DD154023A5 - METHOD FOR PRODUCING A DNA TRANSFER VECTOR - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A DNA TRANSFER VECTOR Download PDF

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DD154023A5
DD154023A5 DD22426778A DD22426778A DD154023A5 DD 154023 A5 DD154023 A5 DD 154023A5 DD 22426778 A DD22426778 A DD 22426778A DD 22426778 A DD22426778 A DD 22426778A DD 154023 A5 DD154023 A5 DD 154023A5
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DD
German Democratic Republic
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dna
plasmid
nucleotide sequence
cdna
sequence
Prior art date
Application number
DD22426778A
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German (de)
Inventor
William J Rutter
Howard M Goddman
Axel Ullrich
John Shine
John M Chirgwin
Raymond L Pictet
Peter H Seeburg
Original Assignee
Univ California
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Isolierung einer spezifischen Nucleotidsequenz, die den genetischen Code fuer ein spezifisches Protein enthaelt, die Synthese von DNS mit dieser spezifischen Nucleotidsequenz und den Transfer dieser DNS in einem Mikroorganismus als Wirt, in dem die Replikation der DNS erfolgt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Isolierung von Wachstumshormon-Genen, deren Reinigung, Transfer und Replikation in einem mikrobiellen Wirt und ihre anschliessende Charakterisierung. Durch die Erfindung werden neue Produkte bereitgestellt. Zu diesen gehoeren ein Plasmid, in welches eine spezifische Nucleotidsequenz, die einem hoeheren Organismus entstammt, inseriert ist, und ein neuer Mikroorganismus, der als Teil seiner genetischen Ausstattung eine spezifische Nucleotidsequenz aus einem hoeheren Organismus enthaelt.The present invention relates to the isolation of a specific nucleotide sequence containing the genetic code for a specific protein, the synthesis of DNA with this specific nucleotide sequence and the transfer of this DNA in a host microorganism in which replication of the DNA occurs. In particular, the invention relates to the isolation of growth hormone genes, their purification, transfer and replication in a microbial host and their subsequent characterization. The invention provides new products. These include a plasmid into which a specific nucleotide sequence derived from a higher organism is inserted, and a new microorganism which, as part of its genetic makeup, contains a specific nucleotide sequence from a higher organism.

Description

Die vorliegende Erfindung"betrifft die Herstellung eines DNS-Transfer-Vektors mit einer Wachstumshormon codierenden Nucleotidsequenz«,The present invention "relates to the preparation of a DNA transfer vector with a nucleotide sequence encoding growth hormone",

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Folgende Symbole und Abkürzungen werden in vorliegender Beschreibung verwendet % The following symbols and abbreviations are used in this description %

DN-S ~ DesoxyribonukleinsäureDN-S ~ deoxyribonucleic acid

RNS =3 Ribonukleinsäure .RNA = 3 ribonucleic acid.

cDNS = komplementäre ONScDNA = complementary ONS

(enzymatisch synthetisiert aus einer mRNS-Sequenz)(enzymatically synthesized from a mRNA sequence)

'KiRNS =' messenger-RNS'KiRNS =' messenger RNA

tRNS - transfer-RNS "tRNA - Transfer RNA "

dATP w DooxyadenosintriphosphatdATP w doxyadenosine triphosphate

dGTP- ™ DeoxygüanosintriphosphatdGTP ™ deoxyguanosine triphosphate

dCTP = DeoxycytiüintriphosphatdCTP = deoxycytin trisphosphate

A ~ AdeninA ~ Adenine

T ~ ThyrainT ~ Thyrain

G κ GuaninG κ guanine

C a' Cytosin ' . .C a 'Cytosine'. ,

T r 1 s - 2- Ära i si ο - 2, - h yd r ο χ y» e t h y I ·» 1. Z4 - ρ r ο ρ a η d i ο 1T r 1 s - 2 era i si ο - 2, - h yd r ο χ y »ethy I ·» 1. Z4 - ρ r ο ρ a η di ο 1

EDTA ~ Ethylendiamintetraessigsäure.EDTA ~ ethylenediaminetetraacetic acid.

ATP S= AdenosintriphosohetATP S = adenosine triphosohet

TTP - Thymidintripho£?phatTTP - thymidine triphosphate

Oie biologische Bedeutung der Basensequens; aar DNS ist dieThe biological significance of the base sequens; aar DNS is the

29* 8« 8029 * 8 «80

7 · AP C 07 D/205 5S8 7 · AP C 07 D / 205 5S8

' GZ 57 941 18'GZ 57 941 18

eines Speichers der genetischen Information« Es ist bekannt, daß die Basensequenz der DNS als Code verwendet wird, der di© Aminosäuresequenz sämtlicher von der Zelle erzeugter Proteine bestimmte Außerdem dienen Teile dor Sequenz regulatorischen Zwecken, zur Steuerung von Herstellungszeitpunkt und Menge jedes Proteins« Die Arbeitsweise dieser steuernden Elemente ist erst zum Teil erkannt* Schließlich dient die Basensequenz in jeden» S-trang als Matrize bei, der Replikation der DNS, die die Zellteilung begleitet«a Memory of Genetic Information "It is known that the base sequence of the DNA is used as the code that determines the amino acid sequence of all the proteins produced by the cell. In addition, portions of the sequence serve regulatory purposes to control the timing and amount of each protein Finally, the base sequence in each "S-strand serves as a template, the replication of the DNA that accompanies cell division."

Die Art und Weise, in welcher die Information der-Sasensequenz der DNS auf die Aminosäuresequenz von Proteinen übertragen wird, ist ein fundamentaler Vorgang, der universell für alle lebenden Organismen ist«The way in which the information of the Sasensequenz-DNA is transferred to the amino acid sequence of proteins is a fundamental process that universally for all living organisms "

Es konnte bewiesen werden, daß jede üblicherweise in Proteinen vorhandene Aminosäure durch die Sequenz eines oder meh.„ rerer Trinucleotide oder Tripletts bestimmt wird«. Dedem Protein entspricht somit ein Segment der DNS mit einer Triplett« Sequenz, die der Aminosäuresequenz des Proteins entspricht«, Den genetischen Code veranschaulicht folgende Tabelle % It has been demonstrated that any amino acid commonly present in proteins is determined by the sequence of one or more "trinucleotides or triplets." The protein thus corresponds to a segment of the DNA with a triplet "sequence corresponding to the amino acid sequence of the protein", The genetic code is illustrated in the following table %

Genetischer CodeGenetic code

Phenylalanin (Phe) TTK Histidin (His) CAKPhenylalanine (Phe) TTK Histidine (His) CAK

Leucin (Leu) XTY Glutamin (ein) CADLeucine (Leu) XTY Glutamine (a) CAD

Isoleucin (lie) ATM Asparagin (Asri) AAKIsoleucine (lie) ATM asparagine (Asri) AAK

Methionin (Met) ATG Lysin (Lys) . AAOMethionine (Met) ATG lysine (Lys). AAO

Valin (VaI) ' ' GTL Asparaginsäure (ASp) GAKValine (VaI) '' GTL aspartic acid (ASp) GAK

Serin (Ser) ORS Glutaminsäure (GIu) CADSerine (Ser) ORS Glutamic Acid (Glu) CAD

Prolin (Pro) CCL Cystein (Cys) TGKProline (Pro) CCL Cysteine (Cys) TGK

29« 8β 80 GZ 57 94129 "8 β 80 GZ 57 941

Threonin (Thr) ACL Tryptophan (Try) TGGThreonine (Thr) ACL Tryptophan (Try) TGG

Alanin (Ala) GCL Arginin (Arg) VVGZ'Alanine (Ala) GCL Arginine (Arg) VVGZ '

Tyrosin.(Tyr) TAK Glycin (GIy) GGLTyrosine (Tyr) TAK Glycine (Gly) GGL

Terminationssignal TAD.Termination signal TAD.

Terminationssignal TGATermination signal TGA

Schlüssels Oedes Triplett aus drei Buchstaben stellt ein Trinucleotid der DNS dar, mit einem 5'-Ende links und einem 3'-Ende rechts«» Die Buchstaben stehen für die Purin- oder Pyrim.idinbasen, die die Nucleoticisequenz bilden σKey's Oedes triplet of three letters represents a trinucleotide of DNA, with a 5'-end on the left and a 3'-end on the right «» The letters stand for the purine or pyrimidine bases, which form the nucleotide sequence σ

A - AdeninA - adenine

G = GuaninG = guanine

. C = Cytosin, C = cytosine

T = ThyminT = thymine

X=T oder C, falls Y=A oder GX = T or C if Y = A or G

X a'C, falls Y = C oder TX a'C if Y = C or T

Y s A, Gf C oder T, falls X=C 'Υ » A oder G, falls X « TY s A, G f C or T, if X = C 'Υ »A or G, if X« T

WaC oder A, falls Z = A oder GWaC or A if Z = A or G

W-C, falls ZsC oder TW-C, if ZsC or T

Z = A, G1 C oder T, falls W = CZ = A, G 1 C or T if W = C

Z a A oder G1 falls W=A QR a TCf falls S ~ A, G, C oder T QR a AG, falls S-T oder CZ a A or G 1 if W = A QR a TC f if S ~ A, G, C or T QR a AG, if ST or C

S ~ A1-G, C oder T, falls QR » TCS ~ A 1 -G, C or T if QR »TC

S- β τ oder C, falls QR = AGS-β τ or C, if QR = AG

D ~ A oder G D ~ A or G

K s T oder -CK s T or -C

L ~. As Te C oder GL ~. A s T e C or G

M -- A, C oder T .M - A, C or T.

.29* 8. 80 f% A 0/CP ' · GZ 57 941 18.29 * 8. 80 f% A 0 / CP ' · GZ 57 941 18

Im biologischen Vorgang der Obersetzung der Nucleotidsequenz in eine Aminosäuresequenz erfolgt als erste Stufe die sogenannte Transcriptionö In dieser Stufe wird ein Segment der DNS mit der für das herzustellende Protein zuständigen Sequenz auf eine RNS übertragene Die RNS ist ein der DWS ahn- liches Polynucleotid, in dem jedoch Ribose anstelle der Desoxyribose und Uracil anstelle von Thymin 8teh©ne Die Basen der RNS sind zur gleichen Art von Basenpaarung befähigt wie die Basen der DNS« Die durch Transcription einer DNS-Wucleotidsequenz: entstehende RNS ist daher zu dieser kopierten Sequenz komplementäre Diese RNS wird als messenger*»RNS (mRMS) bezeichnet wegen ihrer Zwischenstellung zwischen dsm genetischen Apparat und dem Apparat der Proteinsynthese der Zelle«In the biological process of the upper setting of the nucleotide sequence into an amino acid sequence, the so-called Transcription is carried out as the first stage ö In this step, a segment of DNA with the competent for the protein to be prepared sequence transferred to an RNA, the RNA is a DWS ahn- pending polynucleotide in However, ribose instead of deoxyribose and uracil instead of thymine 8teh © n e The bases of the RNA are capable of the same type of base pairing as the bases of the DNA. The RNA resulting from transcription of a DNA nucleotide sequence is therefore complementary to this copied sequence RNA is called messenger * "RNS (MRM) because of its intermediate position between dsm genetic apparatus and the apparatus of the protein synthesis of the cell"

In der Zelle dient die mRNS als Matrize in einem komplexen Vorgang, an öem zahlreiche Enzyme und Organellen innerhalb der Zeil© beteiligt sind und der zur Synthese spezifischer Aminosäuresequenzen führt«, Dieser Vorgang wird als Translation bezeichneteIn the cell, the mRNA serves as a template in a complex process involving OEEM numerous enzymes and organelles within the Zeil © and specific for the synthesis of amino acid sequences results, "This process is known as translation

Häufig gibt es weitere Stufent die dazu dienenf aus aer bei der Translation entstandenen Aminosäuresequenz ein funk-= tionales Protein zu erzeugen« Ein Beispiel ist die Herstellung des Insulins«. - .Often there are further steps which serve to t f of aer resulting in translation amino acid sequence to produce a functional protein tional = "An example is the production of insulin". -.

Der direkte Vorläufer des Insulins -ist ein Polypeptidf das · Prüinsulinj das die beiden Insulinketten A und B über ein weiteres Peptid C gebunden enthält, vergleiche Steiner» De Fe- .Cunningham, Dif Spigelman, Ls und Αΐβη,,-Β** Science 3.57, 597 (iQ67)# Kürzlich wurde berichtet, d&ß das erste Trans-The direct precursor of insulin is a polypeptide for the probe containing the two insulin chains A and B bound via another peptide C, see Steiner, D e Fe-. Cunningham, D if Spigelman, L s and Αΐβη, - Β ** Science 3.57, 597 (iQ67) # Recently it was reported that the first trans-

29« 8Θ 80 GZ 57 941 1829 «8 Θ 80 GZ 57 941 18

lationsprodükt von Xnsulin-mRNS nicht Proinsulin selbst, sondern ein Pre-proinsulin ist, das mehr als 20 weitere Aminosäuren am Amino-Ende.des Proinsulins enthält, vergleiche Gähn, S* De( Keim, P6 und Steiner, D0 Fc, Proc* Natl· Aead« Sei» USA 73, 1964 (3.976), und Lomedico, Pe Te und Saunders, Ge F* f Nucl« Acids Res* 3, 381 (197δ)β Die Struktur des Pre-proinsulinmoleküls kann schematisch wie folgt wiedergegeben V'ierden* NH2-(Pre-peptid)-B-Kette~(C-Peptid)-A-Kett©-> COOHe For example, the product of ligation of xnsulin mRNA is not proinsulin itself, but is a pre-proinsulin containing more than 20 other amino acids at the amino terminus of proinsulin, compare Yahn, S * D e ( Germ, P 6 and Steiner, D 0 F c , Proc * Natl · Aead «See» USA 73, 1964 (3.976), and Lomedico, P e T e and Saunders, Ge F * f Nucl «Acids Res * 3, 381 (197δ) β The structure of the pre-proinsulin molecule can schematically represented as follows : V'ierden * NH 2 - (Pre-peptide) -B chain ~ (C-peptide) -A-chain © -> COOH e

Zahlreiche Proteine von Bedeutung fur Medizin odsr Forschung werden in den Zellen höherer Organismen wie der Wirbeltiere gefunden oder hergestellt© Hierzu gehören zum Beispiel das Hormon Insulin, andere Peptidhonnone wie das Wachstumshormon, an der Regulierung des Blutdrucks beteiligte Proteine und zahlreiche Enzyme mit Bedeutung für technische, medizinische oder Forschungszweckee Häufig ist es schwierig, diese Proteine in brauchbaren Mengen durch Extraktion aus dem * Organismus zu gewinnen, insbesondere bei Proteinen mensch·« liehen Ursprungs« Es besteht daher ein Bedarf an Techniken, durch die derartige Proteine von Zellen außerhalb des Organismus in vernünftigen Mengen erzeugt werden* In manchen Fällen ist es möglich £, geeignete Zellstämme durch die Techniken der Gewebekultur zu erhalten«, Das Wachstum von Zellen in.Gewebckultursn ist jedoch langsam, das Medium ist teuer» die Bedingungen müssen genau kontrolliert werden, und die Ausbeuter; sind niedrig« Häufig ist es auch schwierig, einen gezüchteten Zellstamm mit den gewünschten differenzierten Eigenschaften zu erhalten*Numerous proteins important for medicine ODSR research are found in the cells of higher organisms such as vertebrates or produced © These include, for example, the hormone insulin, other Peptidhonnone as growth hormone involved in the regulation of blood pressure proteins and numerous enzymes with important technical, Medical or Research Purposes It is often difficult to obtain these proteins in appropriate amounts by extraction from the organism, especially proteins of human origin. There is therefore a need for techniques whereby such proteins can be released from cells outside the organism reasonable quantities are generated * In some cases it is possible £ to obtain suitable cell strains through the techniques of tissue culture, "However, the growth of cells in.Gewebckultursn is slow, the medium is expensive" conditions must be strictly controlled, and the exploiters ; are low "Often it is also difficult to obtain a cultured cell strain with the desired differentiated properties *

Itu Gegensatz dazu können Mikroorganismen wie Bakterien relativ leicht in chemisch definierten Medien gezüchtet wer»In contrast, microorganisms such as bacteria are relatively easily bred in chemically defined media. "

29* 8* 80 0Σ 57 941 IS29 * 8 * 80 0Σ 57 941 IS

den* Die Fermentationstechnologie ist bereits hochentwickelt und gut steuerbar. Das Wachstum der Organismen erfolgt rasch j und hohe Ausbeuten sind möglich« Außerdem wurden bestimmte Mikroorganismen bereits genetisch genau charakterisiert und gehören in der Tat zu den am besten charakterisierten und erkannten Organismen·* The fermentation technology is already highly developed and well manageable. The growth of organisms is rapid and high yields are possible. In addition, certain microorganisms have already been genetically well characterized and indeed belong to the most characterized and recognized organisms.

Reverse Transoriptase katalysiert die Synthese der einer RNS-Matrize komplementären DNS in Gegenwart der RNS-Matrise, ©ines Qligo-DeoxynuGleotid~Priroers und der vier Deoxynucleoeid-Triphosphate dATP., dGTP„ dCtP und TTP, Die Reaktion wird eingeleitet durch .die nicht-covalente Bindung des Oligo-Deoxynucleotid-Ppioiers an das 3'-Ende dor mRNS, darauf folgt die stufenweise Addition der geeigneten Doxynucleotide, ent» sprechend der Basenpaarungsregel, an das 3'-Ende der wachsenden Kette« Das als Produkt erhaltene Molekül kann als haarnadelförmig beschrieben werden, es enthält die Ausgangs-RNS und einen komplementären DNS=Einzelstrang* Die Reverse Transcriptase kann ferner eine ähnliche Reaktion katalysieren, bei der ein DNS-Eirizelstrang als Matrize dient, in welchem Fall man als Produkt einen haarnadelförmigen DNS-Doppelstrang erhält mit einer Schleife DNS-Einzelstrang, durch die ein Paar Enden verbunden werden; vergleiche Aviv, Hf und Leder, P6 , Proc« Nati» Acad. Sei«* USA 69, .1408 (1972) und Ef stratiadis, A., Kafatos, F* C55 Maxam, A« F0. und Mania·» tis, TeCell« 7, 279 (1976).Reverse transorptase catalyzes the synthesis of RNA template-complementary DNA in the presence of the RNA template, © in the Qligo-deoxynucleotide protiroer and the four deoxynucleic acid triphosphates dATP., DGTP "dCtP and TTP. The reaction is initiated by the non-RNA template. covalent binding of the oligo-deoxynucleotide Ppioiers to the 3 'end dor mRNA, this is followed by the gradual addition of the appropriate Doxynucleotide ent, "speaking of the base-pairing rule, to the 3' end of the growing chain" the resulting molecule as a product can be used as hairpin The reverse transcriptase may further catalyze a similar reaction in which a DNA-Eirizel strand serves as a template, in which case the product is a hairpin-shaped DNA double strand obtained with a Loop DNS single strand through which a pair of ends are joined; compare Aviv, H f and Leather, P 6 , Proc «Nati» Acad. Let us say: * USA 69, 1408 (1972) and Efstratiadis, A., Kafatos, F * C 55 Maxam, A «F 0 . and Mania · tis, T e Cell, 7, 279 (1976).

Restrictions-Endonucleasen sind Enzyme, die zur Hydrolyse von Phosphodiesterbindungen in doppelstrangiger DNS befähigt sind, wobei die Sequenz des DNS-Strangs gespalten wird* Liegt die DNS in Form einer geschlossenen Schleife vor, soRestriction endonucleases are enzymes capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in double-stranded DNA, cleaving the sequence of the DNA strand. * If the DNA is in the form of a closed loop, so

29* 8β 80 ' GZ 57 941 1829 * 8 β 80 'GZ 57 941 18

wird dies© in lineare Form überführt« Das Hauptmerkmal eines Enzyms dieser Art besteht darin, daß die hydrolytische Wirkung nur dort eintritt, wo eine spezifische Nucleotidsequenz vorliegt« Diese Sequenz Wird sls Erkennungsstelle (Spaltsteile) der Restrictions-Endonuclease .bezeichnet» Restrictions-Endonueleasen wurden aus verschiedenen Quellen isoliert, und ihre Nucleotidsequenz und die Erkennungsstellen wurden ermittelte Einige Restrictions-Endonucleasen hydrolysieren die Phosphodiesterbindungen in beiden Strängen an der gleichen Stelle» so daß stumpfe Bindungent die um einige Nucleotide voneinander entfernt sind, wodurch einsträngige Bereiche an jedem Ende des gespaltenen Moleküls entstehen* Dieso einsträngigen Enden sind selbst-komplementär, daher kohäsiv, und sie können verwendet werden, um die hydrolysis?"« te DNS erneut zu binden* Da jede für eine Spaltung durch ein derartiges Enzym anfällige DNS die gleiche Erkennungsstelle enthalten muß, wenden die gleichen kohäsiven Enden produ~ zierts so daß es möglich wird,- heterologo DNS-Sequenzen mit anderen, ähnlich erhaltenen Sequenzen zu verknüpfen; vergleiche Roberts, R* D.Sf Cr.it* Reve Biochenu 4„ 123 (1976)«, Die Erkennungssteilen sind relativ rar, jedoch wurde die allgemeine Verwendbarkeit der Restrictions-Endonucleasen stark erweitert durch die chemische Synthese doppelsträngi- ger Oligo-Nucleotide mit den Sequenzen der Erksnnungsstel« len* Somit kann praktisch jedes ONS-Segraent an ein anderes Segment gekoppelt werden t indem man einfach das entsprechen·» de Restrictions-Oligu-Nuclöotid an diß Molekülenden anhängt .und das Produkt der hydrolytischen Wirkung' dor entsprechenden Restrictiono-Endonuclease unterwirft, wobei man die er=» forderlichem kohäsiven Enden erhält; vergleiche Heynecker, Shine j Ηβ Le , Goodman, CJ« , Boyer, Η« Μ« e Rosenberg s li® W0, De1 Dickereon,- Π«· £» e Narang£ Sffi A*, rtakura, K0, Lin* S4 this is converted into a linear form. "The main feature of an enzyme of this type is that the hydrolytic effect occurs only where a specific nucleotide sequence exists." This sequence is called the recognition site (cleavage) of the restriction endonuclease. "Restriction endonucleases Several restriction endonucleases hydrolyze the phosphodiester bonds in both strands in the same position so that blunt bonds t are a few nucleotides apart, creating single-stranded regions at each end of the cleaved molecule These single-stranded ends are self-complementary, therefore, cohesive, and can be used to re-bind the hydrolysis-related DNA. Since any DNA susceptible to cleavage by such an enzyme must contain the same recognition site same n cohesive ends produ ~ ed s so that it is possible - straight logo DNA sequences with others, to combine sequences similar to those obtained; see Roberts, D. R * Sf * Cr.it Rev e Biochenu 4 "123 (1976)," The recognition sites are relatively rare, however the general utility of the Restrictions endonucleases has been greatly enhanced by the chemical synthesis of oligo-nucleotides doppelsträngi- ger with the sequences of Erksnnungsstel "len * Thus, virtually any ONS Segraent be linked to another segment t by simply match the ·" de Restrictions-Oligu-Nuclöotid to Diss molecule ends appends .and the product to the hydrolytic action 'dor corresponding Restrictiono -Endonuclease, yielding the necessary cohesive ends; compare Heynecker, Shine j Η β L e, Goodman, CJ, "Boyer, Η" Μ "e Rosenberg's li® W 0, De 1 Dickereon, - Π" · £ 's Narang £ S ffi A *, rtakura, K 0 , Lin * S 4

29« 8« 80 GZ 57 941 If29 «8« 80 GZ 57 941 If

und Riggs* A9 D* , Nature 263f 748 (1976), und Scheller. R. Κβ# Oicksrson, R* Ε«', Boyer« H0 W6, Riggs. A. De und •Itakura, K0f Science'196, -177 (1977).and Riggs * A 9 D *, Nature 263 f 748 (1976), and Scheller. R. Κ β # Oicksrson, R * Ε «', Boyer« H 0 W 6 , Riggs. A. D e and • Itakura, K 0f Science'196, -177 (1977).

Sl-Endonuclease ist ein Enzym, des zur Hydrolyse der Phos« phodiesterhindungen einsträngiger DNS oder einsträngiger Zwischenstücke in sonst doppelst rängiger DNS befähigt ist; vergleiche Vogt, Vc, M*, £urc 3« Biochenu 33, 192 (1973) ·Sl-endonuclease is an enzyme capable of hydrolyzing the phosphodiester bonds of single-stranded DNA or single-stranded intermediates in otherwise double-stranded DNA; compare Vogt, V c , M *, £ ur c 3 «Biochenu 33, 192 (1973) ·

DNS-Ligase ist ein Enzym, das die Bildung einer Phosphodiesterbindung zwischen zwei DNS-Segmenten mit einem 5'~ Phosphat bzw, einem 3'-Hydroxyl bewirkt* die zum Beispiel von zwei ONS-Fragmenten gebildet werden, die durch kohäsi» ve Enden zusammengehalten werden«, Die normale Funktion des Enzyms besteht vermutlich darin, einsträngige Zwischenstücke in einem sonst doppelsträngigen DNS-Molekül zu verbinden« Unter geeigneten Bedingungen kann jedoch DNS-Ligase die Verbindung stumpfer Enden katalysieren f wo zwei Moleküle mit stumpfen Enden covalent gebunden sind; vergleiche Sgaramella, Ve , Van de Sande, 0« H0 und Khorana, He 6«,, Proc. Natl* Acad6 Sei«, USA 67, 1468 (1970)«DNA ligase is an enzyme that causes the formation of a phosphodiester bond between two DNA segments with a 5'-phosphate or a 3'-hydroxyl, for example, formed by two ONS fragments held together by cohesive ends be "normal function of the enzyme is presumably to join single-stranded intermediate pieces in an otherwise double-stranded DNA molecule" Under appropriate conditions, however, DNA ligase, the compound blunt ends catalyze f where two molecules are bound covalently with blunt ends; compare Sgaramella, V e , Van de Sande, 0 " H 0 and Khorana, H e 6", Proc. Natl * Acad 6 Sei, USA 67, 1468 (1970) «

Alkalische Phosphatase ist ein Enzym t das Phosphatesterbindungen { einschließlich der 5'-terminalen Phosphatgruppen in DNS hydrolysiert«Alkaline phosphatase is an enzyme which t Phosphatesterbindungen {including the 5'-terminal phosphate groups in DNA hydrolyzed "

Eine weitere Stufe im zu beschreibenden Gesamtverfahren ist die Insertion eines spezifischen DNS-Fragments in einen DNS-Vektor, zum Beispiel ein Plasmid» Als Plasmid bezeichnet man jede autonom DNS«replizierende Einheit, die in einer Mikrobenzelle neben dem Genom der Wirtszelle vorliegen kann«, Ein Plasmid ist mit den Chromosomen der Wirtezelle nicht genetisch verbundenf Plasmid-Desoxyribonuklein-Another step in the overall process to be described is the insertion of a specific DNA fragment into a DNA vector, for example a plasmid. "A plasmid is any autonomously DNA" replicating entity that can be present in a microbial cell adjacent to the genome of the host cell. A plasmid is not genetically linked to the host cell chromosomes f plasmid deoxyribonucleic acid

29* 8« 80 4 &-Ö / GZ 57 941 1829 * 8 «80 4 & -Ö / GZ 57 941 18

säuren sind doppelst rängige Ringmolekülef im allgemeinen ..mit Molekulargewichten von der Größenordnung einiger Millionen, obgleich bei einigen das Molekulargewicht 'größer als 10 ist« Sie stellen gewöhnlich nur einen kleinen prozentualen Anteil der gesamten DNS der Zelle dar* Die Piasmid-DNS läßt sich im allgemeinen von der DNS der Wirtszelle auf Grund des großen Grö&enunterschiedes abtrennen* Die Plasmide können unabhängig von der Geschwindigkeit aer Teilung aer Wirtszelle replizieren, und in einigen Fällen kann ihre Replikationsgeschwindigkeit durch Veränderung der Wachstumsbedingungen vom Experimentator beeinflußt werden. Obgleich das Plasmid als geschlossener Ring vorliegt, kann man auf künstliche« Weg ein DNS-Segment in das Plasmid einführen, wobei ein rekombiniertes Plasmid mit vergrößerter Molekülgrößo entsteht, ohne daS seine Fähigkeit zur Repli« kation oder Expression beliebiger Gene dos Plasraids wesentlich beeinträchtigt würde, Das Plasmid dient daher als nützlicher Vektor zur übertragung eines.DNS-Seqmönts in eine neue Wirtszelle,, Zur Neukombination von DNS geeignete Plasmide enthalten typischerweise Gene, die aus Selektio.nsgründen brauchbar sein können, zum Beispiel Gene dor Arzneimittel resistenζ«acids are double-stranded ring molecules f. generally with molecular weights of the order of a few million, although in some the molecular weight is greater than 10. They usually represent only a small percentage of the total DNA of the cell. The piasmide DNA can be resolved * separate generally & from the DNA of the host cell due to the large large enunterschiedes the plasmids can regardless of the speed aer division replicate aer host cell, and in some cases their replication rate can be influenced by the experimenter by altering the growth conditions. Although the plasmid is a closed ring, one can artificially introduce a DNA segment into the plasmid to produce a recombinant plasmid of increased molecular size without substantially impairing its ability to replicate or express any genes of the plasride. The plasmid therefore serves as a useful vector for transferring a DNA secretion into a new host cell. Plasmids suitable for recombination of DNA typically contain genes which may be useful for selection purposes, for example, genes of the drug resistenζ

Zur Illus'trierung der Ausführung der Erfindung werden die Isolierung und der Transfer von Ratteninsulin-Gen im einzelnen beschrieben* -Das .Insulin,wurde in diesem Fall gewählt wegen seiner zentralen Bedeutung aus d&r Sicht der klinischen Medizin und aus der Sicht' der Grundlagenforschung« Das offenbarte Verfahren kann vom Durchschnittsfachmann ohne weiteres auf die Isolierung von-Insulin-Gen aus anderen Orgelnj.sruen-, einschließlich Menschen«. übertra-To Illus'trierung practicing the invention, the isolation and the transfer of rat insulin gene are described in detail * -The .Insulin, was chosen in this case because of its central importance of d r point of view of clinical medicine and from the perspective of 'basic research' The disclosed method may be readily understood by one of ordinary skill in the art of isolating insulin gene from other organs, including humans. transmitted

29· 8* 8029 · 8 * 80

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

- 10 gen werden«- 10 genes will be «

Insulin wurde 1922 zum ersten Mal isoliert« Bekanntlich wird dieses Hormon heute zur Behandlung von Diabetes verwendete Zwar liefern die Schlachthäuser Bauchspeicheldrüsen von Rindern und Schweinen als Insulinquelle,, doch entwickelt sich eine Verknappung des Hormons, da die Zahl der Diabetiker weltive.it ansteigt« Außerdem entwickeln einige Diabetiker eine allergische Reaktion gegen Rinder- und Schweineinsuiin«· Die Möglichkeit, menschliches Insulin in den .weltweiten Bedarf deckenden Mengen zu erzeugen, wäre äußerst erwünscht* Dio Herstellung von menschlichem Insulin in Bakterien stellt eine Technik dar, mit der dieses angestrebte Ziel erreicht werden könnte» Ein Fortschritt in dieser Richtung wurde je» doch bisher dadurch vereitelt, daß keine Technik zur Einführung des Insulin-Gens in Bakterien vorlag« Die vorliegende Erfindung stellt eine derartige Technik bereit«Insulin was first isolated in 1922. "It is well known that this hormone is used today to treat diabetes. Although the slaughterhouses deliver pancreas from cattle and pigs as insulin sources, there is a shortage of the hormone as the number of diabetics increases." develop some diabetics to produce comprehensive sets an allergic reaction to beef and Schweineinsuiin "· the possibility of human insulin in the .weltweiten demand, would be highly desirable * Dio producing human insulin in bacteria is a technique that achieves this desired goal could be "a progress in this direction has ever been" but previously thwarted that no technique for the introduction of the insulin gene in B kterien a existed "the present invention provides such a technique provides"

Die Möglichkeit zur Herstellung einer DNS mit einer spezifischen Sequenz, die den'genetischen Code für ein spezifisches Protein abgibt, erlaubt die Modifizierung der Nucleo-'tidsequenz durch chemische oder biologische Mittel derart, aaB auch das schließlich erzeugte Protein modifiziert wird« Auf diese Weise könnte man zura Beispiel ein modifiziertes Insulin herstellen, das auf spezielle medizinische Bedürfnisse ausgerichtet ist« Die genetische-Fähigkeit zur Herstellung einer insulinähnlichen Aminosäuresequenz mit den wesentlichen funktionellen Eigenschaften des Insulins kann daher auf einen Mikroorganismus übertragen werden« Ähnliche Betrachtungen gölten für den Fall der Wachstumshormone.The possibility of producing a DNA having a specific sequence den'genetischen code for a specific protein emits the modification of the nucleo-'tidsequenz by chemical or biological means permits such Aab and the protein produced is finally modified "In this way, could For example, to make a modified insulin that caters to specific medical needs "The genetic ability to produce an insulin-like amino acid sequence with the essential functional properties of insulin can therefore be transferred to a microorganism." Similar considerations apply in the case of growth hormones.

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Die Befähigung zum Transfer des genetischen Codes für ein bestimmtes Protein, das im normalen Stoffwechsel eines höheren Organismus benötigt wird, in einen Mikroorganismus wie zum Beispiel ein ßakte-rium, eröffnet: neue Möglichkeiten zur Herstellung derartiger Proteine,, Damit entsteht auch die Möglichkeit zur Vermehrung oder zu dem Ersatz solcher Protein© durch Proteine, welche von erfindungsgemäß veränderten Mikroorganismen erzeugt wurden .dort, wo die Fähigkeit des höheren Organismus -zur normalen Produktion dieser Proteine geschädigt wurde, und es ergibt sich zum Baispiel die Möglichkeit zum Aufbau von.Symbiosen zwischen erfindungsgemäaGii Mikroorganismen und Menschan mit chronischen oder akuten Mangelkrankheiten., wobei die auf erfindungsgemäße Weise genetisch veränderten Mikroorganismen implantiert oder anderweitig einverleibt werdenf um den pathologischen Stoffwechsel fehler auszugleichen«,The ability to transfer the genetic code for a specific protein that is needed in the normal metabolism of a higher organism into a microorganism such as a ßakte-Ministry opened: new possibilities for the production of such proteins ,, This creates the possibility for propagation or to the replacement of such proteins by proteins produced by microorganisms modified according to the invention where the ability of the higher organism to produce normal production of these proteins has been impaired, and the possibility arises, for example, of synthesizing symbioses between the organisms of the invention f compensate microorganisms and Mens Chan with chronic or acute deficiency diseases., the inventive manner of genetically modified microorganisms implanted or otherwise incorporated to the pathological metabolic error "

Es wäre daher sehr erwünscht, den Transfer einss Gen-Codes für ein Protein medizinischer Bedeutung aus einem Organismus, der normalerweise-das Protein produziert, in einen geeigneten Mikroorganismus zu erzielen;, Auf diese Weise könnte das Protein unter gesteuerten Wachstumsbedingungsn vom Mikroorganismus hergestellt und in gewünschten Mengen erhalten wordene Es ist auch jnöglich, daß die Gesamtkosten der Herstellung des gewünschten Proteina durch ein derartiges Verfahren erheblich vermindert werden könnten* Die Fähigkeit zur Isolierung und zum Transfer aor Gen-Sequenz, die die Produktion eines speziellen Proteins bestimmt, in einen Mikroorganismus genau bekannter genetischer Struktur eröff-It would therefore be highly desirable to obtain the transfer of gene code for a protein of medical importance from an organism which normally produces the protein into a suitable microorganism; in this way the protein could be produced under controlled growth conditions by the microorganism, and in obtain desired quantities wordene It is also jnöglich that the total cost of producing the desired P r oteina could be considerably reduced by such a method * the ability to isolate and transfer aor gene sequence, which determines the production of a particular protein in a Microorganism of known genetic structure.

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net außerdem der Forschung die wertvolle Möglichkeit zu untersuchen, wie die Synthese eines solchen Proteins gesteuert und wie das Protein nach der Synthese verarbeitet wird. Ferner können isolierte Gene verändert werden, so daß sie Proteinvarianten mit anderen therapeutischen oder funktioneilen Eigenschaften codieren«. .net also valuable opportunity to examine the research, how to control the synthesis of such a protein and how the protein is processed after synthesis. Furthermore, isolated genes can be altered to encode protein variants with other therapeutic or functional properties. ,

Die vorliegende Erfindung betrifft Maßnahmen, um diegenannten Ziele zu erreichen«. Ein Verfahren wird offenbart, das mehrere Stufen, einschließlich enzyra-katalysierter Reaktionen urafaßt« Vorstehend wurden die bisherigen Kenntnisse über die Natur dieser Enzymreaktionen skizzierteThe present invention relates to measures to achieve the stated objects. A process is disclosed which involves several steps, including enzyra-catalyzed reactions. "Previously, previous knowledge of the nature of these enzyme reactions was outlined

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung einer spezifischen, genetischen Information enthaltende Nucleotidsequenz, die Synthese von DNS mit dieser spezifischen Nucleotidsequenz und den Transfer der DNS in einen Wirts-Mikroorganismus CThe invention relates to a method for isolating a specific genetic information containing nucleotide sequence, the synthesis of DNA with this specific nucleotide sequence and the transfer of the DNA into a host microorganism C

Di© Erfindung wird dargestellt am Beispiel spezifischer DNS-Sequenzerif die in ein Bakterium transferiert werden, nämlich des Strukturgens für Ratten Pro-proinsulxn, des Gens für Ratten-Wachstumshormon und des Gens für menschliches tö/achstumhormoru Danach kann davon ausgegangen werden, daß die Methode auf den Transfer jeder beliebigen DNS-Sequenz eines höheren Organismus? wie zum Beispiel eines Wirbeltieres, auf jeden beliebigen Mikroorganismus gut anwendbar ist, Ein höherer Organismus wird hier definiert'als jeder beliebige eucaryontische Organismus mit differenzierten Geweben, einschließlich zum Seispiel dar Insekten, Mollusken, Pflan-The invention is illustrated by the example of specific DNA sequencer transferred to a bacterium, namely the structural gene for rat pro-proinsulin, the gene for rat growth hormone and the human goitrogen hormone gene. It can be assumed that the method on the transfer of any DNA sequence of a higher organism? A higher organism is defined herein as any eucaryotic organism with differentiated tissues, including, for example , insects, molluscs, plants, such as a vertebrate, which is well applicable to any microorganism .

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zen, Wirbeltiers, einschließlich Säugetiere, wobei zu letzteren Rinder, Schweine» Primaten und Menschen gehören« Unter einem Mikroorganismus versteht man jeden mikroskopischen lebenden Organismus» der unter die Bezeichnung Protist fällt, wobei er procaryontiseh oder eucaryontisch sein und zum Bei« spiel aus einem Bakterium, Protozon, Algen und Pilzen, einschließlich Hefen, bestehen kann« Im vorliegenden Verfahren wird eine ausgewählte Zellpopulation zunächst nach einer neuen Methode isolierte Aus den Zellen wird intakte inRNS nach einem Verfahren extrahiert, bsi dem praktisch sämtliche RNase-Aktivität unterdrückt wird«, Die intakte messenger-RNS aus dem Extrakt wird durch Säulenchromatographie gereinigt und dann der Einwirkung von Reverser Transcriptase unter^· worfen, wobei diese Einwirkung in Gegenwart der zur Synthese eines komplementären (cDNS)-Strangs erforderlichen vier Deoxynucleosid-Triphosphate erfolgte Das Produkt dieser ersten Reaktion mit Reverser Transcriptase wird in einem Verfahren weiterbehandelt, das die Ribonucleotidsequenz selektiv entfernt«, Die zurückbleibende Deoxynucleotidsequenz, die zur Ausgangs-mRNS komplementär ist, wird in einer zweiten Reaktion mit Reverser Transcriptase odor DNS-Pclymerase in Gegenwart der vier Oeoxynucleosid-Triphosphate inkubiert« Das resultierende Produkt ist eine doppelte cDNS-Struktur, deren komplementäre Stränge an einem Ende durch eine einsträngige Schleife miteinander verbunden sind« Dieses Produkt Wird dann mit für den Einzölstrang spezifischer Nuc~ lease behandelt, die die einst rängige Schleife abspaltet» Die resultierende doppelsträngige -cDMS wird sodann verlängert» indem man an beiden Enden eine spezifisches DNS addiert, die die Sequenz alner Erkennungs- bzws Spaltstelle eines Restriktionsanzyms aufweist„ Die Addition wird durch sine ONS-LigasQ katalysiert» Die verlängerte cDMS wird dann mitzen, vertebrate, including mammals, to the latter cattle, pigs' primates and humans include "Under a microorganism refers to any microscopic living organism" of under the name Protist falls, where he procaryontiseh or eucaryontisch and In "game from a bacterium , P r otozon can algae and fungi, including yeasts exist "is in the present method, a selected cell population, first using a new method isolated from the cells is extracted intact inRNS by a method bsi which virtually all RNase activity is suppressed," The intact messenger RNA from the extract is purified by column chromatography and then subjected to the action of reverse transcriptase, this action being in the presence of the four deoxynucleoside triphosphates required to synthesize a complementary (cDNA) strand. The product of this first reaction with reverse trans The remaining deoxynucleotide sequence, which is complementary to the parent mRNA, is incubated in a second reaction with reverse transcriptase or DNA polymerase in the presence of the four oeoxynucleoside triphosphates. "The resulting product is a double-stranded cDNA structure, the complementary strands are joined together at one end by a single-stranded loop "This product is then treated with lease for the specific Einzölstrang Nuc ~, which cleaves once rängige loop" the resulting double -cDMS is then extended 'by adding a specific DNA at both ends of the sequence Alner recognition or cleavage site of a s Restriktionsanzyms having "the addition is catalyzed by sine ONS LigasQ" the extended CDMS is then reacted with

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einer Rsstriktiono-Endonuclease behandelt, wobei an den 5'~ Enden jedes Stranges der Doppelhelix selbst-komplementäre einsträngige 'Enden entstehen«treated with a rsstrictiono endonuclease, where self-complementary single-stranded 'ends' are formed at the 5 '' ends of each strand of the double helix

Eine Plasraid-DNS mit einer Erkennungsstelle für die gleiche Restriktions-Ertdunuclease wird mit diesem Enzym behandelt f urn den Polynucleotidstrang zu spalten und selbst-kompleraentare einst rängige Nuckleotidsequenzen an den 5'-Enden zu erzeugen« Die 5c-terminaleri Phosphatgruppen an den einsträr,-gigen Enden werden entfernt, um zu verhindern, daß das Piasroid eine zur Transformierung einer Wirtszelle fähige Ringstruktur bildet« Die wie vorstehend beschriebenf vorbereitete oDNS und die Plasmid-DNS werden dann in Gegenwart von DNS-Ligase zusammen inkubiert« Unter den beschriebenen Resktionsbedingungen kann die Eüldung eines lebsn^fähigen, geschlossenen Rings aus Plasmid~DNS nur erfolgen, falls ein Segment der cDNS eingefügt wird» Das die cDNS»Sequenz enthaltende Plasßiid ivird denn in ©ine geeignete WirtszelXe verbracht» Zellen f die ein lebensf ähiges^ Plasmid aufgenommen habenf erkennt man am Auftreten von Kolonien mit einem vom Plasmid beigesteuerten Merkmal wie zum Beispiel Arzneimittel-Resistenz« Rein© Bakterienetämmei. die das rekombinierte .Plasmid mit der eingebauten cDNS-Sequenz enthalten, werden dann gezüchtet t und das neukombinierte Plasmid wird einschließend reisolierte Auf diese Weise können große Mengen an rekombinierter Plasmid-DNS hergestellt werden? woraus man die spezifische cDNS«Sequenz durch endonucieolytische Spaltung fait. dem entsprechenden RestrUctionaenzym wieder isolieren kann« ...A Plasraid-DNA having a recognition site for the same restriction Ertdunuclease is treated with this enzyme f urn cleaving the polynucleotide strand, and to generate self-kompleraentare once rängige Nuckleotidsequenzen at the 5 'ends "The 5 c -terminaleri phosphate groups on the einsträr, -gigen ends are removed to prevent the Piasroid forms a group capable of transforming a host cell ring structure "the ODNs f prepared as described above and the plasmid DNA are then in the presence of DNA ligase incubated together" Under the described Resktionsbedingungen can the Eüldung a lebsn ^ enabled, only be closed ring of plasmid ~ DNS, if a segment of the cDNA is inserted "This Plasßiid the cDNA" containing sequence ivird because in © ine suitable WirtszelXe spent "cells f who received a Viable ähiges ^ plasmid f can be recognized by the appearance of colonies with a feature w contributed by the plasmid For example, drug resistance «Pure © bacterial strains. containing the recombinant .Plasmid with the built cDNA sequence, are then grown t and the recombined plasmid is reisolated including In this way, large amounts are produced in recombinant plasmid DNA? from which one can deduce the specific cDNA sequence by endonucleation cleavage. can isolate the corresponding RestrUctionaenzym again "...

Das erfindungsgemäße Grundverfahren ist suf die Isolierung jeder beliebigen Nucleotidsequenz aus einem höheren Orqanis««The basic method according to the invention is the isolation of any nucleotide sequence from a higher organism. "

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mus, einschließlich dem Menschen, und deren Transfer in einen Mikroorganismus als Wirt anwendbare Das Verfahren erweist sich als nützlich zum Transfer eines genetischen Codes für ein spezifisches Protein von medizinischem oder technischem Wert und zur mikrobiologischen Synthese solcher Proteine« Zur Veranschoulichung der Erfindung wurde die Insulin codierende Nucleotidsequenz aus Ratten isoliert» in Bakterien transferiert und dort replizierte Auf gleiche Welse wurde die für Ratten-Wachstumshormon codierende Nucleotidsequenz isoliert, transferiert und in Bakterien repliziert» Die Methode ist auf den Transfer einer aus menschlichem Zellraaterial isolierten Nucleotidsequenz t zum Beispiel für'menschliches Insulin und Wachstumshormon oder andere Polypeptid'norrnone anwendbar*The method is useful for transferring a genetic code for a specific protein of medical or technical value and for the microbiological synthesis of such proteins. For the purpose of embodying the invention, the insulin encoding gene has been described Nucleotide sequence isolated from rat »transferred to and replicated in bacteria. The nucleotide sequence coding for rat growth hormone was isolated, transferred and replicated in bacteria. The method is based on the transfer of a nucleotide sequence t isolated from human cell material, for example human insulin and Growth hormone or other polypeptide interferons applicable *

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Isolierung eines DNS'-Moieküis mit spezifischer Nucleotidsequenz und deren Transfer in einen Mikroorganismus, wobei man die ursprüngliche Nucleotidsequenz aar DNS nach aer Vermehrung im Mikroorganismus wiederfindeteThe present invention comprises a method for isolating a DNS'-Moieküis with specific nucleotide sequence and its transfer to a microorganism, wherein one back findete the original nucleotide sequence aar DNA according aer increase in the microorganism

Die das erfindungegemsße Verfahren ausmachenden Stufen können in vier allgemeine Kategorien unterteilt werden?The stages constituting the inventive method can be divided into four general categories?

I,, Die Isolierung einer gewünschten Zellpopulation ausI, The isolation of a desired cell population

Es gibt zwei Quellen für eine genetische Sequenz, die ein spezielles Protein codiert t. die DNS dee zugrunde liegenden Organismus selbst und eine RNS-Übersetzung aer DNS0 Nach den heutigen Sicherheitsbestimmungen der National Institu-There are two sources of a genetic sequence that encodes a specific protein. the DNA of the underlying organism itself and an RNA translation of aer DNA 0 According to the current safety regulations of the National Institu-

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tes of Health wird für die USA vorgeschrieben, daß menschliche Gene jeder Art nur dann in neukombinierte DNS und anschließend in Bakterien eingebracht werden können, nachdem sie sehr sorgfältig gereinigt wurden, oder wenn man in besonders auegestatteten (P4) Einrichtungen arbeitet, vergleiche US-Federal Register, BcU 41f Nre 131, 7e 7e 1967, S* 27S02 » 27943β 3ed.8s Verfahren mit tatsächlicher Brauchbarkeit zur Herstellung von menschlichem Protein, wie zum Beispiel das vorliegende Verfahren, arbeitet daher vorzugsweisemit der Isolierung der spezifischen mRNS, die pine Nucleotidsequenz aufweist, die das gewünschte Protein codierte Auf dies© Weise genießt man den weiteren Vorteil, daß die mRNS leichter als aus Zellen extrahierte DNS gereinigt werden· kann» Insbesondere kann man. auch Vorteil ziehen aus der Tatsache, daß in hochdifferenzierten Organismen, wie den Wirbeltieren, die Identifizierung einer spezifischen Zellpopulation von spezieller Lokalisierung im Organismus möglich ist, deren Funktion hauptsächlich in der Produktion des betreffenden Proteins besteht« Eine solche Fa~ pulation kann auch während einer vorübergehenden Entwicklungsstufe des Organismus vorliegeru In derartigen Zellpopulationen besitzt ein großer Anteil der aus den Zellen isolierten mRNS die gewünschte Nucleotidsequenz» Die Wahl der zu isolierenden Zellpopulation und das bei der Isolierung angewandte Verfahren können ira Hinblick auf die Ausgangsreinheit der mRNS von wesentlicher Bedeutung sein*Tes of Health is mandated for the US that human genes of any kind can be introduced into recombined DNA only and then into bacteria after being cleaned very carefully, or when working in specially equipped (P4) facilities, see US Federal Register, BcU 41 f No e 131, 7 e 7 e 1967, S * 27S02 »27943β 3ed.8s A process of actual utility for the production of human protein, such as the present process, therefore, preferably works by isolating the specific mRNA which In this way, one has the further advantage that the mRNA can be purified more easily than DNA extracted from cells. also benefit from the fact that in highly differentiated organisms, such as vertebrates, it is possible to identify a specific cell population of specific localization in the organism whose function is mainly in the production of the protein in question development stage of the organism vorliegeru In such cell populations, a large proportion of the isolated from the cells of mRNA has the desired nucleotide sequence "the choice of the to be isolated cell population and the procedure used in the isolation can ira respect to the initial purity of the mRNA essential be *

In den meisten Gewoben, Drüsen und Organen, werden die Zellen von einem ira allgemeinen faserigen Netzwerk aus Bindegewebe zusammengehalten.', das hauptsächlich aus Kollagen bssteht, das 'jedoch je nachdem auch andere Strukturprot&ine, Polysaccharide und mineralische Ablagerungen enthalten kann*In most tissues, glands, and organs, the cells are held together by an overall fibrous network of connective tissue that is primarily composed of collagen, but which may also contain other structural proteins, polysaccharides, and mineral deposits, as the case may be.

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Die Isolierung von Zellen eines bestimmten Gewebes erfordert -zwangsläufig Verfahren zur Freisetzung der Zellen aus der Bindegewebs-Matrix«, Die Isolierung und Reinigung eines speziellen differenzierten Zelltyps umfaßt daher zwei Hauptstufens die Absonderung der Zellen vom Bindegewebe und die Abtrennung der -gewünschten Zellen von allen anderen im Gewebe vorliegenden Zellarten,; Die erf indungsgeinäB vorgesehenen Arbeitsweisen sind auf die Isolierung zahlreicher Zelltypen -aus verschiedenen Geweben anwendbar« So wird zum Beispiel die Isolierung von Langerhansschen Inseln aus den Bauchspeicheldrüsen, die zur Isolierung von Insulin codierender raRNS geeignet sind{ beschrieben«The isolation of cells of a particular tissue necessarily involves methods of releasing the cells from the connective tissue matrix. The isolation and purification of a particular differentiated cell type thus involves two major stages of secreting the cells from the connective tissue and separating the desired cells from all others tissue types present in the tissue; The erf indungsgeinäB provided procedures are applicable "to the isolation of numerous cell types -from various tissues For example, the isolation of islets of Langerhans from the pancreas, the coding for the isolation of insulin raRNS is suitable are described {"

Insulin produzierende Zellen können auch aus anderen Quellen stammen, zum Beispiel aus der Bauchspeicheldrüse von. Kälberföten und aus gezüchteten Insel-Tumorzellene Die Isolierung reiner Inselzellen ist in diesen Fällen wesentlich einfacher» insbesondere bei Verwendung reiner'Zellkulturen« In diesen Fällen ist das vorstehend beschriebene Verfahren zur Isolierung der Inselzellen nicht erforderlich» doch bleibt das genannte Verfahren wegen seiner allgemeinen Anwendbarkeit von Vorteil«Insulin-producing cells can also be derived from other sources, for example from the pancreas of. Fetal calf and from cultured islet tumor cells e The isolation of pure islet cells is much easier in these cases, "especially when using reiner'Zellkulturen" In these cases, the procedure described above for the isolation of islet cells is not necessary "but said method is because of its general applicability advantageous"

Häufig kann der Anteil an gewünschter raRNS erhöht werden t wenn man die Zsllrosktionen auf Stimuli aus der Umgebung richtig einsetzt* So kann zum'Beispiel die Behandlung mit einem Hormon zu gesteigerter Produktion der gewünschten mRNS führen» Weiiere Verfahren, sind das Züchten bei-einer bestimmten Temperatur oder in Gegenwart eines spezifischen Nährniediums oder einer sonstigen chemischen Substanz,.. Bei der Isolierung von iVachstumshormon-rüRNS von Ratten wird durch Behandlung gezüchteter Hypophysozollen mit Thyroid--Frequently, the amount of desired RNNS can be increased t if one uses the Zsllrosktionen on stimuli from the environment correctly * Thus, for example, the treatment with a hormone can lead to increased production of the desired mRNA »Weiiere procedures, are breeding at a certain Temperature or in the presence of a specific nutrient or other chemical substance. In the isolation of rat i-growth hormone-rüRNS, treatment of cultured pituitary gland with thyroid

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hormon und Glucocorticoiden der Anteil an Wachstumshormon« raRNS auf synergistische Weise beträchtlich erhöhtehormone and glucocorticoids, the proportion of growth hormone "raRNS increased significantly in a synergistic manner

2« Fxtraktion der tnRNS2 "Extraction of tnRNA

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die praktisch vollständige Entfernung aer RNase-Aktivität im Zellextrakt« Die zu extrahierende mRNS 1st ein einsträngiges Polynucleotide ungepaart mit einem komplementären Strang* Die hydrolytische Aufspaltung einer einzigen Phos« phodiesterbindung in der Se.quenz würde daher das gesamt© Molekül für den Zweck aer Transferierung einer intakten ge= netischen Sequenz in einen Mikroorganismus unbrauchbar machen» Wie bereits erwähnt, ist das Enzym RNase weit verbreitet, aktiv und außergewöhnlich stabile Es findet sich auf aer Haut, übersteht die üblichen Spülverfahren für Glasapparaturen und verunreinigt gelegentlich Lagerbestände organischer Chemikalien« Die Schwierigkeiten sind besondersakut beim Arbeiten mit Extrakten von Pankreaszellen, da die Schilddrüse eine Quelle für Verdauungsenzyme darstellt und daher an RNase reich iste Das Problem aer Verunreinigung durch RNase stellt sich jedoch bei sämtlichen Geweben, una das vorliegend offenbarte Verfahren zur Entfernung der RNase-Aktivität ist auf sämtliche Gewebe anwendbar« Die überraschende Wirksamkeit der Methode wird am Beispiel eier erfolgreichen Isolierung intakter mRNS aus isolierten In- _seizollen der Bauchspeicheldrüse beschriebeneAn essential feature of the present invention is the substantially complete removal aer RNase activity in the cell extract "The to be extracted mRNA 1st a single-stranded polynucleotides unpaired with a complementary strand * The hydrolytic splitting a single Phos" phodiesterbindung in Se.quenz would therefore total © make molecule for the purpose aer transferring an intact ge = netic sequence unusable in a microorganism "As already mentioned, the enzyme RNase widespread, active and exceptionally stable, it can be found on aer skin survives the usual rinsing of glassware and contaminated occasionally stocks organic chemicals "the difficulties are particularly acute when working with extracts of pancreas cells, since the thyroid is a source of digestive enzymes and therefore RNase rich e the problem aer contamination by RNase arises in all wove en, una the presently disclosed process for the removal of the RNase activity is applicable to all tissue "The surprising effectiveness of the method is illustrated with egg successful isolation of intact mRNA from isolated pancreatic described home _seizollen

Beim Auf reißen.der Zellen und bei sämtlichen Vorgängent die zur Isolierung der von Protein praktisch freien RNS angewandt 'werden, setzt man erfindungsgemäS eine Kombination aus einem chaotropen Anion, einem chaotropen KationWhen on reißen.der cells and performing any procedure, the t 'be used for isolating the protein substantially free of RNA, are employed erfindungsgemäS a combination of a chaotropic anion, a chaotropic cation

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und einem Disulfidbindungen spaltenden Mittel ein«, Die gemeinsame Wirkung dieser Mittel wird am Beispiel ihrer'Vervvendung bei der Isolierung von praktisch unverletzter mRNS aus isolierten Langorhansechen Inseln aus Ratten-Pankreasbeschriehen* · and cleaving a disulfide bond means an "The joint action of these agents is exemplified ihrer'Vervvendung in the isolation of virtually undamaged mRNA from isolated long Orhan Sechen islands from rat Pankreasbeschriehen * ·

Die Wahl der geeigneten chaotropen Ionen basiert auf deren Löslichkeit in wäßrigen Medien und ihrer Verfügbarkeit« Geeignete chaotrope Kationen sind zum Beispiel das Guanidinium-* Carbaraoylguanidinium=·, Guanylguanidinium-, Lithiurnion und dergleichen* Geeignete chaotrope Anionen sind zum Beispiel das Dodid, Perchlorat,Thiocyanate, Diiodsalicylation und dergleichen,« Die Wirksamkeit von Salzen, die durch Kombine™-tion derartiger Kationen und Anionen gebildet sind hängt zum Teil von deren Löslichkeit ab« So ist zum Beispiel Lithium-Diiodsalicyla.t ein stärkeres Denaturierungsmittel als Guanidiniumtiiiocyanat, jcidoch besitzt es eine Löslichkeit von nur etwa 0,1 M, außerdem ist es relativ teuer* Die bevorzugte Kombination aus Kation und Anion liegt ins Guanidiniumthiooyanat vor# da dieses Salz leicht zugänglich und in wäßrigen Medien gut löslich ist, bis zu etwa Smolaren Lösungen e The choice of suitable chaotropic ions is based on their solubility in aqueous media and their availability. Suitable chaotropic cations are, for example, guanidinium- * carbaraoylguanidinium-, guanylguanidinium, lithium ion and the like. Suitable chaotropic anions are, for example, the dodide, perchlorate, thiocyanates , Diiodo-salicylation and the like, "The efficacy of salts formed by the combination of such cations and anions depends, in part, on their solubility." For example, lithium diiodo-salicylate is a stronger denaturant than guanidinium-thiocyanate, but has one Solubility of only about 0.1 M, moreover, it is relatively expensive * The preferred combination of cation and anion is in the guanidinium thiooyanate # because this salt is readily available and readily soluble in aqueous media, up to about Smolaren solutions e

Thiölverbinduncion wie das ß-Merkaptoethanol spalten bekanntlich intramolekular6 Disulfidbindungen in Proteinen mittels einer Thiol-Disulf id-Aue-tauscn reaktion,» Zahl reiche Thiolverbindungen sind in dieser Richtung wirksam, zum Beispiel ß-'Merkeptoethanolf Dithiothrsit ,-· Cyst ein , Propanoldimerkap» tan und dergleichen» Eine wesentliche Eigenschaft ist die Löslichkeit in Wasser, da die Thiolverbindung in großem Überschuß über die intramolekularen Disulfide vorliegen mußä vm die Austauschreaktion zu Ende -zu -führen« ß-Merkaptoetha» nol wird -wegen seiner Verfügbarkeit und seines günstigenThiol compound such as β-mercaptoethanol is known to cleave intramolecularly6 disulphide bonds in proteins by means of a thiol-disulphide-acid reaction, "numerous thiol compounds are effective in this direction, for example, β-merkeptoethanol dithiothritol, cysteine, propanone dimercaptan and the like "An essential characteristic is the solubility in water since the thiol compound must be present in large excess over the intramolecular disulfide ä vm the exchange reaction -Perform to an end -to" ß-Merkaptoetha "nol is -because of its availability and cost

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Preises bevorzugt« .Price preferred «.

Bei der Inhibierung der RNas'e während aer RNS-Extraktion aus Zellen oder Geweben ist die Wirkung eines chaotropen Salzes direkt von seiner konzentration abhängige Die bevorzugte Konzentration ist daher die höchstmögliche Konzentration· Der Erfolg des'erfindungsgeraäßen Verfahrens hinsichtlich der Konservierung intakter mRNS während der Extraktion· beruht vermutlich auf aer raschen Denaturierung der RNase und dem Ausmaß der Deriaturierung» Dies erklärt möglicherweise die Überlegenheit des Guanidiniumthioncyanats gegenüber dem Hydrochloride trotz der Tatsache,. daß das Hydrochlorid als Denaturierungsmittel nur wenig schwächer ist«. Die Wirksamkeit eines Denaturierungsmittels wird definiert als die Schwellenkonzentration, die zur vollständigen Denaturierung eines Proteins benötigt wird« Andererseits hängt die Geschwindigkeit der Denaturierung zahlreicher Proteine ab von aer Konzentration des Denaturierungsmittels in bezug auf die Schwellenkonzentration t erhöht von der fünften zur zehn« ten Potenz; vergleiche Tanford* C0 Äc t AdV15 Prot* Chenu 23, 12i (1968)e Diese Beziehung ergibt qualitativ, daß ein nur schwach stärkeres Denaturierungsmittel als Guanidiniutnhydro« chlorid ein Protein bei gleicher Konzentration um ein Vielfaches schneller denaturieren kann« Die kinetischen Beziehungen zwischen RNase-Denaturierung und mRNS-Konservierung während deren Extraktion aus den Zellen.war zum 2eitpunkt der Erfindung offenbar noch nicht erkannt« Die obigen Erwägungen führen dahin, daß das bevorzugte Denaturierungsrnittel ein solches .wäre, das eine niedrige Schwellenkonzentration in Kombination mit hoher Wasserlöslichkeit besitzt« Aus diesem Grund wird Guanidiniumthiocyanat gegenüber Lithiunidiiodsalylat bevorzugt, obgleich letztere Verbindung einIn the inhibition of RNas'e aer during RNA extraction from cells or tissues, the effect of a chaotropic salt is dependent directly on its concentration, the preferred concentration is therefore the highest possible concentration · The success des'erfindungsgeraäßen method with regard to the preservation of intact mRNA during the extraction · Presumably due to aerobic denaturation of RNase and the extent of deriaturation »This may explain the superiority of guanidinium thionocyanate over the hydrochloride despite the fact. that the hydrochloride is only slightly weaker as a denaturant «. The effectiveness of a denaturing agent is defined as the threshold concentration required for the complete denaturing of a protein "On the other hand, the speed of the denaturation of many proteins depends on aer concentration of denaturing with respect to the threshold concentration t increases from the fifth to ten," th power; compare Tanford * C 0 c t AdV 15 Prot * Chenu 23, 12i (1968) e This relationship shows qualitatively that only a slightly stronger denaturant than guanidine hydrochloride can denature a protein at the same concentration many times faster. "The Kinetic Relationships between RNase denaturing and mRNA preservation during its extraction from the Zellen.war to 2 e of the invention itpunkt apparently not yet detected "the above considerations lead to it that the preferred Denaturierungsrnittel .wäre such that a low threshold concentration in combination with high Solubility in water "For this reason, guanidinium thiocyanate is preferred over lithium diiodo salate, although the latter is a compound

2.9* 8* 80 GZ 57 941 182.9 * 8 * 80 GZ 57 941 18

stärkeres Denaturierungsraittel ist, da die Löslichkeit des Guanidiniumthiocyanats wesentlich höher ist, und man es daher in einer Konzentration anwenden kann, die eine raschere RNase-Inaktivierung erlaubte Obige Erwägungen erklären auch die Bevorzugung von Guanidiniurnthiocyanat vor dem vergleichsweise löslichen Hydrochloride da ersteres ein etwas stärkeres Denaturierungsraittel ist«stronger denaturant is because the solubility of guanidinium thiocyanate is much higher, and therefore it can be used at a concentration that allows faster RNase inactivation. Above considerations also explain the preference of guanidine thiocyanate over the comparatively soluble hydrochloride since the former is a slightly stronger denaturant "

Die Verwendung eines Disulfidbindungen spaltenden Mittels in Kombination mit einem Denaturierungsraittel verstärkt und erhöht die Wirkung des letzteren, indem auf diese Weise das RNase-Moiekül vollständig entfaltet wird« Die Thiolverbindung beschleunigt den Fortgang des Denaturierungsprozeoses,. indem sie eine schnelle Renaturierunq verhindert, die eintreten kann t falls die intramolekularen Disulfidbindungen intakt bleiben^ .Femer wird jede, im mRNS-Präparat zurückbleibende und dieses verunreinigende RNase praktisch inaktiv, auch in Abwesenheit von Denaturierungsmittel und Thiolf. Disulf idbindungen spaltende Mittel mit Thiolgruppen sind bei jedor Konsantration in gewissem AusmaS wirksam, doch.wird im allgemeinen ein großer Überschuß.an Thiolgruppen gegenüber den'intramolekularen Disulfidbindungen bevorzugt, damit die Gleichgewichtsreaktion in Richtung der Oisulfidspaltuno abläuft« Andererseits sind zahlreiche Thiolverbindungen übelriechend und unangenehm bei hohen Konzentrationen zu verarbeiten, so daß für die Praxis eine obere Konzentrationsgrenze entsteht·«. Beim E-Horkaptoethsnol er-"wiesen sich Konzentrationen im Bereich von 0,05 M bis 1,0 M als wirksam,, und Konzentrationen von 0,2 M werden, bei öer Isolierung von nicht abgebauter RNS aus Ratienpankreas als optimal betrachtet«.The use of a disulfide bond-cleaving agent in combination with a denaturant enhances and enhances the action of the latter by thus fully unfolding the RNase molecule. "The thiol compound accelerates the progress of the denaturing process. by preventing a rapid Renaturierunq that can enter t if the intramolecular disulfide bonds remain intact ^ .Femer is any, remaining in the mRNA preparation and this contaminating RNase virtually inactive in the absence of denaturant and Thiolf. In general, disulfide bond-cleaving agents with thiol groups are effective at any degree in the conformation, but a large excess of thiol groups is generally preferred over the intramolecular disulfide bonds for the equilibrium reaction to proceed in the direction of the olefin sulfide. On the other hand, many thiol compounds are malodorous and unpleasant high concentrations, so that in practice an upper concentration limit is formed · «. ER in e-Horkaptoethsnol "Concentrations reported in the range of 0.05 M to 1.0 M to be effective ,, and concentrations of 0.2 M in Oer isolation of non-degraded RNA from Ratienpankreas considered optimal."

29* 8β 80 GZ 57 941 1829 * 8 β 80 GZ 57 941 18

Der pH-Wert des Mediums während der mRNS-Extraktion aus den Zellen kann im Bereich von pH 5f0 bis 8,0 liegen«,The pH of the medium during mRNA extraction from the cells may be in the range of pH 5 f 0 to 8.0 "

Nach dem Aufbrechen der Zellen wird die RNS aus der Masse aus Zellprotein und DNS abgesonderte Zu diesem Zweck sind mehrere Verfahren bekannt, die'sämtlich geeignet sind* Eine übliche Praxis ist ein Ausfällverfahren mit Ethanol, bei dem die RNS selektiv ausfällte Bevorzugt wird erfinciungsgemäß die Ausfällstufe umgangen und das Homogenisat direkt auf eine 5f7molare Casiuinchloridlösüng, die sich in einem Zen~ trifugenröhrchen befindet, aufgeschichtet, worauf. Zentrifugierung erfolgt; vergleiche die Beschreibung von Glisin, V„ , Crkvenjakov, R« , und Byus, Ce -, Biochemistry 13, 2633 (1974) c Diese Methode wird bevorzugt, da sie stetig eine fur RNsse ungünstige Umgebung aufrecht erhält, so daS man die RNS in hoher Ausbeute und frei von DNS und Protein gewinnt«After rupture of the cells, the RNA is secreted from the mass of cell protein and DNA. For this purpose, several methods are known, which are all suitable * A common practice is a precipitation method with ethanol in which the RNA is selectively precipitated. Preferably, the precipitation step is preferred bypassed and the Homogenisat directly on a 5 f 7molare Casiuinchloridlösüng, which is located in a Z e n trifugenröhrchen, piled up, whereupon. Centrifugation takes place; compare the description of glisine, V ", Crkvenjakov, R," and Byus, C e -, Biochemistry 13, 2633 (1974). c This method is preferred because it steadily maintains an environment unfavorable to RNsse, so that the RNA in high yield and free from DNA and protein «

Die obigen Verfahren führen zur Reinigung der gesamten RNS" aus dem Zellhomogenisat« Nur ein Teil dieser RNS ist jedoch die erwünschte mRNS« Um diese mRNS weiter zu reinigen, benutzt man die Tatsache, daß in den Zellen höherer Organismen ntRNS nach der Transcription in der Zelle weiterverarbeitet wird unter Bindung mit Polyadenylsäuree Derartige mRNS mit daran gebundenen Poly-Ä-Sequenzen kann selektiv isoliert werden durch Chromatographieren an Säulen mit Cellulose, an die öligo-thymidylat gebunden ist, siehe Aviv, H* und Leder, P9 Iocs cit0 Die vorstehenden Verfahren liefern im wesentlichenreine, intakte mRNS aus Ausgangsmaterialien, die an RNase reich sind*'Die·Reinigung der mRNS und die folgenden in vitro durchgeführten Stufen können mit jeder mRNS. unabhängig ihres Herkunftsorganismust in praktisch gleicher Weise ausqeführt werden» The above procedures result in the purification of all RNA "from the cell homogenate." However, only a portion of this RNA is the desired mRNA. "To further purify this mRNA, one uses the fact that in the cells of higher organisms, ntRNA after transcription in the cell is further processed by bonding with polyadenylic e Such mRNA having attached poly-Ä sequences can be selectively isolated by chromatography on columns with cellulose, is bound to the öligo thymidylate see Aviv, H * and leather, P 9 IOCs cit 0 the above processes provide substantially pure, intact mRNA from starting materials that are rich in RNase * 'the · purification of mRNA and the following carried out in vitro stages can with each mRNA. independently of their organism of origin t be ausqeführt in virtually the same manner "

• 29* 8« 80• 29 * 8 «80

2 0 i 9&*f GZ 57 941 18 2 0 i 9 & * f GZ 57 941 18

- 23 -- 23 -

Unter bestimmten Bedingungent zum Beispiel bei der Verwendung von Zellen aus Gewebekulturen als Quelle der mRNS, kann die Verunreinigung mit RNase so niedrig sein, daß obige Stufe a&r RNase-lnhibierung nicht erforderlich iste In diesen Fällen können die Methoden des Standes der Technik zur Verminderung der RNasQ-Aktivität ausreichen«Under certain conditions, t, for example, in the use of cells from tissue cultures as a source of mRNA, the contamination with RNase may be so low that the above step a & r RNase inhibition is not necessary e In these cases, the methods of the prior art can be used to decrease sufficient for RNasQ activity «

Figur ,1 ist eine schematische Wiedergabe der restlichen Stufen dos Verfahrens,? Die erste Stufe besteht in der Bildung einer DNS-Sequenz, die zur gereinigten mRNS "komplementär iste Als Enzym wählt man für diese Reaktion Reverse Trense riptase, obgleich im Prinzip jedes Enzym verwendet werden könnte, das zur Bildung eines komplementären DNS-Strangs auf Grund der als Matrize verwendeten mRNS fähig ist* Die Reaktion kann unter den bekannten Bedingungen auegeführt worden» wobei man die mRNS als Matrize und ein Gemisch UBV vier üeoxynucleosidtriphosphste als Vorläufer des DNS-Strangs einsetzt«, Zweckmäßig wird.eines der Deoxynucleoeid-TriphosphatG in «^-Stellung mit 32p markiert, um den .Reaktionsverlauf verfolgen und die Aufarbeitung und Abtrennung t zum Beispiel durch Chromatograpnieren und Elektrophorese, kontrollieren und quantitative Ausbeuteangaben machen zu könnenί vergleiche Efetratisdief A* et« ale, loc0 cit0 Wie aus eier Zeichnung ersichtlich, erhält rnan als Produkt der Reaktion mit der Reversen Transcriptsse eine doppelst'rangj.go Haarr.adölfonn mit nicht·*·covalenter Bindung zwischen dem RNS-Strang und dein DNS-Strang«Figure 1 is a schematic representation of the remaining stages of the method, The first step is the formation of a DNA sequence that is complementary to the purified mRNA. The enzyme chosen for this reaction is reverse bridle riptase, although in principle any enzyme could be used that would form a complementary strand of DNA The reaction can be carried out under the known conditions using the mRNA as a template and a mixture of UBV four nucleoside triphosphates as precursors of the DNA strand. It is expedient for one of the deoxynucleic acid triphosphate G to be present in Position marked with 32 p to follow the course of the reaction and to control the work-up and separation t, for example by chromatography and electrophoresis, and to be able to give quantitative yield data ί cf. Efetratis the f A * et al, loc 0 cit 0 As can be seen from the drawing, As a product of the reaction with the reverse transcript, rnan receives a doppelst'rangj.go Ha arr.adolfonn with no * * · covalent bond between the RNA strand and your DNA strand «

Pas -Produkt der Reaktion mit der Reversen TrenocriotasePas product of the reaction with the reverse trenocriotase

29» 8β 80 GZ 57 941 1829 »8 β 80 GZ 57 941 18

wird nach Standardverfahren aus dem Reaktionsgernisch gewonnene Zweckmäßig verwendet- man eine Kombination aus Phenolextraktion, Chromatographieren an "Sephades G-LOO" (Hersteller Pharmacia Incö Uppsala, Schweden) und Ausfällung mit Ethanol^is obtained by standard methods from the Reaktionsgernisch used expedient - a combination of phenol extraction, chromatography on "Sephades G-LOO" (manufacturer Pharmacia Inc ö Uppsala, Sweden) and precipitation with ethanol ^

Sobald die cDNS enzymatisch synthetisiert ist, kann die RNS-Matrize entfernt Werden® Zahlreiche Verfahren zum selektiven Abbau von RNS in Gegenwart von DNS sind bekannt* Das bevorzugte Verfahren ist eine alkalische Hydrolyse, die hochselektiv ist und durch pH-Einstellung leicht 'gesteuert werden kanneOnce the cDNA is enzymatically synthesized, the RNA template can be removed. Numerous methods of selectively degrading RNA in the presence of DNA are known. The preferred method is alkaline hydrolysis, which is highly selective and easily controlled by pH adjustment

Nach der alkalischen Hydrolyse und anschließenden Neutralisierung kann die mit 32p markierte cDNS durch Ausfällung mit Ethanol konzentriert werden/ falls dies erwünscht ist»After alkaline hydrolysis and subsequent neutralization, 32 p- labeled cDNA can be concentrated by precipitation with ethanol / if desired »

Die Synthese einer doppelsträngigen haarnadelförmigen cDNS erfolgt unter Verwendung des entsprechenden Enzymst zum Beispiel mit DNS-Polymerase oder Reverser Transcriptase«,The synthesis of a double-stranded hairpin-shaped cDNA is carried out using the corresponding enzyme t, for example with DNA polymerase or reverse transcriptase.

Die Reaktionsbedingungen sind ähnlich wie vorstehend beschrieben, einschließlich der Verwendung eines in ec-Stellung mit 32p markierten Nucleosid-Triphosphats«, Die Reverse Transcriptase ist aus verschiedenen Quellen erhältlich, zum Beispiel aus Vogel-Hyeloblastosisvirus (das Virus ist erhältlich von der Life Sciences Incorporated» St» Petersburg* Florida,, die es gemäß einem Vertrag mit den. National Institutes of Health produziert) «The reaction conditions are similar to that described above, including the use of a labeled in ec-position with 32p nucleoside triphosphate, "Reverse transcriptase is available from various sources, for example from Bird Hyeloblastosisvirus (the virus is available from the Life Sciences Incorporated» St. Petersburg *, which produces it under a contract with the National Institutes of Health)

Nach der Bildung der cDNS-Haarnadel kann es empfehlenswertAfter the formation of the cDNA hairpin it may be recommended

29. 8O 8029. 8 O 80

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

pc „pc "

seinf die DMS aus dem Resktlonsgemisch rein zu gewinnen* Auch hier kann man zweckmäßig Phenolextraktione Chromatographieren an "Sephatex G-IOO" und Ausfällung mit Ethanol zur Reinigung des DNS-Produkts und Befreiung von verunreinigendem Protein verwenden«be f to win the DMS from the purely Resktlonsgemisch * Again, it is advantageous to use e phenol extraction chromatography on "Sephatex G-IOO" and ethanol precipitation to purify the DNA product and exemption from contaminating protein "

Die Haarnadelstruktur kann in eine übliche doppolsträngige DNS überführt werden£ indem man die einst rangige Schleife t die die Enden komplementärer Stränge verbindet, entfernt« Zu diesem Zweck stehen verschiedene Enzyme zur Verfugung, die eine spezifische hydrolytische Spaltung einsträngiger DNS'-Bereiche bewirken« Ein für diesen Zweck geeignetes Enzym ist die Sl-Nuclesse aus Aspergillus oryzae (das Enzym kann von der Miles Research Products, Elkhart, Indianaf bezogen Vs?erden)e Die Behandlung der haarnadelförmigen DNS mit Si-» Nuclease führt in hohen Ausbeuten zu cDNS-Molekülan mit ba~ sengepaarten Enden«. Extraktion s Chromatographieren und'Ausfällung mit Ethanol erfolgen wie vorstehend beschrieben«. Die Verwendung von Reverser Transcriptase und Sl-Nuclease bei Synthesen doppelsträngiger cDNS-Übertragungen von mRNS würde von Efstratiadis, ete al«, loc« cite beschrieben»The hairpin structure may be converted into a conventional doppolsträngige DNS £ by t the once-ranking loop connecting the ends of complementary strands, away "To this end, various enzymes for disposal, which cause a specific hydrolytic cleavage of single-stranded DNS'areas" A for this purpose suitable enzyme is the SI Nuclesse from Aspergillus oryzae (the enzyme can f obtained from Miles Research Products, Elkhart, Indiana Vs? ground) e treatment of hairpin-shaped DNA with Si 'nuclease leads to high yields of cDNA Molekülan with bass pair ends «. Extraction s chromatography und'Ausfällung with ethanol are carried out as described above. " The use of reverse transcriptase and Sl nuclease in the synthesis of double-stranded cDNA transfers of mRNA would described by Efstratiadis, et al e "loc" cit e "

Gegebenenfalls kann man dan Anteil an cDNS-Molekülen mit stumpfen Enden erhöhen durch eine Behandlung mit Es coli-DNS-Polymeras© I in Gegenwart o&r vier öeoxynucleosid-Triphosphate« Di© Kombination von Exonuclease- und Polymerase-Aktivität dos Enzyms führt zur Entfernung sämtlicher hervorstehe η d β r 3' ·* E η d e η u η d zum Au f f ü 11 e η s ämtlicher h θ r ν ο rstehender 5'-Enderic Auf diese lV8ise wird die Teilnahme der Hauptmenge der cDNS-Molekule an den folgenden Verknüpfungsreaktionen sichergestellte-Optionally, one can increase dan proportion of cDNA molecules with blunt ends by treatment with E s coli DNA Polymeras © I in the presence o & r four öeoxynucleosid triphosphates "Di © combination of exonuclease and polymerase activity dos enzyme leads to removal of all stand out η d β r 3 '· * E η de η u η d to the e ff ect η s of all h θ r ν ο pending 5'-Enderic This lV 8 ise is due to the participation of the bulk of the cDNA molecules the following linkage reactions.

29* 8β 80 GZ 57 941 IS29 * 8 β 80 GZ 57 941 IS

Die nächste Verfahrensstufe besteht in der Bohandlung der Enden des cDNS-Produkts derart, daß geeignete Sequenzen an jedem Ende stehen, die eine Erkennungsstelle für eine Rest riktions-Endonuclease aufweisenβ Die Wahl dss an die Enden zu addierenden DNS-Fragments bestimmt sich durch Zweckmäßigkeitsgründen in der Handhabung, Die an die Enden zu addierende Sequenz wird entsprechend der gewählten Restriktions-Endonuclease ausgewählt, und diese Wahl basiert wiederum auf aer Wahl des DNS-Vektors, mit dem die cDNS zu rekorabinieren ist» Das gewählte Plasmid sollte mindestens eine Stelle besitzen, die auf die Spaltung durch Restriktiols-Endonuclease anspricht* Das Plasmid pMB9 besitzt zum Beispiel eine Erkennungsstelle für das Enzym Hind IH6 Hind III wird aus Hemophilus influenza isoliert und nach dem Verfahren von Smith, H« 0 und Wilcox, l<« IV., D* Mol« Biol* 51, 379 (1970) gereinigt« Das Enzym Hae III aus Hemophilus aegyptious wird nach dem Verfahren von Middleton, De H,,' Edgell, M* He und Hutchinson- III, C. A* De Viroi« 10, 42 (1972). gereinigt« Ein Enzym aus Hemophilus suis, das als Hsu I bezeichnet wird, katalysiert die Hydrolyse an den gleichen Erkennungsstellen wie Hind HI6 Diese beiden Enzyme werden daher als funktional austauschbar betrachtet«The next step in the process is to control the ends of the cDNA product such that there are suitable sequences at each end which have a recognition site for a restriction endonuclease. Β The choice of DNA fragment to be added to the ends is determined by convenience in U.S. Pat handling, attached to the ends to be added sequence restriction endonuclease is selected according to the chosen, and this choice is again based on aer choice of DNA vector to which the cDNA is to rekorabinieren "the selected plasmid should possess at least one point which For example, the plasmid pMB9 has a recognition site for the enzyme Hind IH 6 Hind III is isolated from Hemophilus influenza and purified according to the method of Smith, H "0 and Wilcox," IV * Mol "Biol * 51, 379 (1970) purified" The hemophilus aegyptious Hae III enzyme is made according to the method of Middleton, D e H, 'Edgell, M * H e and Hutchinson-III, C. A * D e Viroi' 10, 42 (1972). "An enzyme from Hemophilus suis, called Hsu I, catalyzes hydrolysis at the same recognition sites as Hind HI 6. These two enzymes are therefore considered to be functionally interchangeable."

Zweckmäßig verwendet man ein chemisch synthetisiertes dop™ pelsträngiges Deoanucleotid mit dor Erkennungssequenz für Hind III zur Bindung an die Enden des oDNS~Popp-3lstrangse .Das doppelsträngige Decanueleotid besitzt die in Figur 1 dargestellte Sequenz, vergleiche Heyneker, He L* st al« und Scheller, R'e H«' et al« , loc« cit« Verschiedene solcher synthetischen Sequenzen mit Erkennungsstellen stehen heute zur Verfügung, so daß man die Enden der doppelten DNS so präparieren kann, daß sie suf di© Einwirkung einer der zahlrei« chen Restriktions-Endonucleasen ansprechen,It is convenient to use a chemically synthesized dop ™ pel-stranded deoanucleotide having the Hind III recognition sequence for attachment to the ends of the oDNS ~ Popp 3 'strand e. The double-stranded decanucleotide has the sequence shown in Figure 1, see Heyneker, H e L * st al « and Scheller, R 'e H''et al, "loc" cit "Various such synthetic sequences with recognition sites are now available, so that one can prepare the ends of the double DNA so that they suf di © action of one of the zahlrei" respond to restriction endonucleases,

29β 8β 80 GZ 57 943, 1829 β 8 β 80 GZ 57 943, 18

Die Bindung der Erkennungsstellensequenz an die Enden der cDNS kann auf bekanntem Weg erfolgen« Das Verfahren.der Wahl ist eine Reaktion, die als "Verknüpfung stumpfer Enden" bezeichnet und von einer DNS-Ligase katalysiert.wird, die nach der Methode von Panet, A* et al«t Biochemistry 12, 5045 (1973) gereinigt worden war» Die Reaktion öer Verknüpfung stumpfer Enden wurde von Sgaramella, V6 et al« t loc* cite beschriebene Das Produkt aer Verknüpfung einer cDNS mit stumpfen Enden mit einem großen molaren Überschuß eines doppelsträngigen Qecanucleotids mit einer Hind-III-Endonuclease-Erkennungsstelle ist eine cDNS mit dieser Hind III»Erkennungssequenz an jedem Ende« Die Behandlung des Reaktionsprodukts mit Hind-III-Endonuclease führt zur Spaltung an der Erkennungssteile und Bildung einsträngiger Selbst-komplementärer 5f-Enden, siehe Figt 1*The binding of the recognition site sequence to the ends of the cDNA can be accomplished in a known way. The method of choice is a reaction called "blunt-end linkage" which is catalyzed by a DNA ligase prepared by the method of Panet, A * et al "t Biochemistry 12, 5045 (1973) was purified" The reaction Oer link blunt ends was by Sgaramella, V 6 et al "t loc * cite described The product aer linking a cDNA with blunt ends with a large molar excess a Double-Stranded Qecanucleotide Having a Hind III Endonuclease Recognition Site is a cDNA Having This Hind III "Recognition Sequence on Each End" Treatment of the reaction product with Hind III endonuclease results in cleavage at the recognition site and formation of single-stranded self-complementary 5 f - Ends, see Fig t 1 *

4* Erfindungsgemäße Bildung eines rekombinierten DNS»Trans~4 * Inventive Formation of a Recombinant DNA »Trans ~

Im Prinzip können eine Vielzahl Viren- und Plasmid-DNS zur Neukombination mit der auf vorstehend beschriebene Weise hergestellten cONS verwendet werden« Die Grundvoraussetzungen bestehen darin; de& der DNS-Transfer-Vektor zum Eintritt in eine Wirtszelle befähigt sein muß, seine Replikation in der tVirts^elle erfolgt und daß er außerdem eine genetische BeötirnmungegröSs besitzt; die es ermöglicht, diejenigen Wirtszsllsn, die ä&n Vektor, aufgenommen haben, aus-'zusondern«, Aus Gründen der öffentlichen Sicherheit sollte der Ausvvahlbereich eingeschränkt werden auf solche Transför-Vektorsrten, die für jeweiligoi versuche geeignet er» scheinen, entsprechend den vorstehend erwähnten RichtlinienIn principle, a variety of viral and plasmid DNA can be used for recombination with the cONS prepared as described above. "The basic requirements are; the DNA transfer vector must be capable of entering a host cell, replicated in the host cell, and also possessing a genetic confinement size; which allows those Wirtszsllsn, which started production n vector, etc. and off'zusondern "For reasons of public safety Ausvvahlbereich should be limited to those Transför-Vektorsrten who try to jeweiligoi suitable he" appear, corresponding to the above-mentioned guidelines

2S* 8β 80 2S * 8β 80

der National Institutes of Health* Die Liste genehmigter DNS-Transfer-Vektoren wird ständig erweitert« da neue Vektoren entwickelt und vom entsprechenden Komitee der National institutes of Health anerkannt wurdene Erfindungsgemäß ist selbstverständlich die Verwendung jeglicher Viren- und Piasmid-DNS vorgesehen, die die beschriebenen Fähigkeiten besitzen, einschließlich solcher, deren Genehmigung noch bevorsteht« Geeignete Transfer-Vektoren t deren Verwendung heute genehmigt ist, sind verschiedene Derivate von Bakteriophagen y^ (vglο zum Beispiel Blattner, F* Re , Williams, B0 G* , Blechl, A« E* , Denniston-Thompspn, !<<=, Fabers Ηβ Ε«, Furlong, Le A*, Grundwald, D9 De, Kiefer, D„ 0e, Moore,'D» Oe , Schumm, O* W0 , Sheldon, Ec L« und Smithies, So, Science 196, 161 (1977)) und Derivate des Plasmids col El (vglc zum Beispiel Rodriguez, Rc L* , Bolivar, S,, Goodman, H* M0, Boyer, He W. und Betlach* M. N. , ICN-UcIa Symposium on Molecular Mechnisrous In The Control of Gene Expression, D«, Pe Nierlich, We De t Kutter, Ο« Fe, Fox, Eds» (Academic Press, NY, 1975) S* 471 . 4-77) β Plasmide aus col El sind relativ klein, sie besitzen .Molekulargewichte in der Größenordnung weniger Millionen und haben die Eigenschaft, daß die Anzahl der Kopien von Plasmid-DNS pro Wirtszelle von 20 bis 40 unter Nornialbedingungen auf 1000 oder mehr erhöht werden kann, wenn man die. Wirtszelle mit Chloramphenicol behandelte Die Fähigkeit zur Erhöhung der Genmenge in der VVirtszelle erlaubt es unter bestimmten Urnständen, unter der Kontrolle des Experimentators die Wirts« zelle zu veranlassen, daß sie hauptsächlich Proteine erzeugt, die von den Genen auf dem Plasmid codiert werdenβ Derartige Derivate von col El sind daher bevorzugte Transfer-Vektoren gemäß der Erfindung* Zu den geeigneten Derivaten von col El gehören die Plasmide pMB-9, die das Gen für Tetracyclinresi-the National Institutes of Health * The list of approved DNA transfer vectors is constantly growing "as new vectors developed and approved by the relevant committee of the National Institutes of Health e According to the invention, of course, provided the use of any virus and Piasmid DNA which the skills described have, including those whose approval is yet to come "Suitable transfer vectors t approved for use today are various derivatives of bacteriophage y ^ (see ο eg Blattner, F * R e, Williams, B 0 G *, Blechl , A "E *, Denniston-Thompspn,! << =, Faber s Η β Ε" , Furlong, Le A *, Grundwald, D 9 D e , Kiefer, D "0 e , Moore, 'D» O e , Schumm, O * W 0, Sheldon, Ec L "and Smithies, Sun, Science 196, 161 (1977)) and derivatives of the plasmid col El (cf. c, for example, Rodriguez, R c L *, Bolivar, S ,, Goodman, H * M 0 , Boyer, H e W. and Betlach * MN, ICN-UcIa Symposium on Molecular Mechnisrous In The Control of Gene Expression, D ", P e Nierlich, W e D et Kutter," F e , Fox, Eds "(Academic Press, NY, 1975) S * 471. 4-77) β Plasmids from col El are relatively small, have molecular weights on the order of less than millions, and have the property of increasing the number of copies of plasmid DNA per host cell from 20 to 40 under normal conditions to 1000 or more if you can do that. Host cell with chloramphenicol treated, the ability to increase the gene amount in the VVirtszelle allows the host "to cause cell that it produces mainly proteins encoded by the genes on the plasmid under certain Urnständen, under the control of the experimenter β Such derivatives of col El are therefore preferred transfer vectors according to the invention. Suitable derivatives of col El include the plasmids pMB-9 which contain the gene for tetracycline resistance.

29. 8* 80 GZ 57 941 1829. 8 * 80 GZ 57 941 18

stenz tragen, und pBR-313, pBR-315, pBR-316', pBR-317 und pBR-322, die außer dem Tetracyclin-Resistenzgen ein Gen für Ampicillinresistenz besitzen,. Die Anwesenheit von Arzneimittelresistenz-Genen stellt eine zweckmäßige Möglichkeit zur Auswahl der Zellen dar, die mit Erfolg vom Plasmid befallen wurden, da Kolonien dieser Zellen in Gegenwart der Wirkstoffe wachsen, während Zellen ohne das Plasmid nicht wachsen bzw«, keine Kolonien bilden*· 3"n den Beispielen dieser Beschreibung wurde stets ein Plasmid aus col El verwendet, das zusätzlich zum Arzneimittelresistenz-Gen eine Hind-III-Erkennungsstelle besaß* 'stenz, and pBR-313, pBR-315, pBR-316 ', pBR-317 and pBR-322, which possess a gene for ampicillin resistance in addition to the tetracycline resistance gene. The presence of drug resistance genes is a convenient way to select the cells that have been successfully infested by the plasmid, as colonies of these cells grow in the presence of the drugs, while cells without the plasmid do not grow or colonize * 3 In the examples of this description, a plasmid was always used from col El, which in addition to the drug resistance gene possessed a Hind III recognition site * '

Wie beim Plasmid kann auch die Wahl des geeigneten Wirtes aus einem sehr breiten Spektrum erfolgen, wobei der Bereich aus Gründen der öffentlichen Sicherheit jedoch eng begrenzt wurde«. Ein E« coli-Stamm mit der Bezeichnung X-1776 wurde entwickelt und von den National Institutes of Health für Verfahren der beschriebenen Art genehmigt, wobei P2-Einrichtungen vorgeschrieben sind ι vergleiche Curtiss, 111, R« ; Ann« Rev« Microbiol*, 30, 507 (1976)* E6 coli RR-I kann verwendet werden, wenn PS-Einrichtungen vorhanden sindo Wie im Fall der Plaomide sieht die Erfindung selbstverständlich die Verwendung von Stämmen jeglicher Wirtszellen vor, die zur. Beherbergung des gewählten Vektors dienen können, einschließlich Protisten und anderer Bakterien, zum Beispiel HefenβAs in the case of the plasmid, the selection of the appropriate host can be done from a very broad spectrum, but the area has been narrowly restricted for reasons of public safety. " E "coli strain with the designation X-1776 was developed and approved by the National Institutes of Health for the method described above where P2 devices are prescribed ι compare Curtiss, 111, R '; Ann "Rev" Microbiol *, 30, 507 (1976) * E 6 coli RR-I can be used when PS facilities are available o As in the case of Plaomide the invention provides, of course, the use of strains of any host cells from which to , Harboring of the chosen vector, including protists and other bacteria , for example yeasts

Rekombinierts Plasmide werden erhalten, indem man mit Restrilctions-'EnddnucIease behandelte Plasmid-DNS mit cDNS vermischt, wobei beide analog behandelte Endgruppen enthalten,. Um die Möglichkeit, daß cD.NS-Seomente KombinationenRecombinant plasmids are obtained by mixing Restrilctions'ndnduclease-treated plasmid DNA with cDNA, both containing analogously treated end groups. To the possibility that cD.NS-Seomente combinations

29* 9, 80 224 26/ · GZ 57 941· 1829 * 9, 80 224 26 / · GZ 57 941 · 18

miteinander eingehen, minimal zu halten, wird die Plasmid-DNS in molarem Überschuß über die cDNS eingesetzt* Diese Arbeitsweise 'hat bisher, dazu'geführt, daß die Hauptmenge der Plasraide ohne ein inseriertes cDNS-Fragment zirkulierte Die •anschließend transformierten Zellen' enthalten dann hauptsächlich Plasmid und keine mit cDNS neukombinierten Plasmide« Das Ergebnis ist ein sehr langwieriger und zeitraubender Se~ lektionsvorganga Gemäß dem Stand aer Technik wurde dieses Problem gelöstt indem man versuchte, DNS-Vektoren herzustellen mit einer Erkennungsstelle für die Restriktions-Endonuclease in der Mitte eines geeigneten Markierungsgens, derart t daß die Insertion der cDNS das Gen teilt» wodurch Verlust UBr vom Gen codierten Funktion eintritt«The plasmid DNA is used in a molar excess via the cDNA. This method of 'has hitherto' led to the fact that the majority of the plasraids circulate without an inserted cDNA fragment. The subsequently transformed cells then contain mainly plasmid and not recombined with cDNA plasmids "the result is a very tedious and time-consuming Se ~ lesson process a according to the prior aer art, this problem has been solved t by trying to produce DNA vectors with a recognition site for the restriction endonuclease in the middle a suitable marker gene, such that insertion of the cDNA t divides the gene "whereby loss occurs UBr encoded by the gene function"

Vorzugsweise wird eine Methode zur Herabsetzung.der Kolonienzahl* die auf neukombinierte Plasmide zu untersuchen sind, angewandte Hierbei behandelt man Plasmid-DNS, die mit der Restriktions-Endonuclease abgeschnitten wurde, mit alkalischer Phosphatase (handelsübliches Enzym)« Durch die Behandlung mit alkalischer Phosphatase werden die 5'~terminalen Phosphatgruppen von den mit aer Endonuclease erzeugten Enden des Plasmids entfernt, und die Selbstverknüpfung der Plasmid-DHS wird verhinderte Die Ringbildung und Transformation hän«< gen somit von der Insertion eines DNS-Fragments ab, das 5'~ phosphorylierte Enden aufweist« Dieses Verfahren setzt die relative Häufigkeit von Transformationen ohne Neukombination auf weniger als 1 bis 10*" herab« .Preferably, a method for decreasing the colony count * to be assayed on recombined plasmids is used. Treating plasmid DNA cleaved with the restriction endonuclease with alkaline phosphatase (commercial enzyme) is treated by treatment with alkaline phosphatase the 5 '~ terminal phosphate groups are removed from the produced with aer endonuclease ends of the plasmid and the self-join of the plasmid DHS is prevented the ring formation and transformation hän "<thus gen on the insertion of a DNA fragment containing 5' ~ phosphorylated ends This procedure reduces the relative frequency of transformations without recombination to less than 1 to 10 *.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Tatsache, daß die durch DNS-Ligase katalysierte Reaktion stattfindet zwischen einer S'-Phosphat-'DNS-Endgruppe und einer S'-Hyüroxyl-DNS-Endgruppe^ Wird die terminale 5'~Phosphatgruppe ent" The process of the present invention is based on the fact that the DNA ligase-catalyzed reaction occurs between an S'-phosphate 'DNA end group and an S'-hydroxylamine-DNA end group. When the terminal 5'-phosphate group is deoxygenated'

29« 8« 80 GZ 57 941 3,829 "8" 80 GZ 57 941 3.8

ferrit, so tritt keine Bindungsreaktion ein« Ist doppelsträngige DNS zu verbinden, so .sind zwei Situationen möglich, in Tabelle 1 gezeigt?ferrite, no binding reaction occurs «Is double-stranded DNA to connect, so are two situations possible, shown in Table 1?

Tabelle 1 Table 1

Fallcase

IIIIII

Reaktionsteilnehmer 3·Reaction participant 3 ·

OH H2°3P0 OH H 2 ° 3 P0

·——»OPO_H„· - »OPO_H"

31 3 1

-OH.-OH.

5! 3'5 ! 3 '

OHOH

5s 5 s

OHOH

HO-HO

Ο-ίΛωΓΪΟ-ίΛωΓΪ

Ligase-ProduktLigase product

-P-d--P-d-

5"5 '

3'3 '

-0-P»0--0-P "0-

51 5 1

OH HOOHH O

I CCI CC

5' 3'5 '3'

keine Reaktionno reaction

-+H- + H 2 °

Xn iabolle Ϊ wird die doppelsträngige DNS schematisch durch zwei parallele Linien wiedergegeben, wobei die 5'- und 3'~ .Endgruppen 'je nachdem Hydroxyl- oder Phosphatgruppen aufvvei-' ssn5 Im Fail I liegen S'-Pnosphargruppen an beiden reaktions fähigen Endgruppen vor, mit deta Ergebnis, daß beide Stränge covalent gebunden werdsru Im Fell Il besitzt nur einer der zu verbindenden Stränge eines terminale 56~Phcsphatgruppe mit dem Ergebnis* daß 'eine einsirängige covalente BindungXn iabolle Ϊ the double-stranded DNA is represented diagrammatically by two parallel lines, with the 5 'and 3''endgroups' depending on the hydroxyl or phosphate groups. 5 In Fail I, S'-phosphine groups are present on both reactive end groups before, with deta result that both strands werdsru covalently bound in the fur Il has only one of the strands to be connected to a terminal 5 6 ~ Phcsphatgruppe with the result that * 'is a covalent bond einsirängige

29« 8* 80 GZ 57 941 1829 «8 * 80 GZ 57 941 18

erfolgt, während im anderen Strang eine Diskontinuität vorliegt« Der nicht-covalent verbundene Strang bleibt mit dem Molekül auf Grund von Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basenpaaren an den gegenüberliegenden Strängen in bekannter Weise verbundene Im Fall III besitzt keines der Enden der Reaktionsteilnehmer eine 5'-P^csphatgruppe, so daß keine Bindungsreaktion eintreten kann«The non-covalently linked strand remains bound to the molecule in a known manner due to hydrogen bonding between complementary base pairs on the opposite strands. In case III, none of the ends of the reactants has a 5'-P ^ csphatgruppe so that no binding reaction can occur "

Unerwünscht© Bindungsreaktionen können daher verhindert worden, indem man entsprechende Enden der Reaktionsteilnehmer, deren Verbindung zu verhüten ist, behandelt unter Entfernung oer 5*-Phosphatgruppene Man kann jede Methode, zur Entfernung von 5'«Phosphatgruppen anwenden, die die DNS nicht anderweitig beschädigte Bevorzugt wird die durch das Enzym alkalische Phosphatase katalysierte Hydrolyse,»Undesirable © binding reactions can therefore been prevented by treating corresponding ends of the reactants, the compound is to prevent, with removal oer 5 * phosphate groups e It can be any method for the removal of 5 '' phosphate groups apply that the DNS is not damaged otherwise The hydrolysis catalyzed by the enzyme alkaline phosphatase is preferred, »

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist such dann brauchbar* wenn ein lineares DNS-Molekül in zwei Unterfragmente, typisohenveise mit einer Restr'iktions-Endonuclease, zu spalten und dann in der originalen Sequenz zu rekonstituieren ist« Die Unterfragmente können gesondert gereinigt, und die gewünschte Sequenz kann durch erneute Verbindung der Unter-•Fragmente rekonstituiert werden«, Das Enzym DNS-Ligase, das die End-an-Ende-Verknüpfung von DNS-Fragmenten katalysiert, kann zu diesem Zweck verwendet werden, vergleiche Sgara™ meila, V«, f Van de Sande, 0« He und Khorana, He G«, Proc» Nfäti, ,-Sei« USA 67, 1468 (1970)· Sind die zu verbindenden Sequenzen nicht stumpf, so kann man die aus E6 coli erhaltene Ligase verwenden* vergleiche Modrich, und Lehman,, I* R6* CJ0 Biol, ehern« 245, 3626 (1970)«The method described above is then useful * when a linear DNA molecule is to be cleaved into two subfragments, typically with a restriction endonuclease, and then reconstituted in the original sequence. "The subfragments can be purified separately and the desired sequence can be reconstituted by reconnecting the sub-fragments. "The enzyme DNA ligase, which catalyzes the end-to-end linkage of DNA fragments, can be used for this purpose, see Sgara ™ meila, V", f van de Sande, 0, "H e and Khorana, H e G," Proc "Nfäti, -Be" USA 67, 1468 (1970) · Are the sequences to be joined not dull, it can be the ligase coli obtained from e 6 use * compare Modrich, P « and Lehman ,, I * R 6 * CJ 0 Biol, Ehern« 245, 3626 (1970) «

Die Rekonetituierung der Originalsequenz aus durch Rescrik-The reconstitution of the original sequence by rescri

29« 9« 80 GZ 57 941 1329 «9« 80 GZ 57 941 13

iions-Endonuciease erhaltenen Unterfragmenton wird stark verbessert, wenn man eine Methode anwendet, die die Rekonstitution in falsche Sequenz verhütet« Dies geschieht durch Behandlung des cDNS-Fragments homogener Länge der gewünschten Sequenz mit einem Mittel, das die 5'-'terminalen Phosphatgruppen der cDNS entfernt vor der Spaltung der homogenen cDNS mit einer Restriktions-Endonuclease© Man verwendet wieder bevorzugt alkalische Phosphataoe£ Die S'-terminalen Phosphatgruppen sind eine strukturelle Vorbedingung für die spätere verbindende Wirkung der DNS-Ligase, die zur Rekonstituierung der gespaltenen. Unterfragmente verwendet wird« Enden ohne 5'-'terminale Phosphatgruppe können daher nicht covalent gebunden werden«. Die DNS-Unterf ragmente können nur ©a solchen Enden gebunden werden, die eine 5-'Phosphatgruppe besitzen«iion endonuclease is greatly improved when using a method that prevents reconstitution in the wrong sequence. This is done by treating the cDNA fragment of homogeneous length of the desired sequence with an agent containing the 5 '-' terminal phosphate groups of the cDNA removed prior to cleavage of the homogeneous cDNA with a restriction endonuclease © Man again preferably uses alkaline phosphatase . The S'-terminal phosphate groups are a structural prerequisite for the subsequent binding action of DNA ligase, which allows for the reconstitution of the cleaved. Subfragments are used "Ends without 5 '-' terminal phosphate group can therefore not be covalently bound. The DNA subfusions can only be bound to such ends having a 5-phosphate group.

Dieses Verfahren verhindert.die wichtigste unerwünschte Bindungare&ktion, nämlich die Verbindung von zwei Fragmenten ' mit umgekehrter Ssquens, das heißthinten»an-vornf statt vorn· an«»hinten* Andere mögliche Nebenreaktionen wie Dimerisie« ru.ng und Cyclisierung werden nicht verhindert« da diese in einer Reaktion vora Typ II gemäß Tabelle I erfolgen» Diese Nebenreaktionen sind weniger nachteilig s da sie zu physikalisch abtrennbaren und identifizierberen Produkten führen» was bei der Naukumbination in falscher Richtung nicht der . Fsii lsi«This method prevents the most important undesired binding, namely the connection of two fragments with reverse ssquens, called "an-front f instead of front". "Other possible side reactions such as dimerization and cyclization are not prevented." as they take place in a reaction vora type II in table I "these adverse reactions are less detrimental s because they lead to physically separable and identifizierberen products" which is not the in Naukumbination in the wrong direction. Fsii lsi «

Zur Illustrierung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wurde Ratteninsulin, codierende cDNS isoliert und mit einem Plsomid rekombinierte Die DNS-Molekülo wurden zur Transformation von E8 coli X-1776 verwendete Die-Selektion der zu -transformierenden Zellen erfolgte durch Wachstum auf einemTo illustrate the method described above rat insulin has been isolated, and cDNA encoding recombined with a Plsomid The DNS Molekülo were used for transformation of E 8 coli X-1776, the selection of the to -transformierenden cells was made by growth on a

β OAf- . 29. 9* 80 β OAf-. 29. 9 * 80

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

. - 34, - 34

tetracyclinhaltigen Medium«.Eine aus transformierten Zellen gewonnene neukombinierte Plasmid»DNS enthielt ein inseriertes DNS-Fragment von etwa 410 Nucleotiden Längeo Weitere Neukorabinationenf die auf gleiche Weise isoliert worden Waren, wurden ebenfalls analysierte Die inserierten Fragmente wurden mit Hind-lli- oder HSU-I-Endonuciease aus dem Plas« Biid freigesetzt,, und die DNS-Sequenz wurde nach der Methode von Maxam, Ae M6 und Gilbert, W4, Proce Nati* Acad· Sei USA, 74, 560 (1977) ermittelt« Die Nucleotidsequenzen der inserierten DNS-Fragmente waren überlappt und enthielten, die gesamte Codierungsreaktion für Ratten-Proinsulin Ϊ und 13 von 23 Aminosäuren der Prepeptid-Sequenz« Eine Zusammenstellung dor Nucleotidsequenz dieser Region Wird nachstehend dargestellte ...tetracycline-medium ".A obtained from transformed cells recombined plasmid" DNA contained an inserted DNA fragment of about 410 nucleotides in length o f More Neukorabinationen had been isolated in the same manner were also analyzed The inserted fragments were digested with Hind-LLI or HSU The DNA sequence was released from the plasmid and the DNA sequence was determined according to the method of Maxam, Ae M 6 and Gilbert, W 4 , Proc e Nati * Acad · Sei USA, 74, 560 (1977). " The nucleotide sequences of the inserted DNA fragments were overlapped and contained the entire coding reaction for rat proinsulin Ϊ and 13 out of 23 amino acids of the pre-peptide sequence. A compilation of the nucleotide sequence of this region is shown below.

Auf ähnliche. Weise wurde Wachstumshormon von Ratten codierende cDNS isoliert, mit einem Plasmid rekombiniert und in Eecoli transferiert« Nach ausgiebiger Replikation in E0 coli wurde eine Nucleotidsequenz von etwa 800 nucleotiden Länge isoliert, die die gesamte codierende Sequenz für Ratten-Wachstumshormon und Teile des Vorlauferpeptids und einen Teil der 5'-untranslatierten Region enthielten9 On similar. As was growth hormone from rat encoding cDNA isolated, recombined with a plasmid and transferred to Eecoli "After extensive replication in E 0 coli a nucleotide sequence of about 800 nucleotides in length was isolated, the entire coding sequence for rat growth hormone, and parts of the Vorlauferpeptids and Part of the 5'-untranslated region contained 9

Das beschriebene Verfahren ist allgemein anwendbar auf die Isolierung und Reinigung eines Gens aus einem höheren Organismus, einschließlich menschlicher Genee dessen Transfer in einen Mikroorganismus und Replikation im Mikroorganismuse Auch neue rekombinierte Plasmide., die das gesamte oder einen Teil des isolierten Gens enthalten, werden beschriebene Ferner werden bisher unbekannte neue Mikroorganismen beschrieben, die als Teil' ihrer genetischen Ausstattung ein Gen eines höheren Organismus enthaltene Die folgendenThe process described is generally applicable to the isolation and purification of a gene of a higher organism, including human genes e whose transfer into a microorganism and replication in the micro Organismuse Also, new recombinant plasmids., Which are all or contain a portion of the isolated gene as described Furthermore, hitherto unknown new microorganisms are described which contain, as part of their genetic make-up, a gene of a higher organism

29β 8* so 29β 8 * so

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

- 35- 35

Beispiele beschreiben im einzelnen das Verfahren in der Anwendung sauf die Isolierung, Reinigung und den Transfer von Retten-Insulingon in Ec col:'u In den Beispielen werden ferner rekombinierte Plasmide charakterisiert, die Teile von Ratten~Xnsulingen, Ratten-iVachstumshormongen , menschlichem Insulingen und menschlichem Wächstumshormongen enthalten, sowie die die genannten Gene enthaltenden neuen Mikroorganismen e .Examples describe in detail the process in the application s of the isolation, purification and transfer of Rescue-Insulingon in E c col: 'u In the examples, recombinant plasmids, the parts of rats are further characterized, ~ Xnsulingen, rat iVachstumshormongen, human Insulingen and human growth hormone gene included, as well as the said genes containing new microorganisms e.

Beispiel 1 Example 1

Zur Hsr'stoliung von gereinigten Ratten-Inselzellen wird die Bauchspeicheldrüse einer anästhetisierten Ratte mit Hankscher Salzlösung infundiert durch, rückläufige Infusion in den Pankreasgang-, Die Hanksche Salzlösung ist eine bekannte und handelsübliche Si'sndardlösung« Dann wird die Bauch·= Speicheldrüse entfernt, in Hankscher Lösung von O C zerkleinert und mit Kollagenase und Trypsin-Inhibitor verdaut« Sämtliche Verfahren erfolgen bei 0 bis 4 C, falls nichts anderes angegeben« Die Bedingungen bei der Verdauung sind äußerst kritisch* Zwei zerkleinerte Bauchspeicheldrüsen in 8 ml Gesamtvolumen Hankscher Lösung werden in ein 30-ml-Glasrohr gefüllt« Alle Glasteile waren mit Silikon (Handelsbezeichnung Silicladj Hersteller Clay-Adama Division, Becton-Dickinson rnc«t Parsippsny* New Dergey) behandelt wordene Das Inkubationsgemisch enthielt 12 mg Kollagenese ein aus Clostridium-histolyticum erhaltenes Enzym (hergestellt im wesentlichen nach dem Verfahren von Mandlf ~X(, , Maakeaan* α* De und .Howes. E0 L* t CJe ClIn-T. η vest* 321 132.3 (1943) ~ Typ CLS IV, Hersteller· Worthing ton Biochemical Corporation, Freehold, New Oersey) und i mg Sojabohnen„ trypsin-Inhibi-For the suppression of purified rat islet cells, the pancreas of an anesthetized rat is infused with Hank's saline solution, retrograde infusion into the pancreatic duct. Hank's saline solution is a known and commercially available solution Hankscher solution of OC minced and digested with collagenase and trypsin inhibitor "All procedures are carried out at 0 to 4 C, unless otherwise stated" The conditions during digestion are extremely critical * Two crushed pancreas in 8 ml total volume Hankscher solution are in a 30 -ml glass tube filled «All glass parts were treated with silicone (trade name Silicladj manufacturer Clay-Adama Division, Becton-Dickinson rnc« t Parsippsny * New Dergey) The incubation mixture contained 12 mg of collagenesis an enzyme obtained from Clostridium histolyticum (prepared essentially according to the method of Mandl f ~ X ( ,, Maakeaan * α * D e and .Howes. E 0 L * t CJ e ClIn-T. η vest * 32 1 132.3 (1943) ~ type CLS IV, manufacturer · Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Oersey) and 1 mg of soybean "trypsin inhibitor".

: 29« 8β 80: 29 "8 β 80

'# . GZ 57 941#. GZ 57 941

36 -36 -

tor, Hersteller Sigma Chemical Company, St4, Louis, Missouri« Die Inkubation erfolgte bei.37 0C während 25 Hin« unter Schütteln von 90 Bewegungen pro Minute« Ständige Beobachtung war erforderlich, um sicherzustellen, daß die Kollagenase-Verdauung in optimalem Ausmaß verliefβ Bei zu kurzer Inkubation waren die Inselzellen unvollständig freigesetzt, bei zu langer Inkubation beginnt ihre Zersetzung,* Nach der Inkubation wurde das Glasrohr 1 Min« bei 200 χ G zentrifugiert« Die überstehende Flüssigkeit wurde abdekantiert, und der Kuchen wurde mit Hankscher Lösung gewaschen, dieser Vorgang wurde fünfmal wiederholt* Nach dem letzten Zentrifugieren wurde der Kuchen in 15 rnl des Hsnüolsprodukts Ficoll (Hersteller Pharmacia Chemical Company, Uppsala, Schweden) mit der Dichte 1,085 suspendierte Eine Schicht von 8 ml Ficoll der Dichte 1,080 wurde zugegeben und eine Schicht aus 5 ml Ficoll der Dichte 1,060, dann wurde das Glasrohr in einem schwingenden Becherrotor 5 Min« bei 500 χ G und dann 5 Mine bei 2000 χ G zentrifugierte Die Acinar-Zellen blieben am Boden, die Inselzellen stiegen im Gradienten auf und bildeten eine Schicht zwischen den beiden Oberschichten* Die Inselzellschicht enthielt verunreinigende Ganglionzellen, Lymphknoten und Bindegewebe« Große Verunreinigungsfragmente wurden vorn Schichtmaterial entfernte Der Rest des Präparates wurde unter dem Mikroskop von Hand von sichtbaren Verunreinigungen mittels einer Mikriopipette befreit« Das Zellpräparat wurde dann in Hankscher Lösung verdünnt und zentrifugiert© Die überstehende Flüssigkeit wurde abdekantiert, und der Zellkuchen wurde in flüssigem Stickstoff gefroren gelagert«,tor, manufactured by Sigma Chemical Company, St 4, Louis, Missouri "Incubation was bei.37 0 C for 25 Hin" shaking of 90 movements per minute, "Constant monitoring was needed to ensure that the collagenase digestion in optimum extent proceeded β too short incubation, the islets were incomplete release, is too long incubation begins its decomposition, * After the incubation, the glass tube was 1 min "at 200 χ G centrifuged" the supernatant liquid was decanted, and the cake was washed with Hank's solution , this operation was repeated five times * After the last centrifugation, the cake (manufactured by Pharmacia Chemical Company, Uppsala, Sweden) was dissolved in 15 rnl of Hsnüolsprodukts Ficoll with a density of 1.085 suspended a layer of 8 ml Ficoll density 1.080 was added, and a layer of 5 ml Ficoll of density 1.060, then the glass tube in a swinging cup rotor 5 min 500 χ G and then 5 min s at 2000 χ G centrifuged The acinar cells remained on the ground, the islet cells rose to the gradient and formed a layer between the two upper classes * The islet cell layer contained contaminating ganglion cells, lymph nodes and connective tissue "Big contamination fragments were forward The remainder of the preparation was removed under the microscope by hand from visible impurities using a micropipette. The cell preparation was then diluted in Hank's solution and centrifuged. The supernatant was decanted off and the cell cake was stored frozen in liquid nitrogen.

Die von 200 Ratten zusamniengefai3ten Inselzellen wurden in 4-molarer Guanidiniumthiocyanatlösung (HandelsbezeichnungThe islet cells fused together by 200 rats were dissolved in 4 molar guanidinium thiocyanate solution (trade name

29έ 8β 8029έ 8 β 80

£ 4 Ä..Ö / . . GZ 57 941 18 £ 4 Ä..Ö /. , GZ 57 941 18

· - 37 -· - 37 -

Tridom, Hersteller? Fluka AG, Chemische Fabrik, Buchs) die Imolar an ß-Merkaptoethanol und auf pH 5,0 gepuffert war, bei 4 0C homogenisierte Das Homogenisat wurde über 1,2 ml 5,7molare Cäsiumchloridlösung, die 100 mMol Ethylendiamintetraessigsäure enthielt, überschichtet und 18 Std» bei 37 Umdrehungen/Hinute im Rotor SW 50,1 einer Beckman-Ultra zentrifuge bei 15 0C zentrifugierte zum Boden des Zentrifugierröhrchens*Tridom, manufacturer? Fluka AG, Chemische Fabrik, Buchs) the Imolar buffered to beta-mercaptoethanol and adjusted to pH 5.0, at 4 0 C. The homogenate was homogenized 1.2 ml 5,7molare cesium chloride solution containing 100 mM ethylenediaminetetraacetic acid overlaid, and 18 h "at 37 revolutions / Hinute in the rotor SW 50.1 a Beckman ultracentrifuge at 15 0 C centrifuged to the bottom of centrifuge tube *

zentrifuge bei 15 0C zentrifugierte Dabei wandert die RNScentrifuge centrifuged at 15 0 C. While migrating the RNA

Polysdenylierte RNS wurde durch Chromatographieren des RNS-Gesamtpräparates an Oligo(dT)-Zellulose nach dem Verfahren von Aviv, H*, und Leder, P« loc» cit* isoliertePolysdenylated RNA was isolated by chromatographing the total RNA preparation of oligo (dT) cellulose by the method of Aviv, H *, and Leder, P "loc" cit *

Zur Transcription der gesamten polyadenylierten RNS aus den Langerhansschen Inseln von Ratten in cDNS wurde Reverse Transcriptase aus Vogel-Myeloblastosis-Virus (erhalten von Life Science Incc , St0 Petersburg, Florida) verwendet«, Die Reaktionen wurden in 50 mM Tris-HGl, pH 8,3, mit 9 mM MgGIp, 30 mM NaGI, 20 mM ß-Merkaptoethanol, 1 mM von jeweils 3 nicht-radioaktiven Deoxyribonucleosid-Triphosphaten, 250 ,uM des vierten, in cg -Stellung mit 32p markierten Deoxynucleosid-Triphoephatj spezifische Aktivität 50 bis 200 Curie/Mol f 20 ug/mi Gligo=dT.,,_,_,. ρ (Hersteller Collaborative Research, S-VaItham, Massachusetts) , 100 ug/rnl polyadenylierter RNS und 200 Einheiien/ml Reverser Transcriptase ausgeführt* Das Gsmisch wurde 15 Min* bei 45 0C inkubiertö Nach Zusatz von EDTA-NA0 bie 25 mil .wurde die Lösung mit einem gleichen Volumen mit Wasser gesattigtom Phenol extrahiert, dann wurde die wäßrige Phaso an einer mit Sepbadex-G-IOO gofülltsn Säule von 0,3 crn Durchmesser und 10 cui Höhe in iO-mM Tris-HCl, pH 9,0, 100 mM NaCl9.2 mM EDTA .chromatographiert* Die eluier.te Nukleinsäure wurde nach Zusatz von Änimoniumacetat (pH 6f0 bis 0e25 M) mit Ethanol ausgefällt«,For transcription of total polyadenylated RNA from the islets of Langerhans of rats in cDNA reverse was transcriptase from avian myeloblastosis virus (obtained from Life Science Inc c St 0 Petersburg, Florida) is used, "Reactions were performed in 50 mM Tris-HGL, pH 8.3, 9 mM MgGIp, 30 mM Nagi, 20 mM .beta.-mercaptoethanol, 1 mM each of 3 non-radioactive deoxyribonucleoside triphosphates, 250, uM of the fourth, labeled in position cg 32 p deoxynucleoside specific Triphoephatj Activity 50 to 200 Curie / mole f 20 μg / ml Gligo = dT. ,, _, _ ,. ρ (manufacturer Collaborative Research, S-VaItham, Massachusetts), 100 ug / rnl polyadenylated RNA and 200 Einheiien / ml reverse transcriptase performed * The Gsmisch was 15 min * at 45 0 C incubated ö After addition of EDTA-NA 0 bie 25 mil .wurde the solution with an equal volume of water gesattigtom phenol extracted, then the aqueous Phaso was purified on a gofülltsn with Sepbadex-G-IOO column of 0.3 crn diameter and 10 cui height in iO-mM Tris-HCl, pH 9, 0, 100 mM NaCl 9 .2 mM EDTA. Chromatographed * The eluted nucleic acid was precipitated with ethanol after addition of ammonium acetate (pH 6 f 0 to 0 e 25 M),

29, 8β 80 GZ 57 941 1829, 8 β 80 GZ 57 941 18

Der Niederschlag wurde abzentrifugiert, der Kuchen wurde in 50 /Ul frisch zubereiteter 0,!molarer Natriumhydroxidlösung gelöst und 20 Min« bei 70 °C inkubiert, um die RNS zu hydrolysierene Das Gemisch wurde mit !molarer Natriumacetatlösung, pH 4,5, neutralisiert, und das 32p^cDNS-Produkt Wurde mit Ethanol ausgefällt und erneut in Wasser gelöst«, Proben ein» strängiger cDNS wurden auf nativem Polyacrylamid-Gel nach der Methode von Dingmans C8 We und Peacock, Α» Ct , Biochemistry 7, 659 (1958) analysiert«, Die Gele wurden getrocknet, und die 32p-DNS wurde durch Autoradiographie unter Verwendung eines i<odak-i\!o-Screen~NS-2T-Film8 (Hersteller? Eastman Kodak Corp« , Rochester. New York) ermittelt» Die cDNS war heterodispers, wie aus der Elektrophorese ersichtlich» Sie enthielt mindestens eine Haupt-cDNS von etwa 450 Nucleotiden (Vergleich mit bekannten Standards)*The precipitate was centrifuged, the cake was in 50 / ul of freshly prepared 0! Solved molar sodium hydroxide solution and 20 minutes' incubation at 70 ° C to the RNS to hydrolyze e The mixture was with! Molar sodium acetate, pH 4.5, neutralized and the 32p ^ cDNA product was precipitated with ethanol and redissolved in water, "sample" a stranded cDNA were on native polyacrylamide gel by the method of Dingman s C 8 W e and Peacock, Α "C t, Biochemistry 7 , 659 (1958). The gels were dried and the 32 p -DNA was obtained by autoradiography using an i-odak-i-o-Screen ~ NS-2T film 8 (manufactured by Eastman Kodak Corp., Rochester, Conn . determined New York) »the cDNA was heterodisperse, as shown in the electrophoresis" It contained at least one major cDNA of approximately 450 nucleotides (comparison with known standards) *

Die gemäß Beispiel 1 erhaltene einst rängige cDNS wurde mit Reverser Transcriptase behandelt,- um den komplementären Strang herzustellen* Das- Reaktionsgemisch enthielt 50 mM TrIe-HCl, pH .8,3, 9 mM MgCl2, !0 mM Dithiothreit, 50 mM von jeweils drei nicht-markierten Deoxyribonucleosid-Triphosphaten* i-mM eines in ^-Stellung mit 32p markierte Nucleosid-Triphosphats mit der spezifischen V^irkung 1 bis 10 Curie/Mi 1 lira öl , 50 /Ug/ml cDNS und 220 Einheiten/ml Reverse Transcriptasee Das Reaktionsgemisch wurde „120 Min« bei 45 0C inkubiert» Die Reaktion wurde durch Zusatz von EOTA-Nap bis 25 mM abgestoppt, dann wurde mit Phenol extrahiert, an Sephadex G-IOO chromatographiert und mit Ethanol ausgefällte Eine Probe des Reaktionsprodukts von 500 bis 1000 oprn wurde durch Gel-Elektrophorese, wie in Beispiel i beschrieben,The single-stranded cDNA obtained according to Example 1 was treated with reverse transcriptase to prepare the complementary strand. The reaction mixture contained 50 mM Trel HCl, pH .8.3, 9 mM MgCl 2 .10 mM dithiothreitol, 50 mM in each case three non-labeled deoxyribonucleoside triphosphates * i-mM of a 32 p- labeled nucleoside triphosphate with the specific effect of 1 to 10 Curie / 1 lira oil, 50 / μg / ml cDNA and 220 units / ml Reverse transcriptase e the reaction mixture was "120 min" at 45 0 C incubation "the reaction was stopped by adding EOTA Nap to 25 mM, then extracted with phenol, chromatographed on Sephadex G-IOO and precipitated with ethanol A sample of Reaction product from 500 to 1000 oprn was determined by gel electrophoresis as described in Example i,

vL £L *4 £. & ä£ L * £ 4. & a

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

analysiert» Es wurde eine heterodisperse Bands'mit Zentrum um 450 Nucleotide Länge beobachtet, beim Vergleich mit Standardproberu Pr.ob'en der DNS-Reaktionsprodukte der Beispiele i und 2 wurden gesondert mit überschüssiger Restriktions-Endonuclease Hae III behandelt und durch Gel-Elektrophorese analysiert* Beide Produkte wurden durch die Endonuclease gespalten, so daß zwei Banden der Radioaktivität bei der Gel-Elektrophorese beobachtet wurden» Die aus der Spaltung der doppelsträngigen cDNS resultierenden Binden repräsentierten Spaltungsprodukte von im wesentlichen gleicher Kettenlänge wie bei der Spaltung der einsträngigen cDNSo"Heterodisperse bands" centered around 450 nucleotides in length were observed when compared to Standard Proberu Pr.ob'en of the DNA reaction products of Examples i and 2 were treated separately with excess Hae III restriction endonuclease and analyzed by gel electrophoresis * Both products were cleaved by the endonuclease so that two bands of radioactivity were observed in the gel electrophoresis "resulting from the cleavage of the double stranded cDNA binding represented cleavage products of essentially the same chain length as in the cleavage of single-stranded cDNSo

Das doppelet rängige Reaktionsprodukt von Beispiel 2 wurde in einer Konzentration von 2-5 ,ug/rnl mit 30 Einheiten Sl-Nuclease mit einer Aktivität von 1200 Einheiten/ml (Her~ steller j Milec Laboratories, Elkhart, Indiana) in 0,05 M Natriümacetat, pH 4.6, 0f3 H Natriumchlorid, 4,5 mM ZnCl? 30 Mine bei 22 0C inkubiert und weitere 15 Min„ bei 10 Ce Mit dem Zusatz von Trie-base bis 0,1 M Endkonzentration, EDTA bis .25 mM und E* coli-tRNS (hergestellt nach der Methode von Ehrsnstein, G», Methods in Enzymology, Herausg« Colowicki Ss P„ und Kaplan, N4 Oef BcU izk, Se 588 (1957)) bis 40 ^ug/ml'wurde die Verdauung gestoppt» Nach der Extraktion dos ReaktionsQQmioclieü m-if Phenol und Chrcmatographieren an Sephadex G-IOO wurde die· eluierte 32.~,-cDNS mit Ethanol e.usgefälltO Diese Behandlung führte zu einer hohen Ausbeute en cDNS-Molekülen mit basengopasrtcn Enden, die zur Verknüpfung öer stumpfen Enden an chemisch synthetisierte Decanucleotide erforderlich waren« Hind-llX-DecamereThe double-stranded reaction product of Example 2 was dissolved in a concentration of 2-5 μg / ml with 30 units of Sl nuclease having an activity of 1200 units / ml (manufacturer J Milec Laboratories, Elkhart, Indiana) in 0.05 M Sodium acetate, pH 4.6, 0 f 3 H sodium chloride, 4.5 mM ZnCl ? Incubated for 30 min at 22 0 C e and a further 15 minutes' at 10 C e With the addition of trie base to 0.1 M final concentration, EDTA to .25 mM and E * coli tRNA (prepared by the method of Ehrsnstein, G ", Methods in Enzymology, eds" Colowicki S s P "and Kaplan, N 4 O ef BCU izk, S e 588 (1957)) to 40 ^ ug / digestion ml'wurde stopped" After extraction dos ReaktionsQQmioclieü m- if phenol and Chrcmatographieren on Sephadex G-IOO the eluted · 32. ~, -cdns Re with ethanol was e.usgefälltO This treatment resulted in a high yield cDNA molecules with en basengopasrtcn ends Oer for linking blunt ends required to chemically synthesized Decanucleotide were HindllX decamers

29» S. 80 GZ 57 941 1829 »p. 80 GZ 57 941 18

wurden nach dem Verfahren von Scheller, Re H„, Dickerson, R* E*, Boyer, H».W«, Rigge, A» D* und Itakura, !<« Science 196, 177 (1977) hergestellt« Die Verknüpfung der Hind-III-Decsmere mit der cDNS erfolgte durch Inkubieren bei 14 C in 66 mM Tris-HCl, pH 7,6f- 6,6 mM MgCl«, 1 mM ATP4 10 mMwere prepared according to the method of Scheller, R e H ", Dickerson, R * E *, Boyer, H" .W ", Rigge, A" D * and Itakura,! <"Science 196, 177 (1977) the Hind III decsmere with the cDNA was made by incubating at 14 C in 66 mM Tris-HCl, pH 7.6 f -6.6 mM MgCl 2, 1 mM ATP 4 10 mM

5 Dithiothreit, mit 3 mM Hind-III-Decamere mit 10 cpm/pMol und T4-DNS-Ligase, etwa 500 Einheiten/Milliliter, während 1 Stunde* Das Reaktionsgemisch wurde dann 5 Min«, auf 65 C erwärmt j um die Ligase zu inaktivieren« Dann wurden KCl bis 50 mti. Endkonzontration, ß-Merkaptoethanol bis 1 mM Endkonzentration und EDTA bis 0,1 inM Endkonzentration vor der Verdauung mit 150 Einheiten/ml zugeben, die während 2 Std» bei 37 0C ausgeführt wurde« Hind-III- und Hae~III~Endonuc-' lease sind handelsübliche Präparate, erhältlich bei New England Bio-Labs, Beverly, Massachusetts* Das Reaktionsprodukt wurde durch Gel-Elektrophorese, wie in Beispiel 1 beschrieben, analysiert« Dabei wurde ein Peak beobachtet, der einer Sequenz von etwa 450 Nucleotiden entsprach, außerdem wurden Fragmente der abgespaltenen Hind-III-Deca» mere beobachtet« . ^_-5 dithiothreitol, with 3 mM Hind III decamers at 10 cpm / pmole and T4 DNA ligase, about 500 units / milliliter, for 1 hour. The reaction mixture was then warmed to 65 ° C for 5 min Inactivate «Then KCl were up to 50 mti. Endkonzontration, ß-mercaptoethanol to 1 mM final concentration and EDTA admit to 0.1 in M final concentration prior to the digestion with 150 units / ml, which was 'carried out for 2 hours at 37 0 C' Hind III and Hae III ~ ~ Endonuc- 'lease are commercial preparations available from New England Bio-Labs, Beverly, Massachusetts * the reaction product was purified by gel electrophoresis as described in example 1, analyzed "Here, a peak was observed, which corresponded to a sequence of about 450 nucleotides, also fragments of the cleaved Hind III deca »mers were observed«. ^ _-

Beispiel 4Example 4

Plasmid pM3-9~DNS (Herstellung se Rodrigues, R«.Le, BoIiver, F0, Goodman, H* M« , Boyer, H« Vt/β und Betlach, M0, ICN-UCLA Symposium on Molecular und Cellular Biology, Wiarlich, De.P»,. Rutter, W« 0s , und Fox, Cs Fe t Eds« ,'(Academic Press, New York 1976) Sc 471 - 477) wurde an der Hind-III-Erkennungsstelle mit Hsu-l-iHndonuclease .gespalten, dann mit alkalischer Phosphatass (Typ BAPFf V/orthington Biochemical Corp·« , Freehold, New Dersey) behandelt* DasPlasmid DNA pM3-9 ~ (preparation see e Rodrigues, R ".L e, BoIiver, F 0, Goodman, H * M," Boyer, H "Vt / β and Betlach, M 0, ICN-UCLA Symposium on Molecular and Cellular Biology, Wiarlich, D e .P ",. Rutter, W" 0 s, and Fox, C s F e t Eds '' (Academic Press, New York 1976) S c 471-477) was at the Hind- III-recognition site cleaved with Hsu-l-i-endonuclease, then treated with alkaline phosphatase (type BAPF f V / orthington Biochemical Corp., Freehold, New Dersey)

29* 8e 8029 * 8 e 80

GZ 57 941 18GZ 57 941 18

~ 41~ 41

Enzym war im Reaktionsgemisch in einer Menge von 0,1 Einheit/Mikrogramm DNS vorhanden, das Reaktionsgemisch wurde in 25 mM Tris-HCl für pH 8 30 Min« bei 25 0C inkubiert{ dann erfolgte Phenol-Extraktion zur Entfernung der Phosphatase« Nach der Ausfällung mit Ethanol wurde die mit Phosphatse behandalte Plasmid-DNS zu cDNS zugegeben» die zu Hind III kohäsive Enden besaß, und zwar in einem Molverhältnis von 3 Mol Plasmid zu 1 Hol. cDNSe Das Gemisch wurde in 66 mM Tris, pH 7,6, 6f6 mM MgCl2, .10 mM Dithiothreit und 1 roM ATP X Std« bei 14 °C : Liqase inkubiert«Enzyme was present in the reaction mixture in an amount of 0.1 unit / microgram of DNA, the reaction mixture was incubated in 25 mM Tris-HCl for pH 8 for 30 minutes at 25 ° C. ( then phenol extraction to remove the phosphatase) Precipitation with ethanol was added to the plasmid DNA treated with phosphates to cDNA which had Hind III cohesive ends in a mole ratio of 3 moles of plasmid to 1 well. cDNA e The mixture was in 66 mM Tris, pH 7.6, 6 f 6 mM MgCl 2, .10 mM dithiothreitol and 1 roM ATP X h 'at 14 ° C incubated Liqase "

X Std« bei .14 C in Gegenwart von 50 Einheiten/ml T4 DNS X hrs at 14 C in the presence of 50 units / ml T4 DNA

Dann wurde das Reaktionsgemisch direkt zu einer Suspension von Ee coli-X··· 1776-Zellen zugegeben, die wie folgt zur Trensformation vorbereitet waren: Die Zellen wurden bis zu einer Zelldichte vonetwa 2 χ 10. Zellen/ml in 50 ml Medium gezüchtet, dos 10 g/l Trypton, 5 g/l Hefeextrakt, 10 g/i Natriumchlorid» 2 mM NaOH, 100 ,ug/ml Diaminopimelinsäure" und 40 ,ug/mi Thymin enthielt und 37 C zeigt©,, Die Zellen wurden durch rühfminütiges Zentrifugieren unter 5 000 χ G bei 5 C gesammol,te in 20 ml kalter lOraillirnolarer Natrium« 'chloridlösung suspendiert, erneut zentrifugiert und wieder in 20 ml Transformationspuffer suspendiert, der 75 mM CaCl2, 140 mM NaCl und 10 jnN Tris pH 7,5 enthielt, und 5 Mine -in Eis stehengelasnöiu Dann wurden die Zellen zentrifugiert und erneut in 0,5 roll Transformationspuffer suspendierte Di© Transformation erfolgt«"durch Vermischen von iOO yul der Zellsuspension mit 50 ,ul rekombinierter DNS (.1 yug/ml)'* Dos Gemisch wurde 15 Miru bei 0 0C inkubiert ? dann 4 Min* bei 25 0C und 30 Min« boi 0 0C behandelt. Sodann wurden die Zellen zum Wachstum unter ausgewählten Bedingungen auf Agar-Platten übertragen*Then, the reaction mixture was added directly to a suspension of Ee coli X ··· 1776 cells which were prepared for separation as follows: The cells were grown to a cell density of about 2 × 10 4 cells / ml in 50 ml of medium. 10 g / l tryptone, 5 g / l yeast extract, 10 g / i sodium chloride "2 mM NaOH, 100 μg / ml diaminopimelic acid" and 40 μg / ml thymine, and 37 ° C shows γ, cells were incubated by stirring centrifugation at 5000 χ G at 5 C gesammol, e t 'suspended chloride solution, centrifuged again and resuspended in 20 ml transformation buffer containing 75 mM CaCl 2, 140 mM NaCl and 10 Jnn Tris pH 7 in 20 ml of cold lOraillirnolarer sodium " 5 contained, and 5 min e stehengelasnöiu -in ice the cells were then centrifuged and resuspended in 0.5 rolling transformation buffer Di © transformation is "" by mixing iOO yul the cell suspension with 50, ul of recombinant DNA (Yug .1 / ml ) '* Dos mixture became 15 miru at 0 0 C incubated ? then 4 min * treated at 25 0 C and 30 min "boi 0 0 C. The cells were then transferred to agar plates for growth under selected conditions *

'9 9 3 947 · ' 29ί 8· 80 '9 9 3 947 ·' 29ί 8 · 80

Das Aussuchen der rekombinierten Plasmide erfolgte mit δ Mikrogramm/ml Tetracyclin bei Transformation mit dem Hind» IU-Produkt« Es wurde eine- als pAU-1 bezeichnete Neukombip.ation isolierte Rohe Plasmid-Präparate mit 2 ,ug bis 5 ,.ug DNS (isoliert aus pAU-1) wurden mit Überschüssigor Hsu-I Endonuclease behandelte Dann wurden 10 mM EDTA-Na2 und 10 % (Gewicht/Volumen) Rohrzucker zugesetzt» und das Gemisch wurde an 8 % Polyacrylamid-'Gel zerlegt« Die DNS wurde in einer Stellung entsprechend etwa 410 Easenpaare Länge gefunden« In einem ähnlichen Versuch wurde als Transfer-Vektor das' Plasmid pBR-322 verwendete Sämtliche Bedingungen blieben wie beschrieben, lediglich die letzte Selektion der rekotnbinierten Klone erfolgte auf 20 ,ug/ml Ampicillin enthaltenden Platten,The Choosing the recombinant plasmids was carried out with δ micrograms / ml tetracycline at transformation with the Hind "IU product" has been a- called pAU-1 Neukombip.ation isolated Crude plasmid preparations with 2, ug to 5, .ug DNS ( isolated from pAU-1) were treated with excess Hsu-I endonuclease. Then 10mM EDTA-Na 2 and 10 % (w / v) cane sugar were added and the mixture was digested to 8 % polyacrylamide gel In a similar experiment, the transfer vector used was the plasmid pBR-322. All conditions remained as described except that the last selection of the recombinant clones was on 20 μg / ml ampicillin-containing plates.

Nach der Eluierung aus dem Gel wurde DNS markiert durch Inkubation mit Ί - .P-ATP und dem Enzym Polynucleotidkinase unter den von Maxam und Gilbert loce cito beschriebenen Bedingungen« Das Enzym katalysiert die Übertragung einer ra« dioaktiven Phosphotgruppe von ι -4^P-ATP auf die 51-Enden der DNSi Das Enzym war aus E* coli nach der Methode von Panet, A, et al. Biochemistry 12,5045 (1973) erhalten worden«, Die so markierte DNS wurde mit Hae-III-Endonucleass nach der Vorschrift von Beispiel 2 gespalten, und zwei markierte Fragmente von etwa 265 bzw* 135 Basenpaaren wurden unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen an einem Polyacrylaraid-Gel voneinander getrennt* Die isolierten Fragmente wurden spezifischen Spaltungsreaktionen unterworfen, dann erfolgte die Sequenzanalyse nach der Methode von Haxam Gilbert, loc« cit* Die Sequenz der folgenden Tabelle 2After elution from the gel, DNA was labeled by incubation with Ί -P-ATP and the enzyme polynucleotide kinase under the conditions described by Maxam and Gilbert loc e cito. "The enzyme catalyzes the transfer of a radioactive phosphotro group of ι- 4 ^ P ATP on the 5 1 -terminals of the DNAs The enzyme was from E. coli according to the method of Panet, A, et al. Biochemistry 12, 5045 (1973). The DNA thus labeled was digested with Hae III endonucleass according to the protocol of Example 2, and two labeled fragments of about 265 and * 135 base pairs, respectively, were prepared under the conditions described in Example 1 The isolated fragments were subjected to specific cleavage reactions, then the sequence analysis was carried out according to the method of Haxam Gilbert, loc * cit * The sequence of the following Table 2

am undon and

29« 8» 80 GZ 57 941 1829 «8» 80 GZ 57 941 18

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zieht sich auf eine Zusammenstellung der Ergebnisse dieser Versuchsreihen und ähnlicher Versuchsreihen mit cDNS und . Plasmid-Vektoren aus ccd El wie pMß-9 und pBR~322e Am 5'-Ende ist eine Sequenz von schätzungsweise 50 bie 120 Nucleotiden Länge unbestimmt, und das Poly-dA-Segment am 3*-Ende ist von verschiedener Länge* Diese Sequenz,entspricht dem derzeitigen Wissensstand, wobei selbstverständlich weitere Untersuchungen zusätzliche Details eröffnen oder die'Notwendigkeit zu geringfügiger Revision einiger Bereiche mit sich bringen können* Die entsprechende Aminosäuresequenz von Ratten-Proinsulin beginnt mit der mit 1 bezeichneten Triplett--Stellung und endet aiii der mit 86 bezeichneten Triplett-Stellung,. Einige Ungewissheit verbleibt im Hinblick auf die in gestrichelter Linie unterstrichene Sequenz*draws on a compilation of the results of these test series and similar series of experiments with cDNA and. Plasmid vectors such as ccd El PMSS-9 and pBR 322 ~ e at the 5 'end is undetermined a sequence of estimated 50 bie 120 nucleotides in length, and the poly-dA-segment at the 3' end is of different length * These Sequence corresponds to the current state of knowledge, whereby, of course, further investigations may open up additional details or may necessitate a slight revision of some areas. The corresponding amino acid sequence of rat proinsulin begins with the triplet position designated 1 and ends with 86 designated triplet position,. Some uncertainty remains with respect to the dashed line underlined sequence *

8080

041 18041 18

- 44- 44

Tabelle 2Table 2

/unbestimmt/ ——GCC CTG CTC CTC CTC TGG GAG CCC AAG CCT'/ indeterminate / --GCC CTG CTC CTC TGC GAG CCC AAG CCT '

2020

GGT CCT CAC CTG GTG GAC GCT CTG TAG CtG GTG TGT CCGGGT CCT CAC CTG GTG GAC GCT CTG TAG CtG GTG TGT CCG

40 GAA GTG GAG GAC CCG CAA GTG CCA CAA CTG GAG CTC GCT40 GAA GTG GAG GAC CCG CAA GTG CCA CAA CTG GAG CTC GCT

60 . 7060. 70

CTG GAG GTT GCC CGG CAG AAG CGT CGC ATT GTG GAT CACCTG GAG GTT GCC CGG CAG AAG CGT CGC ATT GTG GAT CAC

86 AAC TAC TGC AAC TGA GTTCAATCAATTCCCGATCCACCCCTCTGCA86 AAC TAC TGC AAC TGA GTTCAATCAATTCCCGATCCACCCCTCTGCA

ii: gestrichelter Linie unterstrichen ~ Bereiche vorhandenerii: dashed line underlined ~ areas of existing ones

Unsicherheituncertainty

.29« 8« GZ 57 941.29 «8« GZ 57 941

(Fortsetzung)(Continuation)

1 CCT CAG CCT TTT GTC AAA CAC CAC CTT TGT1 CCT CAG CCT TTT GTC AAA CAC CAC CTT TGT

3030

GAA CGT GGT TTC TTC TAC AGA CCC AAG- TCC CGT CGTGAA CGT GGT TTC TTC TAC AGA CCC AAG-TCC CGT CGT

50 CGAGGC CCG CAG GCC GCG CAG CTT CAG ACC TGG CCA50 CGAGGC CCG CAG GCC GCG CAG CTT CAG ACC TGG CCA

80 TGC TGC ACC AGC ATC TGC TCC CTC TAG CAA CTG GAG80 TGC TGC ACC AGC ATC TGC TCC CTC TAG CAA CTG GAG

TGAATAAACCCTTTGAATGACG-poly ATGAATAAACCCTTTGAATGACG-poly A

29* Se 80 GZ 57 941 1829 * Se 80 GZ 57 941 18

Eine menschliches Insulin codierende Nucleotidsequenz wird nach der Vorschrift der Beispiele 1 bis 4 isoliert, gereinigt und in ein Plasmid inseriert, wobei man. von menschlichem Pankreasgewebe ausgeht, das einer geeigneten Quelle entstammt j zum Beispiel einem gespendeten Pankreas oder einem frischen Leichnam oder einem menschlichen Insulinoma» Ein Mikroorganismus wird im 'wesentlichen nach der Vorschrift von Beispiel 4 erzeugt, mit einer die A- und B-Kette von menschlichem Insulin codierenden Nucleotidsequenz» Die bekannte Aminosäuresequenz der Α-Kette lautett A nucleotide sequence encoding a human insulin is isolated, purified and inserted into a plasmid according to the protocol of Examples 1 to 4, using. emanating from a suitable source, for example, a donated pancreas or a fresh corpse or a human insulinoma. "A microorganism is produced essentially according to the protocol of Example 4 , with one the A and B chains of human Insulin-encoding nucleotide sequence »The known amino acid sequence of the Α chain is t

1 10 1 10

Giy^Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Glu-Giy ^ Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Glu-

20 ;Leu«Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn20; Leu "Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn

Die Aminosäuresequenz der Kette B lautet?The amino acid sequence of chain B is?

1 Io1 oo

Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala^Leu-Phe-Val-Asn-Glu-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala ^ Leu-

20 3020 30

Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-'Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr .Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-'Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr.

Die Arainossuresequenzen werden ausgehend vorn Ende mit freier Arninogruppe beziffert, vergleiche Smith, L8F^, Diabetes 21, (Erge Z)1 458 (1972)*The Arainossuresequenzen be quantified starting from the end with free Arninogruppe, see Smith, L 8 F ^, Diabetes 21, (Erg e Z) 1 458 (1972) *

Be-ispiel 7Beisplay 7

Bei Genen nicht-menschlichen Ursprungs erfordern die US-Sich-srhe-itsbestirnraungen nicht die Isolierung einer cDNS go hoher Reinheit wie bei menschlicher cDNS, Es iet daher niöglich, die das gesamte Ratten-Wschstumshormon-StrukturgenFor genes of non-human origin, the US's own rheumatoid arthritis does not require the isolation of a high purity cDNA gene as with human cDNA, therefore it may not be the whole rat growth hormone structural gene

. 29· 8« 80 .#/ GZ 57 941 18·, 29 · 8 «80. # / GZ 57 941 18 ·

Sas «β* Ii Sas «β * Ii

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enthaltende cDNS zu isolieren, indem man elektrophoretisch abgetrennte DNS der erwarteten Länge von etwa 800 Basenpaaren (entsprechend der bekannten Aminosäurelänge dos Wachstumshormons) isolierte. Als Quelle für Ratten-Wachstumshormon-mRNS wurden gezüchtete Hypophysezellen von Ratten (sub-Klon des Zellstamms GH-I, zu beziehen bei der American Type Culture Collection) verwendet, vergleiche Tashjian, A9 H» et* al9, Endochrinology 82, 342 (1968). Werden diese Zellen unter normalen Bedingungen gezüchtet, so macht die Wachstumshormon-mRNS nur 1 bis 3 % der gesamten Poly-Ä-enthaltenden RNS aus» Die Menge an Wachstumshormon-mRNS wurde jedoch über die Menge anderer mRliS in der Zelle erhöht durch die synergistische Einwirkung von Thyroidhormoneri und Gluco« corticoiden»_ Die RNS wurde aus 5 χ 10 -Zellen gewonnen, die in einer Suspensionskultur gezüchtet und zur Produktion von Wachstumshormon disponiert wurden durch Zusatz von 1 niM Dexamethason und 1OmM L-Triiodthyronin zum Medium 4 Tage vor dem Sammeln der Zeilen« Die polyadenylierte RNS wurde aus der cytoplasmischen Mernbranf raktion der gezüchteten Zellen isoliert, siehe dazu Martial, 3* Α., Baxter, 3« D«, ,Goodman, H* Ho und Seeburg, P4 H,, Proc» Nat« Acad«, Sei« USA 74, 1816 (1977), und Bancroft, Fe C» , Wu5,, G* und Zubay, G0, Procs Nat* Acade Sei«, USA 70, 3646 (:1973)e Die rnRNS wurden dann im wesentlichen nach der Vorschrift der Beispiele 1, 2 und 3 weiter gereinigt und in doppelsträngige cDNS transcribierte Nach der Fraktionierung der Gel-Elektrophorese wurde eine schwache, aber deutliche Bande entsprechend einer DNS. mit etwa 800 Basenpaaren Länge beobachteteto isolate cDNA containing electrophoretically isolated DNA of the expected length of about 800 base pairs (corresponding to the known amino acid length of the growth hormone) isolated. As a source of rat growth hormone mRNA, cultured rat pituitary cells (subclone of the cell strain GH-I, available from the American Type Culture Collection) were used, see Tashjian, A 9 H et al 9 , Endochrinology 82, 342 (1968). When these cells are grown under normal conditions, the growth hormone mRNA constitutes only 1 to 3 % of the total poly A-containing RNA. However, the amount of growth hormone mRNA was increased by the amount of other m Rli S in the cell due to the synergistic action Thyroid hormone and glucocorticoid RNA The RNA was obtained from 5x10 cells grown in a suspension culture and predisposed to growth hormone production by adding 1 mM dexamethasone and 10 mM L-triiodothyronine to the medium 4 days prior to collection Lines "The polyadenylated RNA was isolated from the cytoplasmic nuclear fraction of the cultured cells, see Martial, 3 * Α., Baxter, 3" D, ", Goodman, H * Ho, and Seeburg , P 4 H," Proc Nat " Acad, "USA 74, 1816 (1977), and Bancroft, F e C", Wu 5 "G * and Zubay, G 0 , Proc s Nat * Acade Sei", USA 70, 3646 (: 1973) e The rnRNAs were then essentially in accordance with the instructions of Examples 1, 2 u nd 3 further purified and transcribed into double-stranded cDNA after the fractionation of gel electrophoresis has been a weak but distinct band corresponding to a DNS. with about 800 base pairs in length

Die Behandlung der gesamten, durch Transcription aus der kRMS der gezüchteten Hypophysenzellen erhaltene cDMS mit .Hhal-Endonuclea.se ergab zwei DMS-Hauptf ragmen te (nach elsk-The treatment of the whole, obtained by transcription from the KrMS the cultured pituitary cells CDMS with .Hhal-Endonuclea.se gave (after te ragmen two DMS Hauptf elsk-

29* 8« 80 GZ 57 941 1829 * 8 «80 GZ 57 941 18

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trophoretischer Trennung) entsprechend etwa 320 Nucleotiden (Fragment A) und 240 Nucleotiden (Fragment B). Die Nucleotidsequenzanalysa der Fragmente A und B gemäß der Vorschrift von Beispiel 5 ergab, daß diese Fragmente tatsächlich Portionen der codierenden Region für Ratten-Wachstumshormon waren, und zwar auf der Basis der bekannten Aminosäuresequenz für Ratten-Wachstumshormon und durch Vergleich mit anderen bekannten IVachsturnshormonsequenzen ι vergleiche Wallis, Mp und Davies,' Re V» N*, Growt Hormone And Related Peptides (Hrsg· Copecile, Ae und Muller» Ee E3), S« 1 - 14 (Elsevier, New York, 1976), und Dayhoff, M. 0e, Atlas of Protein Sequence and Strukture, 5, Erg* 2, S, 120-121 (National Biomedical Research Foundation, Washington, D« C, 1976)* Wird die doppelsträngige cONS mit 800 Basenpaaren nach der vorstehend beschriebenen elektrophoretischen Isolierung analog mit Hhal-Endonuclease behandelt, so erhält man unter den Hauptspaltprodukten zwei Fragmente, die in der Länge den Fragmenten A und B entsprechen*trophoretic separation) corresponding to about 320 nucleotides (fragment A) and 240 nucleotides (fragment B). The Nucleotidsequenzanalysa of the fragments A and B according to the procedure in example 5 revealed that these fragments were actually portions of the coding region for rat growth hormone, and on the basis of the known amino acid sequence for rat growth hormone, and by comparison with other known IVachsturnshormonsequenzen compare ι Wallis, Mp and Davies, 'R e V' N *, Growt Hormones and Related Peptides (Ed. Copecile, A e and Muller E e E 3 ), S 1 - 14 (Elsevier, New York, 1976), and Dayhoff, M. 0 e, Atlas of protein Sequence and Strukture, 5, Erg * 2, S, 120-121 (National Biomedical Research Foundation, Washington, D 'C, 1976) * If the double-CONS 800 base pairs of the above treated electrophoretic isolation described analogously with Hha I endonuclease, as obtained under the main degradation products of two fragments which correspond in length to the fragments A and B *

Da die Ratten-Waehstumshorrnon-cDNS mit etwa 800 Basenpaaren nicht unter Rückgriff auf· die Behandlung mit Restriktions- Endonuclease gereinigt wurde, mußte die DNS zwecks Entfernung ungepaarter einsträngiger Enden behandelt vverdene In der Praxis -entfernt man diese ungepaarten Enden vor aer elektrophoretischen Trennung in 25 ,ul 60 mlA Tris-HCl, pH 7,5, 8 mM MgCl9, 10 mH ß-Merkeptoothanol, 1 mM ATP und 200 ,uM von jedem der Nucleotide dATP, dTTP, dGTP und dCTPe Das Gemisch wurde mit einer Einheit Crt ccli DNS-Polymerase I bei 10 C 10 Min« inkubiert, um alle hervortretenden 31-Enden zu entfernen und alle hervortretenden 5!-Enden aufzu~ füllen« DNS-Polymarase I-ist ein handelsübliches Produkt (ßpehringer-Mannheim Bicchamicals, Indianapolis, Indiana)».Since the rat Waehstumshorrnon cDNA was not cleaned with about 800 base pairs with recourse to · the treatment with restriction endonuclease, the DNA had to the purpose of removing unpaired single-stranded ends treated vverden e In practice -Removes these unpaired ends before aer electrophoretic separation in 25, μl 60 ml A Tris-HCl, pH 7.5, 8 mM MgCl 9 , 10 mH β-merkeptoothanol, 1 mM ATP and 200 μM of each of the nucleotides dATP, dTTP, dGTP and dCTP e The mixture was combined with one unit C rt CCLI DNA polymerase I incubated at 10 C for 10 minutes, "to remove any protruding 3 1 tails and all protruding 5! -During the end of the "DNA polymarase I" is a commercially available product (βpehringer-Mannheim Bicchamicals, Indianapolis, Indiana) ".

β,β,

29» 8* 80 GZ 57 941 1829 »8 * 80 GZ 57 941 18

- 49 -- 49 -

An die Ratten-Wachstumshormon-cDNS mit etwa 800 Basenpaaren wurden chemisch synthetisierte Hind-IIl-Bindeglieder nach der Vorschrift von Beispiel 3 addierte Das Plasmid pBR-322 mit einem Ampicillin-Resistenzgen und einer einzigen Hind-III-Stelle im Tetracyclin-Resistenzgen wurde mit Hind-III-Endonuclease und alkalischer Phosphatase nach der Vorschrift von Beispiel 4 vorbehandelt« Das so behandelte Plasmid wurde mit oer Ratten-Wachstunishormon-cDNS mit den 800 Basen» paaren in einer DNS-Ligase-Reaktion gemäß Beispiel 3 kombiniert* Das Gemisch zur Ligase-Reaktion wurde zur Transfermierung einer Suspension von Ee~coli~X~:L776-Zellen, die gemäß Beispiel 3 behandelt worden waren, verwendet« Die re~ kombinierten Kolonien wurden auf Grund ihres Wachstums auf Ampicillin enthaltende Nährplatten und ihrer Unfähigkeit zum Wachstum auf 20 ,ug/ml Tetracyclin ausgesondert» 10 derartiger Kolonien wurden erhalten, die das Plasmid mit einer Insertion von 800 Basenpaaren enthielten« Die Freisetzung erfolgte durch Hind-III-Spaltung«Chemically synthesized Hind IIl linkers were added according to the protocol of Example 3 to the approximately 800 base pair rat growth hormone cDNA. The plasmid pBR-322 with an ampicillin resistance gene and a single Hind III site in the tetracycline resistance gene was labeled with Hind III endonuclease and alkaline phosphatase according to the procedure of example 4 pretreated "the thus treated plasmid was oer rat wax Tunis hormone cDNA with the 800 bases" combined pairs in a DNA ligase reaction according to example 3 * the mixture of ligase reaction was to Transfermierung a suspension of e coli e ~ ~ ~ X: L776 cells that had been treated according to example 3, "used the re ~ colonies were combined due to their growth containing ampicillin nutrient plates and their inability to grow on 20 μg / ml tetracycline secreted »10 of such colonies were obtained containing the plasmid with an insertion of 800 base pairs« Die Fre was done by Hind III split «

Die Ratten-Wachstumshormon-DNS (RGH-DNS) mit 800 Basenpaaren wurde in präparativen Mengen aus dem rekombinierten Klon 'pRGH-1 isoliert, und die Nucleotidsequenz wurde, wie in Beispiel 5 beschrieben, ermittelt«, Die Nucleotidsequenz umfaßte Teile der 5'°untranslatierten Region des Ratten-Wachstumshormons und eine Sequenz von 26 Aminosäuren, die im Proteinvorläufer des Wachstumshormons vor der Sekretion gefunden wird» Die aus der Gen-Sequenz gefolgerte mRN3-Se~. quenz zeigt folgende Tabelle 3e Die vorausgesagte Aminosäuresequenz stimmt gut überein (mit Ausnahme der Stellungen 1 und 8) mit aer Teilsequenz des Ratten-Wachstumshormons gemäß Wallis und.Davisss loce citt/ die die Reste 1 - 43,The 800 base pair rat growth hormone DNA (RGH DNA) was isolated in preparative amounts from the recombinant clone pRGH-1 and the nucleotide sequence was determined as described in Example 5. The nucleotide sequence comprised portions of the 5 ° rat growth hormone untranslated region and a sequence of 26 amino acids found in the growth hormone protein precursor prior to secretion »The mRNA sequence deduced from the gene sequence. sequence shows the following Table 3 e The predicted amino acid sequence agrees well (except for the positions 1 and 8) aer partial sequence of the rat growth hormone according to Wallis und.Daviss s e loc cit t / comprising residues 1-43,

tata

29# 8β 80 GZ 57 941 1829 # 8 β 80 GZ 57 941 18

65 - 69, 108 - 113, 133 - 143 und 150 - 190 aufweist, Tabelle 365-69, 108-113, 133-143 and 150-190, Table 3

DNS-Nucleotidsequenz eines Stranges, der die gesamte Ratten-Wachstumshormon codierende Sequenz enthalte Die entsprechenden Aminosäuren werden, zusammen mit ihrer Stellungsnummer in bezug auf das Amino-Ende aufgeführte Negativ bezifferte Aminosäuren entsprechen der Sequenz von Pro-Wachstumshormon· Die entsprechende mRNS-Sequenz ist die gleiche, lediglich wird in der mRNS T durch LJ ersetzt;DNA nucleotide sequence of a strand containing the entire rat growth hormone coding sequence. The corresponding amino acids, together with their positional number, are labeled with respect to the amino terminus corresponding to the sequence of pro-growth hormone. The corresponding mRNA sequence is same, only in the mRNA T is replaced by LJ;

29* 8β 80 GZ 57 941 1829 * 8 β 80 GZ 57 941 18

Tabelle 3Table 3

• . Met Ala Ala•. Met Ala Ala

5·—GTGGACAGATCACTGAGTGGCG ATG CCT CCA5 · -GTGGACAGATCACTGAGTGGCG ATG CCT CCA

Trp Pro Gin GIu Ala GIy Ala Leu Pro Ala Met Pro Leu Ser TGG CCT CM GAG CCT GGT GCT TTA CCT GCC ATG CCC TTC TCCTrp Pro Gin GIu Ala GIy Ala Leu Pro Ala Met Pro Leu Ser TGG CCT CM GAG CCT GGT GCT TTA CCT GCC ATG CCC TTC TCC

Ala Ala Asp Thr Tyr.Lye GIu Phe Glu Arg Ala, Tyr lie Pro CCT CCT CAC AGC TAC AAA GAG TTC GAG CGT CCC TAG ATT CCCAla Ala Asp Thr Tyr.Lye GIu Phe Glu Arg Ala, Tyr lie Pro CCT CCT CAC AGC TAC AAA GAG TTC GAG CGT CCC TAG ATT CCC

60 Ser Glu Thr He Pro Ala Pro Thr Gly Lys Glu Glu Ala Gin60 Ser Glu Thr He Pro Ala Pro Thr Gly Lys Glu Glu Ala Gin

TCA GAG ACC ATC CCA GCC CCC ACC GGC AAG GAG GAG CCC CAGTCA GAG ACC ATC CCA GCC CCC ACC GGC AAG GAG GAG CCC CAG

Ser Trp Leu Gly Pro VaI Gin Phe Leu Ser Arg He Phe Thr TCA TGG CTG CGG CCC CTG CAG TTT CTC AGC AGG ATC TTT ACC Ser Trp Leu Gly Pro VaI Gin Phe Leu Ser Arg He Phe Thr TCA TGG CTG CGG CCC CTG CAG TTT CTC AGC ATG ATC TTT ACC

120 AsP Leu Glu Glu Gly He Gin AIa Leu Met Gin Glu Leu Glu'120 AsP Leu Glu Glu Gly He Gin Ala Leu Met Gin Glu Leu Glu '

GAC CTG GAA CAC GCC ATC CAG CCT CTG ATG CAG GAG CTG GAAGAC CTG GAA CAC GCC ATC CAG CCT CTG ATG CAG GAG CTG GAA

Phe Asp Ala Asn Met Arg Ser Asp Asp Ala Leu Leu Lys Asn TTT GAC CCC AAC ATG CCC AGC GAT GAC GCT CTG CTC AAA AACPhe Asp Ala Asn Met Arg Ser Asp Asp Ala Leu Leu Lys Asn TTT GAC CCC AAC ATG CCC AGC GAT GAC GCT CTG CTC AAA AAC

ISO Tyr Leu Arg VaI Met Lys Cys Arg Arg Phe AIa Glu Ser SerISO Tyr Leu Arg VaI Met Lys Cys Arg Arg Phe AIa Glu Ser Ser

TAG CTG CGG CTC ATG AAC TGT CGC CGC TTT CCG GAA ACC ACC CTGCCAACTGCCACCCCTACACTTTGTCCTAATAAAATTAATGATGCATCATATCTAG CTG CGG CTC ATG AAC TGT CGC CGC TTT CCG GAA ACC ACC CTGCCAACTGCCACCCCTACACTTTGTCCTAATAAAATTAATGATGCATCATATC

29* 8. 80 GZ 57 941 1329 * 8. 80 GZ 57 941 13

(Fortsetzung)(Continuation)

Asp Ser CIn Thr Pro Trp Leu Leu Thr Phe Ser Leu Leu Cys CAC TCT CAG ACT CCC TGG CTC CTG ACC TTC AGC CTG CTC TCCAsp Ser CIn Thr Pro Trp Leu Leu Thr Phe Ser Leu Leu Cys CAC TCT CAG ACT CCC TGG CTC CTG ACC TTC AGC CTG CTC TCC

'20'20

eer Leu Phe AIa Asn Ala VaI Leu Arg Ala Gin His Leu His ACT CUG TTT CCC AAT GCT GTG CTC CCA CCC CAG CAC CTG CACeu Leu Phe AIa Asn Ala VaI Leu Arg Ala Gin His Leu His ACT CUG TTT CCC AAT GCT GTG CTC CCA CCC CAG CTAC CAC

40 .40.

GIu GIy Gin Arg Tyr Ser lie Gin Asn Ala Gin Ala Ala Phe CAG GGA CAC CGC TAT TCC ATT CAG AAT GCC CAG GCT GCT TTCGIu GIy Gin Arg Tyr Ser Gin Asn Ala Gin Ala Ala Phe CAG GGA CAC CGC TAT TCC ATT CAG AAT GCC CAG GCT GCT TTC

8o GIn Arg Thr Asp Met Glu Leu Leu Arg Phe Ser Leu Leu Leu CaG AgA ACT GAC ATG GAA TTG CTT CGC TTC TCG CTC CTG CTC8o GIn Arg Thr Asp Met Glu Leu Leu Arg Phe Ser Leu Leu Leu CaG AgA ACT GAC ATG GAA TTG CTT CGC TTC TCG CTC CTG CTC

100 Ash Ser Leu Met Phe GIy Thr Ser Asp Arg VaI Tyr Glu Lye AAC AGC CTG ATG TTT GGT ACC TCG GAC CGC GTC TAT GAG AAA100 Ash Ser Leu Met Phe GIy Thr Ser Asp Arg VaI Tyr Glu Lye AAC AGC CTG ATG TTT GGT ACC TCG GAC CGC GTC TAT GAG AAA

140 Asp GIy Ser Pro Arg JIe 'GIy Gin He Leu Lys GIn Thr Tyr GAC GGCAGC CCC CGT ATT GGG CAG ATC GTC AAG CAA ACC TAT140 Asp GIy Ser Pro Arg JIe 'GIy Gin He Leu Lys GIn Thr Tyr GAC GGCAGC CCC CGT ATT GGG CAG ATC GTC AAG CAA ACC TAT

160 Tyr GIy Leu Leu Ser Cys Phe Lys Lys Asp Leu Hie Lys AIa TAT GGG CTG CTC TCC TGC TTC AAG AAG GAC CTG CAC AAG CCA160 Tyr GIy Leu Leu Ser Cys Phe Lys Lys Asp Leu Hie Lys AIa TAT GGG CTG CTC TCC TGC TTC AAG AAG GAC CTG CAC AAG CCA

Cyβ Ala Phe Cyβ Ala Phe

TGT GCT TTC TAG GCACAGAGTGGTGTCTCTGCGGCACTCCCCCGTTACCGCTGT GCT TTC TAG GCACAGAGTGGTGTCTCTGCGGCACTCCCCCGTTACCGC

poly(A) — 3'poly (A) - 3 '

Leu Leu CTG CTGLeu Leu CTG CTG

GIn Leu GAG CTGGIn Leu GAG CTG

Cys Phe TCC TTCCys Phe TCC TTC

He GIn ATC CAGHey GIn ATC CAG

Leu Lys CTG AAGLeu Lys CTG AAG

Asp Lys GAC AAGAsp Lys GAC AAG

GIu Thr GAG ACCGIu Thr GAG ACC

29» 8,29 »8,

GZ 57 941GZ 57 941

- 53 -- 53 -

(Fortsetzung)(Continuation)

CTGTACTCTGTACT

29» 8, 80 GZ 57 941 1829 »8, 80 GZ 57 941 18

Die Isolierung von menschlicher Wacheturnshormon-mRNS erfolgt im wesentlichen nach der Vorschrift von Beispiel 7, lediglich ist das biologische Ausgangsmaterial menschliches Hypo·» physentumorgewebe«, Fünf benigne Hypophysentumoren vom Menschen, die nach chirurgischer Entfernung in flüssigem Stickstoff eingefroren worden waren, und von denen jeder-0,4 bis 1,5 g wog'* wurden in 4molarer Gunidiniumthiocyanat-Lösung die an Merkaptoethanol Imolar und auf pH 5,0 gepuffert worden war, bei 4 0C aufgetaut und homogenisiert* Das Homogenisat wurde über 1,2 ml 5,7molare Cäsiumchloridlösung, die 100 mmöl Ethylendiamintetraessigsäure enthielt, aufgeschieh» tet und 18 Std« bei 37 000 Umdrehungen/Minute im Rotor SW 50,1 einer Beckraann-Ultrazentrifuge bei 15 C zentrifugiert» Dabei gelangte die RNS auf den Boden des Zentrifugenrohres* Die weitere Reinigung mit einer Säule mit Oligo-dT und Sucrose-Gradientensedimentation erfolgte wie in den Beispielen 1, 2 und 3r Etwa 10 % ö.er so isolierten RNS codierten Wachstumshormon, wie abzuschätzen war aus der Einverleibung eines radioaktiven Aminosäure-Vorläufers in Niederschlags- material aus Antiwachsturnshorraon in einem zellfreien Translationssystein aus Weizönkeimen; vergleiche Roberts, B* E. und Patterson, Be H, , Proc« N-ate Äcad* Sei« USA /Ό, 2330 (1973)«. Die Herstellung der cDM8"von menschlichem. Wachstumshormon erfolgt im wesentlichen wie in Beispiel 7 beschrieben« Die cDNS wird durch Gel-Elektrophorese fraktioniert, und das zu einer etwa SOO Nucleotiden Lange entsprechenden Stellung wandernde Material wird zur Klarierung ausgewählt* Diese Fraktion wird mit DNS-Polyraerase 1, wie in Beispiel 6 beschrieben, behandelt,' dann erfolgt End-Addition der Hind-The isolation of human goitrogen hormone mRNA is essentially as described in Example 7, except that the biological source is human hypo-soympathetic tissue, five benign human pituitary tumors that have been frozen in liquid nitrogen after surgical removal, and each of which -0.4 to 1.5 g weighed '* were in 4molarer Gunidiniumthiocyanat solution which had been buffered at Imolar mercaptoethanol and adjusted to pH 5.0, thawed at 4 0 C and homogenized * the homogenate was 1.2 ml 5, 7 molar cesium chloride solution containing 100 mmol of ethylenediaminetetraacetic acid was added and centrifuged for 18 hours at 37,000 revolutions / minute in rotor SW 50,1 of a Beckraann ultracentrifuge at 15 ° C. »The RNA was placed on the bottom of the centrifuge tube * Further purification with a column with oligo-dT and sucrose gradient sedimentation was carried out as in Examples 1, 2 and 3r about 10 % ö.er so isol Formed RNA-encoded growth hormone was estimated to be from the incorporation of a radioactive amino acid precursor into anti-growth hormone precipitate in a cell-free wheat cell translation cell; compare Roberts, B * E. and Patterson, B e H, Proc «N-at e Cecad * Be« USA / Ό, 2330 (1973) «. The production of cDM8 "from human growth hormone is essentially as described in Example 7." The cDNA is fractionated by gel electrophoresis and the material migrating to a position corresponding to about SOO nucleotides in length is selected for clearing. Polyraerase 1, as described in Example 6, 'then takes place end-addition of hindrance

29* S* 80 GZ 57 941 1829 * S * 80 GZ 57 941 18

ΣΙΪ-Bindeglieder« Die cDNS wird dann mit dem mit alkalischer Phosphatase behandelten Plasrnid pBR-322 und DNS-Ligase rekombinierte Mit der rekombiriierten DNS wird E0 coli.X-1776 transformiert, und ein die Wachstumshormon-DNS enthaltender Stamm wird ausgewählt» Dieser Stamm wird in präparativen Mengen gezüchtet, die DNS wird daraus isoliert, und ihre Nucleotidseque'nz wird bestimmt e Die klonierte Sn/achstumshormon~DNS enthält die die gesamte Aminosäuresequenz den menschlichen Wachstumshormons codierenden Nucleotide* Die ersten 23 Aminosäuren des menschlichen Wachstumshormons sindΣΙΪ-links "The cDNA is then recombined with the treated with alkaline phosphatase Plasrnid pBR-322 and DNA ligase The rekombiriierten DNS E 0 coli.X-1776 is transformed, and a growth hormone DNA containing strain is selected" This strain is grown in preparative amounts, the DNA is isolated therefrom, and their Nucleotidseque'nz is determined e / achstumshormon the cloned Sn ~ contains DNA encoding the human growth hormone coding nucleotides * are the entire amino acid sequence the first 23 amino acids of human growth hormone

Io HpN-P^e-Pr o~Thr-lie-Pro-Leu» Se r-Arg-Leu-Ph e» Asp-Asn-Ala-Met-Io HpN-P ^ e-Pr o ~ Thr-lie-Pro-Leu »Se r-Arg-Leu-Ph e» Asp-Asn-Ala-Met

20 Leu~Arg-Ala~His-Arg-Leu-His~Gln-Leu-e 20 ~ Leu-Arg-Ala ~ His-Arg-Leu-His-Leu-Gln ~ e

Die restliche Sequenz zeigt die Tabelle 4% The rest of the sequence shows the table 4%

Tabelle 4 ' " .Table 4 "".

Nucleotidsequenz eines Stranges von menschlicher Wachstumshormon-DNS« Die Zahlen beziehen sich auf die Aminosäuresequenz des menschlichen Wachstumshormons, beginnend am Am'ino~Ende* Die DNS-Sequenz entspricht der mRNS-Sequenz für menschliches Wachstumshormon, lediglich ersetzt in der fliRNS- U das T» 'Nucleotide sequence of a strand of human growth hormone DNA "The numbers refer to the amino acid sequence of the human growth hormone, starting at the Am'ino ~ end * The DNA sequence corresponds to the mRNA sequence for human growth hormone, replacing only the T in the fliRNA-U »'

29c S3 80 GZ 57 941 1829c S 3 80 GZ 57 941 18

Tabelle 4Table 4

24 3424 34

Ala Phe Asp Thr Tyr Gin GIu Phe GIu GIu Ala TyrAla Phe Asp Thr Tyr Gin GIu Phe GIu GIu Ala Tyr

G. GCC TTT GAC ACC TAG CAG GAG TTT GAA GAA GCC TATG. GCC TTT GAC ACC DAY CAG GAG TTT GAA GAA GCC ACT

60 Thr Ser Leu Cys Phe Ser GIu Ser He Pro Thr pro Ser ACC TCC CTC TGT TTC TCA GAG TCT ATT CCG ACA CCG TCC60 Thr Ser Leu Cys Phe Ser GIu Ser He Pro Thr per Ser ACC TCC CTC TGT TTC TCA GAG TCT ATT CCG ACA CCG TCC

80 Arg lie Ser Leu Leu Leu lie Gin Ser Trp Leu GIu Pro CGC ATC TCC CTG CTG CTC ATC CAG TCG TGG CTG GAG CCC80 Arg lie Ser Leu Leu Leu lie Gin Ser Trp Leu GIu Pro CGC ATC TCC CTG CTG CTC ATC CAG TCG TGG CTG GAG CCC

GIy Ala Ser Asp Ser Asn VaI Tyr Asp Leu Leu Lys Asp GGC GCC TCT GAC AGC AAC GTC TAT GAC CTC. CTA AAG GACGIy Ala Ser Asp Ser Asn VaI Tyr Asp Leu Leu Lys Asp GGC GCC TCT GAC AGC AAC GTC TAT GAC CTC. CTA AAG GAC

140 GIy Ser· Pro Arg Thr GIy Gin He Phe Lys Gin Thr Tyr CCC AGC CCC CCG ACT GGG GAG ATC TTC AAG CAG ACC TAC140 GIy Ser · Pro Arg Thr Gly Gin He Phe Lys Gin Thr Tyr CCC AGC CCC CCG ACT GGG GAG ATC TTC AAG CAG ACC TAC

160 Lys Asn Tyr GIy Leu Leu Tyr Cys Phe Arg Lys Ar>p Met CAAG AAC TAC CCG CTG CTC TAC TGC TTC AGG AAG CAC ATG160 Lys Asn Tyr GIy Leu Leu Tyr Cys Phe Arg Lys Ar> p Met CAAG AAC TAC CCG CTG CTC TAC TGC TTC AGG AAG CAC ATG

191 Vai GIu GIy Ser Cys GIy Phe 191 Vai GIu Giy Ser Cys GIy Phe

CTG CAG GGC AGC TGT GGC TTC TAG CTCCCCGGGTGGCATCCCTCTG CAG GGC AGC TGT GGC TTC TAG CTCCCCGGGTGGCATCCCT

I I? I?

29, 8, 80 GZ 57 941 1829, 8, 80 GZ 57 941 18

- 57 -- 57 -

Tabello 4 (Fortsetzung)Tabello 4 (continued)

He Pro Lys GIu Gin Lys Tyr Ser Phe Leu Gin Asn Pro Gin ATC CCA AAG CAA CAG MG TAT TCA TTC CTG CAG AÄC CCC CAGHe Pro Lys GIu Gin Lys Tyr Ser Phe Leu Gin Asn Pro Gin ATC CCA AAG CAA CAG MG TAT TCA TTC CTG CAG AEC CCC CAG

Asn Asg GLu Glu Thr Gin GIn Lys Ser Asn Leu GIu Leu Leu AAC AGG GAG CM ACA CAA CAG ΑΛΑ TCC AAC CTA. GAG CTG CTCAsn Asg GLu Glu Thr Gin GIn Lys Ser Asn Leu Giu Leu Leu AAC AGG GAG CM ACA CAA CAG ΑΛΑ TCC AAC CTA. GAG CTG CTC

100100

VaI Gin Phe Leu Arg Ser VaI Phe AIa Asn Asn Leu VaI ιyr GTG CAG TTC CTC AGG AGT CTC TTC GCC AAC AAC CTG CTG TACVaI Gin Phe Leu Arg Ser VaI Phe AIa Asn Asn Leu VaI ιyr GTG CAG TTC CTC AGG AGT CTC TTC GCC AAC AAC CTG CTG TAC

120 Leu GIu GIu Gly He Gin Thr Leu Met GIy Arg Leu Glu Asp CTA GAG CAA GCC ATC CAA ACG CTG ATG GGG AGG CTG GAA GAC120 Leu GIu GIu Gly He Gin Thr Leu Met GIy Arg Leu Glu Asp CTA GAG CAA GCC ATC CAA ACG CTG ATG GGG AGG CTG GAA GAC

Ser Lys Phe Asp Thr Asn Ser His Asn His Asp Ala Leu Leu AGC AAG TTC GAC ACA AAC TCA CAC AAC CAT CAC TCA CTA CTCSer Lys Phe Asp Thr Asn Ser His Asn His Asp Ala Leu Leu AGC AAG TTC GAC ACA AAC TCA CAC AAC CAT CAC TCA CTA CTC

180 Asp Lys VaI Glu Thr Phe Leu Arg He VaI Gin Cys Arg Ser GAC AAG GTC GAG ACA TTC CTG CGC ATC GTG CAG TCC CGC TCT180 Asp Lys VaI Glu Thr Phe Leu Arg He VaI Gin Cys Arg Ser GAC AAG GTC GAG ACA TTC CTG CGC ATC GTG CAG TCC CGC TCT

TGACCCCTCCCCACTGCCTCTCCTGGCC --·TGACCCCTCCCCACTGCCTCTCCTGGCC - ·

3'3 '

. £ £ 4 &<& έ , GZ 57 941 18 , £ £ 4 &<& έ, GZ 57 941 18

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es erstmalig möglich, eine für ein spezifisches reguiatorisches Protein eines höheren Organismus,·wie zum Beispiel eines Wirbeltiers, codierende Nucleotidsequenz zu isolieren, ferner kann der Transfer der darin enthaltenen genetischen Information in einem Mikroorganismus ausgeführt werden in welchem die unbegrenzte Replikation möglich ist* Das offenbarte Verfahren kann auf die Isolierung und Reinigung des menschlichen Insulingens und seinen Transfer in einen Mikroorganismus angewandt werden« Ebenso kann menschliches Wachstumshormongen und können andere Proteingene isoliert., transferiert und in einem Mikroorganismus repliziert werden« Offenbart werden einige neue rekombinierte Plasmide, die in ihrer Nucleotideequcnz eine Struktur aufweisen, die durch Transcription aus einem Gen eines höheren Organismus erhalten wurde« Offenbart werden neue Mikroorganismen, die abgewandelt sind, so daß sie eine Nucleotidsequenz enthalten, die durch Transcription aus einem Gen eines höheren Organismus entstanden ist« Die Beispiele illustrieren die Erfindung am Transfer von Ratten-Gen für Proinsulin I in einen Stamm von Escherichia coli und am Transfer von Ratten-Gen für Wachstumshormon an einem Stamm von Ef coli» Die Sequenz des Hauptstücks des transferierten Gens wurde in jedem Fall ermittelt, wobei festgestellt wurde, da& sie die gesamte Aminosäuresequenz von Ratten-Proinsulin I bzw«. Ratten-Wachstumshormon codiert*By the method of the present invention, it becomes possible for the first time to isolate a nucleotide sequence coding for a specific regulatory protein of a higher organism, such as a vertebrate, further, the transfer of the genetic information contained therein can be carried out in a microorganism in which the unlimited replication The disclosed method can be applied to the isolation and purification of the human insulin gene and its transfer into a microorganism. "Likewise, human growth hormone gene and other protein genes can be isolated, transferred and replicated in a microorganism." Disclosed are some novel recombinant plasmids. which have in their nucleotide structure a structure obtained by transcription from a gene of a higher organism. "Disclosed are new microorganisms that are modified to contain a nucleotide sequence that is characterized by Transcription is originated from a gene of a higher organism "The examples illustrate the invention in the transfer of the rat gene for proinsulin I into a strain of Escherichia coli and in the transfer of the rat gene for growth hormone to a strain of E f coli" The sequence of the main piece of the transferred gene was determined in each case, whereby it was found, as & they the entire amino acid sequence of rat proinsulin I or. " Rat growth hormone coded *

Der hier beschriebene Mikroorganismus wurde bei der ATCC unter der Hinterlegungsnummer 3.1392 hinterlegte Weiterhin wurde dos Piasmid enthaltende Ratten-Insulingen, das unabhängig auf andere Mikroorganismen-Stämme übertrogen werden kann, unter der Hinterlegungsnummer 40003 bei der ATCC hinterlegteThe microorganism described herein was deposited with the ATCC under accession number 3.1392. Furthermore, the rat insulin gene containing piasmide, which can be independently outbred to other microorganism strains, was deposited with the ATCC under the accession number 40003

Claims (1)

Λ - « 29e 8β 80 Λ - « 29e 8β 80 2k4 Z6?. . · GZ 57 941 182k4 Z6 ?. , · GZ 57 941 18 . - 59 -, - 59 - le Verfahren zur Herstellung eines DNS-Transfer-Vektors mit einer Wachstumshormon codierenden Nucleotidsequenz, gekennzeichnet dadurch, daß manA method for producing a DNA transfer vector with a growth hormone encoding nucleotide sequence, characterized in that (a) Hypophysenzellen, die-Wachstumshormon codierende nRNS enthalten, isoliert,(a) pituitary cells containing growth hormone-encoding nRNA isolated, (b) die mRNS aus den Hypophysenzellen extrahiert in Gegenwart eines RNase-Inhibitors, wodurch der RNase-Abbau der mRNS verhindert wird,(b) the mRNA from the pituitary cells extracted in the presence of an RNase inhibitor, whereby RNase degradation of the mRNA is prevented, (c) die von Protein, DNS und anderer RNS irn wesentlichen freie mRNS isoliert,(c) isolating substantially free mRNA from protein, DNA and other RNAs, (d) eine doppelsträngige cDNS synthetisiert, deren einer Strang eine der mRNS komplementäre Nucleotidsequenz besitzt., wobei man eine cDNS mit einer Wachstumshormon codierenden Nucleotidsequenz erhält,(d) synthesizing a double-stranded cDNA having one strand of one of the mRNA has complementary nucleotide sequence., to obtain a cDNA having a nucleotide sequence encoding growth hormone, (e) einen DNS-Transfer-Vektor bereitstellt, der zur Bindung miteinander oder mit doppelsträngiger cDNS befähigte reaktionsfähige Enden besitzt, und(e) providing a DNA transfer vector which has reactive ends capable of binding with each other or with double-stranded cDNA, and (f) den DNS-Transfer-Vektor mit der doppelst rängigen cDNS mit einer Wachstumshormon codierenden Nucleotidsequenz verbindet«, (f) connecting the DNA transfer vector with the double-stranded cDNA with a nucleotide sequence encoding growth hormone. 2e Verfahren nach Punkt lf gekennzeichnet dadurch, daß man einen RNase-Inhibitor verwendet, der ein chaotropes Kation, ein chaotropes Anion und ein Disulfidbindungen spaltendes Mittel enthält».2 e The method of item l f characterized in that one uses a RNase inhibitor, which contains a chaotropic cation, a chaotropic anion and a disulfide cleaving agent ". 29ο 8« 80 GZ 57 941 1329o 8 «80 GZ 57 941 13 3« Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß man als chaotropes Kation Guanidiniumion und als chaotropes Anion Thiocyanation verwendet»3 «Method according to item 2, characterized in that guanidinium ion is used as chaotropic cation and thiocyanation as chaotropic anion» '4* Verfahren nach Punkt 2f gekennzeichnet dadurch, daß man eis Diaulfidbindungen spaltendes Mittel ß-Merkaptoethanol verwendet«.'4 * method according to item 2 f, characterized in that one uses ice Diaulfidbindungen-splitting agent ß-mercaptoethanol. Os Verfahren nach Punkt 1( gekennzeichnet dadurch, daß man als RNase-Inhibitor 4-molares Guanidiniumthiocyanat und 0,2-molares ß-Merkaptoethanol verwendete Os method according to item 1 ( characterized by using as an RNase inhibitor 4-molar guanidinium thiocyanate and 0.2-molar ß-mercaptoethanol 6« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die reaktionsfähigen Enden besitzenden DNS-Moleküle- in Stufe (f) nach einem Verfahren verknüpft werden, bei dem ein bestimmter Teil der reaktionsfähigen Enden an der Ver-. .knüpfung miteinander gehindert wirdt wobei das Verfahren darin besteht, daß man einen bestimmten Teil der reaktionsfähigen Enden mit einem Reagens behandelt, das zur Entfernung der 5'~terminalen Phosphatgruppen befähigt ist, und die DNS-Moleküle mit vorbehandelten und unbehan™ delten reaktionsfähigen Enden'zusammen mit einer DNS-Ligase inkubiert, die eine Verbindung zwischen den Enden herstellende Reaktion katalysiert unter Ausnahme der vorbehandelten Enden f die in der Ligase-katalysier-ten Reaktion nicht miteinander verbunden werden,6 "method according to item 1, characterized in that the reactive ends-owning DNA molecules - are linked in step (f) by a method in which a certain part of the reactive ends at the Ver. .knüpfung is prevented from each other t the method is that treating a specific part of the reactive ends with a reagent capable of removing the 5 '~ terminal phosphate groups, and the DNA molecules having pretreated and unbehan ™ punched reactive terminals, incubated together with a DNA ligase which catalyzes a link between the end-producing reaction, with the exception of the pretreated ends f which are not linked together in the ligase-catalyzed reaction, 7« Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch» daß man .zur Vorbehandlung der reaktionsfähigen Enden alkalische. Phosphatase verwendet« . . '7 "Process according to item 6, characterized in that. For the pretreatment of the reactive ends of alkaline. Phosphatase used «. , ' 29« 8. 80 GZ. 57 941 1829 «8. 80 GZ. 57 941 18 8« Vorfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die zu verbindenden DNS-Moleküle aus einem Gemisch aus mit Restriktions-iHndonuclease behandelter PlasmId-DNS und nicht-plasmider linearer DNS bestehen und der zur Behandlung bestimmte Teil die Plasmid-DN3 enthält, so daß die End-sn-Ende-Verknüpfung der DNS ohne Neukombinatxon mit der nicht-plasmdden DNS verhindert wird«An ancestor according to item 6, characterized in that the DNA molecules to be joined consist of a mixture of restriction-endonuclease-treated plasmid DNA and non-plasmid linear DNA and the part intended for treatment contains the plasmid DN3, so that the end-sn-end connection of the DNA without recombinant xon is prevented with the non-plasmid DNA "
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