CS227032B2 - Microorganism cultivating method - Google Patents

Microorganism cultivating method Download PDF

Info

Publication number
CS227032B2
CS227032B2 CS82535A CS53582A CS227032B2 CS 227032 B2 CS227032 B2 CS 227032B2 CS 82535 A CS82535 A CS 82535A CS 53582 A CS53582 A CS 53582A CS 227032 B2 CS227032 B2 CS 227032B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
dna
insulin
cdna
mrna
sequence
Prior art date
Application number
CS82535A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Raymoud M Pictet
Peter H Seeturg
Original Assignee
Univ California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/898,887 external-priority patent/US4264731A/en
Priority claimed from CS343578A external-priority patent/CS227002B2/en
Application filed by Univ California filed Critical Univ California
Priority to CS82535A priority Critical patent/CS227032B2/en
Publication of CS227032B2 publication Critical patent/CS227032B2/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu pěstování mikroorganismu, zejména izolace specifického sledu nukleotidů, který obsahuje genetický informační kód pro specifickou bílkovinu, syntézy DNA, která obsahuje tento specifický sled nukleotidů a přenosu této DNA na mikroorganismus, v němž je možno tuto DNA pomnožit. Vynález se dále týká izolace genu růstového hormonu, čištění těchto látek, jejich přenosu a jejich množení v mikrobiálním hostiteli a zjištění jejich vlastností. Způsobem podle vynálezu je možno vyrobit celou řadu nových produktů. Tyto produkty v sobě zahrnují i rekombinantní plasmid, obsahující specifický sled nukleotidů, odvozený z vyššího organismu a nový mikroorganismus, který obsahuje jako část svého genetického seskupení specifický sled nukleotidů, odvozený od vyššího organismu.The invention relates to a method of growing a microorganism, in particular to isolating a specific nucleotide sequence comprising a genetic information code for a specific protein, synthesizing a DNA comprising the specific sequence of nucleotides and transferring the DNA to a microorganism in which the DNA can be propagated. The invention further relates to the isolation of the growth hormone gene, the purification of these substances, their transfer and their multiplication in a microbial host, and the detection of their properties. A number of new products can be produced by the process of the invention. These products also include a recombinant plasmid containing a specific nucleotide sequence derived from a higher organism and a novel microorganism containing, as part of its genetic grouping, a specific nucleotide sequence derived from a higher organism.

V průběhu přihlášky jsou užívány zkratky, uvedené v následující tabulce:The following abbreviations are used during the application:

DNA — kyselina desoxyribonukleováDNA - desoxyribonucleic acid

RNA — kyselina ribonukleová cDNA — komplementární DNA (enzymaticky syntetizovaná ze sledu mRNA) mRNA — RNA účastnící se přenosu („messenger RNA“) tRNA — přenesená RNA („transfe RNA“) dATP — desoxyadenosintrifosfát dGTP — desoxyguanosintrifosfát dCTP — desoxycytidintrifosfátRNA - ribonucleic acid cDNA - complementary DNA (enzymatically synthesized from the mRNA sequence) mRNA - RNA involved in messenger RNA tRNA - transferred RNA dATP - desoxyadenosine triphosphate dGTP - desoxyguanosine triphosphate dCTP - desoxycytidine triphosphate

A — adeninA - adenine

T — thyminT-thymine

G — guaninG - guanine

C — cytosinC - cytosine

Tris — 2-amino-2-hydroxyethyl-l,3-propandiolTris-2-amino-2-hydroxyethyl-1,3-propanediol

EDTA — kyselina ethylendiamintetraoctová ATP — adenosintrifosfát TTP — thymidintrifosfátEDTA - ethylenediaminetetraacetic acid ATP - adenosine triphosphate TTP - thymidine triphosphate

Biologický význam základní sekvence DNA spočívá v tom, že v něm je uložena genetická informace. Je známo, že sled bází v DNA se užívá jako kód, který určuje sled aminokyselin ve všech bílkovinách, které buňka vyrábí. Mimoto se část tohoto sledu užívá k regulačním účelům, zejména k řízení doby a množství výroby jednotlivých bílkovin. Povaha tohoto řízení je zatím jen částečně objasněna. Konečně se užívá sekvence bází v každém řetězci jako základ pro obnovování DNA, jakož i pro množení DNA, které doprovází každé buněčné dělení.The biological importance of the basic DNA sequence is that it stores genetic information. It is known that the base sequence in DNA is used as a code that determines the amino acid sequence in all proteins that a cell produces. In addition, part of this sequence is used for regulatory purposes, in particular to control the time and amount of production of individual proteins. The nature of these proceedings has so far been only partially clarified. Finally, the base sequence in each strand is used as a basis for DNA renewal as well as for DNA multiplication that accompanies each cell division.

Způsob, jímž se základní informace o sledu bází v DNA užívá k určení sledu aminokyselin v bílkovinách, je základním procesem, který je v širším smyslu univerzální pro všechny živé organismy. Bylo prqkázá227032 no, že každá aminokyselina, která se nachází v bílkovinách, je určena jedním nebo větším počtem sledů trinukleotidů. Z toho vyplývá, že pro každou bílkovinu je možno zjistit odpovídající segment DNA, který obsahuje sekvenci tripletů, která odpovídá sledu aminokyselin v dané bílkovině. Genetický kód je znázorněn v následující tabulce.The way that basic DNA sequence information is used to determine the amino acid sequence of proteins is a fundamental process that is broadly universal for all living organisms. It has been shown that each amino acid found in proteins is determined by one or more sequences of trinucleotides. It follows that for each protein it is possible to detect a corresponding DNA segment that contains a triplet sequence that corresponds to the amino acid sequence of the protein. The genetic code is shown in the following table.

Biologický způsob přeměny sekvence nukleotidů jako informace do sledu aminokyselin v prvním stupni spočívá v tom, že lokální segment DNA se sledem, který určuje strukturu bílkoviny, která má být vyrobena se nejprve změní ve svou kopii pomocí RNA. RNA je polynukleotid, který je podobný DNA s tím rozdílem, že ribóza je nahrazena desoxyribózou a je užito uracilu místo thyminu. Báze RNA se mohou dostat do týchž vztahů jako v DNA. V důsledku toho je možno vytvořit v RNA komplement ke sledu nukleotidů DNA. Takto modifikovaná RNA se nazývá mRNA, protože je intermediárním článkem mezi genetickou soustavou a soustavou pro syntézu bílkovin v buňce.The biological way of converting the nucleotide sequence as information into the amino acid sequence in the first step is that the local DNA segment with the sequence that determines the structure of the protein to be produced is first transformed into its copy by RNA. RNA is a polynucleotide that is similar to DNA except that ribose is replaced by desoxyribose and uracil is used instead of thymine. RNA bases can get into the same relationships as in DNA. As a result, it is possible to create a complement in the RNA to the DNA nucleotide sequence. This modified RNA is called mRNA because it is an intermediate link between the genetic system and the protein synthesis system in the cell.

V buňce se užívá mRNA v komplexních procesech, včetně enzymů a organel, jejichž činností dochází k syntéze určitého specifického sledu aminokyselin. Tento způsob se nazývá translací mRNA.The cell uses mRNA in complex processes, including enzymes and organelles, to synthesize a specific sequence of amino acids. This method is called mRNA translation.

V řadě případů jsou nutné ještě další stupně, jichž je zapotřebí k přeměně syntetizovaného sledu aminokyselin a funkční bílkoviny. Jako příklad bude uveden insulin. Genetický kód fenylalanin (Phe) TTK leucin (Leu) XTY isoleucin (Ile) ATM methionin (Met) ATG valin (Val) CTL serin (Ser) OPS prolin (Pro) CCL threonin (Thr) ACL alanin (Ala) GCL tyrosin (Tyr) TAK terminační signál TAJ terminační signál TGA histidin (His) CAK glutamin (Gin) CA) asparagin (Asn) AAK lysin (Lys) AAJ kyselina asparagová (Asp) CAK kyselina glutamová (Glu) CA) cystein (Cys) TGK tryptofan (Try) TGG arginin (Arg) WGZ glycin (Gly) GGLIn many cases, additional steps are required to convert the synthesized amino acid sequence and functional protein. Insulin will be exemplified. Genetic code phenylalanine (Phe) TTK leucine (Leu) XTY isoleucine (Ile) ATM methionine (Met) ATG valine (Val) CTL serine (Ser) OPS proline (Pro) CCL threonine (Thr) ACL alanine (Ala) GCL tyrosine (Tyr) ) TAK termination signal TAJ termination signal TGA histidine (His) CAK glutamine (Gln) CA) asparagine (Asn) AAK lysine (Lys) AAJ aspartic acid (Asp) CAK glutamic acid (Glu) CA) cysteine (Cys) TGK tryptophan (Try TGG arginine (Arg) WGZ glycine (Gly) GGL

Klíč:Key:

Každá skupina tří písmen znamená trinukleotid DNA s 5‘ na levé straně a 3‘ na pravé straně. Jednotlivá písmena znamenají purinové nebo pyrimidinové zásady, které tvoří sled nukleotidů.Each group of three letters represents a DNA trinucleotide with 5 ‘on the left and 3‘ on the right. Single letters mean purine or pyrimidine bases that form a nucleotide sequence.

A = adeninA = adenine

G = guaninG = guanine

C = cytosinC = cytosine

T = thyminT = thymine

X = T nebo C je-li Y a nebo GX = T or C when Y and G

X ’== C, je-li Y C nebo TX ’== C if Y is C or T

Y = A, G, C nebo T, je-li X CY = A, G, C or T when X is C

Y = A nebo G, je-li X TY = A or G when X is T

W — C nebo A, je-li Z A nebo G W C, je-li Z C nebo T Z — A, G, C nebo T, je-li W C Z = A nebo C, je-li W A QR = TC, je-li S A, G, C nebo T QR = AG, je-li S T nebo C S = A, G, C nebo T, je-li QR TC S = T nebo C, je-li QR AG ) — A nebo GW - C or A, if ZA or GWC, if ZC or TZ - A, G, C or T, if WCZ = A or C, if WA QR = TC, if SA, G, C or T QR = AG if ST or CS = A, G, C or T if QR TC S = T or C if QR AG) - A or G

Κ = T nebo C L = A, T, C nebo G M = A, C nebo TΚ = T or C L = A, T, C or G M = A, C or T

Místo pro působení enzymu Alu I — sled AG i CT, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Alu I.Alu I treatment site - A sequence of AG and CT, specifically cleaved at the arrow site by Alu I endonuclease.

Místo pro působení enzymu Bam HI —sled G i ATCC, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Bam HI.Bam HI treatment site - sequence G and ATCC, specifically cleaved at the arrow site by Bam HI endonuclease.

Místo pro působení enzymu Bgl I — sled GCCNNNN l NGGC, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Bgl I (N znamená jakýkoliv nukleotid).Bgl I treatment site - sequence GCCNNNN 1 NGGC, specifically cleaved at the arrow site by Bgl I endonuclease (N stands for any nucleotide).

Místo pro působení enzymu Eco RI — sled G i AATTC, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Eco RI.Eco RI site - G and AATTC sequence specifically cleaved at the arrow site by Eco RI endonuclease.

Místo pro působení endonukleázy Eco RII — sled i CCAGG nebo i CCTGG, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Eco RII.Eco RII endonuclease site - a sequence of both CCAGG or CCTGG, specifically cleaved at the arrow site by Eco RII.

Místo pro působení endonukleázy Hae II — sled AGCGC 1 T nebo AGCGC i C nebo GGCGC i T nebo GGCGC 1 C, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Hae II.Hae II endonuclease treatment site - sequence of AGCGC 1 T or AGCGC i C or GGCGC i T or GGCGC 1 C, specifically cleaved at the arrow site by Hae II endonuclease.

Místo pro působení endonukleázy Hinc II — sled GTTAAC nebo GTCAAG nebo GTCGAC, specificky štěpený endonukleázou Hinc II.Hinc II Endonuclease Treatment Site - GTTAAC or GTCAAG or GTCGAC sequence, specifically cleaved by Hinc II endonuclease.

Místo pro působení endonukleázy Pst I — sled CTGCA i G, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Pst I.Pst I endonuclease site - CTGCA and G sequence, specifically cleaved at the arrow site by Pst I endonuclease

Místo pro působení endonukleázy Sal I — sled G i TCGAC, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Sal I.Sal I endonuclease site - G and TCGAC sequence specifically cleaved at the arrow site by Sal I endonuclease

Místo pro působení endonukleázy Sst I — sled GAGCT i C, specificky štěpený v místě šipky endonukleázou Sst I.Sst I endonuclease site - GAGCT and C sequence, specifically cleaved at the arrow site by Sst I endonuclease

Bezprostředním prekursorem insulinu je polypeptid, nazývaný proinsulin, který obsahuje dva insulinové řetězce A a ll, spojené mezi sebou dalším peptidem C, jak bylo popsáno v publikacích Steiner, D. R., Ounningham D., Spigelman L. a Eten B., Science 157, 697 (1967). V poslední době byly podány zprávy o tom, že počátečním translačním produktem insulinové mRNA není vlastní proinsulin, nýbrž preproinsulin, který obsahuje ještě více než 20 dalších aminokyselin na aminovém konci proinsulinu, jak bylo popsáno v publikaci Cahn S. J., Keim F. a Steiner F. D., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 73, 1964 (1976) a v publikaci Lomedico P. T. a Saunders C. F., Nud. Acids Res. 3, 381 (1976).The immediate precursor of insulin is a polypeptide called proinsulin, which contains two insulin chains A and II linked together by another peptide C as described in Steiner, DR, Ounningham D., Spigelman L. and Eten B., Science 157, 697 (1967). Recently, it has been reported that the initial translation product of insulin mRNA is not proinsulin itself but preproinsulin, which contains more than 20 additional amino acids at the amino terminus of proinsulin, as described in Cahn SJ, Keim F. and Steiner FD, Why. Nati. Acad. Sci. USA 73, 1964 (1976) and in Lomedico P.T. and Saunders C.F., Nud. Acids Res. 3, 381 (1976).

Strukturu molekuly propreinsulinu je možno schematicky znázornit jakoThe structure of the propreinsulin molecule can be schematically represented as

NHž- (prepeptid j -řetězec B- (C-peptid) -řetězec A-COOH.NH2 - (prepeptide j) - chain B- (C-peptide) - chain A-COOH.

V buňkách vyšších organismů, například obratlovců, je možno nalézt mnohé bílkoviny, které mají lékařský význam nebo význam pro výzkum. Jde například o hormon insulin, další hormony peptidové povahy, například růstový hormon, bílkoviny, které působí při řízení krevního tlaku a různé druhy enzymů s průmyslovým, lékařským nebo výzkumným významem. Je často velmi obtížné získat tyto bílkoviny v použitelném množství extrakcí a organismů, tento problém je zvláště tíživý v případě lidských bílkovin. Je proto nutné nalézt způsob, kterým by bylo možno tyto bílkoviny získat mimo původní organismus v dostatečném množství.In proteins of higher organisms, such as vertebrates, many proteins of medical or research interest can be found. These include, for example, the hormone insulin, other hormones of a peptide nature, such as growth hormone, proteins that act to control blood pressure, and various types of enzymes of industrial, medical or research interest. It is often very difficult to obtain these proteins in a usable amount of extractions and organisms, this problem is particularly burdensome in the case of human proteins. It is therefore necessary to find a way in which these proteins can be obtained in sufficient quantities outside the original organism.

V některých případech je možné získat příslušné buněčné linie, které je pak možno udržovat jako tkáňové kultury. Růst buněk ve tkáňových kulturách je však pomalý, růstové prostředí je velmi drahé, podmínky při pěstování musí být přesně zachovány a výtěžky jsou poměrně nízké. Často je velmi obtížné udržet buněčnou l!nii s žádanými vlastnostmi.In some cases, appropriate cell lines can be obtained and maintained as tissue cultures. However, cell growth in tissue cultures is slow, the growth environment is very expensive, the growing conditions must be accurately maintained and yields are relatively low. Often it is very difficult to maintain cell l ! nii with desired properties.

Naproti tomu je možno snadno pěstovat mikroorganismus, například bakterie v chemicky definovaných živných prostředích. Fermentační způsoby jsou vysoce propracované a je možno je dobře řídit. Růst organismů je rychlý a je možno získat vysoké výtěžky. Mimoto jsou některé mikroorganismy přesně geneticky definovány a jsou tak vlastně jedněmi z nejlépe definovaných organismů vůbec.In contrast, microorganisms such as bacteria can be easily grown in chemically defined nutrient media. The fermentation processes are highly sophisticated and can be well controlled. The growth of organisms is rapid and high yields can be obtained. Moreover, some microorganisms are precisely genetically defined and are actually one of the best defined organisms ever.

Z těchto důvodů je vysoce žádoucí dosáhnout přenosu genetického kódu pro bílkoviny s lékařským významem z organismu, v němž se tato bílkovina běžně produkuje na příslušný mikroorganismus. Tímto způsobem by bylo možno dosáhnout toho, že uvedená bílkovina by byla produkována mikroorganismem za řízeních podmínek růstu, takže by bylo možno ji získat v žádaném množství. Je také možné tímto způsobem podstatně snížit náklady na výrobu této bílkoviny. Mimoto by možnost izolace a přenosu genetického sledu, který určuje produkci určité bíkoviny na mikroorganismus a dobře definovanou genetickou strukturu měla velkou cenu pro výzkum způsobu, kterým se řídí syntéza této bílkoviny a pro výzkum chování této bílkoviny po syntéze. Mimoto by bylo možno izolovaný genetický sled měnit na kód pro různé bílkoviny se změněnými léčebnými nebo funkčními vlastnostmi.For these reasons, it is highly desirable to have a genetic code transfer for proteins of medical importance from the organism in which the protein is normally produced to the microorganism in question. In this way, it would be possible for the protein to be produced by the microorganism under controlled growth conditions so that it could be obtained in the desired amount. It is also possible in this way to substantially reduce the cost of producing this protein. In addition, the possibility of isolating and transferring a genetic sequence that determines the production of a certain protein to a microorganism and a well-defined genetic structure would be of great value for research into the way the protein is synthesized and for the post-synthesis behavior of that protein. In addition, the isolated genetic sequence could be converted to code for different proteins with altered therapeutic or functional properties.

Způsobem podle vynálezu je možno uvedeného cíle dosáhnout. Způsob podle vynálezu v sobě zahrnuje celou řadu reakcí, včetně enzymaticky katalyzovaných reakcí. Povaha těchto enzymatických reakcí, pokud je známá, je současně vždy popsána.The method according to the invention achieves this objective. The process of the invention involves a variety of reactions, including enzymatically catalyzed reactions. The nature of these enzymatic reactions, if known, is always described at the same time.

Reverzní transkriptáza katalyzuje syntézu DNA za přítomnosti modifikované RNA, oligodesoxynukleotidu a čtyř desoxynukleosidtrifosfátu, dATP, dGTP, dCTP a TTP. Reakce začíná na nekovalentní vazbě oligodesoxynukleotidu, který se váže na polohu 3‘ mRNA, načež se postupně váží příslušné desoxynukleotidy, jak je to stanoveno při tvorbě nukleotidového sledu mRNA, a to na polohu 3‘ rostoucího řetězce. Výsledná molekula obsahuje původní RNA spolu s komplementárním DNA, která je vázána jednoduchou smyčkou DNA. Reverzní transkriptáza může rovněž katalyzovat podobnou reakci při použití modifikované DNA, v tomto případě je výsledným produktem sloučenina s dvěma řetězci DNA, které jsou spolu spojeny smyčkou, tvořenou jediným řetězcem DNA. Tyto postupy byly popsány v publikaci Aviv H. a Leder R., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 69, 1408 (1972) a Efstratiadis A., Kafotos, F. C., Maxam A. F. a Manistis T., Cell 7, 279 (1976).Reverse transcriptase catalyzes DNA synthesis in the presence of modified RNA, oligodesoxynucleotide and four desoxynucleoside triphosphate, dATP, dGTP, dCTP, and TTP. The reaction begins with the non-covalent binding of an oligodesoxynucleotide that binds to the 3 ‘mRNA position, then sequentially binds the corresponding desoxynucleotides, as determined by the nucleotide sequence of the mRNA, to the 3‘ position of the growing chain. The resulting molecule contains the original RNA together with complementary DNA that is bound by a single DNA loop. The reverse transcriptase can also catalyze a similar reaction using modified DNA, in which case the resulting product is a compound with two strands of DNA joined together by a single DNA strand loop. These procedures have been described by Aviv H. and Leder R., Proc. Nati. Acad. Sci. USA 69, 1408 (1972) and Efstratiadis A., Kafotos, F. C., Maxam A. F., and Manistis T., Cell 7, 279 (1976).

Restrikční endonukleázy jsou enzymy, které jsou schopny hydrolyzovat fosfodiesterové vazby ve dvojitém řetězci DNA, čímž dojde k přerušení kontinuity řetězce DNA. V případě, že DNA má formu uzavřené smyčky, mění se tato smyčka na lineární strukturu. Základní vlastností enzymu tohoto typu je skutečnost, že k hydrolytickému působení dochází pouze v místě, kde se nachází specifický sled nukleotidů. Toto místo má základní význam pro působení restrikční endonukleázy. Enzymy tohoto typu byly izolovány z různých zdrojů a byly charakterizovány místem svého působení v nukkleotidovém řetězci.Restriction endonucleases are enzymes that are capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in the double strand of DNA, thereby breaking the continuity of the DNA strand. When the DNA is in the form of a closed loop, it turns into a linear structure. An essential characteristic of this type of enzyme is that the hydrolytic action occurs only at the site where the specific nucleotide sequence is located. This site is essential for the action of a restriction endonuclease. Enzymes of this type have been isolated from various sources and have been characterized by their site of action in the nucleotide chain.

Některé restrikční endonukleázy hydrolyzují fosfodiesterové vazby v obou řetězcích v tomtéž místě, jiné enzymy tohoto typu katalyzují hydrolýzu vazeb, které jsou od sebe odděleny pouze několika nukleotidy, takže vznikají volné části jednotlivých řetězců, které jsou odštěpeny od základní molekuly. Koncové části těchto řetězců se možno vystavit štěpení tímto enzymem, mumu, aby byla znovu vybudována hydrolyzovaná DNA. Protože každá DNA, kterou je možno vystavit štěpení tímto enzymem, musí obsahovat místo jeho působení, dochází ke vzniku stejných koncových částí, takže tímto způsobem je možno propojit heterologní řetězce DNA, které byly uvolněny svrchu uvedeným enzymem. Tyto postupy byly popsány v publikaci Roberts, R. J, Crit. Rev. Biochem. 4, 123 (1976). Místa, v nichž uvedené enzymy mohou působit se přirozeně vyskytují poměrně vzácně, použitelnost těchto enzymů však byla zvýšena chemckou syntézou dvojitého řetězce oligonukleotidů, které nesou místa, vhodná pro působení enzymu. Tímto způsobem je možno spojit téměř jakýkoli segment DNA s jiným segmentem tak, že se prostě naváže další nukleotid, v němž se nachází místo vhodné pro působení restrikční endonukleázy na některý konec molekuly a vzniklý produkt se pak podrobí hydrolýze příslušnou restrikční endonukleázou, čímž vznikají odpovídající zakončení, jak bylo popsáno v publikacích Heyneker H. L, Shine J, Goodman II. R., Bayer H. W, Rosenberg J, Dickerson R. E, Narang S. A, Itakura K, Lín S. a Riggs A. D, Nátuře 263, 748 (1976) a Scheller R. H, Dickerson Η. E, Boyer H. W, Riggs A. D. a Itakura K, Science 196, 177 (1977).Some restriction endonucleases hydrolyze phosphodiester linkages in both chains at the same site, other enzymes of this type catalyze the hydrolysis of bonds that are separated by only a few nucleotides, leaving free portions of the individual chains that are cleaved from the parent molecule. The terminal portions of these strands can be subjected to digestion with this enzyme, mum, to rebuild the hydrolyzed DNA. Since each DNA that can be subjected to digestion with this enzyme must contain a site of action, the same terminal portions are formed so that heterologous DNA strands that have been released by the above enzyme can be joined in this way. These procedures have been described in Roberts, R.J., Crit. Roar. Biochem. 4, 123 (1976). The sites where these enzymes can act naturally occur relatively rarely, but the usefulness of these enzymes has been increased by chemical synthesis of the double-stranded oligonucleotides carrying the enzyme-appropriate sites. In this way, almost any DNA segment can be joined to another segment by simply linking another nucleotide with a restriction endonuclease site at either end of the molecule and then hydrolyzing the resulting product with the appropriate restriction endonuclease to produce the corresponding end as described by Heyneker H. L, Shine J, Goodman II. R., Bayer, H., Rosenberg, J, Dickerson, R. E, Narang, S.A, Itakura, K, Lin, S., and Riggs, A., Nature 263, 748 (1976), and Scheller, R., Dickerson. E, Boyer H. W, Riggs A. D. and Itakura K, Science 196, 177 (1977).

Sl-endonukleáza je enzym, který vysoce specificky hydrolyzuje fosfodiesterové vazby v DNA s jednoduchým řetězcem nebo jednoduché kličky DNA, která jinak obsahuje dva řetězce, jak bylo popsáno v publikaci Vogt, V. H, Eur. J. Biochem. 33, 192 (1973).S1-endonuclease is an enzyme that highly specifically hydrolyzes phosphodiester bonds in single-stranded DNA or single-stranded DNA that otherwise contains two strands, as described in Vogt, V. H, Eur. J. Biochem. 33, 192 (1973).

DNA ligáza je enzym, který je schopen katalyzovat tvorbu fosfodiesterové vazby mezi dvěma segmenty DNA s 5‘ fosfátem a 3‘ hydroxylovou skupinou, tak jak se mohou vytvořit ze dvou fragmentů DNA. Normální funkcí tohoto enzymu je patrně připojit jednoduchý řetězec nebo část řetězce v molekule DNÁ s dvěma řetězci. Za příslušných podmínek však může DNA ligáza katalyzovat spojení volných konců kovalentním způsobem, jak bylo popsáno v publikaci Sgaramella V, Van de Sande J. H, a Khorana H. G, Proč. Hetl. Acad. Sci. USA 67, 1468 (1970).DNA ligase is an enzyme that is able to catalyze the formation of phosphodiester linkage between two DNA segments with 5 ‘phosphate and 3‘ hydroxyl groups, as they can be formed from two DNA fragments. The normal function of this enzyme is to attach a single strand or a portion of a strand in a double-stranded DNA. However, under appropriate conditions, the DNA ligase can catalyze the joining of the free ends in a covalent manner as described by Sgaramella V, Van de Sande, J. H, and Khorana, H. G, Proc. Hetl. Acad. Sci. USA 67, 1468 (1970).

Alkalická fosfatáza je enzym, jehož obecnou schopností je hydrolyzovat estery fosfátu včetně 5!-terminálního fosfátu DNA.Alkaline phosphatase is an enzyme whose general ability is to hydrolyze phosphate esters including 5 ! -terminal phosphate DNA.

Dalším stupněm, který je nutno popsat, je včlenění specifického fragmentu DNA do vektoru DNA, jako je například plasmid. Plasmid je termín, kterým se nazývá autonomní replikační jednotka DNA, tak jak je ji možno nalézt v mikrobiální buňce, odlišná od genomu vlastní hostitelské buňky. Plasmid není geneticky vázán na chromozóm hostitelské buňky. DNA plasmid existuje jako kruhová molekula s dvojitým řetězcem s molekulovou hmotností řádu několika miliónů, i když hmotnost některých molekul je vyšší než 108, molekuly tohoto typu obvykle tvoří pouze malý podíl celkové DNA buňky. DNA plasmid je možno obvykle oddělit od DNA buňky hostitele, vzhledem k velkému rozdílu ve velikosti molekuly. Plasmidy se mohou množit nezávisle na rychlosti buněčného dělení buněk hostitele a v některých případech je jejich množení možno řídit změnami růstových podmínek. Přestože plasmid existuje ve formě uzavřeného kruhu, je možno uměle zavést do plasmidu segment DNA, takže se vytvoří rekombinanta plasmidu s větší molekulou, aniž by byla ovlivněna rozmnožovací schopnost plasmidu nebo jiná jeho schopnost. Plasmid proto slouží jako vhodný vektor pro přenos segmentu DNA do buňky hostitele. Plasmidy, kterých se užívá při tvorbě rekombinant DNA typicky obsahují geny, které mohou být vhodné pro selekční účely, například geny na odolnost proti určitým látkám.The next step to be described is to incorporate a specific DNA fragment into a DNA vector, such as a plasmid. A plasmid is a term called an autonomous DNA replication unit, as found in a microbial cell, distinct from the genome of the host cell itself. The plasmid is not genetically bound to the host cell chromosome. A DNA plasmid exists as a double-stranded circular molecule with a molecular weight of several million, although some molecules are greater than 10 8 , molecules of this type usually make up only a small proportion of the total DNA of a cell. The DNA plasmid can usually be separated from the DNA of the host cell, due to the large size difference of the molecule. Plasmids may proliferate independently of the cell division rate of the host cells, and in some cases their proliferation may be controlled by changes in growth conditions. Although the plasmid exists in the form of a closed ring, it is possible to artificially introduce a DNA segment into the plasmid so that a larger molecule recombinant plasmid is formed without affecting the reproductive capacity of the plasmid or its other ability. The plasmid therefore serves as a suitable vector for transferring a DNA segment into a host cell. The plasmids used to produce recombinant DNA typically contain genes that may be suitable for selection purposes, for example, genes for resistance to certain substances.

Aby bylo možno blíže popsat způsob podle vynálezu, bude tento způsob znázorněn na izolaci a přenosu insulinového genu krysy. Insulin byl zvolen pro svůj velký význam v klinickém lékařství a také proto, že jeho metabolismus a struktura jsou v základním výzkumu dobře propracovány. Popsaný postup je použitelný i pro izolaci insulinového genu jiných organismů včetně člověka každým odborníkem.In order to describe the method of the invention in more detail, the method will be illustrated for the isolation and transfer of the rat insulin gene. Insulin was chosen for its great importance in clinical medicine and also because its metabolism and structure are well developed in basic research. The procedure described is also applicable to the isolation of the insulin gene of other organisms, including man, by any person skilled in the art.

Insulin byl poprvé izolován v roce 1922. V současné době je použití tohoto hormonu pro léčbu cukrovky dobře známo. Běžným zdrojem Insulinu je slinivka břišní Skotu a vepře, přesto však vzniká nedostatek tohoto hormonu, protože množství lidí, nemocných cukrovkou na celém světě stoupá; Mimoto řada těchto nemocných postupem času vyvíjí alergické reakce proti hovězímu a vepřovému insulinu s příslušnými nepříznivými důsledky. Bylo by proto žádoucí získat v dostatečném množství lidský insulin. Výroba lidského insulinu v bakteriálních kulturách by byla dobrým řešením tohoto problému. Zatím však byly všechny pokusy o toto pěstování brzděny skutečností, že až dosud nebylo možno včlenit insulinový gen do bakteriální buňky. Způsob podle vynálezu toto včlenění umožňuje.Insulin was first isolated in 1922. At present, the use of this hormone for the treatment of diabetes is well known. The common source of insulin is the pancreas of cattle and pigs, but there is a lack of this hormone as the number of people with diabetes worldwide is rising; In addition, many of these patients develop allergic reactions against bovine and porcine insulin over time, with the corresponding adverse consequences. It would therefore be desirable to obtain human insulin in sufficient quantities. Production of human insulin in bacterial cultures would be a good solution to this problem. So far, however, all attempts at this cultivation have been hampered by the fact that until now it has not been possible to incorporate the insulin gene into a bacterial cell. The method according to the invention enables this incorporation.

Možnost získat DNA se specifickým sledem, který je zároveň genetickým kódem pro specifickou bílkovinu, umožňuje modifikovat sled nukleotidu chemicky nebo biologický tak, že produkovaná specifická bílkovina je rovněž modifikována. Tímto způsobem je například možno vyrobit modifikovaný insulin pro určité lékařské účely. Genetická schopnost vyrobit jakýkoli řetězec aminokyselin, vhodný pro včlenění do insulinového řetězce nebo mající základní funkční vlastnosti insulinu může být přenesena na mikroorganismus. Podobné podmínky je možno zajistit i v případě růstového hormonu.The ability to obtain DNA with a specific sequence that is also the genetic code for a specific protein allows to modify the nucleotide sequence chemically or biologically so that the specific protein produced is also modified. In this way, for example, it is possible to produce modified insulin for certain medical purposes. The genetic ability to produce any amino acid chain suitable for incorporation into the insulin chain or having the essential functional properties of insulin can be transferred to the microorganism. Similar conditions can be provided for growth hormone.

Schopnost přenést genetický kód pro specifickou bílkovinu, nutnou pro normální metabolismus určitého vyššího organismu na mikroorganismus, například bakterii, otví227032 rá možnost pěstovat tuto bílkovinu ve formě běžné kultury. Tím je také otevřena možnost získat větší množství těchto bíikovin a postupně je vůbec nahradit bílkovinami, produkovanými mikroorganismy v každém případě, kdy schopnost vyššího organismu k normální výrobě těchto bílkovin selhává. Tímto způsobem by například bylo možno také vytvořit symbiotické vztahy mezí mikroorganismy, modifikovanými způsobem podle vynálezu a lidmi s akutním nebo chronickým onemocněním, přičemž geneticky podmíněný mikroorganismus by mohl být implantován nebo jiným způsobem spojen s lidským organismem za účelem kompenzace patologického metabolického stavu nemocného člověka.The ability to transfer the genetic code for a specific protein necessary for the normal metabolism of a particular higher organism to a microorganism, such as a bacterium, opens up the possibility of culturing that protein in the form of a conventional culture. This also opens up the possibility of obtaining more of these proteinaceous substances and gradually replacing them with the proteins produced by the microorganisms in any case where the ability of a higher organism to produce these proteins normally fails. In this way, for example, it would also be possible to establish symbiotic relationships between microorganisms modified according to the invention and humans with acute or chronic disease, whereby the genetically determined microorganism could be implanted or otherwise associated with the human organism to compensate for the pathological metabolic state of a diseased human.

Vynález se tedy týká způsobu izolace specifického sledu nukleotidů, který obsahuje genetickou informaci, syntézy DNA se specifickým sledem nukleotidů a přenosu této DNA na hostitelský mikroorganismus.Accordingly, the invention relates to a method of isolating a specific nucleotide sequence comprising genetic information, synthesizing DNA with a specific nucleotide sequence, and transferring the DNA to a host microorganism.

Předmětem vynálezu je tedy způsob pěstování mikroorganismu s obsahem a replikací vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin tak, že se z buněk extrahuje mRNA, která je kódem pro insulin, tato mRNA se čistí, z této mRNA se syntetizuje cDNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin, načež se cDNA uvede v reakci s vektorem pro přenos DNA za vzniku vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin, a tímto vektorem pro přenos DNA se transformuje mikroorganismus, vyznačující se tím, že se mRNA extrahuje z buněk, které obsahují mRNA, která je kódem pro insulin homogenizací těchto buněk za přítomnosti inhibitoru ribonukleázy s obsahem guanidiniumthiokyanátu a jS-merkaptoethanolu při pH 5,0 až 8,0 k zábraně degradace mRNA ribonukleázou a cDNA se uvede v reakci s vektorem pro přenos DNA tsk, že se v prvním stupni enzymaticky hydrolyzuje vektor pro přenos DNA restrikční endonukleázou ze skupiny Hind III nebo Hsu I za vzniku vektoru pro přenos DNA s reaktivními konci, schopnými vzájemného spojení nebo spojení s cDNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin a ve druhém stupni se enzymaticky spojí tento vektor pro přenos DNA a cDNA, mající s;ed nukleotidů, který je kódem pro insulin při použití DNA-ligázy za přítomnosti ATP a za vzniku vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin.Accordingly, the present invention provides a method for culturing a microorganism containing and replicating a DNA transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin by extracting the mRNA coding for insulin from the cells, purifying the mRNA, and synthesizing the cDNA from the mRNA. with a nucleotide sequence coding for insulin, whereupon the cDNA is reacted with a DNA transfer vector to form a DNA transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin, and the DNA transfer vector transforms a microorganism characterized by: that the mRNA is extracted from cells containing mRNA that encodes insulin by homogenizing these cells in the presence of a ribonuclease inhibitor containing guanidinium thiocyanate and β-mercaptoethanol at pH 5.0 to 8.0 to prevent degradation of the mRNA by ribonuclease and cDNA reported in reaction with a tsk DNA transfer vector by enzymatically hydrolyzing a restriction endonucleate DNA transfer vector from a group of Hind III or Hsu I to form a DNA transfer vector having reactive ends capable of being linked to or linked to a cDNA having a nucleotide sequence coding for insulin and, in a second step, enzymatically linked to a DNA and cDNA transfer vector having s ; ed nucleotide coding for insulin using DNA ligase in the presence of ATP to produce a DNA transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin.

Příkladem přenosu DNA se specifickým sledem nukleotidů na bakterie může být gen krysího preproinsulinu, gen krysího růstového hormonu a gen lidského růstového hormonu. Je zřejmé, že způsob podle vynálezu by bylo možno přizpůsobit pro přenos jakéhokoli žádaného sledu DNA z vyššího organismu, například obratlovce na jakýkoli mikroorganismus. Vyšší organismus je v tomto případě definován jako eukaryo10 tický organismus s diferencovanými tkáněmi, to znamená, že jde například o hmyz, měkkýše, rostliny, obratlovce, včetně savců, jde tedy například i o skot, vepře, primáty a člověka. Mikroorganismem se rozumí jakýkoli mikroskopický mikroorganismus, a to prokaryotický nebo eukaryotický včetně bakterií, prvoků, řas a hub včetně kvasinek. Při provádění způsobu podle vynálezu se nejprve izoluje zlepšeným způsobem vybraná buněčná populace. Neporušené mRNA se z těchto buněk extrahuje novým způsobem, jímž se současně potlačí veškerá aktivita ribonukleázy. Neporušená mRNA se čistí z extraktu chromatografií na sloupci a pak se podrobí působení enzymu reverzní transkriptázou, která působí na přítomnosti čtyř desoxynukleosidtrifosfátů, jichž je zapotřebí k syntéze doplňkového řetězce cDNA. Produkt první reakce s použitím reverzní transkriptázy se pak zpracovává tak, že se selektivně odstraní ribonukleotidová sekvence. Zbývající sled desoxynukleoíidů, který je komplementární vzhledem k původní mRNA se inkubuje v průběhu druhé reakce za použití reverzní transkriptázy nebo DNA polymerázy za přítomnosti čtyř desoxynukleosidtrifosfátu. Výsledným produktem je dvojitá struktura cDNA, jejíž komplementární řetězce jsou spolu spojeny na jednom konci kličkou, tvořenou jediným řetězcem. Tento produkt se pak uvede v reakci se specifickou nukleázou, která uvedenou kličku odštěpí. Výsledná cDNA s dvojím řetězcem se pak nastaví na obou koncích tak, že se naváže specifická DNA, která obsahuje místa, na nichž může působit restrikční enzym. Tato adice se katalyzuje enzymem DNA ligázou. Výsledný produkt se pak podrobí působení restrikční endonukleázy, takže vznikají řetězce s volnými konci, které se mohou navzájem doplňovat.Examples of transfer of DNA with a specific nucleotide sequence to bacteria are the rat preproinsulin gene, the rat growth hormone gene, and the human growth hormone gene. It is understood that the method of the invention could be adapted to transfer any desired DNA sequence from a higher organism, for example a vertebrate, to any microorganism. A higher organism in this case is defined as a eukaryotic organism with differentiated tissues, that is, for example, insects, molluscs, plants, vertebrates, including mammals, such as cattle, pigs, primates and humans. Micro-organism means any micro-organism, whether prokaryotic or eukaryotic, including bacteria, protozoa, algae and fungi, including yeast. In carrying out the method of the invention, a selected cell population is first isolated in an improved manner. Intact mRNA is extracted from these cells in a new manner, which simultaneously suppresses all ribonuclease activity. Intact mRNA is purified from the extract by column chromatography and then treated with the enzyme reverse transcriptase, which acts in the presence of the four desoxynucleoside triphosphates required to synthesize the cDNA complementary strand. The product of the first reaction using reverse transcriptase is then processed by selectively removing the ribonucleotide sequence. The remaining sequence of deoxynucleotides, which is complementary to the original mRNA, is incubated during the second reaction using reverse transcriptase or DNA polymerase in the presence of four desoxynucleoside triphosphates. The resulting product is a double cDNA structure whose complementary strands are linked together at one end by a single strand loop. This product is then reacted with a specific nuclease that cleaves the loop. The resulting double-stranded cDNA is then set up at both ends by binding specific DNA that contains sites where a restriction enzyme can act. This addition is catalyzed by the enzyme DNA ligase. The resulting product is then treated with a restriction endonuclease to produce free-ended chains that can complement each other.

Působení téhož enzymu se podrobí DNA-plasmid, který obsahuje místa, vhodná pro působení téže restrikční endonukleázy, takže dojde k odštěpení polynukleotidového řetězce a vznikají obdobné volné konce, schopné vzájemného navázání na termináiním konci 5‘,5‘-fosfátové skupiny se odstraní, aby plasmid nemohl vytvořit prstencovitou strukturu, která by měnila buňku hostitele. Pak se svrchu připravená cDNA a DNA-plasmid. spolu inkubují za přítomnosti DNA-ligázy. Za svrchu popsaných reakčních podmínek dojde ke tvorbě životaschopných uzavřených kruhů DNA -piasmidu jenom v tom případě, že je přítomno cDNA s příslušnými volnými konci. Takto pozměněný plasmid se pak včlení do vhodné hostitelské buňky, která přijala takto pozměněný životaschopný plasmid, je nutno zjistit tvorbou kolonií se změněnými vlastnostmi, například s odolností proti určitým chemickým látkám. Čisté bakteriální kmeny, které obsahují rekombinantní plasmid se pak pěstují a rekombinantní plasmid se znovu izo227032 luje. Tímto postupem je možno připravit velká množství rekombinantního plasmidu a tím i znovu izolovat specifický sled cDNA štěpením příslušným restrikčním enzymem.The same enzyme is treated with a DNA plasmid that contains sites suitable for the same restriction endonuclease to cleave the polynucleotide chain and produce similar free ends capable of binding to the terminal ends of the 5 ', 5 ' -phosphate group. the plasmid could not create an annular structure that would change the host cell. Then the cDNA and DNA plasmid prepared above. together they incubate in the presence of DNA ligase. Under the reaction conditions described above, viable closed circles of the DNA plasmid will only be formed if cDNA with the appropriate free ends is present. The altered plasmid is then inserted into a suitable host cell which has received the altered viable plasmid, which is to be determined by the formation of colonies with altered properties, for example, resistance to certain chemicals. Pure bacterial strains containing the recombinant plasmid are then grown and the recombinant plasmid is reisolated. In this way, large amounts of the recombinant plasmid can be prepared and thus the specific sequence of cDNA can be isolated again by digestion with the appropriate restriction enzyme.

Základním způsobem podle vynálezu je možno izolovat a přenést na hostitelský mikroorganismus jakýkoli žádaný sled nukleotidů, získaných z vyššího organismu včetně člověka. Způsob je vhodný pro přenos genetického kódu pro specifickou bílkovinu s lékařským nebo průmyslovým významem a pro mikrobiologickou syntézu takové bílkoviny. Při znázornění způsobu podle vynálezu byla popsána izolace genetického kódu pro insulin krysy, který byl pak přenesen na bakterie a pomnožen. Obdobným způsobem byl izolován i nukíeotidový sled pro krysí růstový hormon a tento sled byl rovněž přenesen a pomnožen v bakteriích. Způsob podle vynálezu je možno aplikovat i na přenos sledu nukleotidů, izolovaného z člověka, včetně lidského insulinu, růstového hormonu a dalších hormonů polypeptidové povahy.Any desired sequence of nucleotides derived from a higher organism, including humans, can be isolated and transferred to the host microorganism by the basic method of the invention. The method is suitable for transferring the genetic code for a specific protein of medical or industrial importance and for the microbiological synthesis of such a protein. In illustrating the method of the invention, isolation of the genetic code for rat insulin was described, which was then transferred to bacteria and propagated. In a similar manner, the nucleotide sequence for rat growth hormone was isolated and this sequence was also transferred and expanded in bacteria. The method of the invention may also be applied to the transfer of a nucleotide sequence isolated from a human, including human insulin, growth hormone and other hormones of a polypeptide nature.

Způsob podle vynálezu předpokládá způsob izolace molekuly DNA se specifickým sledem nukleotidů, přenos tohoto materiálu na mikroorganismus a v důsledku toho pomnožení tohoto sledu nukleotidů v uvedeném mikroorganismu.The method of the invention envisages a method of isolating a DNA molecule having a specific nucleotide sequence, transferring this material to a microorganism, and consequently multiplying the nucleotide sequence in said microorganism.

Sled stupňů, které v sobě způsob pode vynálezu zahrnuje, je možno popsat ve čtyřech základních skupinách.The sequence of steps encompassed by the method of the invention can be described in four basic groups.

1. Izolace žádané kopulace buněk z vyššího organismu1. Isolation of the desired cell coupling from a higher organism

Existují dva potenciální zdroje genetického kódu pro specifickou bílkovinu. Jde o DNA organismus a mimoto o modifikovanou RNA tohoto organismu. Podle běžných bezpečnostních předpisů, přijatých National Institutes of Health, je nutno postupovat tak, že lidské geny jakéhokoli druhu je možno zpracovat na rekomblnantn DNA a pak přenést na bakterie pouze v tom případě, že geny byly předtím důkladně čištěny na stanoveném zařízení. (Federal Register, sv. 41, č. 131, 7. července 1967, str. 27 902 až 27 943.) To znamená, že pro jakýkoli způsob, který by bylo možno použít k výrobě lidských bílkovin je vhodnější izolovat specifickou mRNA se sledem nukleotidů, který je genetickým kódem pro žádanou bílkovinu. Tento postup má tu další výhodu, že mRNA se snáze čistí než DNA, extrahovaná přímo z buněk. Zvláště pak je možno výhodně využít skutečnost, že u výše diferencovaných organismů, například obratlovců je možno nalézt specifickou populaci buněk na specifickém místě v organismu, přičemž základní funkcí všech těchto buněk je právě produkce žádané bílkoviny. Může také dojít k tomu, že uvedená populace buněk existuje pouze po přechodnou vývojovou dobu organismu. V těchto buněčných populacích bude mít i velká část mRNA, izolované z buňky žádaný sled nukleotidů, je proto možné volit výhodnou buněčnou populaci a výhodný způsob izolace z hlediska počáteční čistoty izolované mRNA.There are two potential sources of genetic code for a specific protein. It is a DNA organism and, moreover, a modified RNA of that organism. According to conventional safety regulations adopted by the National Institutes of Health, human genes of any kind can be processed into recombinant DNA and then transferred to bacteria only if the genes have previously been thoroughly purified on a designated device. (Federal Register, Vol. 41, No. 131, Jul. 7, 1967, pp. 27 902 to 27 943.) This means that for any method that could be used to produce human proteins, it is preferable to isolate specific mRNA with a sequence of nucleotide, which is the genetic code for the protein of interest. This procedure has the additional advantage that mRNA is easier to purify than DNA extracted directly from cells. In particular, it is advantageous to utilize the fact that in the above-differentiated organisms, such as vertebrates, a specific population of cells can be found at a specific location in the organism, the essential function of all these cells being the production of the desired protein. It may also occur that said cell population exists only for a transient developmental period of the organism. In these cell populations, even a large portion of the mRNA isolated from the cell will have the desired nucleotide sequence, so it is possible to choose a preferred cell population and a preferred method of isolation in terms of the initial purity of the isolated mRNA.

Ve většině tkání, žláz a dalších orgánů jsou buňky spojovány obvykle fibrózní sítí pojivové tkáně, která zásadně sestává z kolagenu, avšak může obsahovat ještě další látky, například bílkoviny, polysacharidy nebo anorganické látky v závislosti na druhu tkáně. Izolace buněk z dané tkáně vyžaduje techniku, která uvolní buňky z matrice pojivové tkáně. Izolace a čištění specificky diferencovaného buněčného typu tedy spočívá ve dvou hlavních stupních, a to oddělení buněk z pojivové tkáně a oddělení buněk žádaného typu od dalších buněk dané tkáně. Způsobem podle vynálezu je možno izolovat různé druhy buněk z různých druhů tkání. Příkladem může být izolace Langerhansových ostrůvků ze slinivky břišní, která je nutná pro izolaci mRNA pro insulin.In most tissues, glands and other organs, cells are usually associated with a fibrous connective tissue network, which essentially consists of collagen, but may contain other substances, such as proteins, polysaccharides or inorganic substances, depending on the type of tissue. Isolation of cells from a given tissue requires a technique that releases cells from the connective tissue matrix. Thus, the isolation and purification of a specifically differentiated cell type consists of two main steps, namely the separation of cells from connective tissue and the separation of cells of the desired type from other cells of the tissue. By the method of the invention, different cell types can be isolated from different tissue types. An example is the isolation of islets of Langerhans from the pancreas, which is necessary for isolation of insulin mRNA.

Buňky, schopné produkovat insulin, je možno získat z dalších zdrojů, například z nezralé slinivky břišní telete nebo z tkáňové kultury nádorů těchto buněk. Izolace čistých buněk ostrůvků je v těchto případech daleko jednodušší, zvláště v případě tkáňové kultury. Nebude tedy vždy nutno izolovat buňky přímo ze slinivky břišní, v některých případech je to však výhodné.Insulin-producing cells can be obtained from other sources, such as the immature pancreas of the calf or from a tissue culture of tumors of these cells. Isolation of pure islet cells is much easier in these cases, especially in the case of tissue culture. Thus, it will not always be necessary to isolate cells directly from the pancreas, but in some cases this is advantageous.

Často je možno prokázat, že lze zvýšit podíl žádané mRNA zevními vlivy. Například působením hormonu může dojít ke zvýšené produkci žádané mRNA. Další způsoby jsou například pěstování při určité teplotě, dodání určité živiny nebo jiné chemické látky. Při izolaci mRNA krysího růstového hormonu bylo možno podstatně zvýšit žádaný podíl mRNA pro růstový hormon tak, že se na buňky hypofýzy krysy pěstované ve tkáňové kultuře působilo současně hormonem štítné žlázy a glukokortikoidy.It can often be shown that the proportion of the desired mRNA can be increased by external influences. For example, hormone treatment may result in increased production of the desired mRNA. Other methods are, for example, growing at a certain temperature, supplying a certain nutrient or other chemical. In the isolation of rat growth hormone mRNA, it was possible to substantially increase the desired proportion of growth hormone mRNA by treating rat pituitary cells grown in tissue culture simultaneously with thyroid hormone and glucocorticoids.

2. Extrakce mRNA2. Extraction of mRNA

Důležitým úkolem způsobu podle vynálezu je pokud možno úplné odstranění účinnosti ribonukleázy v buněčném extraktu. Je totiž nutno extrahovat mRNA s jediným polynukleotidovým řetězcem bez dalšího komplementárního řetězce. Z tohoto vyplývá, že hydrolytické štěpení jediné fosfodiesterové vazby v řetězci by způsobilo nepoužitelnost celé molekuly pro přenos neporušeného genetického sledu na mikroorgansmus. Jak již bylo uvedeno, enzym ribonukleáza je velmi rozšířený, účinný a výjimečně stálý. Je možno jej nanést na kůži, beze škody přečká běžné postupy, užívané při mytí nádobí a často je látkou, která znečišťuje skladované organické chemické sloučeniny. Obtíže jsou zvláště zřejmé v případě, že jde o extrakt buněk ze slinivky břišní, protože tato žláza je zdrojem trávicích enzymů a je proto na ribonukleázu bohatá. Problém tohoto enzymu je však spojen se všemi tkáněmi, a proto je také na všechny tkáně aplikovatelný způsob odstranění účinnosti ribonukleázy podle vynálezu. Výjimečná účinnost tohoto způsobu bude znázorněna na úspěšné izolaci neporušené mRNA buněk Langerhansových ostrůvků.An important object of the method according to the invention is, as far as possible, to completely eliminate ribonuclease activity in the cell extract. Indeed, it is necessary to extract mRNA with a single polynucleotide strand without the additional complementary strand. This implies that hydrolytic cleavage of a single phosphodiester bond in the chain would render the entire molecule unusable for transferring the intact genetic sequence to the microorganism. As already mentioned, the ribonuclease enzyme is widespread, potent and exceptionally stable. It can be applied to the skin, it can withstand the usual washing-up procedures without damage and is often a pollutant for stored organic chemical compounds. The difficulties are particularly evident when it comes to extracting cells from the pancreas, since this gland is a source of digestive enzymes and is therefore rich in ribonuclease. However, the problem of this enzyme is associated with all tissues, and therefore a method of removing the ribonuclease activity of the invention is also applicable to all tissues. The exceptional efficacy of this method will be illustrated in the successful isolation of intact Langerhans islet cell mRNA.

Při způsobu podle vynálezu se užívá v průběhu rozrušení buněk a v průběhu všech postupů, žádaných k izolaci RNA, prosté bílkovin kombinace chaotropického aniontu, chaotropického kationtu a činidla, které rozrušuje disulfidické vazby. Účinnost současného působení všech svrchu uvedených činidel byla prokázána při jejich použití k izolaci neporušené mRNA v dobrém výtěžku z izolovaných buněk krysích Langerhansových ostrůvků.In the method of the invention, a protein-free combination of chaotropic anion, chaotropic cation and disulfide bonding agent is used during cell disruption and during all procedures required for RNA isolation. The efficacy of the simultaneous action of all of the above agents has been demonstrated by their use to isolate intact mRNA in good yield from isolated islets of rat Langerhans islets.

Volba vhodných chaotroplckých iontů je založena na jejich rozpustnosti ve vodném prostředí a na jejich dostupnosti. Vhodnými chaotropickými kationty jsou například ionty guanidinové, karbamoylguanidinové, guanylguanidinové, lithné apod. Vhodnými chaotropickými anionty jsou například aniont jodidový, chloristanový, thokyanátový, diodosalicylátový apod. Relativní účinnost solí, tvořených kombinací uvedených kationtů a aniontů se stanoví částečně jejich rozpustností. Například diodsalicylát lithný je účinnější něž guanídiniumÚVokyanát, jeho rozpustnost je však pouze 0,1 N a mimoto je poměrně drahý. Guanidiniumthiokyanát je výhodnou kombinací kationtu a aniontu, protože je síladno dostupný a vysoce rozpustný ve vodných prostředích do koncentrace 5 M.The choice of suitable chaotropic ions is based on their solubility in aqueous media and their availability. Suitable chaotropic cations are, for example, guanidine ions, carbamoylguanidine, guanylguanidine, lithium and the like. Suitable chaotropic anions are iodide, perchlorate, thiocyanate, diodosalicylate, and the like. For example, lithium diodsalicylate is more effective than guanidinium IV cyanate, but its solubility is only 0.1 N and, moreover, is relatively expensive. Guanidinium thiocyanate is the preferred combination of cation and anion because it is readily available and highly soluble in aqueous media up to a concentration of 5 M.

Je známo, že thiolové sloučeniny, například p-merkaptoethanol rozrušují intramOlekulární disulfidové vazby v bílkovinách podvojnou záměnou. Je známo, že v tomto smyslu je účinná celá řada thiolových sloučenin, například j3-merkaptoethanol, dithiotreltol, cystein, propanoldimerkaptan apod. Látky musí být rozpustné ve vodě, protože je nutno je užít ve velkém přebytku vzhledem k počtu intramolekulárních disulfidových vazeb, aby bylo možno dovršit podvojnou záměnu. Nejvýhodnější látkou v tomto smyslu je /3-merkaptoethanol, protože je snadno dostupný a poměrně velmi levný.Thiol compounds, such as p-mercaptoethanol, are known to disrupt intramolecular disulfide bonds in proteins by double-swapping. A number of thiol compounds are known to be effective in this regard, for example β-mercaptoethanol, dithiotreltol, cysteine, propanoldimercaptan and the like. The substances must be water soluble because they need to be used in large excess relative to the number of intramolecular disulfide bonds to double substitution can be completed. The most preferred substance in this sense is β-mercaptoethanol because it is readily available and relatively very cheap.

Při inhlbicl ribonukleázy v průběhu extrakce RNA z buněk nebo tkání je účinost dané chaotropické soli přímo závislá na její koncentraci. Nejvýhodnější koncentrace je proto současně nejvyšší použitelná koncentrace. Úspěch způsobu podle vynálezu při uchování neporušené mRNA v průběhu extrakce závisí na rychlosti, s níž se podaří denaturovat ribonukleázu a mimoto na stupni této denaturace. To je patrně příčinou výhodnosti použití guanidiniumthiokyanátu ve srovnání s hydrochloridem, přestože jinak je hydrochlorid jen o málo méně účinný jako denaturační činidlo. Účinnost denaturačního činidla se definuje jako prahová koncentrace, jíž je nutno dosáhnout k úp'né denaturaci bí Roviny. Na druhé straně závisí stupeň denaturace celé řady bílkovin na koncentraci denaturačního činidla, kterou je někdy nutno zvýšit 5 až lOkrát. Tyto vztahy byly popsány v publikaci Tanford C. A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Kvalitativně tedy tento vztah uvádí, že denaturační činidlo, které je jen o málo účinnější než guanidiniumhydrochlorid může denaturovat bíkovinu několikrát rychleji při téže koncentraci. Vztahy mezi kinetikou denaturace ribonukleázy a uchování mRNA v průběhu extrakce z buněk dosud nebyly poznány ani využity. V případě, že jsou svrchu uvedené vztahy správné, znamená to, že výhodným denaturačním prostředkem je prostředek s nízkou prahovou koncentrací a vysokou rozpustností ve vodě. Z tohoto důvodu je výhodnější guanidiniumthiokyanát než diodsalicylát lithný, přestože druhá z těchto látek je daleko účinnějším denaturačním činidlem, a to z toho důvodu, že rozpustnost guanidiniumthiokyanátu je daleko vyšší a proto je možno tuto látku užít v koncentraci, která dovoluje rychlejší inaktivaci ribonukleázy. Svrchu uvedená analýza účinku jednotlivých činidel rovněž poskytuje odpověď na to, proč je výhodnější guanidiniumthiokyanát než poměrně stejně rozpustný hydrochlorid, důvod spočívá v tom, že první z těchto látek je o něco silnějším denaturačním činidlem.In inhibiting ribonuclease during RNA extraction from cells or tissues, the efficacy of a given chaotropic salt is directly dependent on its concentration. Therefore, the most preferred concentration is at the same time the highest available concentration. The success of the method of the invention in maintaining intact mRNA during extraction depends on the rate at which the ribonuclease is denatured and, moreover, the degree of denaturation. This appears to give the advantage of using guanidinium thiocyanate over hydrochloride, although otherwise hydrochloride is only slightly less effective as a denaturing agent. The efficiency of a denaturing agent is defined as the threshold concentration to be achieved to fully denature the white plane. On the other hand, the degree of denaturation of many proteins depends on the concentration of the denaturant, which sometimes needs to be increased 5 to 10 times. These relationships have been described in Tanford C.A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Qualitatively, this relationship states that a denaturing agent that is only slightly more effective than guanidinium hydrochloride can denature the protein several times faster at the same concentration. Relationships between kinetics of ribonuclease denaturation and mRNA preservation during cell extraction have not been identified or exploited. If the above relationships are correct, this means that the preferred denaturant is a low threshold concentration and high water solubility. For this reason, guanidinium thiocyanate is preferable to lithium diodsalicylate, although the latter is a far more effective denaturant, because the solubility of guanidinium thiocyanate is much higher and therefore can be used at a concentration that allows more rapid inactivation of ribonuclease. The above analysis of the effect of the individual agents also provides an answer to why guanidinium thiocyanate is preferable to the relatively equally soluble hydrochloride, the reason being that the former is a slightly stronger denaturant.

Činidlo, které rozrušuje disulfidové vazby, se užívá ve směsi s denaturačním činidlem proto, že má potenciující účinek na denaturaci ribonukleázy. Thiolová sloučenina brání tomu, aby došlo k rychlé denaturaci, k níž může dojít v případě, že intramolekulární disulfidové vazby zůstanou neporušeny. Mimoto se dosahuje toho, že jakákoli další ribonukleáza, zbývající v izolovaném RNA by zůstala neúčinná i v nepřítomnosti denaturačního činidla. Thiolové sloučeniny, rozrušující disulfidové vazby jsou účinné v jakékoli koncentraci, i když je výhodnější užít velký přebytek thiolových skupin vzhledem k intramolekulárním disulfidovým vazbám, aby bylo možno zajistit úspěšný průběh reakce ve smyslu intramolekulárního štěpení. Na druhé straně je nutno uvážit, že řada thiolových sloučenin má nepříjemný zápach, zejména ve vyšších koncentracích, takže vlastně z praktického hlediska existuje horní možná hranice jejich koncentrace. Při použití p-merkaptoethanolu jako účinné koncentrace v rozmezí 0,05 až 1,0 M, optimální koncentrace je pro izolaci neporušené RNA z krysí slinivky břišní 0,2 M.An agent that disrupts disulfide bonds is used in admixture with a denaturing agent because it has a potentiating effect on the denaturation of the ribonuclease. The thiol compound prevents rapid denaturation, which can occur if intramolecular disulfide bonds remain intact. Furthermore, it is achieved that any additional ribonuclease remaining in the isolated RNA would remain ineffective even in the absence of the denaturant. Disulfide-disrupting thiol compounds are effective at any concentration, although it is preferable to use a large excess of thiol groups relative to intramolecular disulfide bonds to ensure a successful intramolecular cleavage reaction. On the other hand, it has to be considered that many thiol compounds have an unpleasant odor, especially at higher concentrations, so that in practice there is an upper limit of their concentration. When using β-mercaptoethanol as an effective concentration in the range 0.05 to 1.0 M, the optimal concentration for isolation of intact RNA from rat pancreas is 0.2 M.

Prostředí, v němž se provádí extrakce mRNA z buněk má mít pH v rozmezí 5,0 až 8,0.The medium in which the mRNA is extracted from the cells should have a pH in the range of 5.0 to 8.0.

Po rozrušení buněk se RNA oddělí odAfter cell disruption, the RNA is separated from

DNA a ostatních buněčných bílkovin. K tomuto účelu byla vyvinuta řada způsobů, které jsou všechny použitelné a v literatuře popsány. Běžným způsobem je srážení ethanolem, při němž se selektivně vysráží RNA. Výhodným způsobem pro použití při provádění způsobu podle vynálezu je vynechat srážecí stupeň a navrstvit homogenát přímo na roztok 5,7 M chloridu česného ve zkumavce odstředivky a následným odstředěním způsobem, popsaným v publikaci Glisin, V., Crkvenjakov R., a Byus C., Biochemistry 13, 2633 (1974). Tento způsob je nejvýhodnější, protože se trvale udržuje prostředí, nepříznivé pro ribonukleázu a je tedy možno získat RNA o vysokém výtěžku, prostou DNA a bílkovin.DNA and other cellular proteins. A number of methods have been developed for this purpose, all of which are useful and described in the literature. A common method is ethanol precipitation, where RNA is selectively precipitated. A preferred method for use in the process of the invention is to omit the precipitation step and superimpose the homogenate directly onto a 5.7 M cesium chloride solution in a centrifuge tube followed by centrifugation as described by Glisin, V., Crkvenjakov R., and Byus C. Biochemistry 13, 2633 (1974). This method is most advantageous because it maintains a ribonuclease unfavorable environment and thus yields high yield RNA free of DNA and protein.

Svrchu uvedeným způsobem je možno získat čištěnou RNA z buněčného homogenátu. Pouze část této RNA je žádaná mRNA. Aby bylo možno dále čistit žádaný podíl, využije se s výhodou skutečnosti, že v buňkách vyšších organismů je mRNA po svém vzniku dále pomnožována buňkou navázáním polyadenylové kyseliny. Tento podíl mRNA, který obsahuje sled kyseliny polyadenylové; je možno selektivně izolovat-.chromatografii na sloupci celulózy, na níž je navázán oligothymidylát způsobem, popsaným v publikaci Aviv H. a Leder P,, tak jak byla svrchu uvedena. Svrchu uvedené postupy dostačují pro získání čisté, neporušené mRNÁ ze zdrojů, bohatých na ribonukleázu. Další čištění tohoto podílu a další postupy ňn vitro je možno provádět v podstatě stejně pro jakýkoliv typ mRNA bez ohledu na zdroj..The above method can be used to obtain purified RNA from a cell homogenate. Only part of this RNA is the desired mRNA. In order to further purify the desired fraction, it is advantageous to take advantage of the fact that in the cells of higher organisms, mRNA is further expanded by the cell by polyadenylic acid binding upon its formation. This fraction of mRNA that contains the polyadenylic acid sequence ; can be selectively isolated by chromatography on a cellulose column to which the oligothymidylate is bound as described in Aviv H. and Leder P, supra. The above procedures are sufficient to obtain pure, intact mRNAs from ribonuclease-rich sources. Further purification of this portion and other in vitro procedures can be performed essentially the same for any type of mRNA regardless of source.

Za určitých okolností, například- v případě, že zdrojem mRNA je tkáňová kultura, může být znečištění ribonukleázou tak nízké, že není nutné užít svrchu uvedený způsob inhibice ribonukleázy. V těchto případech stačí běžné metody, užívané pro snížení aktivity ribonukleázy.In certain circumstances, for example, where the source of mRNA is a tissue culture, ribonuclease contamination may be so low that it is not necessary to use the above-described method of ribonuclease inhibition. In these cases, conventional methods used to reduce ribonuclease activity are sufficient.

3. Tvorba cDNA3. Generation of cDNA

Na obr. 1 je schematicky znázorněn postup, který se týká zbývajících stupňů způsobu podle vynálezu.. Prvním stupněm je tvorba sledu komplementární DNA k čištění mRNA. Enzymem, který se pro tuto reakci užívá, je obvykle reverzní transkriptáza, přestože v zásadě je možno užít jakéhokoli enzymu, kterým je možno vytvořit komplementární řetězec DNA při použití mRNA jako podkladu. Reakci je možno provádět za podmínek, popsaných ve známé literatuře, přičemž jako základu se užije mRŇA a směsi čtyř desoxynukleosidtrifosfátů jako prekursoru řetězce DNA. Je výhodné, užije-li se jeden z desoxynukleosidtrifosfátů ve formě, značené 32P v poloze a, aby bylo možno sledovat průběh reakce a včas izolovat produkt po oddělení balastních látek, například chromatografii nebo elektroforézou. Značení radioaktivním fosforem je výhodné také pro kvantitativní stanovení výtěžku, jak bylo popsáno i ve svrchu uvedené publikaci Efstratiadis A., a další.Figure 1 schematically illustrates the procedure for the remaining steps of the method of the invention. The first step is the generation of a complementary DNA sequence for mRNA purification. The enzyme used for this reaction is usually reverse transcriptase, although in principle any enzyme can be used to generate a complementary DNA strand using mRNA as a support. The reaction can be carried out under the conditions described in the known literature using mRŇA and a mixture of four desoxynucleoside triphosphates as a precursor of the DNA strand. It is preferred that one of the desoxynucleoside triphosphates be used in the 32 P-labeled form in order to monitor the progress of the reaction and isolate the product in time after separation of the ballasts, for example by chromatography or electrophoresis. Radioactive phosphorus labeling is also advantageous for quantitative determination of yield as described in Efstratiadis A., et al., Supra.

Jak je dále uvedeno v obr. 1, je produk1B tem reakce s použitím reverzní transkriptázy struktura s dvojím řetězcem tvaru vlásenky, a nekovalentní vazbou mezi řetězcem RNA a řetězcem DNA.As further shown in FIG. 1, the production of the 1B reaction using a reverse transcriptase is a double strand hairpin structure, and a non-covalent bond between the RNA strand and the DNA strand.

Produkt reakce s použitím reverzní transkriptázy se odstraní z reakční směsi běžným způsobem. Bylo zjištěno, že je výhodné užít kombinaci extraktu fenolem, chroinatografie na Sephadexu G-100 (Pharmacia lne., Uppsala, Švédsko) a srážení ethanolem.The reaction product using reverse transcriptase is removed from the reaction mixture by conventional means. It has been found advantageous to use a combination of phenol extract, chroinatography on Sephadex G-100 (Pharmacia Inc, Uppsala, Sweden) and ethanol precipitation.

Jakmile dojde k enzymatické syntéze cDNA, je možno odstranit základní RNA. V literatuře je známa celá řada způsobů pro selektivní degradaci RNA za přítomnosti DNA. Výhodným způsobem je alkalická hydrolýza, která je vysoce selektivní a je možno ji snadno řídit úpravou pH.Once enzymatic cDNA synthesis has occurred, the base RNA can be removed. A variety of methods for selectively degrading RNA in the presence of DNA are known in the literature. The preferred method is alkaline hydrolysis, which is highly selective and can be easily controlled by adjusting the pH.

Po alkalické hydrolýze s následnou neutralizací je popřípadě možno koncentrovat cDNA, značenou 32P vysrážením ethanolem.Optionally, after alkaline hydrolysis followed by neutralization, 32 P-labeled cDNA can be concentrated by ethanol precipitation.

Syntéza cDNA s dvojím řetězcem tvaru vlásenky se dovrší použitím příslušného enzymu, například DNA polymerázy nebo reverzní transkriptázy. Užije se reakčních podmínek, které jsou obdobné svrchu popsaným podmínkám včetně použití nukleosidtrifosfátu, značeného v poloze a radioaktivním fosforem. Reverzní transkriptázu je možno získat z celé řady zdrojů. Vhodným a běžným zdrojem je virus ptačí myeloblastózy. Tento virus je možno získat od Dr. D. J. Beard, Life Sciences Incorporated, St. Petersburg, Florida, kde se produkuje tento virus ve spolupráci s National Institutes of Health. .... .Hairpin-shaped double-stranded cDNA synthesis is accomplished using an appropriate enzyme, such as DNA polymerase or reverse transcriptase. Reaction conditions similar to those described above are used, including the use of a position-labeled nucleoside triphosphate and radioactive phosphorus. Reverse transcriptase can be obtained from a variety of sources. A suitable and common source is avian myeloblastosis virus. This virus can be obtained from Dr. Beard, Life Sciences Incorporated; St. Petersburg, Florida, where the virus is produced in collaboration with the National Institutes of Health. .....

Po - tvorbě cDNA se strukturou vlásenky může být žádoucí získat z reakční směsi čištěnou DNA. Jak již bylo svrchu uvedeno, je výhodné užít extrakci fenolem, chromatografií na sloupci Sephadexu G-100 a srážení ethanolem, čímž je možno získat čištěnou DNA prostou znečišťujících bílkovin.Generation of hairpin cDNAs may be desirable to obtain purified DNA from the reaction mixture. As mentioned above, it is preferable to use phenol extraction, Sephadex G-100 column chromatography and ethanol precipitation to obtain purified protein-free DNA.

Strukturu tvaru vlásenky je možno převést na běžnou strukturu DNA s dvojitým řetězcem odstraněním jednoduché smyčky, která spojuje oba konce komplementárních řetězců. K tomuto účelu je možno užít- celou řadu enzymů, které jsou schopné hydrolyticky odštěpit jednoduché řetězce DNA. Vhodným enzymem tohoto použití je Sl nukleáza, izolovaná z Aspergillus oryzae. Tento enzym je možno získat od Miles, Research Products, Elkhart, Indiana. Působením Sl nukleázy na DNA strukturu tvaru vlásenky se ve vysokém výtěžku získá molekula cDNA s odpovídajícím zakončením. Po extrakci chromatografii a svrchu popsaném srážení ethanolem se získá čištěný produkt. Použití reverzní transkriptázy a Sl nukleázy při syntéze cDNA s dvojím řetězcem jako struktury, odpovídající mRNA bylo popsáno ve svrchu uvedené publikaci Efstratiadise a dalších.The hairpin-like structure can be converted to a conventional double-stranded DNA structure by removing a single loop that connects the two ends of the complementary strands. A variety of enzymes capable of hydrolytically cleaving single DNA strands can be used for this purpose. A suitable enzyme of this use is S1 nuclease isolated from Aspergillus oryzae. This enzyme is available from Miles, Research Products, Elkhart, Indiana. By applying S1 nuclease to the hairpin-like DNA structure, a cDNA molecule with the appropriate ending is obtained in high yield. Extraction by chromatography and ethanol precipitation as described above gave the purified product. The use of reverse transcriptase and S1 nuclease in the synthesis of double-stranded cDNA as a structure corresponding to mRNA has been described in Efstratiadis et al., Supra.

Je-li to žádoucí, může být zvýšen podíl molekuly cDNA s odpovídajícími konci použitím DNA-polymerázy I z E. coli za pří2Ž7032 tomnostl čtyř desoxypukieosidtrifosfátů. Kombinace exonukleázového a polymerázového účinku tohoto enzymu má za následek, že se odstraní volná zakončení 3:.a vznikne vazba na všech zakončeních 5‘. Tím se zajistí maximální účast molekuly cDNA v následných vazebných reakcích.If desired, the proportion of the corresponding end-cDNA molecule can be increased by using E. coli DNA polymerase I in the presence of four desoxypucoside triphosphates. Combination exonukleázového polymerase and the effect of this enzyme has the effect of removing the free ends 3: .a bond formed at all 5 'end. This ensures maximum participation of the cDNA molecule in subsequent binding reactions.

Další stupeň způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se na zakončení takto získané cDNA působí tak, aby bylo možno získat sledy, které obsahují místo vhodného účinku restrikční endonukleázy. Volba fragmentu DNA, který se váže na uvedená zakončení, závisí na reakčních možnostech. Sled, který se má na tato zakončení navázat, se volí podle zvolené restrikční endonukleázy a volba tohoto enzymu dále závisí na volbě DNA-vektoru, který je určen pro rekombinaci cDNA. Zvolený plasmid by měl obsahovat alespoň jedno místo, v němž může působit restrikční endonukleáza. Například plasmid pMB9 obsahuje jedno místo, v němž může působit restrikční enzym Hind III. Hind III se izoluje z Hemophilus influenzae a čistí se způsobem, popsaným v publikaci Smith H. C., a Wilcox K. W., J. Mol. Biol. 51, 379 (1970). Obdobný enzym Hae III z Hemophilus aegypticus se čistí způsobem, popsaným v publikaci Middleton J. H., Edgell Μ. H., a Hutchison III, C. A, J. Virol. 10, 42 (1972). Enzym z Hemophilus suia, označený Hsu I, katalyzuje specificky hydrolýzou na tomtéž místě jako Hind III. Tyto dva enzymy je tedy, pokud jde o funkci, možno zaměnit.A further step of the method of the invention is to treat the end of the cDNA so obtained in order to obtain sequences which contain a restriction endonuclease site in place of the appropriate effect. The choice of the DNA fragment that binds to these ends depends on the reaction possibilities. The sequence to be attached to these ends is selected according to the restriction endonuclease chosen, and the choice of this enzyme further depends on the choice of the DNA vector to be recombined for cDNA. The selected plasmid should contain at least one site at which a restriction endonuclease may act. For example, plasmid pMB9 contains one site in which the restriction enzyme Hind III can act. Hind III is isolated from Hemophilus influenzae and purified according to the method of Smith H. C. and Wilcox K. W., J. Mol. Biol. 51, 379 (1970). A similar Hae III enzyme from Hemophilus aegypticus is purified as described by Middleton, J. H., Edgell. H., and Hutchison III, C.A., J. Virol. 10, 42 (1972). The enzyme from Hemophilus suia, designated Hsu I, catalyzes specifically by hydrolysis at the same site as Hind III. The two enzymes can therefore be exchanged for function.

Je výhodné užít chemicky syntetizovaný dekanukleotid s dvojitým řetězcem, který obsahuje místo, v němž může působit Hind III a tento řetězec navázat na konce cDNA. Dekanukleotid s dvojím řetězcem má sled, který je znázorněn na obr. 1 a byl popsán v publikaci Heyneker H. L. a další s Scheller R. H. a další. K dispozici je celá řada podobných sledů, které obsahují místo, v němž může restrikční enzym působit, takže je možno obsadit zakončení dvojitého řetězce DNA tak, aby výsledná látka byla citlivá na jakoukoli zvolenou restrikční endonukleázu.It is preferred to use a chemically synthesized double stranded decanucleotide that contains a site in which Hind III can act and bind the strand to the ends of the cDNA. The double stranded decanucleotide has the sequence shown in Figure 1 and has been described by Heyneker H. L. et al. With Scheller R. H. et al. A variety of similar sequences are available which contain a site where the restriction enzyme can act so that the double stranded DNA ends can be occupied so that the resulting substance is susceptible to any restriction endonuclease selected.

Navázání svrchu uvedených sledů s místy, citlivými na restrikční endonukleázu na konce cDNA, může být provedeno jakýmkoli známým způsobem. Velmi výhodným způsobem je metoda, katalyzovaná DNA-ligázou, čištěnou způsobem, popsaným v publikaci Panet A. a další Biochemistry 12, 5045 (1973). Vazebná reakce byla popsána ve svrchu uvedené publikaci Sgaramellově. Produkt této reakce mezi cDNA a velkým molárním přebytkem dekanukleotidu s dvojitým řetězcem s obsahem míst, vhodných pro působení restrikční endonukleázy Hind III je cDNA s uvedenými řetězci na každém konci. V případě, že se na tento reakční produkt působí enzymem Hind III, dojde ke štěpení na svrchu uvedených místech za tvorby jednoduchého řetězce se zakončeními 5‘, která se mohou navzájem doplňovat, jak je zřejmé z obr. 1.Coupling of the above sequences with restriction endonuclease sensitive sites to the ends of the cDNA can be accomplished by any known method. A highly preferred method is a DNA ligase-catalyzed method purified by the method of Panet A. et al. Biochemistry 12, 5045 (1973). The binding reaction was described in Sgarellell, supra. The product of this reaction between the cDNA and the large molar excess of the double-stranded decanucleotide containing the sites suitable for Hind III restriction endonuclease is cDNA with said strands at each end. When treated with Hind III, this reaction product cleaves at the above sites to form a single 5 řetězce chain that can complement each other, as shown in Figure 1.

4. Tvorba vektoru pro přenos rekombinanty DNA4. Construction of vector for recombinant DNA transfer

V zásadě je možno užít velké množství DNA z virů a plasmidů k tvorbě rekombinant s cDNA, připravené popsaným způsobem. Zásadní požadavky spočívají v tom, aby zvolený vektor pro přenos DNA bylo možno včlenit do buňky hostitele, aby jej bylo možno v této buňce pomnožit a aby tento vektor obsahoval genetickou determinantu, s jejíž pomocí by bylo možno oddělit ty buňky hostitele, které vektor obsahují. Z bezpečnostního hlediska je nutno omezit volbu těchto vektorů tak, aby vektory odpovídaly požadavkům National Institutes of Health (NIHJ. Seznam povolených vektorů pro přenos DNA se stále rozšiřuje s objemem nových vektorů a podléhá schválení instituce NIH Recombinant DNA Safety Committes, přičemž vynález předpokládá možné použití jakýchkoli DNA virového nebo plasmidového původu s potřebnými schopnostmi včetně těch, které budou NIH teprve později povoleny. Vhodné vektory, které již povoleny jsou, zahrnují v sobě celou řadu derivátů bakteriofágu lambda (Blattner, F. R., Williams B. G., Blechl A. E., Denniston-Thompson, K., Faber Η. E., Furlong L. A., Grunwalc] D. J., Kiefer D. O., Hoore D. D., Schomm,In principle, large amounts of virus and plasmid DNA can be used to generate recombinant cDNAs prepared as described above. Essential requirements are that the selected DNA transfer vector can be incorporated into the host cell, be multiplied within the host cell, and that the vector contains a genetic determinant to separate those host cells that contain the vector. From a safety point of view, it is necessary to limit the choice of these vectors to meet the requirements of the National Institutes of Health (NIHJ). The list of permitted vectors for DNA transfer is constantly expanding with new vectors and subject to NIH Recombinant DNA Safety Committes approval. any DNA of viral or plasmid origin with the necessary capabilities, including those that will be allowed by the NIH only later, suitable vectors that are already allowed include a variety of lambda bacteriophage derivatives (Blattner, FR, Williams BG, Blechl AE, Denniston-Thompson, K., Faber E., Furlong LA, Grunwalc] DJ, Kiefer DO, Hoore DD, Schomm,

J. W., Sheldon E. L. a Smithies O., Science 196, 161 /1977/) a deriváty plasmidů col El, popsané například v publikaci Rodriguez R. L., Bolivar S., Goodman Η. M., Boyer H. W. a Betlach Μ. N. INC-UCLA Symposium on Molecular Mechanisms In The Control of Gene Expression, D. P. Nierlich, W. J. Rutter, C. F. Fox, Eds, (Academie Press, NY, 1976), str. 471 až 477. Plasmidy, odvozené od col El jsou poměrně malé, jejich molekulární hmotnost je řádu několika miliónů a mají tu vlastnost, že počet kopii DNA plasmidu v jediné hostitelské buňce je možno zvýšit z běžných 20 až 40 na 1000 i více tak, že se na hostitelskou buňku působí chloramfenikolem. Schopnost zvýšit množství genu v hostitelské buňce umožňuje za určitých podmínek přinutit hostitelskou buňku k výrobě primárních bílkovin, jejichž kódy jsou neseny geny, obsaženými v plasmidů. Tyto deriváty col El jsou proto výhodnými vektory pro použití při provádění způsobu podle vynálezu. Vhodné deriváty col El jsou například plasmidy pMB9, nesoucí gen pro odolnost proti tetracyklinu a plasmidy pBR-313, pBR-315, pBR-316, pBR-317 a pBR-322, které obsahují kromě genu pro resistenci proti tetracyklinu ještě gen pro resistenci proti ampicilinu. Přítomnost genů pro odolnost proti těmto látkám je výhodnou vlastností pro rozeznání buněk, které byly úspěšně infikovány plasmidem, protože kolonie takových buněk porostou i za přítomnostiJ. W., Sheldon E. L. and Smithies O., Science 196, 161 (1977)) and col E1 plasmid derivatives, as described, for example, in Rodriguez R. L., Bolivar S., Goodman et al. M., Boyer HW and Betlach Μ. N. INC-UCLA Symposium on Molecular Mechanisms In The Control of Gene Expression, DP Nierlich, WJ Rutter, CF Fox, Eds, (Academic Press, NY, 1976), pp. 471-477. Plasmids derived from col E1 are relatively their molecular weight is of the order of several million and has the property that the copy number of plasmid DNA in a single host cell can be increased from the conventional 20 to 40 to 1000 or more by treating the host cell with chloramphenicol. The ability to increase the amount of gene in a host cell allows, under certain conditions, to force the host cell to produce primary proteins, the codes of which are carried by the genes contained in the plasmids. These col E1 derivatives are therefore preferred vectors for use in carrying out the process of the invention. Suitable col E1 derivatives are, for example, plasmids pMB9 carrying a tetracycline resistance gene and plasmids pBR-313, pBR-315, pBR-316, pBR-317 and pBR-322, which contain, in addition to the tetracycline resistance gene, a resistance gene ampicillin. The presence of resistance genes is an advantageous feature for recognizing cells that have been successfully infected with the plasmid, since colonies of such cells will grow in the presence of

27032 uvedené látky, kdežto buňky, které plasmid neobsahují, zahynou. Ve svrchu popsaných pokusech i v dále uvedených příkladech byl užit plasmid, odvozený od col El, který obsahoval kromě genu pro odolnost proti určité látce také místo pro působení enzymu Hind III.27032, whereas cells that do not contain the plasmid die. In the experiments described above and in the examples below, a plasmid derived from col E1 was used, which contained, in addition to the gene for resistance to a particular substance, a Hind III site.

Stejně jako je tomu při volbě plasmidu, je možno volit hostitelskou buňku z poměrně široké škály možností, toto množství však bylo nutno zúžit z bezpečnostních důvodů.As in the plasmid selection, the host cell can be selected from a relatively wide range of options, but this amount has to be narrowed for safety reasons.

Plasmid pBR322 byl podobně popsán v publikaci Bolivar F. a další, Gene, 2, 95 (1977), kde se popisuje syntéza i vlastnosti tohoto plasmidu. Plasmid pBR322 má molekulární hmotnost 2,7 X 106 daltonů (kontrolováno, Bolivar F., Gene, 4, 121 /1978/) a nese gen pro odolnost proti ampicilinu (ApR) a gen pro odolnost proti tetracyklinu (TcR). Nese jediné místo pro působení restrikční endonukleázy Pst I v genu ApR. Nese jediné místo pro působení endonukleázy Hind III, Sal I a Bam HI v oblasti genu TcR. Kromě toho nese plasmid pBR322 jediné místo pro působení enzymu Eco RI, dvě místa pro působení Hinc II, pět míst pro působení Eco RII, tři místa pro působení Bgl I, dvanáct míst pro působení Alu I, dvanáct míst pro působení Hae II a sedmnáct míst pro působení Hae III. Podrobný popis těchto míst v plasmidu pBR322 je uveden na straně 103 první citace. V případě, že dojde ke štěpení plasmidu pBR322, dojde ke zftrátě genu ApR, do místa pro působení restrikční endonukleázy Pst I je pak možno včlenit DNA. Obdobně v případě, že plasmid pBR322 je štěpen restrikční endonukleázou Hind III nebo Sal I nebo Bam HI s včleněním DNA, dojde ke ztrátě genu TcR. V případě, že se do místa pro působení Pst I včlení DNA, je možno najít rekombinantní molekuly při selekci na kolonie, které jsou senzitivní na ampicilin (Aps) a mají TcR. Obdobně v případě, že se včlení DNA do místa pro působení Hind III, Sal I nebo Bam HI, je možno nalézt rekombinantní molekuly při selekci kolonií, které jsou ApR a Tcs. Vektor, který obsahuje cizorodou DNA, včleněnou na kterékoliv z uvedených čtyř míst, je možno charakterizovat vzhledem k odolnosti proti antibiotikům jako ApsTcR nebo ApRTcs. Vektor je možno dále charakterizovat odstraněním včleněné DNA a stanovením molekulové hmotnosti obou produktů při srovnání s molekulovou hmotností výchozích materiálů. Další charakterizaci je možno provést sestrojením úplné mapy míst pro působení restrikčních endonukleáz v tomto vektoru. Je také možno stanovit sled včleněné DNA.Plasmid pBR322 was similarly described in Bolivar F. et al., Gene, 2, 95 (1977), which describes the synthesis and properties of this plasmid. Plasmid pBR322 has a molecular weight of 2.7 X 10 6 daltons (controlled, Bolivar F., Gene, 4, 121 (1978)) and carries the ampicillin resistance gene (Ap R ) and the tetracycline resistance gene (Tc R ). It carries a single restriction endonuclease Pst I site in the Aβ R gene. It carries the only endonuclease site of Hind III, Sal I and Bam HI in the region of the Tc R gene. In addition, plasmid pBR322 carries a single Eco RI site, two Hinc II sites, five Eco RII sites, three Bgl I sites, twelve Alu I sites, twelve Hae II sites, and seventeen sites. for Hae III. A detailed description of these sites in plasmid pBR322 is given on page 103 of the first reference. When the pBR322 plasmid is digested, the Aβ R gene is lost, and DNA can be inserted into the Pst I restriction endonuclease site. Similarly, when the plasmid pBR322 is digested with the restriction endonuclease Hind III or Sal I or Bam HI with the insertion of DNA, the Tc R gene is lost. When DNA is incorporated into the Pst I site, recombinant molecules can be found in selection for ampicillin (Ap s ) sensitive colonies having Tc R. Similarly, when DNA is inserted into a Hind III, Sal I or Bam HI treatment site, recombinant molecules can be found in the selection of colonies that are Aβ R and Tc s . A vector containing foreign DNA inserted at any of the four sites can be characterized with respect to antibiotic resistance such as Aβ with Tc R or Aβ R with Tc s . The vector can be further characterized by removing the inserted DNA and determining the molecular weight of both products as compared to the molecular weight of the starting materials. Further characterization can be accomplished by constructing a complete restriction endonuclease site map in this vector. It is also possible to determine the sequence of the inserted DNA.

Rovněž plasmid pBR313 byl podrobně popsán. Syntéza a vlastnosti tohoto plasmidu byly popsány v publikaci Bolivar F., a další, Gene 2, 75 (1977). Plasmid pBR313 má molekulární hmotnost 5,8 X 106 daltonů a obsahuje gen pro odolnost proti ampicilinu. (ApRj a gen pro odolnost proti tetracyklinu (TcRj. Tento plasmid obsahuje jediné místo pro působení restrikční endonukleázy Hind III, Sal I a Bam HI v oblasti genu TcR. Byla provedena úplná analýza plasmidu pBR313 a byla sestrojena mapa míst pro působení restrikčních endonukleáz, tato mapa je uvedena na straně 84 svrchu uvedené publikace. Při včlenění cizorodé DNA do kteréhokoliv místa pro působení Hind .III, Sal I nebo Bam HI dochází ke ztrátě TcR. Je tedy možno nalézt rekombinantní molekuly při selekci kmenů s ApR a Tcs. Vektor Je možno charakterizovat odolností proti antibiotikům, sledem DNA s molekulární hmotností.Plasmid pBR313 has also been described in detail. The synthesis and properties of this plasmid have been described in Bolivar F., et al., Gene 2, 75 (1977). Plasmid pBR313 has a molecular weight of 5.8 X 10 6 daltons and contains an ampicillin resistance gene. (Ap R is a tetracycline resistance gene (Tc R j. This plasmid contains a single restriction endonuclease site Hind III, Sal I and Bam HI in the region of the Tc R gene. A full analysis of plasmid pBR313 was performed and a site map was generated restriction endonucleases, this map is shown on page 84. Incorporation of foreign DNA into any Hind III, Sal I or Bam HI site results in the loss of Tc R , thus recombinant molecules can be found in the selection of strains with Aβ R and Tc s . The vector can be characterized by antibiotic resistance, a DNA sequence of molecular weight.

Třetím plasmidem, který byl podrobně popsán, je pMB9. Tento plasmid je možno připravit podle publikace Rodriguez, R. L. a další, tak jak bylo svrchu uvedeno a Bolivar F. a další, Gene, 2, 75 (1977). Plasmid pMB9 má molekulární hmotnost 3,5 X 106 daltonů a obsahuje gen pro odolnost proti tetracyklinu TcR. Má jediné místo pro působení každé z endonukleáz Eco RI, Hind III, Sal I nebo Bom HI. Místo pro působení posledních tří endonukleáz se nachází v genu TcR. V případě, že se včlení cizorodá DNA do místa pro působení Hind III, Sal I nebo Bam HI, dochází ke ztrátě TcR.The third plasmid that has been described in detail is pMB9. This plasmid can be prepared according to Rodriguez, RL et al., Supra, and Bolivar F. et al., Gene, 2, 75 (1977). Plasmid pMB9 has a molecular weight of 3.5 X 10 6 daltons and contains a gene for resistance to tetracycline Tc R. It has a single site for the action of each of Eco RI, Hind III, Sal I or Bom HI endonucleases. The site of action of the last three endonucleases is found in the Tc R gene. When foreign DNA is inserted into the Hind III, Sal I or Bam HI treatment site, Tc R is lost.

Vektor s obsahem cizorodé DNA v jednom z těchto míst je možno charakterizovat touto vlastností. Tento vektor je dále možno charakterizovat analýzou sledu DNA včleněné části, srovnáním molekulární hmotnosti a analýzou míst pro působení endonukleáz.A vector containing foreign DNA at one of these sites can be characterized by this property. This vector can also be characterized by DNA sequence analysis of the inserted portion, molecular weight comparison, and endonuclease sites.

Plasmid pSCIOl byl rovněž podrobně popsán. V publikaci Cohen S. H. a další Proč. Nat. Acad. Sci. USA, 70, 1293 (1973) sé popisuje syntéza a vlastnosti tohoto plasmidu. Další vlastnosti plasmidu je možno nalézt v publikacích Cohen, S. N., a další, Proč. Nat. Acad. Sci. USA, 70, 3240 (1973), BoyerPlasmid pSCIO1 has also been described in detail. Cohen S. H. et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 70, 1293 (1973) describes the synthesis and properties of this plasmid. Additional plasmid properties can be found in Cohen, S. N., et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 70, 3240 (1973); Boyer

H. W. a další, Recombinant Molecules, Beers, R. F. a Basset, E. G., Eds, Raven Press, New York na str. 13 (19771 a Cohen S. N. a další, Recombinant Molecules, na str. 91. Plasmid pSCIOl má molekulární hmotnost 5,8 X ÍO3 daltonů a obsahuje gen pro odolnost proti tetracyklinu TcR. V oblasti tohoto genu obsahuje jediné místo pro působení každé z endonukleáz Hind III, Sal I a Bam HI. Kromě toho obsahuje jediné místo pro působení Eco RI, jedno místo pro působení Hpa I, jedno místo pro působení Srna I a čtyři místa pro působení Hinc II. V případě, že tento plasmid se štěpí enzymem H'nd lil, dochází ke ztrátě TcR. Totéž platí pro štěpení v místě Sal I nebo Bam HI, při včlenění DNA do některého z těchto míst je možno nalézt při selekci rekombinantní molekuly. Vektor s obsahem cizorodé DNA v některém z těchto míst je možno charakterizovat ztrátou odolnosti proti antibiotiku. Vektor je možno. dále charakterizovat (a) odstraněním včleněné DNA a stanovením a srovnáním molekulární hmotnosti, (b) sestrojením mg227032 py míst pro působení endonukleáz a (cj stanovením sledu včleněné DNA.HW et al., Recombinant Molecules, Beers, RF and Basset, EG, Eds, Raven Press, New York on page 13 (19771 and Cohen SN et al., Recombinant Molecules, on page 91. Plasmid pSCIO1 has a molecular weight of 5.8 X IO 3 daltons and contains the gene for tetracycline resistance Tc R. In the region of this gene contains a single site for the action of each of the endonucleases Hind III, Sal I and Bam HI. it also contains a single site for the Eco RI, one site for the Hpa I, one site for Sr I, and four sites for Hinc II, and when this plasmid is digested with H'nd III, the Tc R is lost, and the same is true for Sal I or Bam HI cleavage at incorporation. DNA at any one of these sites can be found in the selection of the recombinant molecule, and the vector containing the foreign DNA at any one of these sites can be characterized by a loss of antibiotic resistance. (b) constructing mg227032 py sites for endonuclease action; and (cj) determining the DNA sequence.

Fágy pro vektory obsahují například deriváty fágu lambda, který se nazývá Charon, zejména Charon 3A, Charon 4A a Charon 16A. Tyto fágy byly podrobně popsány. Blatner a další ve svrchu uvedené publika. ci popisují syntézu a vlastností těchto fágů. Tyto fágy byly také zmapovány včetně míst pro působení endonukleáz, jak je uvedeno na straně 161 svrchu uvedené publikace. Genotyp každého fágu je uveden na straně 164 současně s výsledkem štěpení v různých místech. Například při včlenění cizorodé DNA do místa pro působení Eco RI ve fágu Charon 16A způsobí ztrátu genu lac5. Růst rekomblnančního fágu na bakteriích lac* má za následek tvorbu bezbarvých kolonií. To znamená, že vektor s obsahem cizorodé DNA v příslušném místě je možno charakterizovat genetickými vlastnostmi, například bezbarvými skvrnami na bakteriích lac*. Vektor je možno dále charakterizovat odstraněním včleněné DNA a stanovením molekulové hmotnosti obou produktů za současného srovnání s molekulovou hmotností výchozích produktů. Další charakterizaci je možno provést sestrojením mapy míst pro působení endonukleáz ve vektoru. Je také možno zjistit sled včleněné DNA.For example, the phage for vectors include derivatives of phage lambda, which is called Charon, particularly Charon 3A, Charon 4A, and Charon 16A. These phages have been described in detail. Blatner and others mentioned above. ci describe the synthesis and properties of these phages. These phages were also mapped, including endonuclease sites, as shown on page 161 of the above publication. The genotype of each phage is shown on page 164 together with the result of cleavage at different sites. For example, by incorporating foreign DNA into the Eco RI site of Charon 16A, it causes the loss of the lac5 gene. The growth of recombinant phage on lac * bacteria results in the formation of colorless colonies. That is, a vector containing foreign DNA at a particular site can be characterized by genetic properties, for example, colorless spots on lac * bacteria. The vector can be further characterized by removing the inserted DNA and determining the molecular weight of both products while comparing to the molecular weight of the starting products. Further characterization can be accomplished by constructing a map of endonuclease sites in the vector. It is also possible to detect the sequence of the inserted DNA.

Stejně dobře byl popsán gtWES. B, derivát bakteriofágu lambda. Syntéza a základní vlastnosti tohoto fágu byly popsány v publikaci Tremeier D. a daší, Nátuře 263, 526 (1976). Další vlastnosti tohoto fágu byly popsány v publikaci Leder P. a další, Science, 196, 175 (1977). Genotyp tohoto fágu byl identifikován v obou publikacích. Druhá z publikací také identifikuje uložení obou míst pro působení restrikčních endonukleáz Eco RI a Sst I. Tento fág obsahuje čtyři místa pro působení Bam HI, čímž je možno získat fragmenty v délce 5,4 X 103, 19,3 X 103,GtWES has been described as well. B, a derivative of lambda bacteriophage. The synthesis and basic properties of this phage have been described in Tremeier D. et al., Nature 263, 526 (1976). Other properties of this phage have been described in Leder P. et al., Science, 196, 175 (1977). The genotype of this phage has been identified in both publications. The second publication also identifies the placement of both Eco RI and Sst I restriction endonuclease sites. This phage contains four Bam HI sites to yield 5.4 X 10 3 , 19.3 X 10 3 fragments,

3,8 X 103 a 11,4 X 1O3 párů bází. Analýza míst pro působení restrikčních endonukleáz je uvedena na straně 527 svrchu uvedené publikace. Fragment lambda B je odstraněn působením enzymu Eco RI a štěpen enzymem Sst I. Tím je možno zabránit rekombinanci s fragmentem lambda B. Je také možno včlenit cizorodou DNA s místy pro štěpení enzymem Eco RI do fágu v místě štěpení enzymem Eco RI. Fágy je možno klonovat hybridizací in sítu, jak bylo popsáno v publikaci Benton W. D. a Davis R. W., Science, 196, 180 (1977J. Vektor je možno charakterizovat (a) odstraněním včleněné DNA a stanovením a srovnáním molekulových hmotností, (bj analýzou míst pro působení restrikčních endonukleáz a (c) stanovením sledu včelněné DNA.3.8 X 10 3 and 11.4 X 10 3 base pairs. The analysis of restriction endonuclease sites is shown on page 527 of the above publication. The lambda B fragment is removed with Eco RI and digested with Sst I. This avoids recombination with the lambda B fragment. It is also possible to incorporate foreign DNA with Eco RI cleavage sites into the phage at the Eco RI cleavage site. The phages can be cloned by in situ hybridization as described by Benton WD and Davis RW, Science, 196, 180 (1977J). The vector can be characterized by (a) removal of the incorporated DNA and determination and comparison of molecular weights (bj by analysis of sites of action) restriction endonucleases; and (c) determining the sequence of the incorporated DNA.

Byl vyvinut kmen E. coli, označený X-1776 a bylo dosaženo schválení NIH pro použití tohoto kmene a při současném použití zařízení P2, jak bylo popsáno v publikaci Curtiss, III, R., Ann. Rev. Microbiol., 30, 507 (1976). E. coli RR-1 je vhodný v případě, že je možno užít zařízení typu P3. Stejně jako v případě plasmidů je zřejmé, že se předpokládá použití jakéhokoli kmene hostitelských buněk při provádění způsobu podle vynálezu, pokud je tento kmen schopen přenášet zvolený vektor, a to včetně hostitelů odlišných od bakterií, jako jsou například kvasinky, v případě, že tyto kmeny budou v budoucnosti povoleny NIH.An E. coli strain, designated X-1776, was developed, and NIH approval was obtained for the use of this strain and using the P2 apparatus as described by Curtiss, III, R., Ann. Roar. Microbiol., 30, 507 (1976). E. coli RR-1 is suitable when a P3 type device can be used. As in the case of plasmids, it is understood that any host cell strain is contemplated in the practice of the method of the invention if the strain is capable of transmitting the selected vector, including non-bacterial hosts such as yeast, if such strains NIH will be allowed in the future.

Rekombinantní plasmidy se tvoří smísením plasmidu DNA, na nějž bylo působeno restrikční endonukleázou a cDNA s odpovídajícím způsobem zpracovanými koncovými skupinami. Aby bylo možno na co nejmenší míru omezit vazbu cDNA navzájem, přidává se plasmid ve velkém molárním přebytku. V dříve popsaných způsobech mělo přidání plasmidu ve velkém přebytku obvykle za následek vazbu plasmidových řetězců do kruhu, airž by současně došlo ke včlenění fragmentu cDNA. Takto zpracované buňky obsahovaly obvykle převážně plasmid bez rekombinanty cDNA. V důsledku toho byl celý postup velice náročný na čas. Byly proto činěny pokusy získat DNA vektory s místem pro působení restrikční endonukleázy uprostřed zvoleného genu, takže včlenění rekombinanty rozdělí gen a tím způsobí ztrátu funkce, jejímž kódem je uvedený gen.Recombinant plasmids are produced by mixing a plasmid DNA that has been treated with a restriction endonuclease and a cDNA with appropriately treated end groups. In order to minimize cDNA binding to each other, the plasmid is added in a large molar excess. In the previously described methods, the addition of the plasmid in large excess usually resulted in the binding of the plasmid chains to the ring, while at the same time incorporating the cDNA fragment. The cells so treated usually contained predominantly a plasmid without recombinant cDNA. As a result, the process was very time consuming. Attempts have therefore been made to obtain DNA vectors with a restriction endonuclease site in the middle of the gene of choice, so that incorporation of the recombinants divides the gene, thereby causing a loss of function encoded by said gene.

S výhodou se užívá způsobu, jímž je možno snížit počet kolonií, které je nutno sledovat v případě, že se užije rekombinantní plasmid. Tento způsob spočívá v tom, že se na plasmid, na nějž se nejprve působí restrikční endonukleázou, zpracuje ještě alkalickou fosfatázou, která je dostupná z několika zdrojů, například Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey. Alkalická fosfatáza odstraní S^terminální fosfátové skupiny ze zakončení plasmidu po působení endonukleázy a tím zabrání vzájemnému navázání koncových částí plasmidu DNA. V důsledku toho tvorba kruhu závisí na včlenění fragmentu DNA s obsahem 5‘-terminálních fosfátových skupin. Svrchu uvedeným způsobem je možno snížit relativní frekvenci transformace bez rekombinace na méně než 1 až 10+4.Preferably, a method is used to reduce the number of colonies to be monitored when a recombinant plasmid is used. The method consists in treating the plasmid first treated with a restriction endonuclease with alkaline phosphatase, which is available from several sources, for example, Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey. Alkaline phosphatase removes the S? Terminal phosphate groups from the end of the plasmid after endonuclease treatment, thereby preventing the terminal portions of the plasmid DNA from binding together. As a result, ring formation depends on the incorporation of a DNA fragment containing 5'-terminal phosphate groups. In the above manner, the relative frequency of transformation without recombination can be reduced to less than 1 to 10 +4 .

Vynález je založen na skutečnosti, že reakce, katalyzovaná DNA-ligázou je provedena mezi 5'-fosfátovou koncovou skupinu DNA a 3‘-hydroxylovými koncovými skupinami DNA. V případě, že se terminální 5'-fosfátové skupiny odstraní, k reakci nedojde. V případě, že se váže DNA s dvojitým řetězcem, může dojít ke třem typům situací, jak je znázorněno v tabulce I.The invention is based on the fact that the DNA ligase catalyzed reaction is performed between the 5'-phosphate end group of the DNA and the 3'-hydroxyl end groups of the DNA. If the terminal 5'-phosphate groups are removed, the reaction does not occur. When double-stranded DNA binds, three types of situations can occur as shown in Table I.

Tabulka I PřípadTable I Case

Reakční složkyReactants

Produkt po použití ligázyProduct after use of ligase

3‘ -----OH -----OPO3H2 5‘ 3 ‘ ----- OH ----- OPO3H2 5 ‘ + + 5‘ H2O3PO— HO— 3‘ 5 ‘ H2O3PO— HIM- 3 ‘ 3‘ 5‘ 3 ‘ 5 ‘ 5‘ O—P—O--- 0—P—0 —-- 3‘ 5 ‘ O — P — O --- 0 — P — 0 —-- 3 ‘ +2HzO + 2HzO 3‘ 3 ‘ 5‘ 5 ‘ 3‘ 3 ‘ 5* 5 * -----OH ----- OH H2O3P—O— H2O3P — O— - O—P—O--- O — P — O --- - + + +H2O + H2O -----OH ----- OH OH— OH— OH HO--- OH HO --- - 5* 5 * 3‘ 3 ‘ 5‘ 5 ‘ 3‘ 3 ‘ 3‘ 3 ‘ 5‘ 5 ‘ -----OH ----- OH HO HIM + + O reakce About reaction -----OH ----- OH HO HIM 5‘ 5 ‘ 3‘ 3 ‘

V tabulce I je DNA s dvojitým řetězcem schematicky znázorněna plnými paralelními čárami, odpovídající 5‘- a 3‘-koncové skupiny jsou označený hydroxylovým nebo fosfátovým zbytkem podle své povahy. V případě I se nachází 5‘-fosfát na obou zakončeních, v důsledku toho dochází ke kovalentní vazbě obou těchto řetězců. V případě II má pouze jeden řetězec terminální. 5‘-fosfátovou skupinu, takže po kovalentní vazbě zůstává diskontinuita na dalším řetězci. Řetězec, který není kovalentně vázán, zůstává spojen s navázanou molekulou vodíkovými vazbami, k nimž dochází mezi oběma řetězci, jak je z literatury známo. V případě III nedochází k vazbě na žádném ze zakončení, protože z nich neobsahuje 5‘-fosfátovou skupinu.In Table I, double-stranded DNA is schematically represented by solid parallel lines, the corresponding 5‘- and 3‘-end groups being labeled with a hydroxyl or phosphate residue according to their nature. In case of I, 5 fosf-phosphate is present at both ends, resulting in covalent bonding of both chains. In case II, only one string has a terminal. 5‘-phosphate group, so that after covalent bonding the discontinuity remains on the next chain. A chain that is not covalently bonded remains linked to the bound molecule by hydrogen bonds that occur between the two chains, as is known in the literature. In case of III, there is no binding at any of the termini, since they do not contain a 5‘-phosphate group.

Nežádoucím vazebným reakcím je možno bránit tak, že se ze zakončení, na nichž nemá dojít k vazbě, odstraní 5‘-fosfátové skupiny. K tomuto účelu je možno užít jakéhokoli způsobu pro odstranění 5'-fosfátových skupin, pokud nedojde k porušení struktury DNA. Výhodným postupem je hydrolýza, katalyzovaná enzymem alkalické fosfatázy.Undesirable binding reactions can be avoided by removing 5‘-phosphate groups from the non-bonded termini. Any method for removing 5'-phosphate groups can be used for this purpose as long as the DNA structure is not disrupted. A preferred procedure is an alkaline phosphatase catalyzed hydrolysis.

K znázornění svrchu uvedených postupů byla izolována cDNA pro krysí insulin a podrobena rekombinaci s plasmidem. DNA-molekuly byly užity k přeměně E. coli X-1776. Transformované buňky byly podrobeny selekci růstem na živném prostředí, které obsahovalo tetracyklin. Jedna rekombinanía plasmidu DNA, získaná z takto transformovaných buněk obsahovala DNA-fragment, obsahující přibližně 410 nukleotidů. Mimoto byly získány a izolovány podobným způsobem další rekombinanty, které byly rovněž analyzovány. Fragmenty byly uvolněny z plasmidu použitím enzymu Hind III nebo Hsu I a pak byly podrobeny analýze na sled DNA způsobem, popsaným v publikaci Maxam A. M. a Gilbert W., Proč. Bati. Acad. Sci. USA 74, 560 (1977). Sekvence nukleotidů v DNA fragmentu se překrývá a obsahovala úplný kódovací sled pro krysí proinsulin I a rovněž 13 až 23 aminokyselin prepentidového sledu. Byla zjištěna úplná nukleotidová sekvence pro svrchu uvedený produkt.To illustrate the above procedures, rat insulin insulin cDNA was isolated and recombined with a plasmid. DNA molecules were used to convert E. coli X-1776. Transformed cells were selected by growth on a culture medium containing tetracycline. One recombinant DNA plasmid obtained from the transformed cells contained a DNA fragment containing approximately 410 nucleotides. In addition, other recombinants were obtained and isolated in a similar manner, which were also analyzed. The fragments were released from the plasmid using Hind III or Hsu I, and then subjected to DNA sequence analysis as described by Maxam A. M. and Gilbert W., Proc. Bati. Acad. Sci. USA 74,560 (1977). The nucleotide sequence in the DNA fragment overlaps and contained the complete coding sequence for rat proinsulin I as well as the 13 to 23 amino acids of the prepentide sequence. The complete nucleotide sequence for the above product was determined.

Obdobným způsobem byl izolován cDNA-kód pro krysí růstový hormon, tento produkt byl rekombinován s plasmidem a přenesen do buněk E. coli. Tímto způsobem bylo možno znovu izolovat sled nukleotidů o počtu přibližně 800 nukleotidů po úspěšném pomnožení v buňkách E. coli, přičemž tento sled obsahoval celý kód pro krysí růstový hormon včetně částí peptidového prekursoru a část 5‘-oblasti, která nebyla přenesena.In a similar manner, the cDNA code for rat growth hormone was isolated, recombined with the plasmid, and transferred to E. coli cells. In this way it was possible to re-isolate a nucleotide sequence of approximately 800 nucleotides after successful propagation in E. coli cells, which sequence contained the entire code for the rat growth hormone including portions of the peptide precursor and a portion of the 5‘-region that was not transferred.

Svrchu popsaným způsobem je obecně možno použít pro izolaci a čištění jakéhokoli genu z vyššího organismu, včetně lidských genů a pro přenos a pomnožení těchto genů v buňkách mikroorganismů. Nové rekombinantní plasmidy obsahují celý izolovaný gen nebo pouze jeho část, jak bylo svrchu popsáno. Byly rovněž popsány nové mikroorganismy, dosud nezámé, jejichž genetický systém je pozměněn tak, že obsahuje i geny z vyššího organismu. Dále budou popsány specifické příklady, v nichž bude podrobně popsán každý stupeň způsobu podle vynálezu, pokud jde o izolaci, čištění a přenos genu krysího insulinu do buněk E. coli, čímž bude blíže objasněna použitelnost způsobu podle vynálezu. V následujících příkladech jsou také blíže charakterizovány rekombinantní plasmidy, které obsahují část genu pro krysí insulin, genu pro krysí růstový hormon, gen pro lidský insulin a gen pro lidský růstový hormon.In general, the above method can be used to isolate and purify any gene from a higher organism, including human genes, and to transmit and multiply these genes in the cells of microorganisms. The novel recombinant plasmids contain all or part of the isolated gene as described above. New microorganisms, which are still unnamed, have also been described, whose genetic system has been modified to include genes from a higher organism. Specific examples will now be described in which each step of the method of the invention will be described in detail with respect to the isolation, purification and transfer of the rat insulin gene to E. coli cells, thereby explaining in more detail the applicability of the method of the invention. The following examples also characterize recombinant plasmids that comprise a portion of the rat insulin gene, the rat growth hormone gene, the human insulin gene, and the human growth hormone gene.

Vynález bude osvětlen následujícími příklady.The invention will be illustrated by the following examples.

PřikladlHe did

Popsané postupy osvětlují extrakci a izo227032 láci mRNA pro krysí insulin, syntézu komplementární DNA a popis vlastností komplementární DNA. Čištěné buňky krysích Langerhansových ostrůvků je možno získat tak, že se slinivka břišní anestetizované krysy podrobí infúzi Hanksovým roztokem retrot grádní infúzi vývodem této žlázy. Hanksův roztok je standardní směs solí, je znám a je možno jej získat od řady výrobců, například od Grand Island Biological SupplyThe described procedures elucidate the extraction and isolation of rat insulin insulin mRNA, synthesis of complementary DNA, and description of the properties of complementary DNA. Purified cells of rat pancreatic islets can be obtained by the anesthetized rat pancreas subjected infusion Hanks solution retro t grádní infusion outlet of this gland. Hanks' solution is a standard mixture of salts, is known and can be obtained from a number of manufacturers, such as Grand Island Biological Supply

Gompany, Grand Island, New York. Slinivka se pak odstraní, rozdrtí v Hanksově roztoku při 0 °C a natráví kolegenázou a sójovým trypsinem. Všechny postupy se provádí při teplotě 0 až 4 °C, není-li uvedeno jinak. Zvláště je nutno zachovávat tyto podmínky při natrávení žlázy. Dvě krysí slinivky břišní v 8 ml Hanksova prostředí se uloží do skleněné zkumavky o objemu 30 ml. Všechny skleněné zkumavky byly předem zpracovány pomocí silikonu.Gompany, Grand Island, New York. The pancreas is then removed, crushed in Hanks' solution at 0 ° C and digested with collagenase and soybean trypsin. All procedures are performed at 0-4 ° C unless otherwise noted. In particular, it is necessary to maintain these conditions when digesting the gland. Two rat pancreas in 8 ml Hanks medium are placed in a 30 ml glass tube. All glass tubes were pretreated with silicone.

K tomuto účelu bylo užito přípravku Siliclad, Clay-Edams Division, Becto-Dickinson lne,, Persippany, New Jersey. Inkubační směs obsahovala 12 mg kolagenázy, tj. enzymu, připraveného z Clostridium histolyticum způsobem, popsaným v publikaci Mendl I., Maekennan, J. D. a Howes E. L., J. Clin. Invest. 32, 1323 (1943), bylo užito typu CLS iy (Worthington Biochemickal Corporation, Freehold, New Jersey) a 1 mg inhibitoru trypsinu ze sójových bohů, (Sigma Chemical Company, St. Louis, Missouri). Inkubaci je nutno provádět při teplotě 37 °C po dobu 25 minut za stálého třepání při 90 výkyvech za minutu. Směs je nutno stále pozorovat, aby bylo možno zajistit, že natrávení kolagenázou se provádí do optimálního rozsahu. V případě, že inkubace je příliš krátká, nedojde k úplnému uvolnění buněk Langerhansových ostrůvků, naproti tomu v případě, že je Inkubace příliš dlouhá, dochází k rozrušení buněk. Po inkubaci se zkumavka odstředuje 1 minutu při 200 g. Supernatant se slije a segment se promyje Hanksovým roztokem a postup se 5 X opakuje. Po posledním odstředění se sediment uvede v suspenzi v 15 ml přípravku Fícoll (Pharmacie Chemical Company, Uppsala, Švédsko) o hustotě 1,085. Pak se přidá vrstva přípravku Fícoll o hustotě 1,080 a vrstva 5 ml přípravku Fícoll o hustotě 1,060, načež se zkumavka odstředuje 5 minut při 500 g a pak ještě 5 minut při 2000 g. V důsledku tohoto postupu zůstanou buňky acinů na dně zkumavky a buňky ostrůvků vytvoří vrstvu mezi dvěma horními vrstvami přípravku. Pás buněk ostrůvků obsahuje ještě ganliové buňky, lymfatické buňky a buňky pojivové tkáně. Velké fragmenty však byly odstraněny. Takto získané buňky se umístí pod mikrosskop, pod nímž je možno odstranit viditelné znečištěniny ručně při použití mikropipety. Pak se buňky zředí Hanksovým roztokem a znovu se odstředí. Supernatant se slije a sediment se skladuje v kapalném dusíku.Siliclad, Clay-Edams Division, Becto-Dickinson Inc, Persippany, New Jersey was used for this purpose. The incubation mixture contained 12 mg of collagenase, an enzyme prepared from Clostridium histolyticum, as described by Mendl I., Maekennan, J. D. and Howes E. L., J. Clin. Invest. 32, 1323 (1943), the CLS type (Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey) and 1 mg soybean trypsin inhibitor (Sigma Chemical Company, St. Louis, Missouri) were used. Incubation should be performed at 37 ° C for 25 minutes with shaking at 90 oscillations per minute. The mixture should always be observed to ensure that collagenase digestion is performed to the optimum extent. If the incubation is too short, Langerhans islet cells are not completely released, whereas if the incubation is too long, the cells are disrupted. After incubation, the tube is centrifuged for 1 minute at 200 g. The supernatant is decanted and the segment is washed with Hanks' solution and the procedure is repeated 5 times. After the last centrifugation, the sediment is suspended in 15 ml of Ficoll (Pharmacie Chemical Company, Uppsala, Sweden) at a density of 1.085. Then a 1.080 Ficoll layer and a 1.060 Ficoll Density layer were added, after which the tube was centrifuged at 500g for 5 minutes and 2000g for 5 minutes. As a result, the acine cells remained at the bottom of the tube and the islet cells formed a layer between the two upper layers of the formulation. The islet cell band also contains ganlial cells, lymphatic cells and connective tissue cells. However, large fragments were removed. The cells thus obtained are placed under a microscope under which visible contaminants can be removed manually using a micropipette. The cells are then diluted with Hanks solution and centrifuged again. The supernatant is decanted and the sediment is stored in liquid nitrogen.

Buňky ostrůvků z 200 krys se společně homogenizují v 4 N guaniďiniumthiokyanátu (přípravek Tridom, Fluka AG Chemische Fabrik, Busch, Švýcarsko) s obsahem 1 M /S-merkaptoethanolu a pufru, který udržuje pH roztoku na hodnotě 5,0 pří teplotě 4 °C. Homogenát se navrství na 1,2 ml roztoku chloridu česného o koncentraci 5,7 M s obsahem 100 mM EDTA a roztok se odstředuje 18 hodin při 37 000 otáčkách za minutu v SW 50,1 rotoru ultraodstředivky při teplotě 15 °C. (Beckman Ultracentrifuge Instrument Company, Fullerton, California.) Při odstředění se RNA dostává na dno zkumavky.Islet cells from 200 rats are co-homogenized in 4 N guanidinium thiocyanate (Tridom, Fluka AG Chemische Fabrik, Busch, Switzerland) containing 1 M / S-mercaptoethanol and buffer to maintain the pH of the solution at 5.0 at 4 ° C . The homogenate is layered on 1.2 ml of 5.7 M cesium chloride solution containing 100 mM EDTA and centrifuged at 37,000 rpm for 18 hours in a SW 50.1 ultra-centrifuge rotor at 15 ° C. (Beckman Ultracentrifuge Instrument Company, Fullerton, Calif.) When centrifuged, RNA reaches the bottom of the tube.

RNA s polyadenylátovými skupinami se izoluje chromatografií veškeré RNA na oligo-(dT)-celulóze způsobem, popsaným, ve svrchu uvedené publikaci Avlv H., a LederRNA with polyadenylate groups is isolated by chromatography of all RNA on oligo- (dT) -cellulose as described in Avlv H., and Leder, supra.

P.P.

Reverzní transkriptáza z viru ptačí mycloblatózy (D. J. Board, Life Science lne., St. Petersburg, Florida) se pak užije k přenosu struktury celé polyadenylátové RNA z krysích ostrůvků do cDNA. Reakce se provádí v 50 mM tris-pufru s kyselinou chlorovodíkovou o pH 8,3 s obsahem 9 mM MgCh, 30 mM NaCl, 20 mM β-merkaptoethanolu, 1 mM každého z 3 neradioaktivních desoxyribonukleosidtrifosfátů, 250 μΜ čtvrtého desoxynukleosidtrifosfátu, značeného v poloze a radioaktivním fosforem se specifickou aktivitou 50 až 200 curie v 1 molu, 20 ^g/ml oligo-dTi2.i8 (Collaborative Research, Waltham, Massachusetts), 100 ,ug/ml polyadenylované RNA a 20C Jednotek/ml reverzní transkriptázy. Směs se inkubuje 15 minut při teplotě 45 °C. Pak se přidá sodná sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové do koncentrace 25 mM a roztok se extrahuje stejným objemem fenolu, nasyceného vodou, načež se vodná fáze chromatografuje na sloupci o rozměrech 0,3 X 10 cm s obsahem Sephadex G-100 v 10 mM tris-pufru s kyselinou chlorovodíkovou o pH 9,0 s obsahem 100 mM NaCl a 2 mM EDTA. Nukleová kyselina se vysráží ethanolem po přidání octanu amonného při pH 6,0 do koncentrace 0,25 M. Sraženina se oddělí odstředěním, sediment se rozpustí v 50 μϊ čerstvě připraveného 0,1 M roztoku hydroxidu sodného a inkubuje při teplotě 70 °C po dobu 20 minut k hydrolýze RNA. Pak se směs neutralizuje přidáním 1 M octanu sodného při pH 4,5 a 32P-cDNA se vysráží ethanolem a znovu rozpustí ve vodě. Podíly cDNA s jednoduchým řetězcem se analyzují na polyakrylamidovém gelu způsobem popsaným v publikaci Dingman C. W. a Peacock A. C., Biochemistry 7, 659 (1968). Gel se suší a 32P-cDNA se zjistí autoradiografií na filmu Kodak No-Screen NS-ST (Hustman Kodak Corporation, Rochester, New York). Materiál byl heterodisperzní, jak bylo možno usoudit z elektroforéžy. Obsahoval alespoň jeden hlavní druh cDNA se 450 nukleotidy, jak bylo možno prokázat srovnáním se známým standardem.Reverse transcriptase from avian mycloblatosis virus (DJ Board, Life Science Inc, St. Petersburg, Florida) is then used to transfer the structure of whole islet polyadenylate RNA from rat islets to cDNA. The reaction is carried out in 50 mM hydrochloric acid tris buffer pH 8.3 containing 9 mM MgCl 2, 30 mM NaCl, 20 mM β-mercaptoethanol, 1 mM each of 3 nonradioactive desoxyribonucleoside triphosphates, 250 μΜ of the fourth labeled desoxynucleoside triphosphate, and radioactive phosphorus with a specific activity of 50 to 200 curie per mole, 20 µg / ml oligo-dTi18.1 (Collaborative Research, Waltham, Mass.), 100 µg / ml polyadenylated RNA and 20C Units / ml reverse transcriptase. The mixture was incubated for 15 minutes at 45 ° C. Ethylenediaminetetraacetic acid sodium salt is then added to a concentration of 25 mM and the solution is extracted with an equal volume of water-saturated phenol, then the aqueous phase is chromatographed on a 0.3 X 10 cm column containing Sephadex G-100 in 10 mM tris buffer hydrochloric acid pH 9.0 containing 100 mM NaCl and 2 mM EDTA. The nucleic acid is precipitated with ethanol after addition of ammonium acetate at pH 6.0 to a concentration of 0.25 M. The precipitate is collected by centrifugation, the sediment is dissolved in 50 μϊ of freshly prepared 0.1 M sodium hydroxide solution and incubated at 70 ° C for 20 minutes to RNA hydrolysis. The mixture was then neutralized by addition of 1 M sodium acetate at pH 4.5 and 32 P-cDNA was precipitated with ethanol and redissolved in water. Single chain cDNA fractions were analyzed on polyacrylamide gel as described by Dingman CW and Peacock AC, Biochemistry 7, 659 (1968). The gel was dried and 32 P-cDNA was detected by autoradiography on a Kodak No-Screen NS-ST film (Hustman Kodak Corporation, Rochester, New York). The material was heterodisperse as judged by electrophoresis. It contained at least one major species of 450 nucleotides cDNA, as evidenced by comparison with a known standard.

Příklad 2Example 2

V tomto příkladu bude popsána syntéza a vlastnosti cDNA s dvojitým řetězcem a s obsahem sledu krysího insulinu, tak jak byl svrchu popsán. Na cDNA s jednoduchým řetězcem z příkladu 1 se působí reverzní transkriptázou, čímž dojde k syntéze komplementárního řetězce. Reakční směs obsahuje 50 mM tris-pufru s kyselinou chlorovodíkovou o pH 8,3, 9 mM MgCl, 10 mM dithiothreitolu, 50 mM každého ze tří neznačených desoxyribonuleosid-trifosfátů, 1 mM nukleosidtrifosfátu značeného v poloze « radioaktivním fosforem při specifické aktivitě 1 až 10 curie na mM, 50 ^g/ml cDNA a 220 jednotek/ml reverzní transkriptázy. Reakční směs se inkubuje 120 minut při teplotě 45 stupňů Celsia. Reakce se zastaví přidáním sodné soli EDTA do množství 25 mM, směs se extrahuje fenolem a chromatografuje na přípravku Sephadex G-100, načež se vysráží ethanolem. Podíl reakčního produktu 500 až 1000 cpm se analyzuje elektroforézou na gelu, jak bylo popsáno v příkladu 1. Bylo možno prokázat heterodisperzní pás o délce 450 nukleotidů, srovnáním se standardními vzorky. Podíly reakčních produktů DNA z příkladu 1 a příkladu 2 byly pak nezávisle na sobě natráveny přebytkem restrikční endonukleázy Hae III a analyzovány elektroforézou na gelu. Oba produkty byly uvedenou endonukleázou rozštěpeny, takže při elektroforéze na gelu bylo možno pozorovat dva radioaktivní pásy. Pás, který vznikl štěpením cDNA se dvěma řetězci, měl přibližně produkty této délky jako pás, který vznikl v důsledku štěpení cDNA s jediným řetězcem.In this example, the synthesis and properties of the double-stranded cDNA containing the sequence of rat insulin as described above will be described. The single strand cDNA of Example 1 is treated with reverse transcriptase to synthesize the complementary strand. The reaction mixture contained 50 mM hydrochloric acid tris buffer pH 8.3, 9 mM MgCl, 10 mM dithiothreitol, 50 mM each of the three unlabeled desoxyribonuleoside triphosphates, 1 mM radio-phosphorus labeled nucleoside triphosphate at a specific activity of 1 to 10 curie per mM, 50 µg / ml cDNA and 220 units / ml reverse transcriptase. The reaction mixture was incubated at 45 degrees Celsius for 120 minutes. The reaction is stopped by adding 25 mM sodium EDTA, the mixture is extracted with phenol and chromatographed on Sephadex G-100 and then precipitated with ethanol. The reaction product fraction of 500-1000 cpm was analyzed by gel electrophoresis as described in Example 1. A heterodisperse band of 450 nucleotides in length was detected by comparison with standard samples. Aliquots of the DNA reaction products of Example 1 and Example 2 were then independently digested with excess Hae III restriction endonuclease and analyzed by gel electrophoresis. Both products were cleaved by said endonuclease so that two radioactive bands were observed during gel electrophoresis. The band produced by the digestion of the double stranded cDNA had approximately the products of this length as the band produced by the cleavage of the single stranded cDNA.

Příklad 3Example 3

V tomto příkladu bude popsána vazba dekanukleotidových řetězců po zpracování enzymem Hind III na krysí cDNA s dvojím řetězcem z Langerhansových ostrůvků, tak jak byla popsána v příkladu 2. Reakční produkt z příkladu 2 s dvojitým řetězcem v koncentraci 2 až 5 ^g/ml se uvede v reakci s 30 jednotkami SI nukleázy s aktivitou 1200 jednotek/ml (Miles Laboratories, Elkhart, Indiána ) v 0,03 M octanu sodném při pH 4,6 a 0,3 M chloridu sodného s 4,5 M chloridu zinečnatého při teplotě 22 °C po dobu 30 minut, pak se směs dále inkubuje ještě 15 minut při teplotě 10 °C. Reakce byla postavena tak, že byl přidán tris-pufr do koncentrace 0,1 M, BDTA do koncentrace 25 mM a tRNA z E. coli, připravená způsobem podle publikace Ehrenstein G., Methods in Enzymology, S. P. Colowick a N. O. Kaplan, Eds., sv. 12A, str. 588 (1967) do množství 40 μ%1 /ml. Reakční směs se extrahuje fenolem, chromatografuje se na přípravku SephadexIn this example, the binding of the decanucleotide chains after Hind III treatment to the double-stranded islet cDNA of Langerhans islets as described in Example 2. The reaction product of Example 2 with a double strand at a concentration of 2-5 µg / ml is reported. in reaction with 30 units of SI nuclease with an activity of 1200 units / ml (Miles Laboratories, Elkhart, Indiana) in 0.03 M sodium acetate at pH 4.6 and 0.3 M sodium chloride with 4.5 M zinc chloride at 22 ° C. ° C for 30 minutes, then the mixture is further incubated for 15 minutes at 10 ° C. The reaction was constructed by adding tris-buffer to 0.1 M, BDTA to 25 mM, and E. coli tRNA prepared according to the method of Ehrenstein G., Methods in Enzymology, SP Colowick and NO Kaplan, Eds. , St. 12A, p. 588 (1967) to 40 μ% 1 / ml. The reaction mixture was extracted with phenol and chromatographed on Sephadex

G-100 a značené 32P-cDNA se vysráží ethanolem. Tímto způsobem se získají ve vysokém výtěžku molekuly cDNA s párovými konci, kterých je zapotřebí k vazbě chemicky syntetizovaných dekanukleotidů. Dekamery Hind III byly připraveny způsobem, popsaným v publikaci Scheller R. H., Dickerson , R. E., Boyer H. W., Riggs A. D. a Itakura K., Science 196, 177 (1977). Vazba dekamerů Hind III na cDNA se provádí inkubací při teplotě 14 °C v 60 mM tris-pufru s kyselinou chlorovodíkovou o pH 7,6 za přítomnostiG-100 and 32 P-cDNA labeled are ethanol precipitated. In this way, the paired-ended cDNA molecules required to bind chemically synthesized decanucleotides are obtained in high yield. Hind III decamers were prepared as described by Scheller RH, Dickerson, RE, Boyer HW, Riggs AD, and Itakura K., Science 196, 177 (1977). The binding of Hind III decamers to cDNA is performed by incubation at 14 ° C in 60 mM Tris-buffered saline pH 7.6 in the presence of

6,6 mM chloridu hořečnatého, 1 mM ATP, mM dithiothreitolu, 3 mM dekamerů Hind III o 105 cpm/pmol a T4 DNA ligázy v množství přibližně 500 jednotek/ml po dobu 1 hodiny reakční směs se pak zahřívá na teplotu 65 °C na 5 minut k inaktivaci ligázy. Přidá se chlorid draselný do koncentrace 50 mmolů, /3-merkaptoethanol do koncentrace 1 mM a EDTA do koncentrace 0,1 mM, načež se směs natráví 150 jednotkami/ /ml Hsu I nebo Hind III endonukleázou po dobu 2 hodin při teplotě 37 °C. Endonukleázy Hind IÍI a Hae III je možno běžně získat (New England Biol-Labs, Beverly, Massachusetts). Reakční produkt se analyzuje elektroforézou na gelu stejným způsobem jako v příkladu 1, přičemž je možno prokázat vrchol, který odvodí sledu přibližně 450 nukleotidů a mimoto fragmenty odštěpných dekamerů Hind III.6.6 mM magnesium chloride, 1 mM ATP, mM dithiothreitol, 3 mM Hind III decamers 10 5 cpm / pmol T4 DNA ligase in an amount of about 500 units / ml for 1 hour, the reaction mixture was then heated to 65 ° C for 5 minutes to inactivate the ligase. Potassium chloride was added to a concentration of 50 mmol, β-mercaptoethanol to a concentration of 1 mM and EDTA to a concentration of 0.1 mM, after which the mixture was digested with 150 units / ml of Hsu I or Hind III endonuclease for 2 hours at 37 ° C. . Hind III and Hae III endonucleases are commercially available (New England Biol-Labs, Beverly, Massachusetts). The reaction product was analyzed by gel electrophoresis in the same manner as in Example 1, and showed a peak that deduced a sequence of approximately 450 nucleotides and, moreover, Hind III cleavage fragment fragments.

Příklad 4Example 4

V tomto příkladu bude popsána tvorba rekombinanty plasmidu a popis vlastností této rekombinanty po pomnožení. Odštěpí se plasmid pMB-9 DNA, připravený způsobem podle publikace Rodrlguez R. L., Boliver F., Goodman Η. M., Boyer H. W. a Botlach M., v INC-UCLA Symposium on Molecular and Cellular Biology, D. P. Wierlich,In this example, the formation of the plasmid recombinant and the properties of the recombinant after propagation will be described. The plasmid pMB-9 DNA was prepared according to the method of Rodrlguez R. L., Boliver F., Goodman. M., Boyer H. W. and Botlach M., in the INC-UCLA Symposium on Molecular and Cellular Biology, D. P. Wierlich,

K. J. Rutter a C. F. Fox, Eds., (Academie Press, New York 1976) str. 471 až 477, v místě působení enzymu Hind III, přičemž se užije endonukleázy Hsu I, načež se směs podrobí působení alkalické fosfatázy typu BAPF (Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey). Enzym je přítomen v reakční směsi v množství 0,1 jednotky/mikrogram DNA, reakční směs se inkubuje v 25 mM tris-pufru s kyselinou chlorovodíkovou o pH 8 po dobu 30 minut při teplotě 65 °C a pak se extrahuje fenolem k odstranění fosfatázy. Po vysrážení ethanolem se takto získaný plasmid DNA přidá k cDNA s obsahem zakončení Hind III v molárním poměru 3 moly plasmidu na 1 mol cDNA. Směs se inkubuje v tris-pufru o koncentraci 66 mM při pH 7,6, směs obsahuje dáleKJ Rutter and CF Fox, Eds. (Academic Press, New York 1976) pp 471-477, at the Hind III site using Hsu I endonucleases, and then treated with BAPF-type alkaline phosphatase (Worthington Biochemical Corporation) , Freehold, New Jersey). The enzyme is present in the reaction mixture in an amount of 0.1 unit / microgram of DNA, the reaction mixture is incubated in 25 mM Tris buffer with pH 8 hydrochloric acid for 30 minutes at 65 ° C and then extracted with phenol to remove phosphatase. After ethanol precipitation, the DNA plasmid thus obtained is added to a cDNA containing Hind III ends in a molar ratio of 3 moles of plasmid per mole of cDNA. The mixture is incubated in 66 mM Tris buffer at pH 7.6, the mixture further comprising

6,6 mM chloridu hořečnatého, 10 mM dithiothreitolu a 1 mM ATP. Inkubace trvá hodinu při teplotě 14 °C za přítomnosti 50 jednotek/ml T4 DNA ligázy.6.6 mM magnesium chloride, 10 mM dithiothreitol and 1 mM ATP. Incubation is continued for one hour at 14 ° C in the presence of 50 units / ml T4 DNA ligase.

Výsledná směs se přidá přímo k suspen227032 zi buněk E. coli X-1776, které byly připraveny následujícím způsobem: Buňky byly pěstovány až do hustoty 2 X 108 buněk/ml v 50 ml prostředí, které obsahovalo 10 g/litr Tryptonu, 5 g/litr extraktu z kvasnic, 10 g/ /litr chloridu sodného, 2 mM hydroxidu sodného, 100 ^g/ml kyseliny diaminopimelové » a 40 ^zg/ml thyminu při teplotě 37 °C. Buňky byly izolovány odstředěním 5 minut při 5000 gramů a při teplotě 5 °C, pak se znovu uvedou v suspenzi ve 20 ml chladného chloridu sodného o koncentraci 10 mM, znovu se odstředí a uvedou v suspenzi ve 20 ml pufru, který obsahuje 75 mM chloridu vápenatého, 140 mM chloridu sodného a 10 mM tris-pufru o pH 7,5, načež se buňky nechají stát 5 minut na ledu a pak se odstředí a znovu uvedou v suspenzi v 0,5 ml téhož pufru. Transformace se pak provádí tak, že se smísí 100 μ\ uvedené buněčné suspenze s 50 μ\ rekombinanty DNA o koncentraci 1 ^g/ml. Směs se inkubuje při 0 °C po dobu 15 minut, pak při 25 °C po dobu 4 minuty a při 0 °'C po dobu 30 minut. Pak se buňky přenesou na agarové plotny pro další pěstování.The resulting mixture was added directly to a 227032 suspension of E. coli X-1776 cells prepared as follows: The cells were grown to a density of 2 x 10 8 cells / ml in 50 ml medium containing 10 g / liter Trypton, 5 g 1 liter of yeast extract, 10 g / liter of sodium chloride, 2 mM sodium hydroxide, 100 µg / ml diaminopimelic acid and 40 µg / ml thymine at 37 ° C. Cells were harvested by centrifugation for 5 minutes at 5000 grams at 5 ° C, then resuspended in 20 ml of cold 10 mM sodium chloride, centrifuged again, and resuspended in 20 ml of buffer containing 75 mM chloride calcium, 140 mM sodium chloride and 10 mM tris buffer, pH 7.5, after which the cells were allowed to stand on ice for 5 minutes and then centrifuged and resuspended in 0.5 ml of the same buffer. The transformation is then carried out by mixing 100 µl of said cell suspension with 50 µl of 1 µg / ml recombinant DNA. The mixture is incubated at 0 ° C for 15 minutes, then at 25 ° C for 4 minutes and at 0 ° C for 30 minutes. The cells are then transferred to agar plates for further growth.

Studium rekombinantních plasmidů se provádí při koncentraci tetracyklinu 5 ^zg/rnl, zvolená rekombinanta, označená pAU-1 se izoluje a surový plasmid s 2 až 5 ,«g DNA, izolované z pAU-1 se natráví přebytkem endonukleázy Hau I. Pak se přidá sodná sůl EDTA do koncentrace 10 mM a 10% sacharózy (hmot. %/objemová %) a směs se dělí na 8% polyakrylamidovém gelu. DNA má přibližně 410 párovaných bází. V obdobném pokuse bylo užito jako vektoru plasmidu pBR322. Všechny podmínky odpovídaly svrchu uvedeným podmínkám s tím rozdílem, že konečná selekce rekombinantních klonů byla prováděna na plotnách, které obsahovaly ampicilin v koncentraci 20 ^g/ml.Study of recombinant plasmids is performed at a concentration of tetracycline of 5 [mu] g / ml, the selected recombinant, designated pAU-1, is isolated and the crude plasmid of 2-5 [mu] g DNA isolated from pAU-1 is digested with excess Hau I endonuclease. sodium EDTA to a concentration of 10 mM and 10% sucrose (w / v) and the mixture is separated on an 8% polyacrylamide gel. The DNA has approximately 410 base pairs. In a similar experiment, plasmid pBR322 was used. All conditions corresponded to the above conditions except that the final selection of recombinant clones was performed on plates containing ampicillin at a concentration of 20 µg / ml.

T a b u 1 k a 1T a b u 1 k a 1

Příklad 5Example 5

DNA z pAU-1 z příkladu 4 se dále čistí eleklroforézou na 6% polyakrylamidovém gelu. Po vymytí z gelu se DNA značí inkubací s gama-32U-ATP a s enzymem polynukleotidkinázou za podmínek, popsaných ve svrchu uvedené publikaci Maxama a Gilberta. Enzym katalyzuje účinnost svrchu uvedené skupiny radioaktivního fosfátu na 5‘-zakončení DNA. Enzym se získává z E. coli způsobem, popsaným v publikaci Panet A. a další Biochemistry 12, 5045 (1973). Takto značená DNA se štěpí endonukleázou Hae III způsobem, popsaným v příkladu 2 a dva značené fragmenty obsahující 165 a 135 bází se oddělí na polyakrylamidovém gelu za podmínek, uvedených v příkladu 1. Takto izolované fragmenty se podrobí specifickému štěpení a analýze sledu bází způsobem, popsaným ve svrchu uvedené publikaci Maxama a Gilbert. Sled, uvedený v následující tabulce 1, je založen na výsledku ze svrchu uvedených pokusů a na výsledcích obdobných pokusů, které byly provedeny při použití cDNA a vektorů, odvozených od col El, například pM8-9 a pBR322. Pokud jde o 5 -zakončení, zůstává neurčený sled o délce přibližně 50 až 120 nukleotidů a poly-dA segment na 3‘-zakončení má různou délku. Tento sled je zatím nejpodrobnější dosažitelnou informací, je samozřejmé, že v průběhu příštích pokusů bude možná zapotřebí provést některé malé změny nebo budou objasněny další části řetězce. Odpovídající sled aminokyselin krysího proinsulinu I začíná na tripletu, který je označen 1 a končí na tripletu, označeném 86. Nejasnosti zůstávají stále v té oblasti sledu, která je podtržena přerušovanou čárou.The DNA of pAU-1 of Example 4 was further purified by 6% polyacrylamide gel electrophoresis. After elution from the gel, the DNA is labeled by incubation with gamma- 32 U-ATP and polynucleotide kinase enzyme under the conditions described in Maxama and Gilbert, supra. The enzyme catalyzes the activity of the above-mentioned group of radioactive phosphate at the 5'-end of the DNA. The enzyme is obtained from E. coli as described in Panet A. et al. Biochemistry 12, 5045 (1973). The labeled DNA was digested with Hae III endonuclease as described in Example 2, and the two labeled fragments containing 165 and 135 bases were separated on a polyacrylamide gel under the conditions described in Example 1. The thus isolated fragments were subjected to specific digestion and base sequence analysis as described. in Maxama and Gilbert, supra. The sequence shown in Table 1 below is based on the results of the above experiments and the results of similar experiments performed using cDNA and col E1 derived vectors, for example pM8-9 and pBR322. With respect to the 5-terminus, an unspecified sequence of approximately 50 to 120 nucleotides remains and the poly-dA segment at the 3'-terminus is of variable length. This sequence is the most detailed information available so far, it goes without saying that in the course of future experiments some minor changes may be necessary or other parts of the chain will be clarified. The corresponding amino acid sequence of rat proinsulin I starts at the triplet indicated by 1 and ends at the triplet indicated by 86. The uncertainties remain in the region of the sequence that is underlined by the dashed line.

(nestanoveno) —- (not specified) —- GCC GCC CTG CTC CTG CTC CTC CTC TGG 10 CTC TGTC 10 GAG CCC GAG CCC AAG AAG CCT GCT CAG CCT GCT CAG 1 1 GCT TTT GTC AAA 20 GCT TTT GTC AAA 20 CAG CAC CTT CAG CAC CTT TGT GGT TGT GGT CCT CAC CTG 30 CCT CAC CTG 30 GTG GAG GTG GAG GCT GCT CTG TAC CTG CTG TAC CTG TGT TGT GGG GAA CGT 40 GGG GAA CGT 40 GGT TTC TTC GGT TTC TTC TAC ACA TAC ACA CCC AAC TCC CCC AAC TCC CGT CGT 50 CGT CGT 50 GAA GAA GTG GAG GAC GTG GAG GAC CCG CCG CAA GTG CCA CAA GTG CCA CAA GTG GAG 60 CAA GTG GAG 60 CTG GCT CTG GCT CGA GGC CCG CGA GGC CCG GAG GCC GAG GCC GCG GCG GAT CTT CAG 70 GAT CTT CAG 70 ACC ACC TGG GCA CGT TGG GCA CGT GAG GTT CCC GAG GTT CCC GGG CAG 80 GAA CTG GGG CAG 80 GAA CTG AAG CGT CCC AAG CGT CCC ATT GTG ATT GTG GAT GAT CAG TGG TGC CAG TGG TGC ACC ACC AGC ATC TGC AGC ATC TGC TCC CTC TAC TCC CTC TAC GAG AAC TAC GAG AAC TAC TCC AAC TCC AAC TGA TGA GTTCAATCAAT- GTTCAATCAAT-

TCCCGATCCACCCTCTCCAATGAATAAACCCTTTGAATGAGC-poly ATCCCGATCCACCCTCTCCAATGAATAAACCCTTTGAATGAGC-poly A

Příklad 6Example 6

Sled nukleotidů, který je kódem pro lidský insulin se izoluje, čistí a včlení do plasmidu způsobem, popsaným v příkladech 1 až 4, přičemž se vychází z tkáně lidské slinivky břišní izolované z vhodného zdroje, například z mrtvého člověka nebo z nádoru slinivky břišní. Tímto způsobem je možno získat modifikovaný mikroorganismus podle příkladu 4, jehož nukleotidový sled odpovídá kódu pro řetězec A a řetězec B lidského insulinu. Známý sled aminokyselin pro řetězec A lidského insulinu je tento:The nucleotide sequence coding for human insulin is isolated, purified and inserted into the plasmid as described in Examples 1-4, starting from human pancreas tissue isolated from a suitable source, such as a dead human or pancreatic tumor. In this way, a modified microorganism according to Example 4 can be obtained whose nucleotide sequence corresponds to the code for the A chain and the B chain of human insulin. The known amino acid sequence for human insulin A chain is as follows:

10 Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys2010 Gly-Ile-Val-Glu-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys

-Ser-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn-Ser-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn

Dále bude uveden ještě sled aminokyselin pro řetězec B lidského insulinu:Hereinafter, the amino acid sequence for human insulin B chain will be listed:

10 Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His2010 Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His20

-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly30-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-30

-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr- Glu - Arg - Gly - Phe - Phe - Tyr - Thr - Pro - Lys - Thr

Sled aminokyselin je číslován od konce, na němž se nachází volná aminokyselina, jak bylo popsáno v publikaci Smith L. F., Diabetes 21 doplněk 2, 458 (1972).The amino acid sequence is numbered from the free amino acid end as described in Smith L. F., Diabetes 21 Supplement 2, 458 (1972).

Příklad laExample 1a

Opakuje se způsob podle příkladu 1, avšak koncentrace /3-merkaptoethanolu se mění při homogenizaci buněk ostrůvků. Užité koncentrace (3-merkaptoethanolu byly 0,05 M, 0,2 M, 0,6 M a 0,8 M. Při všech použitých koncentracích /3-merkaptoethanolu bylo dosaženo týchž výsledků, to jest degradace mRNA ribonukleázou byla vyloučena.The method of Example 1 is repeated, but the concentration of β-mercaptoethanol varies with the islet cell homogenization. The concentrations of (3-mercaptoethanol used were 0.05 M, 0.2 M, 0.6 M and 0.8 M. At all the concentrations of β-mercaptoethanol used, the same results were achieved, i.e. degradation of the mRNA by ribonuclease was excluded.

Příklad lbExample 1b

Opakuje se způsob podle příkladu 1 a la, avšak mění se pH guanidiniumthiokyanátu a (3-merkaptoethanolu při homogenizaci buněk ostrůvků. Bylo užito pH 6,0, 7,0 a 8,0. Při všech těchto hodnotách bylo dosaženo týchž výsledků, to znamená, že bylo možno zabránit degradaci mRNA ribonukleázou.The procedure of Examples 1 and 1a is repeated, but the pH of guanidinium thiocyanate and (3-mercaptoethanol is changed in islet cell homogenization) using pHs of 6.0, 7.0 and 8.0, all of which produce the same results, i.e. that it was possible to prevent mRNA degradation by the ribonuclease.

Příklad 3aExample 3a

Dekanukleotidy pro vazbu v místě působení Eco RI se naváží na cDNA z příkladu 2 způsobem popsaným v příkladu 3. Dekamery do místa působení Eco RI se připraví způsobem, popsaným ve svrchu uvedené publikaci Schellerově a dalších a mají sled 5‘-CCGAATTCGG-3‘. Po vazbě se produkt podrobí působení enzymu Eco RI za týchž reakčních podmínek, jaké byly popsány pro Hsu I nebo Hind III. Enzym Eco RI je možno běžně získat (New England Biolabsj. Reakční produkt byl analyzován elektroforézou na gelu stejným způsobem jako v příkladu 1 a bylo možno pozorovat vrchol, odpovídající sledu přibližně 450 nukleotidů, kromě fragmentů odštěpených dekamerů. Příklad 4a ij Opakuje se způsob podle příkladu 4 při použití plasmidů pBR322, připraveného podle publikace Bolivar a další, Gene 2, 95, (1977) místo plasmidů pMB9 DNA. Všechny podmínky byly zachovány s výjimkou závěrečné selekce rekombinantních klonů, která se provádí na plotnách s obsahem 20 /zg/ /ml tetracyklinu. Včleněná část se odstraní svrchu popsaným způsobem, čímž se získá DNA se 410 párem bází se sledem, uvedeným v tabulce 1.Eco RI site decanucleotides bind to the cDNA of Example 2 as described in Example 3. Eco RI site decamers were prepared as described in Scheller et al., Supra, and have the sequence 5 sled-CCGAATTCGG-3 ‘. After coupling, the product is treated with Eco RI under the same reaction conditions as described for Hsu I or Hind III. Eco RI is commercially obtainable (New England Biolabsj. The reaction product was analyzed by gel electrophoresis in the same manner as in Example 1, and a peak corresponding to a sequence of approximately 450 nucleotides was observed, except for fragments of cleaved decamers. 4 using plasmids pBR322 prepared according to Bolivar et al., Gene 2, 95, (1977) instead of plasmids pMB9 DNA All conditions were retained except for the final selection of recombinant clones on plates containing 20 µg / ml The incorporated portion was removed as described above to yield 410 base pair DNA of the sequence shown in Table 1.

ii) Opakuje se způsob podle příkladu 4 při použití plasmidů pBR313 DNA, připraveného podle publikace Bolivar a další, Gene 2, 75 (1977) místo plasmidů pMB9 DNA. Všechny podmínky zůstávají zachovány s výjimkou konečné selekce rekombinantních klonů, která se provádí svrchu uvedeným způsobem, získá se DNA o 410 párech bází se sledem, uvedeným v tabulce 1.ii) The method of Example 4 was repeated using plasmids pBR313 DNA prepared according to Bolivar et al., Gene 2, 75 (1977) instead of plasmids pMB9 DNA. All conditions were retained except for the final selection of recombinant clones, as described above, to obtain 410 base pair DNA with the sequence shown in Table 1.

iiij Opakuje se postup podle příkladu 4 při použití plasmidů pSCIOl DNA, připraveného způsobem podle publikace Cohen a další, Proč. Nat. Acad. Sci, USA, 70, 1293 (1973) místo plasmidů pMB9 DNA. Všechny podmínky jsou zachovány včetně selekce rekombinantních klonů. Včleněná část se odstraní svrchu uvedeným způsobem, získá se DNA o 410 párech bází se sledem, uvedeným v tabulce 1.iiij The procedure of Example 4 was repeated using plasmids pSCIO1 DNA prepared according to the method of Cohen et al., Proc. Nat. Acad. Sci, USA, 70, 1293 (1973) instead of pMB9 DNA plasmids. All conditions are maintained including selection of recombinant clones. The insert is removed as described above to obtain 410 bp DNA with the sequence shown in Table 1.

Příklad 4bExample 4b

Opakuje se postup podle příkladu 4 a 4a s tím rozdílem, že se užije E. coli RRI nebo E. co i HB101 místo E. coli X-1776. Všechny podmínky jsou jinak zachovány a bylo dosaženo týchž výsledků.The procedure of Examples 4 and 4a was repeated except that E. coli RRI or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. All conditions are otherwise maintained and the same results have been achieved.

Příklad 4cExample 4c

i) Jako vektor pro přenos se užije Charon ISA DNA, připravený způsobem podle svrchu uvedené Blattnerovy publikace. Zakončení se spojí inkubací při teplotě 42 °C na 60 minut v 0,1 M tris-HCl, pH 8,0 a 10 mM chloridu hořečnatého. Vektor se štěpí endonukleázou Eco RI v místě jejího působení a pak se zpracovává působením alkalické fosfatázy jako v příkladu 4. Po vysrážení ethanolem se vektor cDNA, zpracovaný fosfatázou přidá k cDNA s obsahem zakončení po štěpení enzymem Eco RI v molárním poměru 2 moly vektoru na 1 mol cDNA. Směs se váže působením T4 DNA ligázy jako v příkladu 4. Směs se přímo přidá k buněčné suspenzi E. coli X-1776, připravené způsobem podle příkladu 4 a transformace se provádí rovněž způsobem podle příkladu 4. Izolují se rekombinantní fágy a pěstují se na lac“ bakteriích na plotnách s obsahem 80 ^g/mli) Charon ISA DNA prepared as described in the above-mentioned Blattner publication is used as the transfer vector. The terminations were combined by incubation at 42 ° C for 60 minutes in 0.1 M tris-HCl, pH 8.0 and 10 mM magnesium chloride. The vector was digested with Eco RI endonuclease at its site and then treated with alkaline phosphatase as in Example 4. After ethanol precipitation, the phosphatase treated cDNA vector was added to the cDNA containing the Eco RI digest at a 2 molar ratio of 2 moles of vector per 1 mol cDNA. The mixture was ligated with T4 DNA ligase as in Example 4. The mixture was directly added to the E. coli X-1776 cell suspension prepared as described in Example 4 and transformed also as described in Example 4. Recombinant phages were isolated and grown to lac Bacteria on plates containing 80 µg / ml

5-chlor-4-brom-3-indolyl-/3-D-galaktosidu (X6j, izolují se rekombinantní fágy, které obsahují cDNA, včleněnou do místa pro působení Eco RI Charonu 16A a jsou příčinou vzniku bezbarvých plasků. Rekombinanta po selekci se izoluje a podrobí působení přebytku endonukleázy Eco RI a směs se ana227032 lyžuje způsobem podle příkladů 4 a 5. Získá se DNA o 410 párech bází se sledem, uvedenýrn v tabulce 1. Směs je také možno užít ke tvorbě rekombinantních fágů in vitro, jak bylo popsáno v publikaci Sternherg N. a další, Gene 1, 255 (1977). Vlastnosti t rekombinantních fágů je možno prokázat také hybridizací in sítu, která byla popsána v publikaci Benton W. D. a Davis R. W.,5-chloro-4-bromo-3-indolyl- [beta] -D-galactoside (X6j), recombinant phages containing cDNA inserted into the Eco RI site of Charon 16A are isolated and give rise to colorless plaques. isolate and treat with excess Eco RI endonuclease, and the mixture is lysed as described in Examples 4 and 5. The 410 bp DNA sequence of the sequence shown in Table 1 is obtained. The mixture can also be used to generate recombinant phages in vitro as described in the publication Sternherg N. et al, Gene, 1, 255 (1977). Properties of t recombinant phages can also be demonstrated in situ hybridization, which was described by WD Benton and RW Davis,

Science 196, 180 (1977).Science 196: 180 (1977).

ii) Charon 3A DNA, připravený způsobem podle : svrchu uvedené Blattnerovy publikace, se užije jako vektor místo Charonu IBA DNA. Jinak jsou zachovány podmínky, popsané pro Caron 16A DNA. Selekce rekombinantních fágů se provádí pěstováním fágů na lac+ bakteriích na plotnách s obsahem X6 s izolací bezbarvých plaků a pak hybridizací nebo zpracováním pomocí restrikční endonukleázy, jak bylo rovněž popsáno ve svrchu uvedené Blattnerově publikaci. Včleněná část se odstraní svrchu uvedeným způsobem, čímž se získá DNA o 410 párech bází se sledem, uvedeným v tabulce 1.ii) Charon 3A DNA, prepared as described in the above-mentioned Blattner publication, is used as a vector instead of Charon IBA DNA. Otherwise, the conditions described for Caron 16A DNA are retained. Recombinant phage selection is performed by culturing phage on lac + bacteria on X6-containing plates with colorless plaque isolation and then hybridizing or restriction endonuclease treatment as also described in the above-mentioned Blattner publication. The incorporated portion was removed as described above to obtain 410 bp DNA with the sequence shown in Table 1.

lil) gtWES. B DNA, připravený způsobem podle svrchu uvedené publikace Tiemier a další se užije jako vektor místo Charonu 16A. Všechny podmínky jsou jinak stejné jako v případě Charonu 16A. Selekce rekombinantních fágů se provádí hybridizací podle svrchu uvedené publikace Bentona a Davise. Včleněná část se odstraní, čímž se získá DNA o 410 párech bází se sledem, uvedeným v tabulce 1.lil) gtWES. B DNA, prepared as described in Tiemier et al., Is used as a vector instead of Charon 16A. All conditions are otherwise the same as Charon 16A. Selection of recombinant phages is performed by hybridization according to Benton and Davis, supra. The insert is removed to give 410 bp DNA with the sequence shown in Table 1.

P r í k 1 a d 4dExample 1d 4d

Opakuje se způsob podle příkladu 4c, avšak použije se E. coli RRI, E. coli HB101, E. coli DP50 nebo E. coli DP50 SupF místo E: coli X-1776. Všechny podmínky jsou jinak stejné a získají se i stejné výsledky.The method of Example 4c is repeated, but using E. coli RRI, E. coli HB101, E. coli DP50 or E. coli DP50 SupF instead of E: coli X-1776. All conditions are otherwise the same and the same results are obtained.

Příklad 6Example 6

Popisuje se izolace a čištění DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro lidský insulin a syntéza vektoru, obsahujícího DNA i vznik kmene mikroorganismů, který obsahuje tuto DNA jako část své genetické informace.Disclosed is the isolation and purification of DNA with a nucleotide sequence coding for human insulin and the synthesis of a vector containing DNA as well as the generation of a microorganism strain that contains this DNA as part of its genetic information.

Buňky ostrůvků se izolují z lidské slinivky břišní způsobem podle příkladu 1. Tato tkáň se získá ze zemřelých lidí nebo z insulinomů. Buňky ostrůvků, smísené z několika slinivek se homogenizují ve 4 M guanidiniumthiokyanátu s obsahem 0,2 M /3-merkaptoethanolu při pH 5,0, jak bylo popsáno v příkladu 1. Polyadenylovaná RNA se izoluje chromatograficky podle svrchu uvedené publikace Aviva a Ledera. Pak se připraví cDNA s jedním řetězcem použitím reverzní transkriptázy a hydrolyzovaná cDNA způsobem podle příkladu 1. Připraví se cDNA s dvojitým řetězcem podle příkladu 2 a natráví se nukleázou SI způsobem podle příkladu 3. Podle téhož příkladu se přidají k cDNA s dvojitým řetězcem lidského insulinu látky, umožňující vazbu na zakončení při netrávení enzymem Hind III. Produkt se podrobí působení enzymu Hind III nebo Hsu I a analyzuje se způsobem, popsaným v příkladu 3. Je možno pozorovat vrchol odpovídající sledu 450 nukleotidů kromě fragmentů odštěpených v místě působení Hind III. Pak se do plasmidu pBM9 včlení cDNA lidského insulinu s obsahem zakončení, schopných vazby v místě působení enzymu Hind III. Tento postup se provádí podle příkladu 4 stejně jako transformace E. coli X-1776 a selekce rekombinantních plasmidů. Včleněná část se odstraní působením ITsu I a analyzuje podle příkladu 4. Získá se DNA o 450 nukleotidech. je možno prokázat klonovaný lidský insulin, který obsahuje nukleotidy, které jsou kódem pro celý sled aminokyselin lidského insulinu, Sled aminokyselin v řetězci A je tento:Islet cells are isolated from human pancreas by the method of Example 1. This tissue is obtained from deceased humans or from insulinomas. Islet cells mixed from several pancreas are homogenized in 4 M guanidinium thiocyanate containing 0.2 M / 3-mercaptoethanol at pH 5.0 as described in Example 1. Polyadenylated RNA is isolated by chromatography as described above by Aviva and Leder. Single-stranded cDNA was prepared using reverse transcriptase and hydrolyzed cDNA according to Example 1. Double-stranded cDNA according to Example 2 was prepared and digested with the nuclease SI according to Example 3. According to the same example, human insulin insulins were added to the double-stranded cDNAs. allowing binding to non-Hind III digestion. The product was treated with Hind III or Hsu I and analyzed as described in Example 3. A peak corresponding to the 450 nucleotide sequence was observed except for the fragments cleaved at the Hind III site. Then, the human insulin cDNA containing the Hind III-binding sites was inserted into plasmid pBM9. This procedure was carried out according to Example 4 as well as transformation of E. coli X-1776 and selection of recombinant plasmids. The insert is removed with ITsu I and analyzed according to Example 4. DNA of 450 nucleotides is obtained. it is possible to detect cloned human insulin which contains nucleotides which code for the entire amino acid sequence of human insulin. The amino acid sequence in chain A is as follows:

1010

Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys20Gly-Ile-Val-Glu-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys

-Ser-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn.-Ser-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn.

Aminokyseliny v řetězci B mají následující sled:The amino acids in chain B have the following sequence:

1010

Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His20Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His20

-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly30-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-30

-Glu-Arg-Gly-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr.- Glu - Arg - Gly - Phe - Tyr - Thr - Pro - Lys - Thr.

Sled aminokyselin je číslován od zakončení, na němž se nachází volná aminoskupina.The amino acid sequence is numbered from the end at which the free amino group is located.

Příklad 6aExample 6a

i) Opakuje se příklad 6 s tím rozdílem, že se užije plasmid pBR322 místo plasmidu pMB9 DNA. Všechny podmínky jsou jinak totožné s podmínkami v příkladu 4a(i). Včleněná část se odstraní a získá se DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.i) Example 6 was repeated except that plasmid pBR322 was used instead of plasmid pMB9 DNA. All conditions are otherwise identical to those in Example 4a (i). The insert is removed to obtain 450 nucleotide DNA with the sequence described in Example 6.

ii) Opakuje se postup z příkladu 6, avšak užije se plasmid pBR313 DNA místo plasmidu pMB9 DNA. Všechny podmínky jsou totožné jako v příkladu 4a (ii). Včleněná část se odstraní, čímž se získá DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.ii) The procedure of Example 6 was repeated except that plasmid pBR313 DNA was used instead of plasmid pMB9 DNA. All conditions are the same as in Example 4a (ii). The insert is removed to give 450 nucleotide DNA with the sequence described in Example 6.

iiij Opakuje se postup z příkladu 6 při použití plasmidu pSCIOl DNA místo plasmidu pMB9 DNA. Všechny podmínky jsou jinak stejné jako v příkladu 4a(iii). Včleněná část se odstraní, čímž se získá DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.iiij The procedure of Example 6 was repeated using plasmid pSCIO1 DNA instead of plasmid pMB9 DNA. All conditions are otherwise the same as in Example 4a (iii). The insert is removed to give 450 nucleotide DNA with the sequence described in Example 6.

Příklad 6bExample 6b

Opakuje se postup podle příkladů 6 a 6a s tím rozdílem, že se užije E. coli RRI nebo E. coli HB101 místo E. coli X-1776. Všechny podmínky jsou totožné a totožné jsou i získané výsledky.The procedure of Examples 6 and 6a was repeated except that E. coli RRI or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. All conditions are identical and the results obtained are identical.

Příklad 6cExample 6c

Způsobem podle příkladu 6 se připraví cDNA lidského insulinu a zpracuje se chemicky syntetizovanými řetězci, navázanými v místě působení Eco RI podle příkladu 3a.Using the method of Example 6, human insulin cDNA was prepared and treated with chemically synthesized chains bound at the Eco RI site of Example 3a.

i) Včlení se cDNA lidského insulinu po působení Eco RI do místa působení Eco RI Charonu 16A podle příkladu 4c (i). Izolují se rekombinantní tágy a včleněná část se odstraní podle příkladu 4c(i). Získá se DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.i) Incorporation of Eco RI treated human insulin cDNAs into the Eco RI treatment site of Charon 16A according to Example 4c (i). Recombinant tags were isolated and the incorporated portion removed as in Example 4c (i). DNA of 450 nucleotides was obtained with the sequence described in Example 6.

ii) Včlení se cDNA lidského insulinu se zakončením pro vazbu v místě působení Eco RI do vektoru Charonu 3A podle příkladu 4c(ii). Rekombinantní fágy se izolují a analyzují podle příkladu 4c(iij, čímž se získá DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.ii) Incorporating the human insulin cDNA terminated for Eco RI site binding into the Charon 3A vector of Example 4c (ii). Recombinant phages were isolated and analyzed according to Example 4c (iij) to obtain 450 nucleotide DNA with the sequence described in Example 6.

iiij Plasmid gtWES. B se užije jako vektor pro přenos cDNA lidského insulinu po zpracování Eco RI způsobem podle příkladu 4c(iiij. Izolují a analyzují se rekombinantní fágy. Včleněná část se odstraní, čímž se získá DNA o 450 nukleotidech se sledem, popsaným v příkladu 6.iiij Plasmid gtWES. B is used as a vector for the transfer of human insulin cDNA after Eco RI treatment according to Example 4c (iiij). Recombinant phages are isolated and analyzed. The insert is removed to give 450 nucleotide DNA with the sequence described in Example 6.

Příklad 6dExample 6d

Opakuje se příklad 6c, užije se E. coli RRI, E. coli HB101, E. coli DP50 nebo E. coli DP50SupF místo E. coli X-1776. Užije se týchž podmínek a získají se tytéž výsledky.Example 6c is repeated, using E. coli RRI, E. coli HB101, E. coli DP50 or E. coli DP50SupF instead of E. coli X-1776. The same conditions are used and the same results are obtained.

Způsob podle vynálezu poprvé umožňuje izolovat sled nukleotidů, který je specifickým regulačním bílkovinným kódem pro vyšší organismus, například obratlovce a současně umožňuje přenos genetické informace, obsažené v tomto sledu na mikroorganismu, kde je možno tento sled nukleotidů bez omezení množit. Způsob podle vynálezu * je možno užít k izolaci a čištěni genu lidského insulinu a k jeho přenosu na mikroorganismus. Obdobným způsobem je možno izolovat i gen lidského růstového hormonu a další geny bílkovinné povahy a dále je možno přenést tyto geny na mikroorganismus a v tomto mikroorganismu je množit.The method of the invention makes it possible, for the first time, to isolate a nucleotide sequence that is a specific regulatory protein code for a higher organism, such as a vertebrate, and at the same time allows the transfer of genetic information contained therein to a microorganism. The method of the invention can be used to isolate, purify and transfer the human insulin gene to a microorganism. Similarly, it is possible to isolate the human growth hormone gene and other proteins of a protein nature, and to transfer and multiply these genes to a microorganism.

Při provádění způsobu podle vynálezu došlo i k objevu několika nových rekombinantních plasmidů, z nichž každý obsahuje sled nukleotidů nebo část sledu nukleotidů, které svou strukturou odpovídají genu vyššího organismu. Bylo rovněž možno modifikovat několik nových mikroorganismů tak, aby obsahovaly nukleotidový sled, nesoucí strukturu, přenesenou z genu vyššího organismu. Způsobem podle vynálezu bylo například možno úspěšně přenést gen krysího preinsulinu I do kmene E. coli a přenést gen krysího růstového hormonu rovněž na kmen E. coli. Byl také stanoven sled hlavní části přeneseného genu v každém z těchto případů a bylo zjištěno, že lze přenést kód pro úplný sled aminokyselin krysího proinsulinu I nebo krysího růstového hormonu, přičemž tyto sledy byly srovnávány se známými genetickými kódy, které jsou společné všem formám života.In carrying out the method of the invention, several new recombinant plasmids have been discovered, each containing a nucleotide sequence or part of a sequence of nucleotides corresponding in structure to a higher organism gene. It has also been possible to modify several new microorganisms to contain a nucleotide sequence carrying a structure transferred from a higher organism gene. By the method of the invention, for example, it was possible to successfully transfer the rat preinsulin I gene into an E. coli strain and to transfer the rat growth hormone gene also to an E. coli strain. The sequence of the major part of the transferred gene was also determined in each of these cases and it was found that the code for the complete amino acid sequence of rat proinsulin I or rat growth hormone could be transferred, compared with known genetic codes common to all life forms.

Vynález vyl popsán v souvislosti se specifickými příklady provedení, je však zřejmé, že je možno jej užít k nejrůznějším účelům, které se v principu dotýkají přenosu informačních struktur. Vynález proto nemůže být omezen na obsah předložených příkladů.The invention has been described in connection with specific embodiments, but it will be understood that it can be used for a variety of purposes which essentially concern the transmission of information structures. Therefore, the invention cannot be limited to the contents of the present examples.

Claims (5)

PREDMETSUBJECT 1. Způsob pěstování mikroorganismu s obsahem a replikací vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin tak, že se z buněk extrahuje mRNA, která je kódem pro insulin, tato mRNA se čistí, z této mRNA se syntetizuje cDNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro Insulin, načež se cDNA uvede v reakci s vektorem pro přenos DNA za vzniku vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin, a tímto vektorem pro přenos DNA se transformuje mikroorganismus, vyznačující se tím, že se mRNA extrahuje z buněk, které obsahují mRNA, která je kódem pro insulin homogenizací těchto buněk za přítomnosti inhibitoru ribonukleázy s obsahem guanidiniumthiokyanátu a /í-merkaptoethanolu při pH 5,0 až 8,0 k zábraně degradace mRNA ribonukleázou a cDNA se uvede v reakci s vektorem pro přeYNALEZU nos DNA tak, že se v prvním stupni enzymaticky hydrolyzuje vektor pro přenos DNA restrikční endonukleázou ze skupiny Hind III nebo Hsu I za vzniku vektoru pro přenos DNA s reaktivními konci, schopnými vzájemného spojení nebo spojení s cDNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin a ve druhém stupni se enzymaticky spojí tento vektor pro přenos DNA a cDNA, mající sled nukleotidů, který je kódem pro insulin při použití DNA-ligázy za přítomnosti ATP a za vzniku vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin.1. A method for growing a microorganism containing and replicating a DNA-transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin by extracting from the cells an mRNA coding for insulin, purifying the mRNA, synthesizing a cDNA with the sequence coding for this mRNA. of nucleotides coding for Insulin, whereupon the cDNA is reacted with a DNA transfer vector to produce a DNA transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin, and the DNA transfer vector transforms a microorganism characterized in that mRNA is extracted from cells containing mRNA that encodes insulin by homogenizing these cells in the presence of a ribonuclease inhibitor containing guanidinium thiocyanate and β-mercaptoethanol at pH 5.0 to 8.0 to prevent degradation of the mRNA by ribonuclease and the cDNA is reacted with a DNA transfer vector by enzymatically hydrolyzing a DNA transfer vector by a restriction endonuclease of the Hi group in a first step nd III or Hsu I to produce a DNA transfer vector having reactive ends capable of being linked to or linked to a nucleotide sequence coding for insulin and, in a second step, enzymatically linked to a DNA sequence and a nucleotide sequence cDNA, which encodes insulin by using a DNA ligase in the presence of ATP to produce a DNA transfer vector with a nucleotide sequence encoding insulin. 2. Způsob podle bodu 1 pro pěstování mikroorganismu s obsahem a replikací vektoru pro přenos DNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin, vyznačující se tím, že se po prvním stupni ještě podrobí enzymatické hydrolýze jakéhokoliv zakončení s obsahem 5'-fosfátu ve vektoru pro přenos DNA s reaktivními konci za vzniku vektoru DNA se zakončeními, která nejsou schopna vzájemného spojení, avšak jsou schopna spojení s cDNA se sledem nukleotidů, který je kódem pro insulin.2. The method of claim 1 for culturing a microorganism containing and replicating a DNA transfer vector with a nucleotide sequence coding for insulin, characterized in that, after the first step, it is subjected to enzymatic hydrolysis of any 5'-phosphate end capping in the vector. for transferring DNA with reactive ends to form a DNA vector with ends that are incapable of binding to one another but capable of binding to cDNA having a nucleotide sequence that encodes insulin. ** 3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že inhibitor ribonukleázy obsahuje 4 M guanidiniumthiokyanátu a 0,05 až 1,0 M (3-merkaptoethanolu.3. The method of claim 1 wherein the ribonuclease inhibitor comprises 4 M guanidinium thiocyanate and 0.05 to 1.0 M (3-mercaptoethanol). 4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že inhibitor obsahuje 0,2 M (3-merkaptoethanolu.4. The method of claim 3, wherein the inhibitor comprises 0.2 M (3-mercaptoethanol). 5. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že se k enzymatické hyrolýze užije alkalické fosfatázy.5. The method of claim 2, wherein the enzymatic hydrolysis is an alkaline phosphatase.
CS82535A 1977-05-27 1982-01-26 Microorganism cultivating method CS227032B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS82535A CS227032B2 (en) 1977-05-27 1982-01-26 Microorganism cultivating method

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80134377A 1977-05-27 1977-05-27
US05/898,887 US4264731A (en) 1977-05-27 1978-04-21 DNA Joining method
US89900278A 1978-04-26 1978-04-26
CS343578A CS227002B2 (en) 1977-05-27 1978-05-26 Method of preparing vectors for transferring deoxyribonuclec acid
CS82535A CS227032B2 (en) 1977-05-27 1982-01-26 Microorganism cultivating method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS227032B2 true CS227032B2 (en) 1984-04-16

Family

ID=27430102

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS783435A CS227013B2 (en) 1977-05-27 1981-02-23 Method of preparing vectors for transferring deoxyribonucleic acid
CS82535A CS227032B2 (en) 1977-05-27 1982-01-26 Microorganism cultivating method

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS783435A CS227013B2 (en) 1977-05-27 1981-02-23 Method of preparing vectors for transferring deoxyribonucleic acid

Country Status (1)

Country Link
CS (2) CS227013B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS227013B2 (en) 1984-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4440859A (en) Method for producing recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of higher organisms
FI64640B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KOMBINATIONS-DNA-MOLEKYLSOM INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS HOCSOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN INSULIN PRODU RCENDE MICROORGANISM
KR870000701B1 (en) The human growth hormone preparing method
EP0020147B1 (en) A dna transfer vector for human pre-growth hormone, a microorganism transformed thereby, and a method of cloning therefor
US4652525A (en) Recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of insulin genes
JP2637393B2 (en) Human gene having proinsulin and preproinsulin producing code
US4322499A (en) Adrenocorticotropin-lipotropin precursor gene
CS235069B2 (en) Method of cdna fragment cleaning with specific nucleotide sequence
CS227032B2 (en) Microorganism cultivating method
CS227002B2 (en) Method of preparing vectors for transferring deoxyribonuclec acid
CS227033B2 (en) Method of cultivating microorganisms with content and replication of vectors for dna transfer
FI75185B (en) DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS.
FI64953C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN REKOMBINANT-DNA-MOLEKYL SOM INNEHAOLLER EN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDS SEQUENCE OCH SOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN TILLVAEXTHORMON PRODUCERANDE MIKRO
FI74732C (en) DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON.
KR840001441B1 (en) Recombinant dna transfer vector containing a gene from a higher organism
FI65446C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS
CA1156166A (en) Recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of insulin genes
IE47274B1 (en) Recombinant dna transfer vector and micro-organism containing a gene from a higher organism
JPS62226998A (en) Human calcitonin precursor peptide and production thereof
CA1302321C (en) Preparation of polypeptides
Naoko et al. α-Amino-ε-caprolactam racemase for L-lysine production
AT386607B (en) Process for the preparation of a DNA transfer vector
PL142369B1 (en) Process for manufacturing recombinated bacterial plasmid,containing nucleotides sequence coding the growth hormone
TW200411053A (en) Nucleic acid encoding recombinant salmon calcitionin, expression vector thereof, and method for producing recombinant salmon calcitonin therewith
JPH06102023B2 (en) Pig / Pancreas Elastase-2