucleotide sequence which has Xho I, SacII SpeI, and Sal I recognition sites.
Figure kpo00001
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Figure kpo00002
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Figure kpo00003
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제1항에 있어서, 제한 효소 NcoI인지 부위는 유전자 아미노말단에 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자.2. The superoxide dismutase (SOD) gene of claim 1, wherein the restriction enzyme NcoI recognition site is configured to have a gene at the amino terminus. 제1항에 있어서, 제한 효소 Sal I인지 부위는 유전자의 카르복시 말단에 갖도록 구성됨을 특징으로하는 초산화물 불균화 효소 (SOD)유전자.The superoxide dismutase (SOD) gene of claim 1, wherein the restriction enzyme Sal I recognition site is configured to have at the carboxy terminus of the gene. 제1항에 있어서, 제한효소 Xho I, SacII 및 Spe I는 유전자 중간에 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자.2. The superoxide dismutase (SOD) gene of claim 1, wherein the restriction enzymes Xho I, SacII and Spe I are configured to be in the middle of the gene. 제1항 또는 제2항에 있어서, Nco I인지 부위가 포함된 단일 가닥 27mer의 프라이머 1은 5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자.The superoxide dismutase (SOD) gene according to claim 1 or 2, wherein the primer 1 of the single-strand 27mer including the Nco I recognition site is composed of 5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3 '. 제1항 또는 제2항에 있어서, Sal I인지 부위가 포함된 단일가닥 30mer의 프라이머 2는 5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자.The superoxide dismutase (SOD) gene according to claim 1 or 2, wherein the primer 2 of the single strand 30mer including Sal I recognition site is composed of 5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3 '. 제1항 또는 제4항에 있어서, 67,68번째 아미노산 위치에 Xho I인지 부위를 포함하는 30mer의 프라이머 3는 5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자.The superoxide dismutase (SOD) according to claim 1 or 4, wherein the primer 3 of 30mer including the Xho I recognition site at the 67th and 68th amino acid positions is composed of 5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGAGGATTAAAGTG-3 '. gene. 제1항 또는 제4항에 있어서,88,89번째 아미노산 위치에 SacII인지 부위를 갖는 33mer의 프라이머 4는 5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자.The superoxide dismutase (SOD) gene of claim 1 or 4, wherein the primer 4 of 33mer having the SacII recognition site at the 88,89th amino acid position is composed of 5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3 '. 제1항 또는 제4항에 있어서,118,119번째 아미노산 위치에 Spe I인지 부위를 갖는 27mer의 프라이머 5는 5'-TTCATGGAUUAUTAGTGTGCGGCAAT-3′로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화효소(SOD) 유전자.The superoxide dismutase (SOD) gene according to claim 1 or 4, wherein the primer 5 of 27mer having the Spe I recognition site at the 118,119th amino acid position is composed of 5'-TTCATGGAUUAUTAGTGTGCGGCAAT-3 '. 인간 간세포의 cDNA 라이브러리로 부터 초산화물 불균화 효소(SOD)의 자연 상태 염기서열을 얻은 다음, 초산화물 뷸균화 효소(SOD) cDNA를 함유하는 람다파아지로 부터 아미노 말단에 Nco I인지 부위,카복시 말단에 Sal I인지 부위를 갖는 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자를 직접 얻기 위해 Nco I인지부위를 갖는 단일 가닥 27-mer의 프라이머 1과 Sal I인지 부위를 갖는 단일 가닥 30-mer의 프라이머 2를 합성하고, 초산화물 불균화 효소(SOD) cDNA를 함유하는 람다 DNA를 주형으로 하는 폴리머레이즈체인 리엑션을 통해 Nco I 및 Sal I 제한 효소 인지 부위를 갖는 SOD-핵산 절편을 얻은 후, 이 핵산 절편을 T4 폴리뉴콜레오타이드 카이네이즈로 5'-말단을 인산화시킨 후, Sma1으로 절단된 M13mp18에 삽입시켜 국부돌연변이에 이용할 주형(template)를 얻고, 이를 이후 제한효소 Xho I인지 부위를 포함하는30-mer의 프라이머 3과 제한효소 SacII인지 부위를 갖는 33-mer의 프라이머 4 및 Spe I인지 부위를 갖는 27-mer의 프라이머 5를 이용하여 국부 돌연변이 방법으로 각 인지 부위를 갖도록 제조됨을 특징으로하는 초산화물 뷸균화 효소(SOD)유전자의 제조방법.The natural sequence of the superoxide disproportionase (SOD) was obtained from the cDNA library of human hepatocytes, and then the Nco I cognitive site at the amino terminus, and the carboxy terminus, from the lambda phage containing the superoxide dismutase (SOD) cDNA. In order to directly obtain a superoxide dismutase (SOD) gene having a Sal I recognition site, a single strand 27-mer primer 1 having a Nco I recognition site and a single strand 30-mer primer 2 having a Sal I recognition site were used. SOD-nucleic acid fragments having Nco I and Sal I restriction enzyme recognition sites were obtained through the synthesis and reaction of polymerase chains based on lambda DNA containing superoxide disproportionase (SOD) cDNA. Phosphorylated 5'-terminus with T4 polynucleotide kinase, and then inserted into M13mp18 cleaved with Sma1 to obtain a template for local mutation, which was then identified as restriction enzyme Xho I. Prepared to have each recognition site by local mutation method using primer 3 of 30-mer and primer 4 of 33-mer having restriction enzyme SacII recognition site and primer 5 of 27-mer having Spe I recognition site including the above Method for producing a superoxide disenzyme (SOD) gene, characterized in that. 제10항에 있어서, 프라이머 1은 5'-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자의 제조방법.The method of claim 10, wherein primer 1 is composed of 5′-ATCCATGGCGACGAAGGCCGTG-3 ′. 제10항에 있어서, 프라이머 2는 5'-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD) 유전자의 제조방법.The method of claim 10, wherein primer 2 is composed of 5′-AAGTCGACTTATTGGGCGATCCCAATTACA-3 ′. 제10항에 있어서, 프라이머 3은 5'-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자의 제조방법.The method of claim 10, wherein primer 3 is composed of 5′-ACCGTGTTTTCTCGAGAGAGGATTAAAGTG-3 ′. 제10항에 있어서, 프라이머 4는 5'-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자의 제조방법.The method of claim 10, wherein primer 4 is composed of 5′-CACACCATCTTTGTCCGCGGTCACATTGCCCAA-3 ′. 제10항에 있어서, 프라이머 5는 5'-TTCATGGAUUAUTAGTGTGCGGCCAAT-3'로 구성됨을 특징으로 하는 초산화물 불균화 효소(SOD)유전자의 제조방법.The method of claim 10, wherein the primer 5 is composed of 5′-TTCATGGAUUAUTAGTGTGCGGCCAAT-3 ′.
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WO2001088084A2 (en) * 2000-05-09 2001-11-22 Shanghai Biowindow Gene Development Inc. A novel polypeptide, a superoxide dismutase 11 and the polynucleotide encoding the polypeptide

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