DD292819A7 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF FOREIGN PROTEINS IN ANIMAL CELLS - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF FOREIGN PROTEINS IN ANIMAL CELLS Download PDF

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DD292819A7
DD292819A7 DD32025188A DD32025188A DD292819A7 DD 292819 A7 DD292819 A7 DD 292819A7 DD 32025188 A DD32025188 A DD 32025188A DD 32025188 A DD32025188 A DD 32025188A DD 292819 A7 DD292819 A7 DD 292819A7
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DD32025188A
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Andre Lieber
Michael Strauss
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Zi Fuer Molekularbiologie,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fremdproteinen in tierischen Zellen, das in der biotechnologischen Produktion von Wirkstoffen und Vakzinen angewendet werden kann. Es wird ein voellig neuartiges Expressionssystem fuer Fremdgene hergestellt, indem eine spezifisch modifizierte prokaryotische RNA-Polymerase durch Gentransfer in tierische Zellen eingebracht wird und stabil im Zellkern vorliegt. Ein nachfolgend in diese Zellen eingebrachter Vektor mit einem Fremdgen unter Kontrolle eines zur Polymerase homologen Promoters wird ausschlieszlich und hocheffektiv von der prokaryotischen Polymerase aktiviert. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dasz die prokaryotische RNA-Polymerase durch gentechnische Anfuegung eines Kernlokalisierungssignals unter Kontrolle eines tierischen Promoters in tierischen Zellen effektiv synthetisiert, in den Zellkern transportiert und transkriptionsaktiv wird. Durch die Erfindung koennen genetisch stabile tierische Zellklone fuer die Herstellung beliebiger Fremdproteine erzeugt werden, die im Vergleich zu bekannten eine hoehere Proteinsynthese gewaehrleisten.{Fremdproteine; Zellen, tierische; Expressionssystem; RNA-Polymerase, prokaryotische; Promoter, homologer; Vektor; RNA-Polymerase, modifizierte; Kernlokalisierungssignal}The invention relates to a process for the production of foreign proteins in animal cells, which can be used in the biotechnological production of drugs and vaccines. A completely novel expression system for foreign genes is produced by introducing a specifically modified prokaryotic RNA polymerase into animal cells by gene transfer and stable in the cell nucleus. A vector subsequently introduced into these cells with a foreign gene under the control of a polymerase homologous promoter is activated exclusively and highly effectively by the prokaryotic polymerase. The invention is characterized in that the prokaryotic RNA polymerase is effectively synthesized by genetic engineering of a nuclear localization signal under the control of an animal promoter in animal cells, transported into the cell nucleus and becomes transcriptionally active. Genetically stable animal cell clones can be produced by the invention for the production of any desired foreign proteins which, in comparison with known ones, ensure a higher protein synthesis. Cells, animal; Expression system; RNA polymerase, prokaryotic; Promoter, homologous; Vector; RNA polymerase, modified; Nuclear localization signal}

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein generelles Verfahren zur Herstellung von Fremdproteinen in tierischen Zellen mit Hilfe prokaryotischer Expressionselemente. Anwendungsgebiet ist u.a. die biotechnologische Produktion von Wirkstoffen und Vakzinen.The invention relates to a general method for the production of foreign proteins in animal cells by means of prokaryotic expression elements. Application is u.a. the biotechnological production of drugs and vaccines.

Charakteristik das bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Die Fremdgenexpression in tierischen Zellen ist eine wesentliche Alternative zur Produktgewinnung mit Bakterien odßr Hofan. Vor allem für die Gewinnung von posttranslational modifizierten Proteinen ist diese Technik hei-te die bevorzugte bzw. einzig gangbare Variante. Es sind zahlreiche tierische Expressionssysteme bekannt, die aber sämtlich ι zelleigene Expressionsmaschinerie für die Produktsynthese nutzen. Durch die Konkurrenz des Fremdgens ..It allen zelleigenen Genen um die vorhandenen Exprcssions-(Transkriptions-)Faktoren einerseits und durch eine Verknappung stimulierender Faktoren andererseits, aber auch aufgrund des Vorhandenseins sehr vieler verschiedener mRNAs tritt eine Begrenzung der Proteinsynthese für das Fremdgenprodukt auf. Dies wird bestätigt durch die Tatsache, daß bei Wahl theoretisch sehr unterschiedlich starker tierischer oder viraler Promotoren ähnliche Werte in der Produktsynthese erreicht werden. Es konnte gezeigt werden, daß auch prokaryotische Elemente unter bestimmten Bedingungen in tierischen Zellen aktiv sein können. So wird nach Einschleusung eines T7-Phagen-Polymerase-Gens und eines Fremdgens unter Kontrolle eines T7-Promoters mit Hilfe eines Vaccinia-Virus-Vektors vorübergehend eine gute Produktbildung nachgewiesen (Fuerst »* -J1. [19861 Proc. Natl. Acad. Sei 83,8 122). Dieses System hat aber zwei wesentliche Nachteile. Vaccinia-Virus-Vekturen stellen ein zytoplasmatisch aktives System dar, das nach wenigen Tjgen zum Zelltod führt. Die T7-Polymerase kann im Zytoplasma keine intronhaltigen tierischen oder menschlichen Gene ablesen. Sie wird aufgrund des Fehlens eines Kernlokalisierungssignals nicht in den Zellkern transportiert. Dieses Problem wird von Dunn J. J. et al. (Gene 68 [2], 1988,259-266) gelöst, indem er an das N-terminale Ende der T7-Polymerase ein synthetisches Kernlokalisierungssignal fusioniert, das vom Groß-T-Antigen des Virus SV40 abgeleitet ist. Damit wird ein Fusionsprotein erzeugt, das in den Kern tierischer Zellen transportiert wird. Es mußte jedoch festgestellt werden, daß bei einer solchen Konstruktion die kernlokalisierte T7-Polymerase keine wesentliche Transkriptionsaktivität zeigt, und diese Konstruktion damit ungeeignet zur Expression von Fremdproteinen ist.Foreign gene expression in animal cells is an essential alternative to product recovery with bacteria or Hofan. Especially for the production of post-translationally modified proteins, this technique is the preferred or the only viable option. There are numerous animal expression systems known, but all use ι own cell expression machinery for product synthesis. Due to the competition of the foreign gene ..It all cell genes to the existing expression (transcription) factors on the one hand and by a shortage of stimulating factors on the other hand, but also due to the presence of very many different mRNAs occurs a limitation of protein synthesis for the foreign gene product. This is confirmed by the fact that similar theoretically very different levels of animal or viral promoters achieve similar levels in product synthesis. It has been shown that prokaryotic elements can also be active in animal cells under certain conditions. Thus, after the introduction of a T7 phage polymerase gene and a foreign gene under the control of a T7 promoter with the aid of a vaccinia virus vector, a good product formation is temporarily detected (Fuerst "* J.- 1 . [19861 Proc. Natl. Acad. 83.8 122). However, this system has two major disadvantages. Vaccinia virus vectors represent a cytoplasmic active system that leads to cell death after a few tjges. The T7 polymerase can not read any intron-containing animal or human genes in the cytoplasm. It is not transported to the nucleus due to the lack of a nuclear localization signal. This problem is described by Dunn JJ et al. (Gene 68 [2], 1988, 2559-266), by fusing to the N-terminal end of the T7 polymerase a synthetic nuclear localization signal derived from the SV40 large T antigen. This produces a fusion protein that is transported into the nucleus of animal cells. However, it has been found that with such a construction, the nuclear-localized T7 polymerase does not show any significant transcriptional activity, and thus this construction is unsuitable for the expression of foreign proteins.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erzeugung von genetisch stabilen tierischen Zellklonen für die Herstellung beliebiger Fremdproteine, die im Vergleich zu bekannten eine höhere Proteinsynthese gewährleisten.The object of the invention is the production of genetically stable animal cell clones for the production of any foreign proteins, which ensure a higher protein synthesis compared to known.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, das T7-Polymerase-Gen mit einem synthetischen Kernlokalisierungssignal, das vom Groß-T-Antigen des Virus SV40 abgeleitet ist, so zu modifizieren, daß die kernlokalisierte T7-Polymeraso eine signifikante Transkriptionsaktivität aufweist. Es soll eine stabile Expressionszellinie mit der Polymerase im Zellkern etabliert werden, die mit dem entsprechenden Expressionsvektor eine hohe Expressionsleistung des Systems garantiert.The object of the invention is to modify the T7 polymerase gene with a synthetic nuclear localization signal derived from the SV40 large T antigen so that the nuclear localized T7 polymerase has significant transcriptional activity. It is intended to establish a stable expression cell line with the polymerase in the nucleus, which guarantees a high expression performance of the system with the corresponding expression vector.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem zunächst das T7-Polymerase-Gen gentechnisch so verändert wird, daß der N-Terminus durch ein Kernlokalisierungssignal, dem zusätzlich noch 11 Aminosäuren als N-Terminus angefügt sind, die vom T-Antigen des Virus SV40 stammen, ersetzt wird und durch Kopplung an einen tierischen Promoter in tierischen Zellen effektiv abgelesen wird. Die nach Gentransfer in den Empfängerzellen synthetisierte, modifizierte Polymerase wird aktiv in den Zellkern transportiert, wo sie nachträglich eingebrachte Fremdgene unter Kontrolle eines zur T7-Poly merase homologen prokaryotischen Promoters hochspezifisch und effektiv abliest. Der Zellklon mit der höchsten Fremdproteinsynthese wird ausgewählt und zur Fermentation eingesetzt.The object is achieved according to the invention by initially genetically modifying the T7 polymerase gene in such a way that the N-terminus is added as an N-terminus by a nuclear localization signal which additionally contains 11 amino acids derived from the SV40 T antigen. is replaced and effectively read by coupling to an animal promoter in animal cells. The modified polymerase synthesized after gene transfer into the recipient cells is actively transported into the cell nucleus, where it reads off subsequently introduced foreign genes under the control of a T7-poly merase homologous prokaryotic promoter highly specific and effective. The cell clone with the highest foreign protein synthesis is selected and used for fermentation.

Dieser Grundgedanke wird durch folgende erfindungswesentliche Verfahrensschritte umgesetzt:This basic idea is implemented by the following process steps essential to the invention:

Aus der DNA des Bakteriophagen T7 wird das die RNA-Polymerase kodierende Gen mittels Restriktionsendonukleasen herausgespalten. Entsprechend den Literaturdaten (Moffat et al. [1984] J. Mol. Biol. 173,265) erstreckt sich die kodierende Sequenz des Polymerasegens von Nukleotid 3171 bis Nukleotid 5822 und kann nicht als durchgängiges Fragment Moniert werden (Davanloo ei al. (1984] Proc. Natl. Acad Sei 81,2035). Es wird daher in 2 Teilfragmenten kloniert, mit Linkern versehen und zwischen die BgIII- und Smal-Orte des Plasmlds pMKdeltaPvu (Brinster et al. [19821 Nature 296,39) an Stelle des Thymidinkinasegens kloniert. In dem resultierenden Plasmid befindet sich das > omplette RNA-Polymorase-Gen direkt hinter dem für die Expression benötigten Metallothionein-Promoter der Maus.From the DNA of the bacteriophage T7, the RNA polymerase encoding gene is cleaved by restriction endonucleases. According to the literature data (Moffat et al., (1984) J. Mol. Biol. 173, 265), the coding sequence of the polymerase gene extends from nucleotide 3171 to nucleotide 5822 and can not be cloned as a contiguous fragment (Davanloo et al., (1984) Proc. Natl. Acad., 81, 2035.) It is therefore cloned into 2 subfragments, provided with linkers, and cloned between the BglII and SmaI sites of the plasmid pMKdeltaPvu (Brinster et al., 19821 Nature 296, 39) in place of the thymidine kinase gene. In the resulting plasmid, the> complete RNA polymorase gene is located directly behind the mouse metallothionein promoter required for expression.

Durch Spaltung mit den Restriktasen BgIII und Nrul wird ein DNA-Fragment aus diesem Plasmid herausgespalten, das die erstenBy cleavage with the restrictases BgIII and Nrul a DNA fragment is split from this plasmid, which is the first

33 Aminosäuren der Polymerase kodiert. Da sogar eine Abspaltung von 20-25% des N-Terminus der Polymerase zu keinem wesentlichen Verlust der Enzymaktivität führt (Tabor und Richardson [1985] Proc. Natl. Acad. Sei 82,1074; Schaffner et al. [1987] Nucleic Acids Res. 15,8773) ist mit keiner starken Reduktion der Aktivität durch Abtrennung von nur 4% der Länge zu rechnen. An die Stelle des herausgespaltenen Fragments wird eine synthetische Sequenz mit BgIII- bzw. Nrul-kompatiblen Enden eingesetzt. Diese synthetische Sequenz enthält einen Abschnitt, der das Kernlokalisierungssignal des Groß-T-Antigens von SV40 mit den Aminosäuren 124-133 (Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu) kodiert. Vor dieser Sequenz werden hinter dem Bglll-Ort die 20 Nukleotide vor und 12 Nukleotide nach dem A des Starkodons vom T-Antigen angeordnet, um einen optimalen Start der Proteinsynthese zu ermöglichen sowie weiterhin 18 Nukleotida, die für eine günstige verbindende Aminosäuresequenz (KalderoR et al. [1984] Cell 39,4'J9) kodieren. An das Kernlokalisierungssignal schließen sich noch 13 Nukleotide mit einem Xbal-Spaltort und einer Nrul-kompatiblen Sequenz an, die die Aminosäuren Arg-Leu-Asp kodieren. Dadurch W6rden die ersten 33 Aminosäuren der Polymerase durch 23 Aminosäuren (Met-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser-Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu-Arg-Leu-Asp) ersetzt.33 amino acids of the polymerase encoded. Since even cleavage of 20-25% of the N-terminus of the polymerase does not result in significant loss of enzyme activity (Tabor and Richardson [1985] Proc Natl Acad., 82, 1074; Schaffner et al. [1987] Nucleic Acids Res 15,8773), no significant reduction in activity is expected by separation of only 4% of the length. The split fragment is replaced by a synthetic sequence with BglII and Nrul compatible ends, respectively. This synthetic sequence contains a portion encoding the nuclear localization signal of the SV40 large T antigen with amino acids 124-133 (Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu). Prior to this sequence, the 20 nucleotides before and 12 nucleotides after the A of the Starkodons of the T antigen are placed behind the Bglll site to allow an optimal start of protein synthesis and further 18 nucleotides, which for a favorable binding amino acid sequence (KalderoR et al [1984] Cell 39: 4J9). The nuclear localization signal is followed by 13 nucleotides with an Xbal cleavage site and a Nrul-compatible sequence encoding the amino acids Arg-Leu-Asp. Thus, the first 33 amino acids of the polymerase would be replaced by 23 amino acids (Met-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser-Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val- Glu-Arg-Leu-Asp).

Die entstandene Rekombinante pMTT7N (Abb. 1) mit dem modifizierten Polymerasegen wird mittels Transfektion zusammen mit dem Selektionsplasmid pMT-l (Glanville et al. [1981 ] Nature 292,267) in tierische Zellen eingebracht. Die durch Selektion mit Kadmiumsulfat entstehenden Kolonien werden unter Verwendung eines Antiserums gegen gereinigte T7-Polymerase mittels Immunfluoreszenz auf Vorhandensein von T7-Polymerase im Zellkern geprüft. Diese Bestimmung wird durch Ermittlung der Polymeraseaktivität in Zeil- bzw. Kernextrakten ergänzt. So zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Konstruktion im Zellkern eine signifikante Polymeraseaktivität aufweist. Damit wird die Expressionszellinie PMN erhalten, die mit geeignetem Vektor zur Expression von Fremdgenen eingesetzt wird. Diese erfindungsgemäße Expressionszellinie pMN wurde im Zentralinstitut für Molekularbiologie in der Hinterlegungsstelle für Zellinien unter der Nr. ZIM-0383 hinterlegt. Als Vektor für das Fremdgen wird entweder ein bekanntes Plasmid mit natürlichem T7-Promoter (PGEM-Plasmid) oder ein Plasmid verwendet, in welches eine synthetische T7-Promotersequenz einkloniert wird (z. B. pUC-Plasmid). Das Fremdgen wird in einen Polylinker hinter den Promoter kloniert. Als Fremdgene können z. B. folgende für Proteine kodierende Gene zum Einsatz kommen: Gene für hGH, tPA, HBs-Antigen, BLV-Hüllproteine, Interleukin Il u. a. Der entstandene rekombinante Vektor wird mittels Transfektion in verschiedene Zellklono mit kernlokalisierter RNA-Polymerase eingebracht und zwar zusammen mit einem anderen Selektionsgen als zuvor, vorzugsweise mit dem neo-Gen in Form von pSV2neo (Southern und Berg [1982] J. Mol. Appl. Genet. 1, 327). Die durch Selektion mit Geneticin entstehenden Zeilklone werden mit einem geeigneten Nachweissystem bezüglich der Fiemdgen-Produktsynthese untersucht. Der Ausgangsklon mit RNA-Polymerase, welcher dabei die höchste Fremdproteinsynthese aufweist, wird fermentiert. Dieser Klon läßt sich in relativ kurzer Zeit und mit geringem Arbeitsaufwand in einen Produzenten anderer Fremdproteine weiterentwickeln; undzwar wiederum durch Transfektion mit einem rekombinanten Vektor, der das kodierende Gen für das gewünschte Protein hinter einem T7-Promoter trägt, anschließender Selektion und Fermentation des am besten produzierenden Klones.The resulting recombinant pMTT7N (FIG. 1) with the modified polymerase gene is introduced into animal cells by means of transfection together with the selection plasmid pMT-1 (Glanville et al. [1981] Nature 292,267). The colonies resulting from selection with cadmium sulfate are tested for the presence of T7 polymerase in the cell nucleus using an antiserum to purified T7 polymerase by immunofluorescence. This determination is supplemented by determination of the polymerase activity in cell or nuclear extracts. Thus it can be seen that the construction according to the invention has a significant polymerase activity in the cell nucleus. Thus, the expression cell line PMN is obtained, which is used with a suitable vector for the expression of foreign genes. This expression cell line pMN according to the invention was deposited in the Central Institute for Molecular Biology in the depository for cell lines under the no. ZIM-0383. As a vector for the foreign gene either a known plasmid with natural T7 promoter (PGEM plasmid) or a plasmid is used, in which a synthetic T7 promoter sequence is cloned into (eg pUC plasmid). The foreign gene is cloned into a polylinker behind the promoter. As foreign genes z. For example, the following genes coding for proteins are used: genes for hGH, tPA, HBs antigen, BLV envelope proteins, interleukin II u. a. The resulting recombinant vector is introduced by transfection into different cell clones with nuclear-localized RNA polymerase, together with another selection gene than before, preferably with the neo gene in the form of pSV2neo (Southern and Berg [1982] J. Mol. Appl. Genet 1, 327). The cell clones resulting from selection with geneticin are examined with a suitable detection system for Fiemdgen product synthesis. The starting clone with RNA polymerase, which has the highest foreign protein synthesis, is fermented. This clone can be developed in a relatively short time and with little effort into a producer of other foreign proteins; again by transfecting with a recombinant vector carrying the coding gene for the desired protein behind a T7 promoter, followed by selection and fermentation of the best producing clone.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der Unabhängigkeit der Fremdgenexpression von der zellulären Expressionsmaschinerie, da heterologe, prokaryotische Expressionselemente verwendet werden. Mit der erfindungsgemäßen Modifizierung der T7-Polymerase, indem man den N-Terminus durch ein Kernlokalisierungssignal ersetzt, wird im Zellkern eine signifikante Polymeraseaktivität erreicht. Die erfindungsgemäße Hybridproteinform war die einzige von mehreren weiteren, die im Kern eine signifikante Aktivität aufwies. Es wurde die stabile Zellinie PMN mit der Polymerase im Zellkern etabliert, mit der eine hohe Expressionsleistung erreicht wird. So werden im Fall der Expression vom menschlichen Wachstumshormon (hGH) von 106 Zellen mehr als 20\ig hGH/ml Kulturmedium in 24h produziert.The advantage of the invention is the independence of the foreign gene expression from the cellular expression machinery, since heterologous, prokaryotic expression elements are used. Modification of the T7 polymerase according to the invention by replacing the N-terminus with a nuclear localization signal results in significant polymerase activity in the cell nucleus. The hybrid protein form of the present invention was the only one of several others which had significant activity at the core. The stable cell line PMN with the polymerase in the cell nucleus was established, with which a high expression performance is achieved. Thus, in the case of human growth hormone (hGH) expression of 10 6 cells, more than 20 μg hGH / ml of culture medium is produced in 24 hours.

Die Erfindung stellt eine Prinziplösung dar, die es erlaubt, genetisch stabile Zeilklone für die Herstellung beliebiger Fremdproteine zu erzeugen.The invention is a principle solution that allows to generate genetically stable cell clones for the production of any foreign proteins.

Ausführungsbeispielembodiment

1. Klonlerung des Genes für die RNA-Polymerase des Bakteriophagen T71. Cloning of the gene for the bacteriophage T7 RNA polymerase

Die Nukleotidsequenz des Bakteriophagen T7 ist vollständig bekannt (Runn, Studier [1983] J. Mol. Biol. 166,477-535).The nucleotide sequence of bacteriophage T7 is fully known (Runn, Studier [1983] J. Mol. Biol. 166, 477-535).

Unmittelbar vor dem Gen der RNA-Polymerase des Phagen be'indet sich ein Promoter der E.coli-RNA-Polymerase. Am Ende der,Immediately before the gene of the RNA polymerase of the phage there is a promoter of E. coli RNA polymerase. At the end of,

dieT7-RNA-Polymerase kodierenden Sequenz schließt sich eh Promoter der Phagen-RNA-Polymerase an. Die Klonierung eines Fragments aus dem Phagengenom, das die vollständige Sequenz der T7-Polymerase einschließlich beider Promotoren enthält, würde zur autokatalytischen Produktion der T7-Polymerase und zum Tod der Bakterien-Wirtszelle durch Überproduktion von „nonsens.e"-Produktion führen. Das Gen wird aus dem Monierten BstN1 /Ndel-Fragment der T7-DNA und einem synthetischen Ndel/Narl-Fragment, das die 150-bp-Sequenz vom Ndel-Ort bis zum Ende des Genes ohne T7-Promoter enthält, zusammengesetzt. Dazu wird T7-DNA mit den Restriktasen Ndel/BstN1 gespalten und die entstehenden Fragmente präparativ elektrophoretisch in einem 0,8%igem Agarosegel aufgetrennt. Das interessierende, 3308bp lange Fragment wird aus dem Gel herausgeschnitten und durch Elektroelution gewonnen.The T7 RNA polymerase coding sequence is in any case joined by promoter of the phage RNA polymerase. The cloning of a fragment from the phage genome containing the complete sequence of the T7 polymerase, including both promoters, would result in the autocatalytic production of the T7 polymerase and death of the bacterial host cell by overproduction of "nonsens.e" production is assembled from the cloned BstN1 / Ndel fragment of T7 DNA and a synthetic Ndel / Narl fragment containing the 150 bp sequence from Ndel site to the end of the gene without T7 promoter. DNA was cleaved with the restrictases Ndel / BstN1 and the resulting fragments were preparatively separated by electrophoresis in a 0.8% agarose gel The 3308 bp fragment of interest is excised from the gel and recovered by electroelution.

Der Klonierungsvektor pUC19 (Yanisch-Perron et al. [1985] Gene 33,103) wird mit Ndel linearisiert und die entstehenden 5 Enden mit 0,5 U/Mg DNA alkalischer Phosphatase (Kälberdarm) dephosphoryliert. Das Ndel-Ende des zu Monierenden BstN1/ Ndel-Fragments wird zunächst an den Vektor ligiert und zwar durch Inkubation von ca. 0,2 \ig Vektor mit ca. 0,2 Mg Fragment und 0,5 U T4-DNA-Ligase bei 14°C über Nacht. Die heterologenen Ndel/BstN1-Enden werden mit 5 U Klenow-Polymerase aufgefüllt. Zwecks Ringschluß über die entstandenen glatten Enden wird die DNA auf 2 Mg/ml verdünnt und mit 10U T4-Ligase über Nacht bei 140C ligiert. Das Ligationsprodukt wird in kompetente E.coli-DH5 transformiert und die Plasmid-DNA aus einzelnen Bakterienkolcnien präpariert. Die Identifizierung der richtigen Rekombinante erfolgt durch Längenvergleich und Restriktionsanalyse mit Nrul/Narl; letztere macht es auch möglich, Rekombinanten auszuwählen, bei denen der Ndel-Ort am 3'-Ende des Monierten Fragments liegt.The cloning vector pUC19 (Yanisch-Perron et al. [1985] Gene 33, 103) is linearized with Ndel and the resulting 5 ends are dephosphorylated with 0.5 U / mg DNA alkaline phosphatase (calf intestine). The Ndel end of the BstN1 / Ndel fragment to be monocloned is first ligated to the vector by incubation of approximately 0.2 μg of vector with ca. 0.2 μg fragment and 0.5 U T4 DNA ligase 14 ° C overnight. The heterologous Ndel / BstN1 ends are filled in with 5 U Klenow polymerase. For the purpose of ring closure via the resulting blunt ends, the DNA is diluted to 2 mg / ml and ligated with 10 U T4 ligase overnight at 14 0 C. The ligation product is transformed into competent E. coli DH5 and the plasmid DNA is prepared from individual bacterial colonies. The identification of the correct recombinant is made by length comparison and restriction analysis with Nrul / Narl; the latter also makes it possible to select recombinants in which the Ndel site is at the 3 'end of the cloned fragment.

Das synthetische 150bp Ndel/Narl-Fragment wird auszwei einzelsträngigen Oligonukleotiden (84-mer, 87-mer), die sich jeweils am 3'-Ende über 10 Nukleotide komplementär paaren, mit Klenow-Polymerase zum Doppelstrang aufgefüllt, mit Ndel/Narl gespalten werden, konstruiert.The synthetic 150 bp Ndel / NarI fragment is made up of double-stranded single-stranded oligonucleotides (84-mer, 87-mer), each paired at the 3 'end for 10 nucleotides, filled in with Klenow polymerase, cleaved with Ndel / Narl , constructed.

84-mer84-mer

6- CACATATGAG TCTTGTGATG TACTGGCTGA TTTCTACGAC CAGTTCGCTG ACCAGTTGCA CGAGTCTCAA TTGGACAAAA TGCC3' 6- CACATATGAG TCTTGTGATG TACTGGCTGA TTTCTACGAC CAGTTCGCTG ACCAGTTGCA CGAGTCTCAA TTGGACAAAA TGCC 3 '

87-mer87-mer

B' GCGGCGCCAC TTACGCGAAC GCGAAGTCCG ACTCTAAGAT GTCACGGAGG TTCAAGTTAC CTTTAGCCGG AAGTGCTGGC ATTTTGT3' B 'GCGGCGCCAC TTACGCGAAC GCGAAGTCCG ACTCTAAGAT GTCACGGAGG TTCAAGTTAC CTTTAGCCGG AAGTGCTGGC ATTTTGT 3 '

Die Oligonukleotide werden durch Elektrophorese in 6%igem Polyakrylamidgel mit 8 M Harnstoff gereinigt und zwar durch Herausschneiden aus dam Gel der Fraktion mit voller Nukleotidlänge, Elution aus dem Gel über Nacht bei 370C mit 0,5M Ammoniumazetat und folgender Säuberung über eine Oktadecyl(C,8)-Säule. Zur Kontrolle des Paarens der Oligonukleotide und Auffüllung mit Klenow-Polymerase wird eines der beiden einzelsträngigen Oligos mit 32Py-Gamma-ATP entmarkiert (s. u.) und in einer 6%igen Polyakrylamidgel-Elektrophorese analysiert.The oligonucleotides are purified by electrophoresis in 6% polyacrylamide gel purified with 8M urea and through excising from dam gel fraction of the full nucleotide length, eluting from the gel overnight at 37 0 C with 0.5 M ammonium acetate and subsequent cleaning an octadecyl ( C, 8 ) column. To check the pairing of the oligonucleotides and filling with Klenow polymerase, one of the two single-stranded oligos with 32 P y -Gamma-ATP is desized (see below) and analyzed in a 6% polyacrylamide gel electrophoresis.

Die Paarung der einzelsträngigen Oligos erfolgte in äquimolarer Konzentration (a 0,1 Mg) bei 280C 15min in 10μΙ des Puffers (5mM Tris pH 7,5/5OmM NaCI/7mM MgCI2) nach 5min Erwärmen bei 8O0C. Zur Auffüllung wird dieser Ansatz mit 5U Klenow-Polymerase 0,04mM aller NTP's 30min bei Zimmertemperatur inkubiert. Nach Fällung der DNA mit lOfachem Volumen 96%igem Äthanol werden 1 μρ des doppelsträngigen Oligo mit jeweils 20U Ndel und Narl 2 Stunden inkubiert, 10min bei 7O0C erhitzt, mit Phenol extrahiert und mit Äthanol gefällt.The pairing of the single-stranded oligos was carried out in equimolar concentration (a 0.1 Mg) at 28 0 C for 15min in 10μΙ of the buffer (5mM Tris pH 7.5 / 5OmM NaCl / 7mM MgCl 2 ) after 5min heating at 8O 0 C. To replenish this approach is incubated with 5U Klenow polymerase 0.04 mM of all NTPs for 30 min at room temperature. After precipitation of the DNA with lOfachem volumes of 96% ethanol are incubated for 1 μρ the double-stranded oligo with each 20U NdeI and NarI 2 hours heated 10 min at 7O 0 C, extracted with phenol and precipitated with ethanol.

Der das BstN1/Ndel-Fragment des Polymerase-Gens enthaltende Vektor wird mit Ndel/Narl gespalten, die Restriktasen inaktiviert und ausgefällt.The vector containing the BstN1 / Ndel fragment of the polymerase gene is cleaved with Ndel / Narl, the restrictionases inactivated and precipitated.

Zur Ligierung werden 1 μg des in beschriebener Weise hergestellten Oligonukleotids und 3Mg Vektor mit 0,5U T4-Ligase über Nacht bei 14"C inkubiert.For ligation, 1 μg of the oligonucleotide prepared in the manner described and 3 μg of vector with 0.5U T4 ligase are incubated overnight at 14 ° C.

Das Ligationsprodukt wird in E. coli transformiert. Zur Suche nach Rekombinanten werden Bakterienkolonien in bekannter Weise auf Nitrozellulosefilter überführt durch Alkalilyse aufgeschlossen und denaturiert. Zur Koloniehybridisierung wird das mit 32p.GAMMA.ATp markjartg 87-mer verwendet. Die Endmarkierung von 100 ng DNA mit 60 μα 32P-oamma-ATP erfolgte mit 10U Polynukleotidkinase 30min bei 370C. Die radioaktiv-markierte DNA wird mit Äthanol ausgefällt.The ligation product is transformed into E. coli. To search for recombinants, bacterial colonies are transferred to nitrocellulose filters in a known manner, disrupted by alkaline lysis and denatured. For colony hybridization, this is done with 32p.GAMMA. AT p markjartg 87-mer used. The final labeling of 100 ng DNA with 60 μα 32 P-oamma-ATP was carried out with 10 U polynucleotide kinase for 30 min at 37 0 C. The radioactively-labeled DNA is precipitated with ethanol.

Zur Prähybridisierung und Hybridisierung wird folgender Puffer verwendet: 1M NaCI/1,0M Tris pH7,4/10mMEDTA; 0,5% NP40/0,25%Trockenmilch. Gewaschen werden die Filter nach 12h Hybridisierung 3mal mit 6 χ SSC-Puffer bei Raumtemperatur, 1 mal mit 6 χ SSC bei 37-420C und 1 mal mit 6 χ SSC bei 680C jeweils 5min. Bakterienkolonien mit rekombinanten Plasmiden werden im Autoradiogramm der Filter identifiziert.For prehybridization and hybridization, the following buffer is used: 1M NaCl / 1.0M Tris pH 7.4 / 10mMEDTA; 0.5% NP40 / 0.25% dry milk. The filters are washed after 12 h hybridization 3 times with 6 χ SSC buffer at room temperature, 1 time with 6 χ SSC at 37-42 0 C and 1 time with 6 χ SSC at 68 0 C for 5 min. Bacterial colonies with recombinant plasmids are identified in the autoradiogram of the filters.

Aus dieser Rekombinante wird das vollständige T7-Polymerase kodierende Gen mit Avalll/Narl herausgespalten, elektrophoretisch aufgetrennt, durch Elektroelution aus dem Agarosegel gewonnen, mit Phenol extrahiert und ausgefällt. Die kohäsiven Enden dieses Fragments werden mit Klenow-Polymerase aufgefüllt.From this recombinant the gene coding for complete T7 polymerase is cleaved out with Avalll / Narl, separated electrophoretically, recovered from the agarose gel by electroelution, extracted with phenol and precipitated. The cohesive ends of this fragment are filled in with Klenow polymerase.

Gleichzeitig wird das Plasmid pMK-Delta-Pvu mit Bglll/Smal gespalten und das größere der beidon entstehenden Fragmente elektrophoretisch präpariert. Das glatte Smal-Ende dieses Vektors wird mit dem endgefüllten Fragment in Anwesenheit von 10U T4-Ligase über Nacht bei 14°C ligiert. An das freie Ende dieser Konstruktion (3Mg) wird mit T4-Ligase ein Bglll-Linker (1 Mg) angekoppelt. Nach Spaltung mit BgIII erfolgt dann ein Ringschluß durch Ligation der kohäsiven Bglll-Enden. Nach E.coli-Transformation und Minipräparation wird die Rekombinante mit der richtigen Orientierung des in pMK-delta-Pvu eingebauten Fragments durch Restriktionsanalyse mit EcoRI/Hpal ermittelt. Das entstandene Plasmid, welches das vollständige T7-Polymerase-Gen unter Kontrolle des MT-Promoters und das Poly-A-Signals des TK-Genes trägt, erhält die Bezeichnung pMTTV.At the same time, the plasmid pMK-Delta-Pvu is cleaved with BglII / SmaI and the larger of the two beidone fragments are prepared electrophoretically. The smooth smal end of this vector is ligated to the final-filled fragment in the presence of 10U T4 ligase overnight at 14 ° C. At the free end of this construction (3Mg), a BglII linker (1mg) is coupled with T4 ligase. After cleavage with BglII, ring closure occurs by ligation of the cohesive BglII ends. After E. coli transformation and minipreparation, the recombinant with the correct orientation of the fragment incorporated into pMK-delta-Pvu is determined by restriction analysis with EcoRI / Hpal. The resulting plasmid carrying the complete T7 polymerase gene under control of the MT promoter and the poly A signal of the TK gene is called pMTTV.

2. Modifizierung des T7-Polymerase-Gens mit einem synthetischen Kernlokalisierungssignal (KLS)2. Modification of the T7 Polymerase Gene with a Synthetic Core Localization Signal (KLS)

In Abb. 2 ist die in gegebenem Fall gewählte Nukleotidsequenz dargestellt, die die genannte Aminosäurefolge des Kernlokalisierungssignales (KLS) kodiert. Die Herstellung des 150bp Ndel/Nar-Fragmentes aus einzelsträngigen Oligonukleotiden erfolgte in beschriebener Weise. Die verwendeten Oljgonukleotide haben folgende Sequenz:FIG. 2 shows the nucleotide sequence selected in a given case which encodes the amino acid sequence of the nuclear localization signal (KLS). The preparation of the 150 bp Ndel / Nar fragment from single-stranded oligonucleotides was carried out in the manner described. The oligonucleotides used have the following sequence:

55-mer55-mer

5 AAGATCTTTG CAAAAAGCTTTGCAAGATGG ATAAAGTTTTTAGAAACTCC AGTAG3' 5 AAGATCTTTG CAAAAAGCTTTGCAAGATGG ATAAAGTTTTTAGAAACTCC AGTAG 3 '

54-mer54-mer

6 CGATCTAGAG ACGTTCTACC TTTCTCTTCT TTTTTQGAGG AGTCCTACTG GAGf3 6 CGATCTAGAG ACGTTCTACC TTTCTCTTCT TTTTTQGAGG AGTCCTACTG GAGf 3

Die Paarung wird bei 30°C durchgeführt. Zur Spaltung werden 20 U BgIII pro μ9 Oligonukleotid eingesetzt. Das glatte Nrul-Ende des Fragments entsteht durch Auffüllung mit Klenow-Polymerase.The mating is carried out at 30 ° C. For cleavage 20 U BgIII per μ9 oligonucleotide are used. The smooth Nrul end of the fragment is formed by filling with Klenow polymerase.

Das Plasmid pMTT7 wird mit Bglll/Nrul gespalten und danach in einem Agarosegel präparat!worn 145bp Bglll/Nrul-Fragment befreit. 3Mg des gespaltenen Vektors und 1 M9 des präparierten doppelsträngigen Oligonukleotids werden mit 0,5 U T4-Ligasse inkubiert. Nach Ligation der kohäsiven Bglll-Enden wird der Ansatz auf das 20fache Volumen mit Ligationspuffer verdünnt und 10U Ligase zwecks Ringschluß zugesetzt. Das Ligationsprodukt wird in E. coli transformiert und die Plasmid-DNA aus einzelnen Bakterienkolonien einer Restriktionsanalyse mit Hindill unterzogen. Eine Rekombinante mit eingeklonierter Sequenz des KLS wird hierbei linearisiert. Sie erhält die Bezeichnung pMl I /N.The plasmid pMTT7 is digested with Bglll / Nrul and then freed in an agarose gel prepared! 145bp Bglll / Nrul fragment. 3 μg of the cleaved vector and 1 M9 of the prepared double-stranded oligonucleotide are incubated with 0.5 U T4 ligase. After ligation of the cohesive BglII ends, the batch is diluted to 20 times the volume with ligation buffer and 10U ligase added for ring closure. The ligation product is transformed into E. coli and the plasmid DNA from individual bacterial colonies subjected to restriction analysis with HindIII. A recombinant with a cloned sequence of the KLS is thereby linearized. It is named pMl I / N.

3. Herstellung einer ZeIIInIe mit stabiler Expression von kernlokalislerterT7-Polymerase3. Preparation of a cell with stable expression of nuclear localized T7 polymerase

Die Plasmide pMTT7 und pMTT7N werden in getrennten Ansätzen mit EcoRI linearisiert (je 6μρ), mit Äthanol gefällt und in 220 μΙ H]O resuspendiert. Nach Zusatz von 1 μΙ (0,3 Mg) pMT-l, 30μΙ 2M CaCI2 und tropfenweise Zugabe von 250μΙ 2 x HBS-Lösung (5OmM Hepes/280mM NaCI/1,5mM Na2HPO4 pH7,0) wird das Probenröhrchen 10min bei Raumtemperatur erschütterungsfrei stehengelassen. Das entstehende feine Präzipitat wird mehrfach repipettiert und in eine Zellkulturflasche (ca. 10-2OCm2) mit 5 ml Medium gegeben, die am Tage zuvor mit ca. 2 χ 10s Zellen (LTA) beschickt wurden. Die Zellen werden über Nacht mit dem Präzipitat bei37°C inkubiert. Nach Mediumwechsel werden die Zellen 48h Inkubation bei 37°Ctrypsiniert und jeweils 1/6-1/10 der Zellen in eine neue Kulturflasche mit 5 ml Medium und 15 μΙ CdSO4 (5 mM) gegeben. Der Wechsel des Selektionsmediums erfolgt über einen Zeitraum von 3 Wochen anfangs aller 2-3 Tage, dann 1 mal wöchentlich. In dieser Zeit herangewachsene Kolonien werden trypsiniert auf 10 Zellen/ml Kulturmedium verdünnt und auf eine 96-Kavitäten-Zellkulturplatte zu je 100 μΙ ausplatiert. Die nach ca. 3 Wochen herangewachsenen Einzelkolonien werden trypsiniert und ein Teil der Zellen jedes Klones mit Immunfluoreszenz auf Expression von T7-Polymerase untersucht. Es werden dann mehrere Klone mit eindeutig kernlokalisierter T7-Polymerase ausgewählt, in Kulturflaschen überführt und mit PMN bezeichnet. Klone, die T7-Polymerase ohne KLS experimieren, erhalten die Bezeichnung PM-.The plasmids pMTT7 and pMTT7N are linearized in separate batches with EcoRI (each 6μρ), precipitated with ethanol and resuspended in 220 μΙ H] O. After addition of 1 μΙ (0.3 mg) pMT-l, 30μΙ 2M CaCl 2 and dropwise addition of 250 μΙ 2 x HBS solution (50 μM Hepes / 280 mM NaCl / 1.5 mM Na 2 HPO 4 pH 7.0) the sample tube Leave vibration free for 10 minutes at room temperature. The resulting fine precipitate is repeatedly repulped and placed in a cell culture flask (about 10-2OCm 2 ) with 5 ml of medium, which were charged the day before with about 2 × 10 s cells (LTA). The cells are incubated overnight with the precipitate at 37 ° C. After changing the medium, the cells are trypsinized for 48 h at 37 ° C. and 1 / 6-1 / 10 of the cells are added to a new culture flask containing 5 ml of medium and 15 μΙ CdSO 4 (5 mM). The change of the selection medium takes place over a period of 3 weeks at the beginning of every 2-3 days, then once a week. Colonies grown during this time are trypsinized to 10 cells / ml of culture medium and plated on a 96-well cell culture plate at 100 μΙ. The single colonies grown after about 3 weeks are trypsinized and part of the cells of each clone are examined by immunofluorescence for expression of T7 polymerase. Several clones with clearly nuclear localized T7 polymerase are then selected, transferred to culture flasks and designated PMN. Clones experimieren T7 polymerase without KLS, received the designation PM -.

4. Analyse der Expression der T7-Polymerase mit Immunfluoreszenz4. Analysis of the expression of T7 polymerase with immunofluorescence

Zur Gewinnung von Antikörpern gegen T7-Polymerase wird in die poplitealen Lymphknoten der Hinterbeine von 3 Monate alten Kaninchen 50 Mg gereinigte T7-Polymerase mit komplettem Freundschem Adjuvans injiziert. Weitere 50 Mg des Antigens werden subcutan in die Fußballen des Kaninchen gespritzt. Nach 6 Wochen erfolgt die nächste Immunisierung mit 100 Mg Antigen intravenös. 12 Tage danach wird der Antikörpertiter des Serums bestimmt und bei ausreichender Aktivität Serum gewonnen, mit Ammoniumsulfat angereichert und die Gamma-Globulinfraktion des Präziptats anschließend mit DEAE-Sephadex aufgereinigt. Der Antikörpertiter in dieser Präparation beträgt mindestens 1/256. Um unspezifische Bindungen der polyvalenten Antikörper mit Wirtszellantigenen zu verringern, werden diese vor der Nutzung in der Immunfluoreszenz auf fixierte LTA-Zellen, die im weiteren zur Transflektion benutzt werden, präabsorbiert.To obtain antibodies to T7 polymerase, 50 μg of purified T7 polymerase with complete Freund's adjuvant is injected into the popliteal lymph nodes of 3-month-old rabbit hindlets. Another 50 μg of the antigen are injected subcutaneously into the footpad of the rabbit. After 6 weeks, the next immunization with 100 mg of antigen is intravenous. 12 days later, the antibody titer of the serum is determined and, if sufficient activity is achieved, serum is collected, enriched with ammonium sulfate, and the gamma-globulin fraction of the preciptate is subsequently purified with DEAE-Sephadex. The antibody titer in this preparation is at least 1/256. In order to reduce non-specific binding of the polyvalent antibodies with host cell antigens, these are preabsorbed before use in immunofluorescence on fixed LTA cells, which are further used for transflection.

Zur Immunfluoreszenz werden die zu untersuchenden Zellen (PMN, PM-) auf mit Poly-Diäthyldiallyl-Ammoniumchlorid vorbehandelte Objektträger aufgetragen und 24h bei 370C, 5% CO2 inkubiert. Nach Fixierung der Zellen mit 10% Formaldehyd/ 0,3M Saccharose 5min bei Raumtemperatur wird intensiv mit PBS gespült (1 x bei 370C, 2x bei Raumtemperatur). Um ein Eindringen der Antikörper ins Zellinnere zu ermöglichen, wird die Zellwand mit 1%igem TritonX-100/PBS (5min) permeabilisiert. Nach Waschen mit PBS werden die Objektträger mit0,25%BSA/0,25%Gelatine/PBS 60min bei Raumtemperatur präabsorbiert und danach mit den Antikörpern gegen T7-Polymerase (1:50 verdünnt) 1 h inkubiert. Nach intensiver Waschung mit PBS (60min) werden die spezifisch gebundenen Kaninchen-anti-T7-Polymerase-lmmunglobuline mit Ziege-anti-Kaninchen-lg-Antikörper-FITC konjugiert, nachgewiesen.For immunofluorescence, the cells to be examined (PMN, PM -) are to pretreated with poly-Diäthyldiallyl ammonium chloride slides and incubated at 37 0 C, 5% CO 2 for 24 h. After fixing the cells with 10% formaldehyde / 0.3M sucrose for 5 min at room temperature is rinsed intensively with PBS (1 x at 37 0 C, 2x at room temperature). In order to allow penetration of the antibodies into the cell interior, the cell wall is permeabilized with 1% TritonX-100 / PBS (5 min). After washing with PBS, the slides are pre-absorbed with 0.25% BSA / 0.25% gelatin / PBS for 60 min at room temperature and then incubated with the antibodies to T7 polymerase (diluted 1:50) for 1 h. After intensive washing with PBS (60 min), the specifically bound rabbit anti-T7 polymerase immunoglobulins are conjugated to goat anti-rabbit Ig antibody FITC.

5. In-vltro-Transkrlptlon mit Kernextrakten5. In vitro transcription with nuclear extracts

T7-Polymerase produzierende Zellen der Linien PMN, PM" werden in getrennten Ansätzen (je 10e Zellen) nach 2maligem Waschen mit PBS in einem Dounce-Homogenisator lysiert (Extraktionspuffer: 0,32 M Saccharose/3mM CaCI2/2 mM Mg-Azetat/ 0,1 mM EDTA/0,1 %Triton X-100/1 mM DTT/10mMTris-HCI pH8,0). Das Lysat wird durch ein „Kissen" von 2M Saccharose/ 1OmM Tris pH8,0 zentrifugiert (30000g/60 min). Die von zytoplasmatischen Komponenten gesäuberten Kerne werden durch Zentrifugation in 10%igem Glyzerin, 1 mM DTT, 1 mM EDTA, 1OmM Tris-HCI pH8,0 lysiert und die Chromatinfraktion in 0,12M KCI.. 10%igem Glyzerin, 1OmM Tris-HCI pH8,0 resuspendiert und sofort zur In-vitro-Transkription genutzt. Dazu wird ein T7-Promoter enthaltendes Plasmid (z. B. pGGH 1.1), je 50OmM CTP, ATP, TTP und 10μ0ί 32P-UTP mit dem Kernextrakt 1 h bei 370C inkubiert. Die im TCA-Präzipitat des Transkriptionsansatzes enthaltenen radioaktiven RNA-Transkripte werden gemessen und der Einbau von 32P-UTP durch T7-Polymerase katalysierte Transkription ermittelt. Als Vergleich dient eine Standard-T7-Polyrnerase mit einer spezifischen Aktivität von 40000 U/mg, bei dessen Titration die entsprechenden Einbauwerte bestimmt werdnn (Abb. 3). Mit diesem Test ist es möglich in der Kornfraktion von ca. 10s Kernen enzymatisch aktive, mit KLS modizierte T7-Polymerase nachzuweisen, die 30 U eines Standard-Enzymes entspricht. Mit dem Kernextrakt der Linie PM-, die Polymerase ohne KLS exprimiert, kann keine In-vitro-Transkription nachgewiesen werden.T7 polymerase-producing cells of the lines PMN, PM "are in separate batches (each 10 s cells) by 2maligem washing with PBS in a Dounce homogenizer lysed (extraction buffer: 0.32 M sucrose / 3 mM CaCl 2/2 mM Mg-acetate 0.1 mM EDTA / 0.1% Triton X-100/1 mM DTT / 10 mM Tris-HCl pH8.0) The lysate is centrifuged through a "pad" of 2M sucrose / 10 mM Tris pH8.0 (30000 g / 60 min). The nuclei cleared of cytoplasmic components are lysed by centrifugation in 10% glycerol, 1 mM DTT, 1 mM EDTA, 10 mM Tris-HCl pH8.0, and the chromatin fraction in 0.12M KCl. 10% glycerol, 10 mM Tris-HCl pH8.0 and used immediately for in vitro transcription. For this, a T7 promoter-containing plasmid (z. B. pGGH 1.1) depending 50OmM CTP, ATP, TTP and 10μ0ί 32 P-UTP is incubated with the nuclear extract 1 h at 37 0 C. The radioactive RNA transcripts contained in the TCA precipitate of the transcription batch are measured and the incorporation of 32 P-UTP by T7 polymerase-catalyzed transcription is determined. As a comparison, a standard T7 polymerase with a specific activity of 40,000 U / mg is used, the titration of which determines the corresponding levels of incorporation (Figure 3). With this test, it is possible to detect enzymatically active, KLS-modified T7 polymerase corresponding to 30 U of a standard enzyme in the grain fraction of about 10 s nuclei. With the nuclear extract of the line PM - , the polymerase expressed without KLS, no in vitro transcription can be detected.

6. Fremdgenexpression mit Hilfe des T7-Transkrlptlonssystem6. Foreign gene expression using the T7 transcription system

Im gegebenen Fall soll das menschliche Wachstumshormon(hGH)-Gen mit Hilfe des T7-Systems zur Expression gebracht werden. Dazu wird das hGH-Gen als BamHI/EcoRI-Fragment aus dem Plasmid pUCGHI (DD 257271) gewonnen und in das mit BamHI/EcoRI gespaltete pGEM2-Plasmid eingebaut. Die Rekomblnante, die das hGH-Gen in Leserichtung hinter dem T7-Promoter des Ausgangsplasmids pGEM2 trägt, wird als pGGH 2.2 bezeichnet. Für die Herstellung des Kalziumpräzipitates werden 6 pg mit Sphl linearisiertes pGGH 2.2 und 0,3 \ig pRSVneo (Gorman et al. [1983] Science 221,551) eingesetzt. Die Selektion der transfizierten Zellen erfolgt mit 400pg/ml Geneticin. Selektierte Kolonien werden trypsiniert und subkloniert. Die Kulturüberstände werden mit Hilfe eines speziell hierfür entwickelten hGH-ELISA getestet.In this case, the human growth hormone (hGH) gene is to be expressed by the T7 system. For this purpose, the hGH gene is obtained as a BamHI / EcoRI fragment from the plasmid pUCGHI (DD 257271) and incorporated into the BamHI / EcoRI-cleaved pGEM2 plasmid. The recombinant which carries the hGH gene in the reading direction behind the T7 promoter of the starting plasmid pGEM2 is referred to as pGGH 2.2. 6 pg be with SphI linearized pGGH 2.2 and 0.3 \ ig pRSVneo (Gorman et al. [1983] Science 221.551) used for the production of Kalziumpräzipitates. The selection of the transfected cells is carried out with 400pg / ml Geneticin. Selected colonies are trypsinized and subcloned. The culture supernatants are tested using a hGH ELISA specially developed for this purpose.

6.1. ELISA zum hGH-Nachwels6.1. ELISA for the hGH-Nachwels

Im ELISA werden monoklonale Antikörper gegen 2 verschiedene hGH-Epitope genutzt. Einer dieser Antikörper wird mit Hilfe der Perjodat-Oxidations-Technik mit Meerettich-Peroxidase nach dem Protokoll von Nakame, Kawaoi (1974) J.Histochem. Cytochem 22,1084-1091) mit einigen Modifikationen konjugiert. Für den Test sind folgende Bedingungen optimal: 1 Anti-hGH-Antikörper (50 /ml PBS) wird zu je 100μΙ in die Cavitäten einer 96-Mikroliter-PVC-Platte überführt und über Nacht bei 4°C inkubiert. Nach Waschung (3mal H20,1mal PBS/0,05%Tween 20,1mal H2O) werden die freien Bindungsvalenzen der festen Phase mit 0,5% BSA/PBS 1 h bei 37"C blockiert. Nach dem Waschen werden die zu testenden Kulturüberstände (ΊΟΟμΙ), (0,25-20ng/ml hGH) aufgetragen und 2h bei 37 "C inkubiert. Nicht gebundene Komponenten werden abgewaschen und das spezifischgebundene hGH mit einem PeroxidaseantihGH-Antikörper (Verdünnung 1:1000 in 0,5% BSA/0,05% Tween 20/PBS) durch 2h Inkubation bei 370C entwickelt. Nach intensivem Waschen wird ein Substrat der Peroxidase (0,5% o-Phenyldiamin/0,01 % H2O2/0,1 M Phosphat-Citrat-Puffer pH5,0) zugegeben und die Farbreaktion nach 15min mit 2 N H2SO4 abgestoppt. Die colorimetrische Messung erfolgt bei 495nm(Abb.4). Dieser ELISA erlaubt, hGH in einem Konzentrationsbereich von 250pg/ml-20ng/ml signifikant und reproduzierbar nachzuweisen.The ELISA uses monoclonal antibodies to 2 different hGH epitopes. One of these antibodies is purified by the periodate oxidation technique with horseradish peroxidase according to the protocol of Nakame, Kawaoi (1974) J. Histochem. Cytochem 22, 1084-1091) with some modifications. For the test, the following conditions are optimal: 1 anti-hGH antibody (50 / ml PBS) is transferred to 100μΙ in the cavities of a 96-microliter PVC plate and incubated overnight at 4 ° C. After washing (3 times H 2 0.1 times PBS / 0.05% Tween 20.1 times H 2 O), the free binding rates of the solid phase are blocked with 0.5% BSA / PBS for 1 h at 37 ° C. After washing applied the culture supernatants (ΊΟΟμΙ), (0.25-20ng / ml hGH) to be tested and incubated for 2 h at 37 "C. Unbound components are washed off and the specifically bound hGH is developed with a peroxidase antihGH antibody (dilution 1: 1000 in 0.5% BSA / 0.05% Tween 20 / PBS) by incubation at 37 ° C. for 2 h. After intensive washing, a substrate of peroxidase (0.5% o-phenyldiamine / 0.01% H 2 O 2 / 0.1 M phosphate-citrate buffer pH5.0) is added and the color reaction after 15 min with 2 NH 2 SO 4 stopped. The colorimetric measurement is carried out at 495nm (Fig.4). This ELISA allows significant and reproducible detection of hGH in a concentration range of 250 μg / ml-20ng / ml.

6.2. Analyse der hGH-produzierenden Zelllnlen6.2. Analysis of hGH-producing cells

Aus dem mit pMTT7N und pGGH2.2 transfizierten und selektierten LTΑ-Zellen werden Einzelklone mit maximaler hGH-Produktion ausgewählt und in Flaschenkulturen überführt. 90% des von den Zellen produzierten hGH wird ins Medium sezerniert. hGH ist im Kulturmedium mehr als 24h stabil. Die Produktion von hGH bleibt mindestens 50 Zellpassagen bei mindestens 20pg pro 10e Zellen pro 24h stabil.Single clones with maximum hGH production are selected from the LTΑ cells transfected with pMTT7N and pGGH2.2 and selected and transferred to bottle cultures. 90% of the hGH produced by the cells is secreted into the medium. hGH is stable in the culture medium for more than 24 hours. The production of hGH remains stable at least 50 cell passages at least 20pg per 10 e cells per 24 h.

Nach Transfektion der Linie pM~, die Polymerase ohne KLS produziert, mit pGGH2.2 kann keine signifikante HGH-Produktion nachgewiesen werden.After transfection of the pM ~ line, which produces polymerase without KLS, with pGGH2.2, no significant HGH production can be detected.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Fremdproteinen in tierische) ι Zöllen, indem man eine Rekombinante, die das an einen tierischen Promoter gekoppelte und mit einem vom Groß-T-Antigen des Virus SV40 abgeleiteten synthetischen Kernlokalisierungssignal modifizierte T7-Polymerase-Gen enthält, mittels Transfektion in tierische Zellen einbringt, einen Zellklon mit kernlokalisierter T7-Polymerase selektiert, in diesen Zellklon einen Expressionsvektor transfiziert, der den T7-Promoter und unter Kontrolle dieses Promoters das für das Fremdprotein kodierende Gen trägt, den Zellklon mit der höchsten Fremdproteinsynthese auswählt und zur Fermentation einsetzt, gekennzeichnet dadurch, daß man die Rekombinante PMTT7N (Abb. 1), die das an den Metallothionein-Promoter der Maus gekoppelte und mit einer Nukleotidsequenz, die die AS-SequenzMet-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser-Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu-Arg-Leu-Asp kodiert, modifizierte T7-Polymerase-Gen enthält, mittels Transfektion in tierische Zellen einbringt, die Expressionszellinie PMN (ZIM-Hinterlegungsnummer ZIM-0383) selektiert und in diese Expressionszellinie den Expressionsvektor, der das für das Fremdprotein kodierende Gen in einem Polylinker in Leserichtung hinter dem natürlichen oder synthetischen T7-Promoter enthält, transfiziert.1. A process for the production of foreign proteins in animal) ι customs duties by transfection by using a recombinant containing the T7 polymerase gene coupled to an animal promoter and modified with a derived from the large T-antigen of the virus SV40 synthetic nuclear localization signal T7 polymerase gene into animal cells, selected a cell clone with nuclear localized T7 polymerase, transfected into this cell clone an expression vector carrying the T7 promoter and under control of this promoter encoding the foreign protein gene, selects the cell clone with the highest foreign protein synthesis and used for fermentation , characterized in that the recombinant PMTT7N (FIG. 1), which comprises the mouse, coupled to the mouse metallothionein promoter and having a nucleotide sequence containing the AA sequence Met-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu-Arg-Leu-Asp containing modified T7 polymerase gene by transfect ion in animal cells, the expression cell line PMN (ZIM Accession ZIM-0383) selected and transfected into this expression cell line expression vector, which contains the foreign protein encoding gene in a polylinker in the reading direction behind the natural or synthetic T7 promoter. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rekombinante pMTT7N hergestellt wird durch Substitution des kleinen Bglll/Smal-Fragments des Plasmids pMKdeltaPvu mit dem kompletten T7-Polymerase-Gen, Herausspaltung des Bglll/Nrul-Fragments des Polymerase-Gens und Einbau der Nukleotidsequenz, die die Aminosäuresequenz Met-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser-Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu-Arg-Leu-Asp kodiert mit Bglll/Nrul-kompatiblen Enden an die Stelle des herausgespaltenen Fragments.2. The method according to claim 1, characterized in that the recombinant pMTT7N is prepared by substitution of the small Bglll / Smal fragment of the plasmid pMKdeltaPvu with the complete T7 polymerase gene, cleavage of the Bglll / Nrul fragment of the polymerase gene and incorporation of the nucleotide sequence having the amino acid sequence Met-Asp-Lys-Val-Phe-Arg-Asn-Ser-Ser-Arg-Thr-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Glu-Arg-Leu Asp encodes BglII / Nrul compatible ends in place of the cleaved fragment. 3. Verfahrennach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Expressionsvektor ein pGEM-Plasmid verwendet wird.3. A method according to claim 1, characterized in that a pGEM plasmid is used as an expression vector. 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Expressionsvektor ein pUC-Plasmid verwendet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that a pUC plasmid is used as an expression vector. 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als tierische Zellen Zellinien oder Primärzellen beliebiger Spezies und Organherkunft verwendet werden.5. The method according to claim 1, characterized in that are used as animal cells cell lines or primary cells of any species and origin of the organ. 6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für den Expressionsvektor als Fremdprotein-kodierendes Gen dasjenige für hGH, tPA, HBS-Antigen, BLV-Hüllprotein oder Interleukin Il verwendet wird.6. The method according to claim 1, characterized in that for the expression vector as foreign protein-encoding gene that for hGH, tPA, HBS antigen, BLV envelope protein or interleukin II is used.
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