FI65447C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS - Google Patents

FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS Download PDF

Info

Publication number
FI65447C
FI65447C FI810688A FI810688A FI65447C FI 65447 C FI65447 C FI 65447C FI 810688 A FI810688 A FI 810688A FI 810688 A FI810688 A FI 810688A FI 65447 C FI65447 C FI 65447C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
dna
cdna
mrna
plasmid
plasmid vector
Prior art date
Application number
FI810688A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI810688L (en
FI65447B (en
Inventor
William J Rutter
Howard Michael Goodman
Axel Ullrich
John Mitchell Chirgwin
Raymond Louis Pictet
Peter Horst Seeburg
John Shine
Original Assignee
Univ California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05897710 external-priority patent/US4363877B1/en
Priority claimed from US05/898,887 external-priority patent/US4264731A/en
Priority claimed from FI781675A external-priority patent/FI64640C/en
Application filed by Univ California filed Critical Univ California
Publication of FI810688L publication Critical patent/FI810688L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI65447B publication Critical patent/FI65447B/en
Publication of FI65447C publication Critical patent/FI65447C/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

6544765447

Menetelmä kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisältävän bakteerin valmistamiseksiA method for producing a bacterium containing a nucleotide sequence encoding growth hormone

Jakamalla erotettu hakemuksesta 781675 5 Tämä keksintö koskee menetelmää kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisältävän bakteerin valmistamiseksi.This invention relates to a method for producing a bacterium containing a nucleotide sequence encoding growth hormone.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, 10 että a) mRNA eristetään aivolisäkesoluista homogenoimalla ne ribonukleaasia inhiboivan aineen läsnäollessa, jona aineena voidaan käyttää esimerkiksi noin 4 mol/1 guanidiniumtiosyanaattia ja 0,05...1,0 mol/1 /$-mer- 15 kaptoetanolia sisältävää liuosta pH:ssa 5,0...8,0, jolloin siis mRNA:n ribonukleaasihajoamista ei tapahdu, b) valmistetaan saadusta mRNA:sta sinänsä tunnetulla tavalla käänteistransskriptaasientsyymin avulla sellainen cDNA, jolla on kasvuhormonia koodaava nukleotidisekvens- 20 si, ja mainittu cDNA muutetaan kaksisäikeiseksi, c) liitetään restriktioendonukleaasin tunnistuskoh-tasekvenssit saadun kaksisäikeisen cDNA:n päihin sinänsä tunnetulla tavalla, jolloin restriktioendonukleaasina on sama entsyymi kuin seuraavassa kohdassa d), jonka jälkeen 25 cDNA katkaistaan mainitun restriktioendonukleaasin avulla siten, että muodostuu kohesiivisia päitä, d) avataan bakteerin plasmidivektori restriktioendonukleaasin avulla, esimerkiksi Hind III:n, Hsu I:n tai Eco Rl:n avulla, sinänsä tunnetulla tavalla esimerkiksi in- 30 kuboimalla pH:ssa 7,6 37°C:ssa 2 tunnin ajan, jotta saadaan avattu plasmidivektori, jolla on kohesiiviset päät, e) hydrolysoidaan kohdassa d) saadun plasmidivek-torin 5'-fosfaattipääteryhmät käsittelemällä esimerkiksi alkalisella fosfataasilla pH:ssa 8,0 65°C:ssa 30 minuutin 35 ajan, jolloin kohdassa d) mainitut kohesiiviset päät eivät 2 65447 voi liittyä toisiinsa, f) liitetään kohdan e) mukaisesti käsitelty plas-midivektori ja kohdassa c) saatu cDNA sinänsä tunnetulla tavalla inkuboimalla DNA-ligaasin ja ATP:n läsnäollessa, 5 esimerkiksi pH:ssa 7,6 14°C:ssa tunnin ajan, käyttäen plas- midivektorin moolista ylimäärää, ja g) sekoitetaan bakteeri, kuten E. coli-bakteeri, esimerkiksi E. coli X-1776, ja kohdassa f) saatu reaktiotuote, jotta saadaan kasvuhormonia koodaavan nukleotidi-10 sekvenssin sisältävä bakteeri.The method according to the invention is characterized in that a) the mRNA is isolated from the pituitary cells by homogenization in the presence of a ribonuclease inhibitor, for example about 4 mol / l guanidinium thiocyanate and 0.05 ... 1.0 mol / l / m a solution containing captoethanol at a pH of 5.0 to 8.0, so that no ribonuclease degradation of the mRNA occurs, b) a cDNA having a growth hormone coding nucleotide sequence is prepared from the obtained mRNA in a manner known per se by means of a reverse transcriptase enzyme, and said cDNA is double-stranded, c) the restriction endonuclease recognition site sequences are ligated to the ends of the resulting double-stranded cDNA in a manner known per se, wherein the restriction endonuclease is the same enzyme as in d) below, after which the cDNA is cleaved by said restriction endonuclease opening the bacterial plasmid vector with a restriction endonuclease, e.g. in particular by means of Hind III, Hsu I or Eco R1, in a manner known per se, for example by incubation at pH 7.6 at 37 [deg.] C. for 2 hours in order to obtain an open plasmid vector with cohesive ends, e) hydrolysing the 5'-phosphate end groups of the plasmid vector obtained in d) by treatment with, for example, alkaline phosphatase at pH 8.0 at 65 ° C for 30 minutes 35, whereby the cohesive ends mentioned in d) cannot be joined together, f) coupling the plasmid vector treated according to e) and the cDNA obtained in c) in a manner known per se by incubation in the presence of DNA ligase and ATP, for example at pH 7.6 at 14 ° C for one hour, using a molar excess of the plasmid vector , and g) mixing a bacterium such as E. coli, for example E. coli X-1776, and the reaction product obtained in f) to obtain a bacterium containing a nucleotide-10 sequence encoding growth hormone.

Tässä selityksessä käytetään seuraavia symboleja ja lyhenteitä: DNA - deoksiribonukleiinihappo 15 RNA - ribonukleiinihappoThe following symbols and abbreviations are used in this specification: DNA - deoxyribonucleic acid 15 RNA - ribonucleic acid

cDNA - komplentaarinen DNAcDNA - complementary DNA

(syntetisoitu entsymaattisesti mRNA-sekvenssistä) mRNA - lähetti-RNA tRNA - siirtäjä-RNA(synthesized enzymatically from the mRNA sequence) mRNA - messenger RNA tRNA - transfer RNA

20 dATP - deoksiadenosiinitrifosfaatti dTTP - deoksitymidiinitrifosfaatti dGTP - deoksiguanosiinitrifosfaatti dCTP - deoksisytidiinitrifosfaatti A - adeniini 25 T - tyrniini G - guaniini C - sytosiini20 dATP - deoxyadenosine triphosphate dTTP - deoxythymidine triphosphate dGTP - deoxyguanosine triphosphate dCTP - deoxycytidine triphosphate A - adenine 25 T - thyrine G - guanine C - cytosine

Tris - 2-amino-2-hydroksietyyli-1,3-propaanidioli EDTA - etyleenidiamiinitetraetikkahappo 30 ATP - adenosiinitrifosfaatti TTP - tymidiinitrifosfaatti 65447 lTris - 2-amino-2-hydroxyethyl-1,3-propanediol EDTA - ethylenediaminetetraacetic acid 30 ATP - adenosine triphosphate TTP - thymidine triphosphate 65447 l

Hind III-tunnistuskohta --sekvenssi A VAGCTT, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hind III-endonukleaasin avulla Hsu I-tunnistuskohta - sekvenssi A lAGCTT, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hsu I-endonukleaasin avulla.Hind III recognition site --sekvenssi A VAGCTT, specifically a broken arrow into the Hind III endonuclease using Hsu I recognition site - A sequence lAGCTT, specifically a broken arrow mark Hsu I endonuclease means.

5 Hae III-tunnistuskohta - sekvenssi GG Ice, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hae III-endonukleaasin avulla.5 HaeIII recognition site - SEQ ID GG Ice specifically cleaved by the arrow HaeIII endonuclease means.

Col El - kolisiini El:ää muodostava plasmidi poly dA - polydeoksiadenylaatti 10 oligo ^12-18 " oligodeoksitymidylaatti (12-18 emästä)Col E1 - Colicin E1-forming plasmid poly dA - polydeoxyadenylate 10 oligo ^ 12-18 "oligodeoxythymidylate (12-18 bases)

Alu I-tunnistuskohta - sekvenssi AG ^CT, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Alu I-endonukleaasin avulla.Alu I recognition site - SEQ ID AG ^ CT, specifically a broken arrow mark Alu I endonuclease means.

Bam HI-tunnistuskohta - sekvenssi G ^GATCC, spesifisesti 15 lohkaistu nuolen Bam HI - endonukleaasin avulla.Bam HI recognition site - SEQ ID ^ G GATCC, specifically the direction of arrow 15 cleaved with Bam HI - endonucleases.

Bgl I-tunnistuskohta - sekvenssi GCCNNNN J'NGGC, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Bgl I-endonukleaasin avulla (Huom: N tarkoittaa nukleotidia).BglII-recognition site - SEQ ID GCCNNNN J'NGGC, specifically a broken arrow into the BglII endonucleases (Note: N stands for nucleotides).

Eco Rl-tunnistuskohta - sekvenssi G ^AATTC, spesifisesti 20 lohkaistu nuolen kohdalla Eco RI-endonukleaasin avulla.Eco RI recognition site - SEQ ID ^ G AATTC, specifically a broken arrow 20 into the Eco RI endonuclease means.

Eco RII-tunnistuskohta - sekvenssi IcCAGG tai icCTGG, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Eco RII-endonukleaasin avulla.Eco RII recognition site - SEQ ID IcCAGG or icCTGG, cleaved specifically by means of the arrow into the Eco RII endonuclease.

Hae II-tunnistuskohta - sekvenssi AGCGcIt, AGCGci-C, 25 GGCGC tai GGCGclc, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hae Il-endonukleaasin avulla.Search II recognition site - SEQ ID AGCGcIt, AGCGci-C, 25 GGCGC or GGCGclc, specifically cleaved by the arrow II endonuclease get through.

Hha I-tunnistuskohta - restriktioendonukleaasi (saatu Haemophilus aegyptious-mikro-organismista Hinc II-tunnistuskohta - sekvenssi GTTAAC, GTTGAC, 30 GTCAAG tai GTCGAC, spesifisesti lohkaistu Hinc II-endonukleaasin avulla.Hha I recognition site - restriction endonuclease (obtained from Haemophilus aegyptious microorganism Hinc II recognition site - sequence GTTAAC, GTTGAC, 30 GTCAAG or GTCGAC, specifically cleaved by Hinc II endonuclease.

Pst I-tunnistuskohta - sekvenssi CTGCA * G, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Pst I-endonukleaasin avulla.Pst I recognition site - SEQ ID CTGCA G *, specifically a broken arrow into the Pst I endonucleases.

Sai I-tunnistuskohta - sekvenssi G ^TCGAC, spesi-35 fisesti lohkaistu nuolen kohdalla Sai I-endonukleaasin avulla.Sal I recognition site - SEQ G ^ TCGAC, speci-35 chromatography cleaved the arrow into the Sal I endonucleases.

4 654474 65447

Sst I - tunnistuskohta - sekvenssi GAGCT^C, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Sst I-endonukleaasin avulla.The Sst I - the recognition site - SEQ ID GAGCT C ^, specifically a broken arrow into the Sst I endonuclease means.

DNA:n emässekvenssin biologinen merkitys on siinä, että se on geneettisen informaation säilytyspaikka. On 5 tunnettua, että DNA:n emässekvenssi on koodi, jonka mukaisesti kaikkien solun valmistamien proteiinien aminohappojen järjestys määräytyy. Lisäksi sekvenssin osilla saattaa olla tehtävänä säädellä proteiinin valmistusajankohtaa ja määrää. Säätely-yksiköiden luonne tunnetaan vaillinaisesti. 10 Kunkin säikeen emässekvenssiä käytetään templaattina, kun DNA replikoituu solunjakaantumisessa.The biological significance of the base sequence of DNA lies in the fact that it is a repository of genetic information. It is known that the base sequence of DNA is the code by which the amino acid sequence of all proteins produced by a cell is determined. In addition, portions of the sequence may have the function of regulating the time and amount of protein production. The nature of the regulatory units is incompletely known. The base sequence of each strand is used as a template when DNA replicates in cell division.

Tapa, jolla DNA:n emässekvenssi-informaatiota käytetään proteiinien aminohappojärjestyksen määräämiseen, on pääpiirteiltään sama kaikilla elävillä organismeilla.The way in which DNA base sequence information is used to determine the amino acid sequence of proteins is essentially the same for all living organisms.

15 On osoitettu, että jokainen proteiineissa tavallisesti esiintyvä aminohappo määräytyy yhden tai useamman trinukleo-tidin eli triplettisekvenssin mukaan. Näin ollen jokaista proteiinia varten on olemassa vastaava DNA-segmentti, joka sisältää proteiinin aminohappojärjestystä vastaavan 20 triplettisekvenssin. Geneettinen koodi on esitetty seu-raavassa taulukossa.It has been shown that each amino acid normally present in proteins is determined by one or more trinucleotides, i.e., the triplet sequence. Thus, for each protein, there is a corresponding DNA segment containing 20 triplet sequences corresponding to the amino acid sequence of the protein. The genetic code is shown in the following table.

Geneettinen koodiGenetic code

Fenyylialaniini (Phe) TTK Histidiini (His) CAKPhenylalanine (Phe) RTD Histidine (His) CAK

Leusiini (Leu) XTY Glutamiini (Gin) CAJLeucine (Leu) XTY Glutamine (Gin) CAJ

25 Isoleusiini (Ile) ATM Asparagiini (Asn) AAK25 Isoleucine (Ile) ATM Asparagine (Asn) AAK

Metioniini (Met) ATG Lysiini (Lys) AAJMethionine (Met) ATG Lysine (Lys) AAJ

Väliini (Vai) GTL Asparagiinihappo (Asp) GAKVälin (Vai) GTL Aspartic acid (Asp) GAK

Seriini (Ser) QRS Glutamiinihappo (Glu) CAJSerine (Ser) QRS Glutamic acid (Glu) CAJ

Proliini (Pro) CCL Kysteiini (Cys) TGKProline (Pro) CCL Cysteine (Cys) TGK

30 Treoniini (Thr) ACL Tryptofaani (Try) TGG30 Threonine (Thr) ACL Tryptophan (Try) TGG

Alaniini (Ala) GCL Arginiini (Arg) WGZAlanine (Lower) GCL Arginine (Arg) WGZ

Tyrosiini (Tyr) TAK Glysiini (Gly) GGLTyrosine (Tyr) TAK Glycine (Gly) GGL

Päätesignaali TAJTerminal signal TAJ

Päätesignaali TGATerminal signal TGA

35 Avain: Jokainen kolmen kirjaimen tripletti tarkoittaa DNA:n trinukleotidia, jossa on 5'-pää vasemmalla ja 3'-pää 65447 oikealla; kirjaimet edustavat puriini- ja pyrimidiiniemäk-siä, joista nukleotidisekvenssi muodostuu.35 Key: Each three-letter triplet represents a DNA trinucleotide with a 5 'end on the left and a 3' end on 65447 right; the letters represent the purine and pyrimidine bases from which the nucleotide sequence is formed.

A = adeniini G * guaniini 5 C = sytosiini T = tyrniiniA = adenine G * guanine 5 C = cytosine T = thyrine

X = T tai C, jos Y on A tai G X = G, jos Y on C tai T Y = A, G, C tai T, jos X on C 10 Y - A tai G, jos X on TX = T or C if Y is A or G X = G if Y is C or T Y = A, G, C or T if X is C 10 Y - A or G if X is T

W = C tai A, jos Z on A tai G W = C, jos Z on C tai T Z = A, G, C tai T, jos W on C Z = A tai G, jos W on A 15 QR = TC, jos S on A, G, C tai TW = C or A if Z is A or GW = C if Z is C or TZ = A, G, C or T if W is CZ = A or G if W is A 15 QR = TC if S is A, G, C or T

QR = AG, jos S on T tai C S * A, G, C tai T, jos QR, on TC S = T tai C, jos QR on AG J = A tai G 2 0 K = T tai CQR = AG if S is T or C S * A, G, C or T if QR is TC S = T or C if QR is AG J = A or G 2 0 K = T or C

L = A, T, C tai G M = A, C tai TL = A, T, C or G M = A, C or T

Transskriptioksi nimitetään ensimmäistä vaihetta siinä biologisessa prosessissa, jolla nukleotidisekvenssi-25 informaatio transformoidaan aminohapposekvenssiksi . Tässä vaiheessa kopioidaan ensin RNA:lla se DNA-segmentti, jonka sekvenssi määrittelee valmistettavan proteiinin. RNA on samanlainen polynukleotidi kuin DNA paitsi, että deoksi-riboosi on korvattu riboosilla ja tymiinin tilalla käyte-30 tään urasiilia. RNA:n emäkset voivat asettua samanlaisiksi emäspareiksi kuin DNA:n emäkset. Näin ollen DNA-nukleo-tidisekvenssin RNA-transskriptio on komplementaarinen kopioitavan sekvenssin kanssa. Tällainen RNA on niineltään lähetti-RNA (rnRNA), koska sen tehtävänä on toimia välittä- 6 65447 jänä solun geneettisen järjestelmän ja proteiineja syntetisoivan järjestelmän välillä.Transcription is the first step in the biological process by which nucleotide sequence information is transformed into an amino acid sequence. In this step, the RNA is first copied with the DNA segment whose sequence defines the protein to be produced. RNA is a polynucleotide similar to DNA except that deoxyribose is replaced by ribose and uracil is used instead of thymine. The bases of RNA can settle in similar base pairs as the bases of DNA. Thus, RNA transcription of a DNA nucleotide sequence is complementary to the sequence to be copied. Such RNA is inherently messenger RNA (rnRNA) because it acts as a mediator between the cellular genetic system and the protein-synthesizing system.

Solun sisällä käytetään mRNArta templaattina siinä monimutkaisessa prosessissa, johon sisältyy lukuisia entsyy-5 mejä ja solujärjestelmiä, ja joka johtaa tietyn aminohapposekvenssin syntymiseen. Tätä prosessia nimitetään mRNA:n translaatioksi.Within a cell, mRNA is used as a template in the complex process involving numerous enzymes and cellular systems that results in the generation of a particular amino acid sequence. This process is called mRNA translation.

Usein esiintyy myös lisävaiheita, joissa translaatio-prosessissa syntetisoitu aminohapposekvenssi muunnetaan 10 funktionaaliseksi proteiiniksi. Insuliini on esimerkki tästä.Often, there are also additional steps in which the amino acid sequence synthesized in the translation process is converted to a functional protein. Insulin is an example of this.

Insuliinin välitön prekursori on yksittäinen poly-peptidi, nimeltään proinsuliini, joka sisältää kaksi insuliiniketjua, A ja B, joita yhdistää peptidi C 15 Cks. Steiner, D.F., Cunningham, D., Spigelman, L. ja Aten, B. Science 157 , 697 (1967)). Viimeaikaisen tiedon mukaan insuliinin mRNA:n alkuperäinen translaatiotuote ei ole proinsuliini vaan preproinsuliini, joka sisältää 20 lisäami-nohappoa proinsuliinin aminopäässä Cks. Cahn., S.J., 20 Keim, P. ja Steiner D.F., Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 73, 1961* (1976) ja Lomedico, P.T. ja Saunders, G.F., Nucl.The immediate precursor of insulin is a single polypeptide, called proinsulin, which contains two insulin chains, A and B, joined by peptide C 15 Cks. Steiner, D. F., Cunningham, D., Spigelman, L., and Aten, B. Science 157, 697 (1967)). According to recent information, the original translation product of insulin mRNA is not proinsulin but preproinsulin containing 20 additional amino acids at the amino terminus Cks of proinsulin. Cahn., S.J., 20 Keim, P. and Steiner D.F., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 73, 1961 * (1976) and Lomedico, P.T. and Saunders, G.F., Nucl.

Acids. Res. 3 , 381 ( 1976)). Preproinsuliinin rakenne voidaan esittää seuraavasti: NHg(pre-peptidi)-ketju B-(ketju O-ketju A-C00H.Acids. Res. 3, 381 (1976)). The structure of preproinsulin can be represented as follows: NHg (pre-peptide) chain B- (chain O-chain A-C00H.

25 Monet lääketieteen tai tutkimuksen kannalta merkit tävät proteiinit sijaitsevat korkeampien organismien, kuten selkärankaisten, soluissa tai ovat näiden solujen valmistamia. Näitä ovat mm. insuliinihormoni, muut peptidihor-monit, kuten kasvuhormoni, verenpainetta säätelevät hor-30 monit ja monet teollisesti, lääketieteellisesti tai tutkimuksellisesti merkittävät hormonit. Näitä proteiineja on usein vaikea eristää käyttökelpoisia määriä, ja tämä ongelma on varsin vaikea ihmisistä peräisin olevien proteiinien kohdalla. Näin ollen tarvitaan menetelmiä, 35 joilla tällaisia proteiineja voidaan valmistaa riittäviä määriä soluissa organismin ulkopuolella. Tietyissä tapauk- 7 65447 sissa on mahdollista saada aikaan sopivia solulinjoja, joita voidaan pitää elossa kudosviljelytekniikalla. Kudosviljely on kuitenkin hidasta, elatusaine kallista, olosuhteiden säätely tarkkaa ja saanto pieni. Lisäksi on usein vaikeata säilyttää solu-5 linja vakiona siten, että halutut erityisominaisuudet säilyvät.25 Many proteins of medical or research importance are located in or produced by cells of higher organisms, such as vertebrates. These include e.g. insulin hormone, other peptide hormones such as growth hormone, blood pressure regulating hormones and many industrially, medically or scientifically significant hormones. These proteins are often difficult to isolate in useful amounts, and this problem is quite difficult for human-derived proteins. Thus, there is a need for methods by which such proteins can be produced in sufficient amounts in cells outside the organism. In certain cases, it is possible to provide suitable cell lines that can be maintained by tissue culture techniques. However, tissue culture is slow, the medium is expensive, the conditions are precisely controlled, and the yield is low. In addition, it is often difficult to maintain a cell-5 line constant so that the desired specific properties are maintained.

Sitä vastoin mikro-organismeja, kuten bakteereja, on suhteellisen helppo viljellä kemiallisesti määritellyissä elatusai-neissa. Fermentointitekniikka on pitkälle kehittynyttä. Organismien viljeleminen nopeasti ja suurilla saannoilla on mahdollis-10 ta. Lisäksi eräät mikro-organismit ovat geeniensä ja ominaisuuk-siensa puolesta perusteellisesti tutkittuja ja tunnettuja.In contrast, microorganisms, such as bacteria, are relatively easy to cultivate in chemically defined media. Fermentation technology is advanced. Cultivation of organisms quickly and in high yields is possible. In addition, some microorganisms have been extensively studied and known for their genes and properties.

Näin ollen on erittäin toivottavaa pystyä siirtämään lääketieteellisesti merkittävän proteiinin geneettinen koodi organismista, joka tavallisesti tekee proteiinin, sopivaan mikro-15 organismiin. Tällä tavalla mikro-organismi voi syntetisoida proteiinia säädellyissä kasvuolosuhteissa ja proteiinia voidaan saada haluttu määrä. Vamistuskustannuksia voidaan ehkä myös oleellisesti pienentää, jos proteiinia syntetisoidaan tällaisella menetelmällä. Lisäksi mahdollisuus eristää ja siirtää tietyn proteiinin val-20 mistuksen määrittelevä geneettinen sekvenssi mikro-organismiin, jonka geneettinen tausta tunnetaan hyvin, tarjoaa suuriarvoisen tutkimuskeinon, kun halutaan tietää, kuinka tämän proteiinin synteesi on säädelty ja kuinka proteiinia muokataan synteesin jälkeen. Geneettisiä sekvenssejä voidaan myös transformoida niin, että saa-25 daan terapeuttisilta tai funktionaalisilta ominaisuuksiltaan muuntuneita proteiineja.Thus, it is highly desirable to be able to transfer the genetic code of a medically significant protein from an organism that normally makes the protein to a suitable microorganism. In this way, the microorganism can synthesize the protein under controlled growth conditions and the desired amount of protein can be obtained. Manufacturing costs may also be substantially reduced if the protein is synthesized by such a method. In addition, the ability to isolate and transfer the genetic sequence that defines the production of a particular protein into a microorganism with a well-known genetic background provides a valuable means of research to know how the synthesis of this protein is regulated and how the protein is modified after synthesis. Genetic sequences can also be transformed to provide proteins with altered therapeutic or functional properties.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä on monivaiheinen menetelmä, joka sisältää entsyymien katalysoimia reaktioita. Näiden entsyvmirekatioiden luonnetta selostetaan tähän mennessä tiedossa 30 olevien seikkojen perusteella.The process of this invention is a multi-step process involving enzyme-catalyzed reactions. The nature of these enzyme reactions is described on the basis of 30 facts known to date.

Käänteistransskriptaasi (DNA-polymeraasi) katalysoi RNA-templaattisäikeen kanssa komplementaarisen DNA:n synteesiä RNA-templaatin, DNA-templaatin ja neljän deoksinukleosiditrifosfaatin, dATP, dGTP, dCTP ja dTTP, läsnäollessa. Reaktio lähtee käyntiin 35 DNA-templaatin ei-kovalenttisella sitoutumisellamRNA:n 3'-päähän ja sen jälkeen seuraa tarvittavien deoksinukleoditien asteittainen liittäminen kasvavan ketjun 3'-päähän mRNA-nukleotidisekvenssin 8 65447 määritteleminä emäspareina. Saatua molekyyliä voidaan pitää hiusneularakenteena, joka sisältää alkuperäisen RNA:n liittyneenä yksittäisellä DNA-säikeellä komplementaariseen DNA-säikeeseen. Käänteistransskriptaasi kykenee myös kata-5 lysoimaan samanlaisen reaktion käyttämällä yksisäikeistä DNA-templaattia, jolloin saatu tuote on kaksisäikeinen DNA-hiusneula, jonka toisessa päässä säikeitä yhdistää yksisäikeinen DNA, ks. Aviv, H. ja Leder, P., Proc. Natl.Reverse transcriptase (DNA polymerase) catalyzes the synthesis of DNA complementary to the RNA template strand in the presence of an RNA template, a DNA template, and four deoxynucleoside triphosphates, dATP, dGTP, dCTP, and dTTP. The reaction is initiated by non-covalent binding of 35 DNA templates to the 3 'end of the RNA, followed by gradual insertion of the required deoxynucleotides into the 3' end of the growing chain as base pairs defined by the mRNA nucleotide sequence δ 65447. The resulting molecule can be considered as a hairpin structure containing the original RNA linked by a single strand of DNA to a complementary strand of DNA. The reverse transcriptase is also capable of catalyzing a similar reaction using a single-stranded DNA template, the resulting product being a double-stranded DNA hairpin with single-stranded DNA joining the strands at one end, cf. Aviv, H. and Leder, P., Proc. Natl.

Acad. Sei. USA 69, 1408 (1972) ja Efstratiadis, A., Kafatos, 10 F.C., Maxam, A.F. ja Maniatis, T., Cell 7, 279 (1976).Acad. Sci. USA 69, 1408 (1972) and Efstratiadis, A., Kafatos, 10 F.C., Maxam, A.F. and Maniatis, T., Cell 7, 279 (1976).

Restriktioendonukleaasit ovat entsyymejä, jotka pystyvät hydrolysoimaan fosfodiesterisidoksia kaksisäikeises-sä DNA:ssa niin, että DNA-säikeeseen muodostuu katkoskohta.Restriction endonucleases are enzymes capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in double-stranded DNA to form a breakpoint in the DNA strand.

Jos DNA on suljetun silmukan muotoinen, silmukan rakenne 15 muuttuu lineaariseksi. Tämän tyyppisen entsyymin pääasiallinen ominaisuus on siinä, että sen hydrolyyttinen vaikutus kohdistuu vain sellaiseen kohtaan, jossa on tietty nukleotidisekvenssi. Tätä sekvenssiä nimitetään restriktio-endonukleaasin tunnistuskohdaksi. Restriktioendonukle-20 aaseja on eristetty useista eri lähteistä ja karakterisoitu tunnistuskohtieiisa nukleotidisekvenssin perusteella.If the DNA is in the form of a closed loop, the structure of the loop 15 becomes linear. The main property of this type of enzyme is that its hydrolytic effect is limited to a site with a specific nucleotide sequence. This sequence is called the restriction endonuclease recognition site. Restriction endonucle-20 asases have been isolated from a variety of sources and characterized for recognition targets based on the nucleotide sequence.

Eräät restriktioendonukleaasit hydrolysoivat fosfodiesteri-sidokset samasta kohdasta kummassakin säikeessä niin, että syntyy tylppä pää. Eräät katalysoivat sellaisten sidosten 25 hydrolyysiä, joita erottaa toisistaan muutama nukleotidi, ja molekyylin kumpaankin päähän syntyy vapaa yksisäikeinen alue. Tällaiset yksisäikeiset päät ovat itsekomplementaa-risia ja siten kohesiivisia, ja niitä voidaan käyttää hydrolysoidun DNA:n uudelleenliittämiseen. Koska tietyn 30 entsyymin voidaan ennustaa pilkkovan saman tunnistuskoh-dan omaavia DNA-molekyylejä, syntyy samat kohesiiviset päät, ja näin ollen on mahdollista yhdistää restriktio-endonukleaasilla käsiteltyjä heterologisia DNA-sekvensseja muihin samalla tavalla käsiteltyihin sekvensseihin, ks.Some restriction endonucleases hydrolyze phosphodiester bonds from the same site in each strand to form a blunt end. Some catalyze the hydrolysis of bonds separated by a few nucleotides to form a free single-stranded region at each end of the molecule. Such single-stranded ends are self-complementary and thus cohesive and can be used to reattach hydrolyzed DNA. Because a particular enzyme can be predicted to cleave DNA molecules with the same recognition site, the same cohesive ends are generated, and thus it is possible to combine restriction endonuclease-treated heterologous DNA sequences with other similarly treated sequences, cf.

35 Roberts, R.J. Crit. Rev. Biochem. 4, 123 (1978). Restrik- tiokohdat ovat kuitenkin melko harvinaisia, mutta restriktio- 9 65447 endonukleaasien käyttökelpoisuutta on voitu parantaa syntetisoimalla sellaisia kaksisäikeisiä oligonukleotideja, joissa on tunnistuskohtasekvenssi. . Näin ollen voidaan melkeinpä mikä tahansa DNA-segmentti liittää mihin tahansa 5 toiseen segmenttiin siten, että molekyylin päihin liitetään tarvittava restriktio-oligonukleotidi, tuote asetetaan tarvittavan restriktioendonukleaasin vaikutukselle alttiiksi,niin että syntyy tarvittavat kohesiiviset päät (ks. Heyneker, H.L., Shine, J., Goodman, H.M., Boyer, H.W., 10 Rosenberg, J., Dickerson, R.E., Narang, S.A., Itakura, K., Lin, S. ja Riggs, A.D., Nature 263, 748 (1976) ja Scheller, R.H., Dickerson, R.E., Boyer, H. W., Riggs, A.D. ja Itakura, K., Science 196 , 177 ( 1977)).35 Roberts, R.J. Crit. Rev. Biochem. 4, 123 (1978). However, restriction sites are quite rare, but the utility of restriction endonucleases has been enhanced by synthesizing double-stranded oligonucleotides with a recognition site sequence. . Thus, almost any DNA segment can be ligated to any other segment by attaching the required restriction oligonucleotide to the ends of the molecule, exposing the product to the required restriction endonuclease to create the necessary cohesive ends (see Heyneker, HL, Shine, J. , Goodman, HM, Boyer, HW, Rosenberg, J., Dickerson, RE, Narang, SA, Itakura, K., Lin, S. and Riggs, AD, Nature 263, 748 (1976) and Scheller, RH, Dickerson , RE, Boyer, HW, Riggs, AD and Itakura, K., Science 196, 177 (1977)).

Sl-endonukleaasi on yleisentsyymi, joka kykenee 15 hydrolysoimaan yksisäikeisen DNA:n fosfodiesterisidoksia tai kaksisäikeisessä DNA:ssa olevia yksisäikeisiä liitoskohtia f ks. Vogt, V.M., Eur. J. Biochem. 33 , 192 ( 1973 )).S1 endonuclease is a general enzyme capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in single-stranded DNA or single-stranded junctions in double-stranded DNA. Vogt, V.M., Eur. J. Biochem. 33, 192 (1973)).

DNA-ligaasi on entsyymi, joka kykenee katalysoimaan fosfodiesterisidoksen syntymisen kahden sellaisen DNA-seg-20 mentin välille, joissa on 5'-fosfaatti ja 3'-hydroksyyli, vastaavasti, ja jollainen saattaa muodostua kahdesta DNA-fragmentista, joita kohesiiviset päät pitävät yhdessä. Entsyymin normaalina toimintatapana pidetään sitä, että se yhdistää toisen säikeen rinnalle syntyvät useat tytär-DNA-25 fragmentit toisiinsa. DNA-ligaasi voi kuitenkin sopivissa olosuhteissa katalysoida sellaisten tylppien päiden yhtymisen, joissa kaksi tylppäpäistä molekyyliä yhtyy kovalent-tisesti( ks. Sgaramella, V., Van de Sande, J.H. ja Khorana, H.G., Proc. Nat 1. Acad. Sei. USA 67 , 1468 (1970)).DNA ligase is an enzyme capable of catalyzing the formation of a phosphodiester bond between two DNA segments having 5'-phosphate and 3'-hydroxyl, respectively, and may be composed of two DNA fragments held together by cohesive ends. The normal mode of action of an enzyme is considered to be that it combines several daughter DNA-25 fragments generated in parallel with another strand. However, DNA ligase can, under suitable conditions, catalyze the fusion of blunt ends in which two blunt-ended molecules covalently join (see Sgaramella, V., Van de Sande, JH and Khorana, HG, Proc. Nat 1. Acad. Sci. USA 67 , 1468 (1970)).

Alkalinen fosfataasi on yleisentsyymi, joka kykenee hydrolysoimaan fosfaattiestereitä, DNA:n 51-päätefosfaatit mukaanluettuina.Alkaline phosphatase is a common enzyme capable of hydrolyzing phosphate esters, including the 51-terminal phosphates of DNA.

Tämän keksinnön mukaisen menetelmän osavaiheessa sijoitetaan tietty DNA-fragmentti DNA-vektoriin, kuten 35 plasmidiin. Γ] asm idi on nimitys, jota käytetään mistä tahansa itsenäisesti replikoituvasta DNA-yksiköstä, joka on 10 65447 • raikrobisolussa eikä kuulu isäntäsolun omaan genomiin. Plas-midi ei ole geneettisesti sitoutunut isäntäsolun kromosomiin. Plasmidi-DNA esiintyy rengasmaisina kaksisäikeisinä molekyyleinä, joiden molekyylipaino tavallisesti on muutama 8 5 miljoona, joidenkin jopa yli 10 , ja ne edustavat tavallisesti vain pientä prosenttimäärää solun kokonais-DNA:sta. Plasmidi-DNA voidaan tavallisesti suuren kokoeronsa vuoksi erottaa isäntäsolun DNA:sta. Plasmidit voivat replikoitua isäntäsolun jakaantumisnopeudesta riippumatta ja joskus nii-10 den jakaantumisnopeutta voidaan säädellä kasvuolosuhteita muuttamalla. Vaikka plasmidi esiintyykin suljettuna renkaana, siihen voidaan keinotekoisesti liittää DNA-segmentti niin, että syntyy molekyylipainoltaan suurempi rekombinoitu plasmidi, jonka replikoitumiskyky ja geenien ekspressiokyky 15 eivät ole oleellisesti muuttuneet. Näin ollen plasmidi toimii hyödyllisenä vektorina, joka siirtää DNA-segmentin uuteen isäntäsoluun. Rekombinoitua DNA:ta käyttävään teknologiaan soveltuvia plasmideja ovat varsinkin sellaiset, jotka sisältävät valintatarkoituksiin sopivia geenejä, kuten geenejä, 20 jotka aiheuttavat lääkeaineiden vastustuskykyä.In a sub-step of the method of this invention, a particular DNA fragment is inserted into a DNA vector, such as a plasmid. Γ] asm idi is the term used for any independently replicating DNA unit that is present in a 10 65447 • raicrobial cell and does not belong to the host cell's own genome. The plasmid is not genetically bound to the chromosome of the host cell. Plasmid DNA exists as circular double-stranded molecules, usually with a molecular weight of a few 8 to 5 million, some even more than 10, and usually represent only a small percentage of the total DNA in the cell. Plasmid DNA can usually be separated from host cell DNA due to its large size difference. Plasmids can replicate regardless of the rate of proliferation of the host cell, and sometimes the rate of proliferation can be regulated by altering growth conditions. Although the plasmid exists as a closed ring, a DNA segment can be artificially inserted to form a higher molecular weight recombinant plasmid whose essential ability to replicate and express genes has not been substantially altered. Thus, the plasmid serves as a useful vector to transfer a DNA segment to a new host cell. Plasmids suitable for recombinant DNA technology are particularly those that contain genes suitable for selection purposes, such as genes that confer drug resistance.

11 65 44711 65 447

Esimerkkeinä tähän keksintöön kuuluvista spesifisistä DNA-sekvens-seistä siirretään rotan kasvuhormonin ja ihmisen kasvuhormonin rakenne-geeni Dakteeriin. Näin ollen voidaan ajatella, että menetelmää voidaan hyvin soveltaa minkä tahansa korkeammalta 5 organismilta, kuten selkärankaiselta, otetun DNA-sekvenssin siirtämiseen bakteeri-isäntään. Tässä yhteydessä korkeampi organismi määritellään miksi tahansa erilaistuneita kudoksia sisältäväksi eukaryoottiseksi organismiksi, joihin kuuluvat mm. hyönteiset, nilviäiset, kasvit ja selkärankaiset, 10 nisäkkäät mukaanluettuina, joihin puolestaa kuuluvat nautaeläimet, siat, kädelliset ja ihminen.As examples of the specific DNA sequences of this invention, the structural gene for rat growth hormone and human growth hormone is transferred to a Dactor. Thus, it is contemplated that the method may well be applied to the transfer of any DNA sequence taken from a higher organism, such as a vertebrate, to a bacterial host. In this context, a higher organism is defined as any eukaryotic organism containing differentiated tissues, including e.g. insects, molluscs, plants and vertebrates, 10 including mammals, which in turn include cattle, pigs, primates and humans.

Kyseisessä prosessissa haluttu solukko eristetään ensin parannetulla menetelmällä. mRNA eristetään soluista muuttumattomana uudellh menetelmällä, jossa RNA-aasi-15 aktiivisuus on käytännöllisesti katsoen kokonaan hävitetty. Vahingoittumaton mRNA puhdistetaan uutteesta pylväs-kromatografisesti ja se saatetaan käänteistransskriptaasi-entsyymin vaikutukselle alttiiksi komplementaarisen säikeen (cDNA) syntetisoimisessa tarvittavien neljän 20 deoksinukleosiditrifosfaatin läsnäollessa. Tässä ensimmäisessä vaiheessa käänteistransskriptaasin avulla saatuun tuotteeseen kohdistetaan menettely, jolla ribonukleotidi-sekvenssi poistetaan selektiivisesti. Jäljelle jäänyttä deoksinukleotidisekvenssiä, joka on komplementaarinen al-25 kuperäisen mRNA:n kanssa, inkuboidaan toisessa reaktiossa käänteistransskriptaasin eii DNA-polymeraasin kanssa neljän deoksinukleosiditrifosfaatin läsnäollessa. Saatu tuote on kaksinkertainen cDNA, jonka komplementaariset säikeet ovat liittyneet toisiinsa yksinkertaisella säikeellä toi-30 sesta päästä. Siten tämä tuote käsitellään yksinkertaiselle 12 65447 säikeelle spesifisellä nukleaasilla, joka katkaisee yksinkertaisen yhdistävän säikeen. Saatua kaksisäikeistä cDNA:ta pidennetään lisäämällä kumpaankin päähän tietty DNA, joka sisältää restriktioentsyymin tunnistuskohtasekvenssin.In that process, the desired cell is first isolated by an improved method. mRNA is isolated from cells unchanged by a new method in which RNAse-15 activity is virtually eliminated. Intact mRNA is purified from the extract by column chromatography and exposed to a reverse transcriptase enzyme in the presence of the four deoxynucleoside triphosphates required to synthesize the complementary strand (cDNA). In this first step, the product obtained by reverse transcriptase is subjected to a procedure for selectively removing the ribonucleotide sequence. The remaining deoxynucleotide sequence complementary to the original mRNA is incubated in a second reaction with reverse transcriptase and not DNA polymerase in the presence of four deoxynucleoside triphosphates. The product obtained is a double cDNA with complementary strands joined together by a single strand at one end. Thus, this product is treated with a nuclease specific for the single 12 65447 strand, which cleaves the simple connecting strand. The resulting double-stranded cDNA is extended by adding to each end a specific DNA containing the restriction enzyme recognition site sequence.

5 Lisäys katalysoidaan DNA-1 igaasi-entsyymillä. Tämän jälkeen pidennetty cDNA käsitellään restriktioendonukleaasilla, joka tuottaa itsekomplementoituvat yksisäikeiset päät kaksois-säikeen kummankin säikeen 5’-päähän.The addition is catalyzed by DNA-1 igase. The extended cDNA is then treated with a restriction endonuclease that produces self-complementing single-stranded ends at the 5 'end of each strand of the double-strand.

Plasmidi-DNA, jossa on saman restriktioendonukleaasin 10 tunnistuskohta, käsitellään entsyymillä siten, että polynukleotidisäie katkeaa ja muodostuu itsekomplementoituvat yksisäikeiset nukleotidisekvenssit 5'-päihin. Yksisäi-keisten päiden 5'-päätefosfaattiryhmät poistetaan, jotta plasmidi ei pystyisi muodostamaan isäntäsolua transformoi-15 vaa rengasrakennetta. Valmistettua cDNA:ta ja plasmidi-DNA: ta inkuboidaan yhdessä DNA-ligaasin läsnäollessa. Kuvatuissa reaktio-olosuhteissa voi elinkelpoinen suljettu rengasplasmidi-DNA syntyä vain, jos siihen sisältyy cDNA-seg-mentti. cDNA-sekvenssin sisältävä plasmidi siirretään tä-20 män jälkeen sopivaan isäntäsoluun. Sellaiset solut, jotka ovat saaneet elinkelpoisen plasmidin, tunnistetaan kasvatuksessa pesäkkeistä, joilla on plasmidille kuuluva geneettinen ominaisuus, kuten lääkkeenvastustuskyky. Tämän jälkeen viljellään niitä puhtaita bakteerikantoja, joissa on cDNA-25 sekvenssin sisältävä rekombinoitu plasmidi, ja rekombinoitu plasmidi eristetään uudelleen. Tällä tavalla voidaan valmistaa suuria määriä rekombinoitua plasmidi-DNA:ta ja spesifinen cDNA-sekvenssi voidaan eristää tästä endonukleolyyt- tisellä lohkaisulla sopivan restriktioentsyymin· avulla.Plasmid DNA having the same restriction endonuclease recognition site is treated with an enzyme to cleave the polynucleotide strand to form self-complementing single-stranded nucleotide sequences at the 5 'ends. The 5 'terminal phosphate groups of the single-stranded ends are removed to prevent the plasmid from forming a ring structure that transforms the host cell. The prepared cDNA and plasmid DNA are incubated together in the presence of DNA ligase. Under the reaction conditions described, viable closed-loop plasmid DNA can only be generated if it contains a cDNA segment. The plasmid containing the cDNA sequence is then transferred to a suitable host cell. Cells that have received a viable plasmid are identified in culture from colonies that have the genetic trait associated with the plasmid, such as drug resistance. Pure bacterial strains with a recombinant plasmid containing the cDNA-25 sequence are then cultured and the recombinant plasmid is re-isolated. In this way, large amounts of recombinant plasmid DNA can be prepared and the specific cDNA sequence can be isolated therefrom by endonucleolytic cleavage using a suitable restriction enzyme.

13 65447 Tämä keksintö koskee menetelmää, jolla tietyn nukleo-tidisekvenssin omaava DNA-molekyyli voidaan eristää ja siirtää mikro-organismiin ja alkuperäinen DNA:n nukleotidisek-venssi löytää replikoitumisen jälkeen organismista, ja jon-5 kan menetelmän eri vaiheet voidaan jakaa neljään ryhmään: 1. Halutun solukon eristäminen korkeammasta organismistaThis invention relates to a method by which a DNA molecule having a particular nucleotide sequence can be isolated and transferred to a microorganism, and the original nucleotide sequence of the DNA found after replication in the organism, and the various steps of the method can be divided into four groups: Isolation of the desired cell from a higher organism

Tietyn proteiinin geneettiselle koodille on olemassa kaksi mahdollista lähdettä, nimittäin lähdeorganismin DNA 10 tai DNA:n RNA-transskriptio. Yhdysvaltain kansallisten ter-veysinstituuttien (National Intitutes of Health) tämänhetkisten turvallisuusvaatimusten mukaan ihmisen geenejä, olivatpa ne millaisia tahansa, voidaan sijoittaa rekombinoituun DNA:han ja sen jälkeen bakteereihin vain silloin, kun geenit 15 ovat perusteellisesti puhdistettuja, tai kun käytössä on erityisen suuria riskejä sisältävälle työskentelylle tarkoitetut tilat (P4), ks. Federal Register, Voi. 41, No. 131, 1967-07-07, ss. 27902 - 27943. Näin ollen millä tahansa ihmisen proteiinin valmistukseen tähtäävällä menetelmällä, 20 kuten tämän keksinnön sisältämällä menetelmällä, on lähdettävä sellaisen spesifisen mRNA:n eristämisestä, joka sisältää halutun proteiinin koodin. Tässä toimintatavassa on lisäksi se etu, että solusta uutettu mRNA voidaan puhdistaa helpommin kuin solusta uutettu DNA. Varsinkin on mahdollista 25 käyttää hyväkseen sitä seikkaa, että pitkälle erikoistuneissa organismeissa, kuten selkärankaisissa, on tietyissä paikoissa tiettyjä solukkoja, joiden tehtävänä on tuottaa jotakin kyseeseen tulevaa proteiinia. Vaihtoehtoisesti tällainen solukko voi esiintyä jossakin organismin kehitysvaiheessa.There are two possible sources for the genetic code of a particular protein, namely DNA from the source organism or RNA transcription of the DNA. According to the current safety requirements of the US National Institutes of Health, human genes, whatever they may be, can be inserted into recombinant DNA and then into bacteria only when the genes 15 have been thoroughly purified or when a particularly high-risk gene is used. working spaces (P4), see Federal Register, Vol. 41, no. 131, 1967-07-07, ss. 27902-27943. Thus, any method for producing a human protein, such as the method of the present invention, must proceed from the isolation of a specific mRNA that contains the code for the desired protein. This approach also has the advantage that mRNA extracted from the cell can be purified more easily than DNA extracted from the cell. In particular, it is possible to take advantage of the fact that highly specialized organisms, such as vertebrates, have certain cells at certain sites whose function is to produce some of the protein in question. Alternatively, such a cell may be present at some stage in the development of the organism.

30 Suurin osa tällaisen solukon soluista eristetystä mRNA:sta sisältää halutun nukleotidisekvenssin. Näin ollen eristettävän solukon ja eristysmenetelmän valinnassa voidaan ottaa huomioon ne edut, joita eristettävän mRNA:n alkuperäinen puhtausaste tarjoaa.Most of the mRNA isolated from the cells of such a cell contains the desired nucleotide sequence. Thus, the choice of cell to be isolated and method of isolation can take into account the advantages offered by the initial degree of purity of the mRNA to be isolated.

14 6544714 65447

Useimmissa kudoksissa, rauhasissa ja elimissä soluja yhdistää kuituinen sidekudos, joka on koostunut pääasiassa kollageenista, mutta voi kudoksesta riippuen sisältää myös muita rakenneproteiineja, polysakkarideja ja kivennäisaine-5 varastoja. Solujen eristäminen tietystä kudoksesta edellyttää menetelmiä, joilla solut voidaan irrottaa sidekudoksesta. Tietyn erikoistuneen solutyypin eristäminen ja puhdistaminen sisältää näin ollen kaksi päävaihetta, jotka ovat solujen erottaminen sidekudoksesta ja halutun solutyypin erottaminen 10 muun tyyppisistä kudoksen soluista.In most tissues, glands, and organs, cells are connected by a fibrous connective tissue that is composed primarily of collagen, but may also contain other structural proteins, polysaccharides, and mineral-5 stores, depending on the tissue. Isolation of cells from a particular tissue requires methods by which the cells can be detached from the connective tissue. Isolation and purification of a particular specialized cell type thus involves two main steps, which are the separation of cells from connective tissue and the separation of the desired cell type from 10 other types of tissue cells.

1 Usein on todettu, että halutun mRNA:n osuutta voidaan lisätä käyttämällä hyväksi solun kykyä reagoida ulkoisiin ärsykkeisiin. Esimerkiksi hormonikäsittely saattaa aiheuttaa halutun mRNA:n tuotannon lisääntymisen. Muita menetelmiä 15 ovat kasvatus tietyssä lämpötilassa ja/tai tietyssä ravinteessa tai muussa kemiallisessa aineessa.1 It has often been found that the proportion of the desired mRNA can be increased by taking advantage of the cell's ability to respond to external stimuli. For example, hormone treatment may cause an increase in the production of the desired mRNA. Other methods include growth at a certain temperature and / or in a particular nutrient or other chemical substance.

2. mRNA:n uuttaminen Tärkeä piirre tässä keksinnössä on se, että solu-uutteesta poistetaan RN-aasiaktiivisuus käytännöllisesti katsoen 20 kokonaan. Uutettava mRNA on yksisäikeinen polynukleotidi, jossa ei ole mitään komplementaarista säiettä. Näin ollen yhdenkin fosfodiesterisidoksen hydrolyyttinen katkeaminen sekvenssissä tekisi koko molekyylin kykenemättömäksi siirtämään vahingoittumatonta geneettistä sekvenssiä mikro-organismiin.2. Extraction of mRNA An important feature of the present invention is that RNase activity is virtually eliminated from the cell extract. The mRNA to be extracted is a single-stranded polynucleotide with no complementary strand. Thus, hydrolytic cleavage of any phosphodiester bond in the sequence would render the entire molecule incapable of transferring the intact genetic sequence to the microorganism.

25 Kuten edellä mainittiin, RN-aasi on laajalle levinnyt, ja se on hyvin aktiivinen ja poikkeuksellisen pysyvä. Sitä on iholla, se kestää tavalliset lasitavaroiden pesumenetelmät ja joskus se kontaminoi orgaaniset kemikaalit. Haimasolu-uuttei-ta käsiteltäessä vaikeudet ovat erittäin suuret, sillä haima 30 tuottaa ruuansulatusentsyymejä ja on siten hyvin RN-aasipi-toinen. RN-aasiepäpuhtaus koskee kuitenkin kaikkia kudoksia ja tässä selostettua RN-aasiaktiivisuuden tuhoamismenetelmää voidaan soveltaa kaikkiin soluihin.25 As mentioned above, the RN donkey is widespread and very active and exceptionally stable. It is on the skin, it withstands the usual methods of washing glassware and sometimes it contaminates organic chemicals. The difficulty in handling pancreatic cell extracts is very great, as pancreas 30 produces digestive enzymes and is thus very RN-ass. However, the RNase impurity applies to all tissues and the method of destroying RNase activity described herein can be applied to all cells.

15 65447 Tässä keksinnössä käytetään kaotrooppisen anionin, kaotrooppisen kationin ja disulfidisidoksia pilkkovan reagens-sin yhdistelmää solujen rikkomisen aikana ja kaikkien niiden operaatioiden aikana, jotka tarvitaan käytännöllisesti kat-5 soen proteiinittoman mRNA:n aikaansaamiseksi.65447 The present invention uses a combination of a chaotropic anion, a chaotropic cation, and a disulfide bond cleavage reagent during cell disruption and all of the operations required to produce virtually protein-free mRNA.

Sopivien kaotrooppisten ionien valinta riippuu niiden vesiliukoisuudesta ja saatavuudesta. Sopivia kaotrooppi-sia kationeja ovat mm. guanidinium, karbamoyyliguanidinium, guanyyliguanidinium, litium tms. Sopivia kaotrooppisia an-10 ioneja ovat mm. jodidi, perkloraatti, tiosyanaatti, dijodi-salisylaatti tms. Tällaisten anionien ja kationien muodostamien suolojen suhteellinen tehokkuus määräytyy niiden liukoisuuden mukaan. Esimerkiksi litiumdijodisalisylaatti on voimakkaampi denaturantti kuin guanidiniumtiosyanaatti, mutta 15 sen liukenevuus on vain noin 0,1 M ja se on myös suhteellisen kallista. Guanidiniumtiosyanaatti on etusijalle asetettava kationi-anioniyhdistelmä, koska sitä on helposti saatavissa ja sen liukenevuus vesiliuoksiin on hyvä, jopa noin 5 mol/1.The choice of suitable chaotropic ions depends on their water solubility and availability. Suitable chaotropic cations include e.g. guanidinium, carbamoylguanidinium, guanylguanidinium, lithium, etc. Suitable chaotropic an-10 ions include e.g. iodide, perchlorate, thiocyanate, diiodo-salicylate, etc. The relative effectiveness of the salts formed by such anions and cations is determined by their solubility. For example, lithium diiodal salicylate is a more potent denaturant than guanidinium thiocyanate, but it has a solubility of only about 0.1 M and is also relatively expensive. Guanidinium thiocyanate is the preferred cationic anion combination because it is readily available and has good solubility in aqueous solutions, up to about 5 mol / L.

Tiöliyhdisteiden, kuten /S-merkaptoetanolin, tiede-20 tään rikkovan tioli-disulfidivaihtoreaktiolla proteiinien molekyylinsisäisiä disulfidisidoksia. /S-merkaptoetanolin lisäksi tunnetaan useita sopivia tioliyhdisteitä, kuten di-tiotreitoli, kysteiini, propanolidimerkaptaani tms. Vesiliukoisuus on tarpeellinen vaatimus, sillä tioliyhdistettä 25 pitää olla läsnä suuri ylimäärä molekyylinsisäisiin disul-fideihin verrattuna, jotta vaihtoreaktio tapahtuisi käytännöllisesti katsoen täydellisesti,/S-merkaptoetanoli on asetettava etusijalle, koska sitä on helposti saatavissa kohtuulliseen hintaan.Thiol compounds, such as β-mercaptoethanol, are known to disrupt the intramolecular disulfide bonds of proteins by the thiol disulfide exchange reaction. In addition to β-mercaptoethanol, several suitable thiol compounds are known, such as di-thiothreitol, cysteine, propanol dimercaptan, etc. Water solubility is a necessary requirement, as a large excess of thiol compound 25 must be present compared to intramolecular disulfides in order for the exchange reaction to be practically must be given priority as it is easily available at a reasonable price.

30 Tietyn kaotrooppisen suolan tehokkuus on suoraan ver rannollinen sen väkevyyteen, kun halutaan inhiboida RN-aasi uutettaessa RNA:ta soluista tai kudoksista. Edullinen väkevyys on sen vuoksi suurin käytännössä toteutettavissa oleva väkevyys. Sen, että tässä keksinnössä onnistutaan säilyttä-35 mään roRNA vahingoittumattomana uuton aikana, arvellaan johtuvan siitä nopeudesta, jolla RN-aasi denaturoituu, ja denatu- 16 65447 roitumisasteesta. Näin ilmeisesti selittyy guanidiniumtiosya-naatin paremmuus hydrokloridiin nähden, vaikka hydrokloridi on denaturointiaineena vain hieman heikompi. Denaturointiai-neen tehokkuus määritellään siksi kynnysväkevyydeksi, joka 5 tarvitaan proteiinin täydelliseen denaturoimiseen. Toisaalta proteiinin denaturoitumisnopeus riippuu usein denaturantin väkevyyden suhteesta kynnysarvoon 5 - 10 potenssiin korotettuna, ks. Tanford, C. A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Kvalitatiivisesti tämä suhde merkitsee sitä, että guanidinium-10 hydrokloridia vain hieman tehokkaampi denaturantti pystyy denaturoimaan proteiinin monta kertaa nopeammin samana konsent-raationa. RN-aasidenaturaation kinetiikan ja mRNA:n säilymisen välistä suhdetta soluista tapahtuvan uuton aikana ei nähtävästi ole havaittu eikä tutkittu ennen tätä keksintöä.30 The efficacy of a particular chaotropic salt is directly proportional to its concentration when it is desired to inhibit RNase in the extraction of RNA from cells or tissues. The preferred concentration is therefore the highest practicable concentration. The success of the present invention in keeping the roRNA intact during extraction is thought to be due to the rate at which the RNase is denatured and the degree of denaturation. This apparently explains the superiority of guanidinium thiocyanate over hydrochloride, although the hydrochloride is only slightly weaker as a denaturant. The potency of a denaturant is therefore defined as the threshold concentration required for complete denaturation of the protein. On the other hand, the rate of denaturation of a protein often depends on the ratio of the concentration of denaturant to a threshold value of 5 to 10 raised to the power, cf. Tanford, C. A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Qualitatively, this ratio means that only a slightly more efficient denaturant than guanidinium-10 hydrochloride is able to denature the protein many times faster at the same concentration. The relationship between the kinetics of RNase denaturation and the retention of mRNA during extraction from cells has apparently not been observed or studied prior to this invention.

15 Jos edellä oleva analyysi on oikea, pitäisi edullisen denaturantin olla sellainen, jolla on matala kynnysväkevyys denatu-roinnissa ja suuri vesiliukoisuus. Tämän vuoksi guanidinium-tiosyanaatti on edullisempi kuin litiumdijodisalisylaatti, vaikka viimeksimainittu on voimakkaampi denaturantti, sillä 20 guanidiniumtiosyanaatti on liukoisempi, ja näin ollen sitä voidaan käyttää sellaisena väkevyytenä, että RN-aasi inakti-voituu nopeammin. Edellä oleva analyysi selittää myös, miksi guanidiniumtiosyanaatti on edullisempi kuin lähes yhtä liukoinen hydrokloridi (syanaatti on hieman voimakkaampi denatu-25 rantti kuin hydrokloridi).If the above analysis is correct, the preferred denaturant should be one with a low threshold concentration in denaturation and high water solubility. Therefore, guanidinium thiocyanate is more preferred than lithium diiodic salicylate, although the latter is a more potent denaturant because guanidinium thiocyanate is more soluble and thus can be used at such a concentration that RNase is inactivated more rapidly. The above analysis also explains why guanidinium thiocyanate is more preferred than nearly equally soluble hydrochloride (cyanate is a slightly stronger denaturant than the hydrochloride).

Disulfidisidoksia katkaisevan reagenssin käyttö yhdessä denaturantin kanssa tekee mahdolliseksi jälkimmäisen vaikutuksen ja tehostaa sitä, koska RN-aasimolekyyli muuttuu kokonaan avautuneeksi. Tioliyhdisteen ajatellaan auttavan 30 denaturointiprosessin etenemistä, koska se estää nopean de-naturoinnin, joka voi tapahtua, jos molekyylinsisäiset di-dulfidisidokset jätetään koskemattomiksi. Lisäksi mRNA-val-misteen sisältämä RN-aasiepäpuhtaus säilyy käytännöllisesti katsoen inaktiivisena, vaikka denaturanttia ja tiolia ei 35 olisikaan läsnä. Disulfidisidoksia katkaisevat reagenssit, joissa on tioliryhmiä, ovat jossain määrin tehokkaita minä 65447 17 tahansa konsentraationa, mutta on edullista käyttää suurta tioliryhmien ylimäärää molekyylinsisäisiin disulfidisidoksiin verrattuna, jolloin vaihtoreaktio saadaan ajetuksi molekyylin-sisäisten disulfidisidosten katkeamisen suuntaan. Toisaalta, 5 koska monet tioliyhdisteet ovat pahanhajuisia ja suurten väkevyyksien kanssa on epämiellyttävä työskennellä, on käytännön syistä olemassa väkevyyden yläraja. Kun /3-merkaptoeta-nolia käytetään vahingoittumattoman RNA:n erottamiseen, on alueella 0,05 - 1,0 M olevat väkevyydet havaittu tehokkaiksi, 10 ja optimaalisen väkevyyden katsotaan olevan 0,2 M.The use of a disulfide-cleaving reagent in combination with a denaturant enables and enhances the latter effect because the RNase molecule becomes fully opened. The thiol compound is thought to aid in the progress of the denaturation process because it prevents the rapid denaturation that can occur if the intramolecular disulfide bonds are left intact. In addition, the RNase impurity contained in the mRNA preparation remains virtually inactive even in the absence of denaturant and thiol. Disulfide bond cleavage reagents with thiol groups are somewhat effective at any concentration, but it is preferred to use a large excess of thiol groups over intramolecular disulfide bonds to drive the exchange reaction toward intramolecular disulfide bond cleavage. On the other hand, 5 because many thiol compounds are malodorous and it is uncomfortable to work with high concentrations, there is an upper concentration limit for practical reasons. When β-mercaptoethanol is used to separate intact RNA, concentrations in the range of 0.05 to 1.0 M have been found to be effective, and the optimal concentration is considered to be 0.2 M.

Väliaineen.pH voi olla välillä 5,0 - 8,0, kun mRNA uutetaan soluista.The pH of the medium may range from 5.0 to 8.0 when the mRNA is extracted from the cells.

Solujen rikkomisen jälkeen RNA erotetaan solun proteiineista ja DNA:sta. Tähän tarkoitukseen on kehitetty useita 15 menetelmiä.After cell disruption, RNA is separated from cellular proteins and DNA. Several methods have been developed for this purpose.

Tavallinen käytetty menetelmä on etanolisaostus, jolla RNA saostetaan selektiivisesti. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä on edullisempaa jättää saostusvaihe pois ja kerrostaa homogenaatti suoraan 5,7 M cesiumkloridiliuokseen sent-20 rifugiputkessa ja sen jälkeen suorittaa sentrifugointi julkaisussa Glisin, V., Crvenjakov, R. ja Byus, C., Biochemistry 13, 2633 (1974) kuvatulla tavalla. Tämä menetelmä on edullinen, koska RN-aasille vahingollinen ympäristö voidaan säilyttää koko ajan ja saadaan hyvällä saannolla RNA:ta, joka ei sisäl-25 lä DNA:ta eikä proteiinia.The usual method used is ethanol precipitation, with which RNA is selectively precipitated. In the process of this invention, it is more preferable to omit the precipitation step and deposit the homogenate directly in a 5.7 M cesium chloride solution in a centrifuge tube followed by centrifugation in Glisin, V., Crvenjakov, R. and Byus, C., Biochemistry 13, 2633 (1974). as described. This method is advantageous because the environment harmful to RNase can be preserved at all times and RNA free of DNA and protein is obtained in good yield.

Edellä kuvatulla menetelmällä saadaan soluhomogenaa-tin koko RNA puhdistetuksi. Tästä RNArsta on kuitenkin haluttua mRNA:ta vain osa. Puhdistusta jatkettaessa käytetään hyväksi sitä seikkaa, että korkeampien organismien soluissa 30 mRNA:ta prosessoidaan transskription jälkeen siten, että siihen liitetään polyadenyylihappoa. Tällainen poly-A-sekvens-sejä sisältävä mRNA voidaan erottaa selektiivisesti kromato-grafiapylväässä, jossa on täytteenä selluloosaa, johon on liitetty oligotymidylaattia, ks. Avis, H. ja Leder, P. edel-35 lä. Edellä kuvattu menetelmä on sopiva silloin, kun tarvi- 18 65447 taan käytännöllisesti katsoen puhdasta, vahingoittumatonta ja translaatiokelpoista mRNArta RN-aasia runsaasti sisältävistä lähteistä. mRNAm puhdistus ja sen jälkeiset in varotoimenpiteet voidaan suorittaa käytännöllisesti katsoen sa-5 maila tavalla mille tahansa mRNAtlle huolimatta lähde-organismista.By the method described above, the entire RNA of the cell homogenate is purified. However, only a portion of this RNA is the desired mRNA. Further purification takes advantage of the fact that in cells of higher organisms, 30 mRNA is processed after transcription by the addition of polyadenyl acid. Such mRNA containing poly-A sequences can be selectively separated on a chromatography column packed with cellulose to which oligotymidylate has been added, cf. Avis, H. and Leder, P. edel-35 lä. The method described above is suitable when virtually pure, undamaged and translatable mRNA from sources rich in RNase is required. Purification of the mRNA and subsequent precautions can be performed in virtually the same way for any mRNA regardless of the source organism.

Tietyissä tapauksissa, kuten käytettäessä kudosvil-jelmäsoluja mRNA-lähteenä, RN-aasiepäpuhtaus voi olla niin vähäinen, ettei edellä kuvattua RN-aasin inhibointia tarvita. 10 Tällöin ennestään tunnetut RN-aasiaktiivisuuden poistomenetelmät riittävät.In certain cases, such as when using tissue culture cells as a source of mRNA, the RNase impurity may be so low that the RNase inhibition described above is not required. In this case, the previously known methods for removing RNase activity are sufficient.

3. cDNArn muodostaminen Tässä yhteydessä viitataan kuvioon 1, jossa on kaavioesitys menetelmän jäljellä olevista vaiheista. Ensiramäi-15 senä vaiheena on puhdistetun mRNA:n kanssa komplementaarisen DNA-sekvenssin muodostaminen. Tämän reaktion entsyymiksi valitaan käänteistransskriptaasi, vaikka periaatteessa voidaan käyttää mitä tahansa sellaista entsyymiä, joka kykenee muodostamaan komplementaarisen DNA-säikeen käyttämällä mRNA:ta 20 templaattina. Reaktio voidaan suorittaa ennestään tunnetuissa olosuhteissa siten, että mRNAsta käytetään templaattina ja neljän deoksinukleosiditrifosfaatin seosta DNA-säikeen prekursorina. On edullista, jos yksi deoksinukleosiditrifos- 32 faateista on merkitty Q,-asemassa P-atomilla, sillä sen 25 avulla voidaan seurata reaktiota, se toimii merkkinä erotusmenetelmissä, kuten kromatografiässä ja elektroforeesissa, ja sen avulla voidaan tehdä kvantitatiivisia päätelmiä, ks.3. Generation of cDNA Reference is made herein to Figure 1, which is a schematic representation of the remaining steps of the method. The first step is to generate a DNA sequence complementary to the purified mRNA. Reverse transcriptase is selected as the enzyme for this reaction, although in principle any enzyme capable of forming a complementary strand of DNA using mRNA as a template can be used. The reaction can be performed under previously known conditions using mRNA as a template and a mixture of four deoxynucleoside triphosphates as a DNA strand precursor. It is preferred that one of the deoxynucleoside triphosphates is labeled at the Q 1 position with a P atom, as it allows the reaction to be monitored, serves as a marker in separation methods such as chromatography and electrophoresis, and allows quantitative conclusions to be drawn, cf.

Efstratiadis, A., et ai., edellä.Efstratiadis, A., et al., Supra.

Kuten kuvasta ilmenee, käänteistransskriptaasin 30 reaktiotulos on kaksisäikeinen hiusneularakenne, jossa RNA-säiettä ja DNA-säiettä yhdistää toisiinsa ei-kovalenttinen sidos.As shown, the reaction result of the reverse transcriptase 30 is a double-stranded hairpin structure in which the RNA strand and the DNA strand are joined together by a non-covalent bond.

Käänteistransskriptaasireaktion tuote poistetaan reaktioseoksesta tunnetuilla menetelmillä. On havaittu hyö-35 dylliseksi käyttää fenoliuuton, kromatografiän ("Sephadex G-100", Pharmacia Inc., Uppsala, Ruotsi) ja etanoliuuton yhdistelmää.The product of the reverse transcriptase reaction is removed from the reaction mixture by known methods. It has been found useful to use a combination of phenol extraction, chromatography ("Sephadex G-100", Pharmacia Inc., Uppsala, Sweden) and ethanol extraction.

6544765447

Kun CDNA on syntetisoitu entsymaattisesti, RNA-templaatti voidaan poistaa. Ennestään tunnetaan useita menetelmiä, joilla RNA voidaan hajottaa selektiivisesti DNA:n läsnäollessa. Alkalinen hydrolyysi on edullinen menetelmä, 5 koska se on hyvin selektiivinen ja sitä voidaan hyvin helposti säädellä pH:n avulla.Once the CDNA has been synthesized enzymatically, the RNA template can be removed. Several methods are known for selectively degrading RNA in the presence of DNA. Alkaline hydrolysis is a preferred method because it is very selective and can be very easily adjusted by pH.

Alkalisen hydrolyysin ja neutraloinnin jälkeen 32 P:llä merkitty cDNA voidaan haluttaessa väkevöidä etanoli-saostuksella.After alkaline hydrolysis and neutralization, the 32 P-labeled cDNA can be concentrated by ethanol precipitation if desired.

10 Tällaisen kaksisäikeisen hiusneula-cDNA:n synteti sointi tapahtuu sopivan entsyymin, kuten DNA-polymeraasin tai käänteistransskriptaasin avulla. Reaktio-olosuhteet ovat 32 aikaisemmin kuvatun kaltaiset, Cfc- P:llä merkitty nukleosi-ditrifosfaatti mukaanluettuna. Käänteistransskriptaasia saa-15 daan useista lähteistä. Linnun myeloblastosis-virus on edullinen lähde. Virusta valmistaa tri D. J. Beard, Life Sciences Incorporated, St. Petersburg, Florida, National Institutes of Health'in kanssa tekemällään sopimuksella.Such double-stranded hairpin cDNA is synthesized by a suitable enzyme such as DNA polymerase or reverse transcriptase. Reaction conditions are 32 as previously described, including Cfc-P-labeled nucleoside diphosphate. Reverse transcriptase is obtained from several sources. The avian myeloblastosis virus is a preferred source. The virus is manufactured by Dr. D. J. Beard, of Life Sciences Incorporated, St. Petersburg, Florida, under an agreement with the National Institutes of Health.

Kun cDNA-hiusneula on muodostettu, saattaa olla 20 edullista puhdistaa se reaktioseoksesta. Kuten aikaisemmin mainittiin, on havaittu edulliseksi käyttää fenoliuuttoa, kromatografiaa ("Sephadex G-100") ja etanolisaostusta, kun DNA halutaan saada puhdistetuksi proteiiniepäpuhtauksista.Once the cDNA hairpin is formed, it may be advantageous to purify it from the reaction mixture. As previously mentioned, it has been found advantageous to use phenol extraction, chromatography ("Sephadex G-100") and ethanol precipitation when DNA is to be purified from protein impurities.

. Hiusneularakenne voidaan muuntaa tavalliseksi kak- 25 sisäikeiseksi DNA-rakenteeksi siten, että komplementaarisia säikeitä yhdistävä yksittäinen säie poistetaan. On olemassa useita entsyymejä, jotka kykenevät spesifisesti hydrolysoimaan DNA:n yksisäikeisiä osia. Tähän tarkoitukseen hyvin sopiva entsyymi on Aspergillus oryzaesta eristetty S1-nukle-30 aasi (valmistaja Miles Research Products, Elkhart, Indiana). Kun DNA-hiusneularakenne käsitellään S1-nukleaasilla, saadaan hyvällä saannolla sellaisia molekyylejä, joissa on emäs-paripäät. Tämän jälkeen suoritetaan uutto, kromatografia ja etanolisaostus, kuten edellä on kuvattu. Efstratiadis et ai. 35 ovat edellä mainitussa julkaisussa selostaneetmRNA:n kaksi-säikeisten cDNA-transskriptioiden syntetisointia käänteistransskriptaasin ja S1-nukleaasin avulla.. The hairpin structure can be transformed into a standard double-stranded DNA structure by removing a single strand connecting the complementary strands. There are several enzymes capable of specifically hydrolyzing single-stranded portions of DNA. A well-suited enzyme for this purpose is the S1 nucleus 30 isolated from Aspergillus oryza (manufactured by Miles Research Products, Elkhart, Indiana). When the DNA hairpin structure is treated with S1 nuclease, molecules with base-pairs are obtained in good yield. Extraction, chromatography and ethanol precipitation are then performed as described above. Efstratiadis et al. 35 have described in the above publication the synthesis of double-stranded cDNA transcripts of mRNA by reverse transcriptase and S1 nuclease.

2θ 654472θ 65447

Tylppäpäisten cDNA-molekyylien osuutta voidaan mahdollisesti lisätä, jos suoritetaan käsittely E. colin DNA-polymeraasi I:llä neljän deoksinukleosiditrifosfaatin läsnäollessa. Entsyymin eksonukleaasiaktiivisuuden ja polymeraasi-5 aktiivisuuden yhteisvaikutus toimii siten, että ulkoneva 3'-pää poistuu ja ulkoneva 5'-pää täyttyy. Näin voidaan varmistaa, että mahdollisimman suuri määrä cDNA-molekyylejä osallistuu seuraavan vaiheen liittämisreaktioihin.The proportion of blunt-ended cDNAs can optionally be increased if treated with E. coli DNA polymerase I in the presence of four deoxynucleoside triphosphates. The interaction of the exonuclease activity of the enzyme and the activity of polymerase-5 acts so that the protruding 3 'end is removed and the protruding 5' end is filled. This ensures that as many cDNAs as possible are involved in the ligation reactions of the next step.

Keksinnön mukaisen menetelmän seuraavassa vaiheessa 10 käsitellään cDNA-tuotteen päät niin, että kuhunkin päähän saadaan restriktioendonukleaasin tunnistuskohdan sekvenssi. Käytännön syyt määräävät päihin liitettävän DNA-fragmentin valinnan. Päihin lisättävä sekvenssi valitaan restriktioendonukleaasin perusteella ja tämä puolestaan valitaan sen DNA-15 vektorin perusteella, johon cDNA liitetään. Valittavassa plas-midissa pitäisi olla vähintään yksi kohta, johon restriktioendonukleaasin katkaisuvaikutus voi kohdistua. Esimerkiksi plasmidi pMB9 sisältää yhden tunnistuskohdan entsyymille Hind III. Hind III eristetään Haemophilus influenzaesta ja 20 puhdistetaan seuraavalla menetelmällä: Smith, H. 0. ja Wilcox, K. W., J. Mol. Biol. 51, 379 (1970). Haemophilus aegyptious-organismin entsyymi Hae III puhdistetaan seuraavalla menetelmällä: Middleton, J. H., Edgell, M. H. ja Hutchison III, C. A., J. Virol. 10, 42 (1972). Haemophilus suis-organismin entsyymi, 25 Hsu I, katalysoi saman paikkaspesifisen hydrolyysin samassa tunnistuskohdassa kuin Hind III. Näin ollen näitä kahta entsyymiä voidaan pitää funktionaalisesti vaihtoehtoisina.In the next step 10 of the method of the invention, the ends of the cDNA product are processed so as to obtain a restriction endonuclease recognition site sequence at each end. Practical reasons determine the choice of DNA fragment to be inserted at the ends. The sequence to be added to the ends is selected based on the restriction endonuclease, which in turn is selected based on the DNA-15 vector to which the cDNA is inserted. The plasmid of choice should have at least one site to which the restriction endonuclease cleavage effect may be directed. For example, plasmid pMB9 contains a single recognition site for the enzyme Hind III. Hind III is isolated from Haemophilus influenzae and purified by the following method: Smith, H. 0. and Wilcox, K. W., J. Mol. Biol. 51, 379 (1970). The enzyme Hae III of Haemophilus aegyptious is purified by the following method: Middleton, J. H., Edgell, M. H. and Hutchison III, C. A., J. Virol. 10, 42 (1972). The enzyme from Haemophilus suis, 25 Hsu I, catalyzes the same site-specific hydrolysis at the same recognition site as Hind III. Thus, these two enzymes can be considered functionally alternative.

Kaksois-cDNA:n päihin liittämistä varten on edullista käyttää kemiallisesti syntetisoitua kaksisäikeistä dekanuk- 30 leotidia, joka sisältää Hind III:n tunnistuskohdan. Kaksisäi-keisen dekanukleotidin sekvenssi on esitetty kuvassa 1, ks.For ligation of the double cDNA, it is preferred to use a chemically synthesized double-stranded decanucleotide containing a Hind III recognition site. The sequence of the double-stranded decanucleotide is shown in Figure 1, cf.

Heyneker, H. L. et ai., ja Scheller, R.H. et ai., edellä. Alalla työskenteleville on tarjolla useita tällaisia tunnis-tuskohtasekvenssejä, ja tästä syystä on mahdollista valita 35 kaksois-cDNA:n päät kussakin tapauksessa tarvittavalle restriktioendonukleaasille sopiviksi.Heyneker, H. L. et al., And Scheller, R.H. et al., supra. Several such recognition sequence sequences are available to those skilled in the art, and for this reason it is possible to select the ends of the 35 double cDNAs to be suitable for the restriction endonuclease required in each case.

21 6544721 65447

Restriktiokohtasekvenssien liittäminen cDNA:n päihin voidaan toteuttaa menetelmällä, jota kutsutaan tylppään päähän liittämiseksi, ja jolloin katalysoidaan DNA-ligaasilla, joka on puhdistettu seuraavalla menetelmällä: Panet, A. et 5 ai., Biochemistry 12, 5045 (1973). Edellä mainitut Sgaramel-la, V. et ai. ovat selostaneet tylppään päähän liittämisreak-tiota. Tylppään päähän liittämisessä, jossa reaktio tapahtuu tylppäpäisen cDNA:n ja suuren molaarisen ylimäärän kanssa kaksisäikeistä dekanukleotidia, joka sisältää Hind III endo-10 nukleaasin tunnistuskohdan,‘saadaan tuotteeksi cDNA, jonka kummassakin päässä on Hind III:n restriktiokohtasekvenssi.The insertion of restriction site sequences into the ends of the cDNA can be accomplished by a method called blunt end insertion and is catalyzed by DNA ligase purified by the following method: Panet, A. et al., Biochemistry 12, 5045 (1973). The aforementioned Sgaramel-la, V. et al. have described the blunt-end coupling reaction. Insertion at the blunt end, where the reaction occurs with a blunt-ended cDNA and a large molar excess of a double-stranded decanucleotide containing a Hind III endo-10 nuclease recognition site, yields a product cDNA with a Hind III restriction site sequence at each end.

Kun reaktiotuote käsitellään Hind ΙΙΙ-endonukleaasilla, tapahtuu katkeaminen restriktiokohdassa ja muodostuu yksisäikei-set itsekomplementoituvat 5'-päät, kuten kuviosta!ilmenee.When the reaction product is treated with Hind end endonuclease, cleavage occurs at the restriction site and single-stranded self-complementing 5 'ends are formed, as shown in Figure 1.

15 4. Yhdistelmä-DNAin siirtovektorin muodostaminen15 4. Construction of a recombinant DNA transfer vector

Periaatteessa voitaisiin käyttää monenlaisia virus-ja plasmidi-DNA-molekyylejä muodostettaessa rekombinantteja juuri kuvatulla tavalla valmistetun cDNA:n kanssa. Pääehtoi-na ovat, että DNA:n siirtovektori kykenee pääsemään isäntä-20 soluun ja replikoitumaan siellä, ja vektorilla pitäisi olla sellainen geneettinen ominaisuus, jonka avulla voidaan erottaa ne isäntäsolut, jotka ovat saaneet vektorin. Yleisistä turvallisuussyistä pitäisi valinta kuitenkin rajoittaa koe-tyyppiin soveltuviin siirtovektorilajeihin NIH:n ohjeita 25 noudattaen, ks. edellä.In principle, a wide variety of viral and plasmid DNA molecules could be used to generate recombinants with cDNA prepared as just described. The main conditions are that the DNA transfer vector is able to enter and replicate in the host cell, and the vector should have a genetic trait that can distinguish the host cells that have received the vector. However, for general safety reasons, the selection should be limited to transfer vector species suitable for the test type in accordance with NIH guidelines 25, cf. above.

Tällä hetkellä käyttöön hyväksyttyjä sopivia siirto- vektoreita ovat mm. useat bakteriofagilambdajohdannaiset (ks. esim. Blattner, F.R., Williams, B.G., Blechl, A.E.,Suitable transfer vectors currently approved for use include e.g. several bacteriophage lambda derivatives (see e.g. Blattner, F.R., Williams, B.G., Blechl, A.E.,

Denniston-Thomson, K., Faber. H.E., Furlong, L.A., Grunwald, 30 D.J., Kiefer, D.O., Moore, D.D., Schumm, J.W., Sheldon, E.L.Denniston-Thomson, K., Faber. H.E., Furlong, L.A., Grunwald, 30 D.J., Kiefer, D.O., Moore, D.D., Schumm, J.W., Sheldon, E.L.

ja Smithies, O., Science 196, 161 (1977)) ja col E1-plasmidi-johdannaiset (ks. esim. Rodriquez, R.L., Bolivar, S., Goodman, H.M., Boyer, H.W. ja Betlach, M.N., INC-UCLA Symposium on Molecular Mechanism in the Control of Gene Expression, 35 D.P. Nierlich, W.J. Rutter, C.F. Fox, Eds. (Academic Press, NY, 1976) ss. 471 - 477). Col E1:stä johdetuille plasmideil- 22 65447 le on ominaista suhteellisen pieni koko, sillä niiden mole-kyylipaino on muutaman miljoonan luokkaa, ja se että normaaliolosuhteissa plasmidi-DNA:n kopioiden luku isäntäsolua kohti on 20 - 40, mutta se saadaan nostetuksi tuhanteen tai 5 sitäkin suuremmaksi, kun isäntäsolut käsitellään kloramfeni-kolilla. Isäntäsolun kyky suurentaa sisältämäänsä geenimää-rää tekee tietyissä olosuhteissa mahdolliseksi sen, että isäntäsolu tuottaa pääasiassa plasmidigeenien koodaamia proteiineja. Näin ollen tällaiset col E1-johdannaiset ovat 10 edullisia siirtovektoreita tämän keksinnön sisältämässä menetelmässä. Sopivia col E1-johdannaisia ovat mm. plasmidit pMB-9, jonka sisältämä geeni aiheuttaa vastustuskyvyn tetra-sykliinille, ja pBR-313, pBR-315, pBR-316, pBR-317 ja pBR-322, jotka sisältävät tetrasykliiniresistenssigeenin ja ampisil-15 liiniresistenssigeenin. Resistenssiä aiheuttavan geenin läsnäolo tarjoaa sopivan keinon, jolla voidaan valita solut, jotka ovat infektoituneet plasmidilla, sillä tällaiset pesäkkeet kasvavat lääkkeen läsnäollessa, mutta jos plas-midia ei ole, solut eivät kasva. Tämän selityksen sisältä-20 missä esimerkeissä käytettiin col E1:stä johdettua plasmidia, joka sisälsi e.m. resistenssigeenin ja yhden Hind III-tun-nistuskohdan.and Smithies, O., Science 196, 161 (1977)) and col E1 plasmid derivatives (see, e.g., Rodriquez, RL, Bolivar, S., Goodman, HM, Boyer, HW, and Betlach, MN, INC-UCLA Symposium on Molecular Mechanism in the Control of Gene Expression, 35 DP Nierlich, WJ Rutter, CF Fox, Eds. (Academic Press, NY, 1976) pp. 471-477). Plasmids derived from Col E1 are characterized by a relatively small size, having a molecular weight in the order of a few million, and a normal copy number of plasmid DNA of 20 to 40 per host cell, but can be raised to one thousand or more. 5 even greater when host cells are treated with chloramphen-Koli. The ability of a host cell to increase the amount of gene it contains allows, under certain conditions, for the host cell to produce primarily proteins encoded by plasmid genes. Thus, such col E1 derivatives are preferred transfer vectors in the method of this invention. Suitable col E1 derivatives include e.g. plasmids pMB-9, the gene of which confers resistance to tetracycline, and pBR-313, pBR-315, pBR-316, pBR-317 and pBR-322, which contain the tetracycline resistance gene and the ampicillin 15 resistance gene. The presence of the resistance-causing gene provides a suitable means of selecting cells infected with the plasmid, as such colonies grow in the presence of the drug, but in the absence of the plasmid, the cells do not grow. Within this example, a plasmid derived from col E1 containing e.m. resistance gene and one Hind III recognition site.

23 6 5 4 4 723 6 5 4 4 7

Plasmidia pBR-322 on pitkälle karakterisoitu.Plasmid pBR-322 has been highly characterized.

Bolivar, F. et al. (Gene 2 (1977) 95) on kuvannut tämän plasmidin syntetisoinnin ja karakterisoinnin. PlasmidinBolivar, F. et al. (Gene 2 (1977) 95) has described the synthesis and characterization of this plasmid. plasmid

CC

p3R322 molekyylipaino on 2,7 x 10 daltonia (Bolivar F., 5 Gene 4 (1978) 121), ja se sisältää ampisilliiniresistens-p3R322 has a molecular weight of 2.7 x 10 daltons (Bolivar F., 5 Gene 4 (1978) 121) and contains ampicillin-resistant

R · RR · R

sin (Ap :n) ja tetrasykliiniresistenssin (Te :n) aiheutta-(Aβ) and tetracycline resistance (Te).

^ R^ R

vat geenit. Edellä mainitussa Ap -geenissä on yksivat genes. There is one in the aforementioned Aβ gene

RR

endonukleaasin Pst 1 tunnistuskohta. Te -geenissä on yksi tunnistuskohta kullekin seuraavista endonukleaaseista: 10 Hind III, Sal I ja Bam HI. Lisäksi pBR322 sisältää yhden Eco RI:n tunnistuskohdan, kaksi Hind II:n tunnistuskohtaa, viisi Eco RII:n tunnistuskohtaa, kolme Bgl I:n tunnistuskohtaa, 12 Alu I:n tunnistuskohtaa, 12 Hae II:n tunnistuskohtaa ja 17 Hae III:n tunnistuskohtaa. Tunnistuskohdat on 15 merkitty renkaan muotoiseen pBR322-plasmidiin sivulla 103endonuclease Pst 1 recognition site. The Te gene has one recognition site for each of the following endonucleases: Hind III, Sal I, and Bam HI. In addition, pBR322 contains one Eco RI recognition site, two Hind II recognition sites, five Eco RII recognition sites, three Bgl I recognition sites, 12 Alu I recognition sites, 12 Hae II recognition sites, and 17 Hae III recognition sites. identification of the face. The recognition sites are labeled on the circular plasmid pBR322 on page 103

RR

Bolivarin et ai. julkaisussa. Ap -geeni häviää lohkaistaessa plasmidi Pst I:n tunnistuskohdasta ja liitettäessäBolivar et al. In. The Aβ gene is lost when the plasmid is cleaved from the Pst I recognition site and ligated

RR

vierasta DNA:ta siihen. Samoin Te häviää lohkaistaessa pBR 322 endonukleaaseilla Hind III, Vai I tai Bam I ja 20 liitettäessä vierasta DNArta niiden tunnistuskohtaan.foreign DNA into it. Similarly, Te is lost upon cleavage of pBR 322 by Hind III, Val I or Bam I endonases and upon incorporation of foreign DNA into their recognition site.

Liitettäessä DNA Pst I:n tunnistuskohtaan muodostuu rekombi- naatiomolekyylejä, jotka voidaan todeta kannoista, jotka e ovat sekä ampisilliinisensitiivisiä (Ap ) että tetrasyklii- ' n niresistenttejä (Te ) samoin liittämällä DNA Hind III:n, 25 Sal I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan muodostuu rekombi-naatiomolekyylejä, jotka voidaan todeta kannoista, jotka ovat sekä ampisilliiniresistenttejä että tetrasykliini-sensitiivisiä. Siiriäjävektori, joka sisältää johonkin edel- 24 65447 lä mainittuun neljään tunnistuskohtaan liitettyä vierasta DNA:ta, voidaan karakterisoida siirtäjävektorin lääke-aineresistenssiominaisuuksien perusteella eli siitä, onko se ampisilliinisensitiivinen ja tetrasykliiniresis-5 tentti tai ampisilliiniresistentti ja tetrasykliini- sensitiivinen. Siirtäjävektori voidaan edelleen karakterisoida poistamalla siihen liitetty vieras DNA, määrittämällä muodostuneiden kahden tuotteen molekyylipaino ja vertaamalla näitä lähtöaineiden molekyylipainoihin. Li-10 saksi karakterisointia voidaan täydentää merkitsemällä siirtäjävektoriin eri endonukleaasien tunnistuskohdat. Siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi voidaan myös määrittää. Mainitun plasmidin pBR322 koko nukleotidisekvenssi on esitetty J. Sutcliffen väitöskirjassa "Nucleotide 15 Sequence of pBR322", Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA.When DNA is ligated into the Pst I recognition site, recombinant molecules are formed that can be detected from strains that are both ampicillin-sensitive (Aβ) and tetracycline-resistant (Te), as well as by ligating DNA with Hind III, Sal I or Bam HI. Recombination molecules that can be detected in strains that are both ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive are formed at the recognition site of. A transfer vector containing foreign DNA linked to one of the four recognition sites mentioned above can be characterized by the drug resistance properties of the transfer vector, i.e., whether it is ampicillin-sensitive and tetracycline-resistant or ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive. The transfer vector can be further characterized by removing the foreign DNA attached to it, determining the molecular weights of the two products formed, and comparing these to the molecular weights of the starting materials. Li-10 Saxon characterization can be supplemented by labeling the transfer sites of different endonucleases in the transfer vector. The sequence of the transferred DNA molecule can also be determined. The entire nucleotide sequence of said plasmid pBR322 is set forth in J. Sutcliffe's dissertation "Nucleotide 15 Sequence of pBR322", Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA.

Samoin plasmidia pBR313 on pitkälle karakterisoitu. Tämän plasmidin syntetisoinnin ja karakterisoinnin ovat kuvanneet Bolivar, F. et ai. (Gene 2 (1977) 75).Similarly, plasmid pBR313 has been highly characterized. The synthesis and characterization of this plasmid has been described by Bolivar, F. et al. (Gene 2 (1977) 75).

6 20 Plasmidin pBR313 molekyylipaino on 5,8 x 10 daltonia, ja se sisältää ampisilliiniresistenssin (Ap ) ja tetrasyk-liiniresistenssin (Te ) aiheuttavat geenit. Plasmidin pBR313 Te -geenissä on yksi tunnistuskohta kullekin seuraavista nukleaaseista: Hind III, Sal I ja Bam HI.Plasmid pBR313 has a molecular weight of 5.8 x 10 daltons and contains genes that confer ampicillin resistance (Aβ) and tetracycline resistance (Te). The plasmid pBR313 Te gene has one recognition site for each of the following nucleases: Hind III, Sal I, and Bam HI.

25 Plasmidin pBR313 tunnistuskohdat eri endonukleaaseille on määritetty täydellisesti, ja tästä tuloksena saatu tunnis-tuskohtakartta on esitetty sivulla 84 Bolivarin et ai. julkaisussa. Liitettäessä vierasta DNA:ta Hind III:n,The recognition sites of plasmid pBR313 for the various endonucleases have been fully determined, and the resulting recognition site map is shown on page 84 by Bolivar et al. In. When ligating foreign DNA into Hind III,

Sai I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan tetrasykliiniresis-30 tenssi häviää. Täten yhdistelmä-DNA-molekyylejä löydetään kannoista, jotka ovat sekä ampisilliiniresistenttejä että tetrasykliinisensitiivisiä. Siirtäjävektori voidaan karakterisoida lääkeaineresistenssiominaisuuksien, siirretyn DNA-sekvenssin, restriktioentsyymin tunnistuskohtakartan 35 ja edellä mainittujen molekyylipainojen perusteella.At the recognition site of Sai I or Bam HI, the tetracycline resistance-30 tense disappears. Thus, recombinant DNA molecules are found in strains that are both ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive. The transfer vector can be characterized based on drug resistance properties, the transferred DNA sequence, the restriction enzyme recognition site map 35, and the molecular weights mentioned above.

25 6 5 4 4 725 6 5 4 4 7

Kolmas plasmidi, jota on pitkälle karakterisoitu, on pMB 9. Tämän plasmidin valmistusmenetelmän ovat esittäneet Rodriguez, R.L. et ai. (edellä) ja Bolivar, F.The third plasmid that has been highly characterized is pMB 9. This plasmid was prepared according to Rodriguez, R.L. et al. (above) and Bolivar, F.

et ai. (Gene 2 (1977) 75). Plasmidin pMB 9 6 5 molekyylipaino on 3,5 x 10 daltonia, ja se sisältääet al. (Gene 2 (1977) 75). Plasmid pMB 9 6 5 has a molecular weight of 3.5 x 10 daltons and contains

RR

tetrasykliiniresistenssin (Te ) aiheuttavan geenin. Tämä plasmidi sisältää yhden tunnistuskohdan kullekin seu-raavista endonukleaaseista: Eco Rl, Hind III, Sal I jathe gene that causes tetracycline resistance (Te). This plasmid contains one recognition site for each of the following endonucleases: Eco R1, Hind III, Sal I and

Bam HI; Näistä kolmen jälkimmäisen tunnistuskohdat si-10 jaitsevat Te -geenissä. Liitettäessä vierasta DNA:taBam HI; Of these, the recognition sites of the latter three are located in the Te gene. When ligating foreign DNA

Hind III:n, Sai I:n tai Bam Hirn tunnistuskohtaan tetra-sykliiniresistenssi häviää. Siirtäjävektori, joka sisältää vierasta DNArta joissakin näistä kohdista, voidaan karakterisoida tämän ominaisuuden perusteella. Tämä siir-15 täjävektori voidaan edelleen karakterisoida määrittämällä siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi, vertaamalla molekyyli-painoja ja tunnistuskohta-analyysillä, kuten edellä on kuvattu.At the Hind III, Sai I, or Bam Hir recognition site, tetracycline resistance disappears. A transfer vector containing foreign DNA at some of these sites can be characterized by this property. This transfer vector can be further characterized by sequencing the transferred DNA molecule, comparing molecular weights, and by recognition site analysis as described above.

Plasmidia pSCIOI on pitkälle karakterisoitu. Cohen, 20 S.H et ai. (Proc. Natl-Acad. Sei. USA 70 (1973) 1293) ovat kuvanneet tämän plasmidin syntetisoinnin ja alustavan karakterisoinnin. Karakterisointia ovat täydentäneetPlasmid pSCIOI has been highly characterized. Cohen, 20 S.H et al. (Proc. Natl-Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293) have described the synthesis and preliminary characterization of this plasmid. The characterization has been completed

Cohen, S.N. et ai. (Proc. Natl. Acad.Sci. USA 7 0 (1973) 32U0Cohen, S.N. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 32U0

Boyer, H.W. et ai (Recombinant Molecules), Beers, R.F. ja 25 Basset, E.G. toim. , Raven Press, New York, s. 13 (1977) ja Cohen, S.N. et ai (Recombinant Molecules, s. 91).Boyer, H.W. et al. (Recombinant Molecules), Beers, R.F. and 25 Basset, E.G. ed. , Raven Press, New York, p. 13 (1977) and Cohen, S.N. et al. (Recombinant Molecules, p. 91).

00

Plasmidin pSCIOI molekyylipaino on 5,8 x 10 daltonia,Plasmid pSCIOI has a molecular weight of 5.8 x 10 daltons,

RR

ja se sisältää tetrasykliiniresistenssin (Te ) aiheuttavanand contains tetracycline resistance (Te)

DD

geenin. Te -geeni sisältää yhden tunnistuskohdan kullekin 30 seuraavista endonukleaaseista: Hind III, Sal I ja Bam HI. Lisäksi plasmidi pSCIOI sisältää yhden Eco RI:n tunnistuskohdan, yhden Hpa I:n tunnistuskohdan, yhden Sma I:n tunnistuskohdan ja neljä Hinc II:n tunnistuskohtaa. Tetrasykliiniresistenssi häviää halkaistaessa pSCIOI endo-35 nukleaaseilla Hind III, Cal I tai Bam HI ja liitettäessä vierasta DNArta näiden tunnistuskohtaan. Liitettä- 26 6 5 4 4 7 essä DNA Hind III:n, Sai I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan rekombinaatiomolekyylejä löydetään viljelmistä, jotka ovat tetrasykliinisensitiivisiä. Siirtäjävektori, joka sisältää johonkin edellä mainittuun kolmeen kohtaan lii-5 tettyä vierasta DNA:ta, voidaan karakterisoida siirtä-jävektorin resistenssiominaisuuksien perusteella. Siirtäjävektori voidaan edelleen karakterisoida (a) poistamalla siirretty vieras DNA-sekvenssi, määrittämällä molekyylipainot ja vertaamalla niitä keskenään, (b) laati-10 maila tunnistuskohtakartta ja (c) määrittämällä siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi.gene. The Te gene contains one recognition site for each of the following 30 endonucleases: Hind III, Sal I, and Bam HI. In addition, plasmid pSCIOI contains one Eco RI recognition site, one Hpa I recognition site, one Sma I recognition site, and four Hinc II recognition sites. Tetracycline resistance is lost by cleavage of pSCIOI with endo-35 nucleases Hind III, Cal I or Bam HI and insertion of foreign DNA into their recognition site. When a recombinant molecule is added to a DNA Hind III, Sai I or Bam HI recognition site, cultures that are tetracycline sensitive are found. A transfer vector containing foreign DNA fused to one of the three sites mentioned above can be characterized by the resistance properties of the transfer vector. The transfer vector can be further characterized by (a) deleting the transferred foreign DNA sequence, determining and comparing molecular weights, (b) preparing a 10-mile recognition site map, and (c) determining the sequence of the transferred DNA molecule.

Sopivan isännän valinnassa on monia mahdollisuuksia samoin kuin plasmidin valinnassa. Tässä selostuksessa kuvattuihin menetelmiin on kehitetty E. coli-kanta X-1776, 15 jonka NIH on hyväksynyt, kun käytetään P2-työskentelytilo-ja (ks. Curtiss III, R., Ann. Rev. Microbiol. 30, 507 (1976)). E. coli RR-1 on sopiva, kun P3-työskentelytilat ovat käytettävissä.There are many possibilities in selecting a suitable host as well as in selecting a plasmid. E. coli strain X-1776, approved by the NIH using P2 workspaces, has been developed for the methods described in this specification (see Curtiss III, R., Ann. Rev. Microbiol. 30, 507 (1976)). . E. coli RR-1 is suitable when P3 workspaces are available.

Rekombinoidut plasmidit muodostetaan siten, että 20 sekoitetaan keskenään restriktioendonukleaasilla käsiteltyä plasmidi-DNA:ta ja cDNA:ta, jonka pääteryhmät ovat vastaavasti käsitellyt. Plasmidi-DNA:ta käytetään suuri molaa-rinen ylimäärä cDNAihan verrattuna, jotta cDNA-segmentit muodostaisivat mahdollisimman vähän kombinaatteja toistensa 25 kanssa. Aikaisemmissa menetelmissä tämä on johtanut siihen, että suurin osa prosessin plasmideista on sellaisia, jotka eivät sisällä cDNA-fragmenttia. Näin ollen valintaprosessista on tullut vaivalloinen ja aikaavievä. Aikaisemmin tämä ongelma on ratkaistu siten, että on yritetty rakentaa sellai-30 siä DNA-vektoreita, joissa on restriktioendonukleaasin tunnis-tuskohta sopivan merkkigeenin keskellä siten, että rekombi-nantin liittäminen jakaa geenin ja samalla geenin koodaama toiminta häviää.Recombinant plasmids are constructed by mixing restriction endonuclease-treated plasmid DNA and cDNA treated accordingly. Plasmid DNA is used in a large molar excess over the cDNA so that the cDNA segments form as few combinations as possible with each other. In previous methods, this has resulted in most of the plasmids in the process being those that do not contain a cDNA fragment. As a result, the selection process has become cumbersome and time consuming. In the past, this problem has been solved by attempting to construct DNA vectors with a restriction endonuclease recognition site in the middle of a suitable marker gene such that insertion of the recombinant Nant divides the gene and at the same time loses the function encoded by the gene.

27 6 5 44727 6 5 447

On edullista käyttää sellaista menetelmää, jolla niiden pesäkkeiden lukumäärä saadaan mahdollisimman pieneksi, joista rekombinoitua plasmidia etsitään. Menetelmässä toimitaan siten, että restriktioendonukleaasilla katkaistu 5 plasmidi-DNA käsitellään alkalisella fosfataasilla (valmistaja Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey). Alkalinen fosfataasi poistaa 5'-päiden fosfaatit endonukleaasin synnyttämistä plasmidin päistä ja estää plasmidi-DNA:n itseligaation. Näin ollen renkaanmuodostus 10 ja samalla transformaatio riippuu siitä, että tapahtuu 5'-fosforyloidut päät sisältävän DNA-fragmentin liittyminen. Kuvattu menetelmä vähentää ilman rekombinaatiota tapahtuvan transformaation suhteellista esiintymistä määrään, joka on alle 1/104.It is preferred to use a method that minimizes the number of colonies from which the recombinant plasmid is sought. The method is performed by treating restriction endonuclease-digested plasmid DNA with alkaline phosphatase (manufactured by Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey). Alkaline phosphatase removes the phosphates at the 5 'end from the plasmid ends generated by the endonuclease and prevents self-ligation of the plasmid DNA. Thus, ring formation 10 and at the same time transformation depend on the incorporation of a DNA fragment containing 5'-phosphorylated ends. The method described reduces the relative incidence of transformation without recombination to less than 1/104.

15 Tämä keksintö perustuu siihen, että DNA-ligaasin katalysoima reaktio tapahtuu DNA:n 5'-fosfaattipääteryhmän ja DNA:n 3'-hydroksyylipääteryhmän välillä. Jos 5'-fosfaatti puuttuu, ei liittymisreaktiota tapahdu. Kun kaksisäikei-set DNA:t pitää yhdistää, on olemassa kolme tilannetta, 20 kuten taulukosta 1 ilmenee: 28 65447The present invention is based on the fact that the reaction catalyzed by DNA ligase takes place between the 5 'phosphate end group of the DNA and the 3' hydroxyl end group of the DNA. In the absence of 5'-phosphate, no coupling reaction occurs. When double-stranded DNAs need to be combined, there are three situations, 20 as shown in Table 1: 28 65447

Taulukko 1table 1

Tapaus Reagoivat yhdisteet Ligaasituote 1 3' 5’ 3' -5' -ΠΗ H 0 PO- -O-P-O-- -o?o3u + 1 ·*Η0- O-P-O--±zh2o 5’ 3' 5' 3’ II' 3' 5’ 3' 5’ --011 . }I2C3?-°---O-P-O-+u n -OH + 30H---OH HO-- l2° 5’ · 3' 5' 3' 111 3' 5’ .Case Reactive compounds Ligase product 1 3 '5' 3 '-5' -ΠΗ H 0 PO- -OPO-- -o? O3u + 1 · * Η0- OPO-- ± zh2o 5 '3' 5 '3' II '3 '5' 3 '5' --011. } I2C3? - ° --- O-P-O- + u n -OH + 30H --- OH HO-- l2 ° 5 '· 3' 5 '3' 111 3 '5'.

_ou uo_ ei reaktiota -OH + KO- 5’ 3'_ou uo_ no reaction -OH + KO- 5 '3'

Taulukossa 1 on kaksisäikeinen DNA esitetty kaaviolli-sesti yhtenäisinä yhdensuuntaisina viivoina ja niiden vastaavat 5'- ja 3f-pääteryhmät on merkitty hydroksyy-leiksi (OH) tai fosfaateiksi (OPO^H^). Tapauksessa I on kummassakin reagoivassa molekyylissä päissä 5’-fosfaatti, ja näin ollen molemmat säikeet yhtyvät toisiinsa kovalent-tisesti. Tapauksessa II on liitettävistä päistä vain toisessa 5'-fosfaatti ja näin ollen vain toinen liitettävistä säikeistä liittyy toiseen kovalenttisesti ja toiseen säikeeseen jää epäjatkuvuuskohta. Kovalenttisesti liittymätön säie pysyy assosioituneena liittyneeseen säikeeseen vetysiltojen avulla, jotka esiintyvät vastakkaisten säikeiden komplementaaristen emäsparien välillä. Tapauksessa III ei kummassakaan reagoivassa päässä ole 5 1-fosfaattia eikä yhdistymisreaktiota tapahdu.In Table 1, double-stranded DNA is shown schematically as solid parallel lines and their corresponding 5 'and 3f end groups are labeled as hydroxyls (OH) or phosphates (OPO ^ H 2). In case I, both reactive molecules have 5'-phosphate at their ends, and thus the two strands covalently join together. In case II, only one of the ends to be joined has 5'-phosphate and thus only one of the strands to be joined is covalently attached to the other and a discontinuity point remains in the other strand. The covalently unjoined strand remains associated with the joined strand by hydrogen bridges present between the complementary base pairs of the opposite strands. In case III, there is no 5 1-phosphate at either reactive end and no coupling reaction occurs.

Näin ollen pitää poistaa 51-fosfaattiryhmä sellaisesta päästä, jonka liittyminen toiseen halutaan estää.Thus, the 51-phosphate group must be removed from the end whose attachment to the other is to be prevented.

29 65447 Käytettäväksi sopii mikä tahansa 5'-fosfaattiryhmän poistomenetelmä, joka ei muuten vahingoita DNA-rakennetta.29 65447 Any method of removing the 5 'phosphate group that does not otherwise damage the DNA structure is suitable for use.

Mieluiten käytetään alkalisen fosfataasin katalysoimaa hydrolyysiä.Preferably, alkaline phosphatase catalyzed hydrolysis is used.

5 Edellä kuvattu menetelmä on hyödyllinen myös siinä tapauksessa, että lineaarinen DNA-molekyyli halutaan katkaista kahteen alafragmenttiin, tavallisesti restriktio-endonukleaasia käyttämällä, ja sen jälkeen rekonstruoida 1 alkuperäiseksi sekvenssiksi. Alafragmentit voidaan puhdis-10 taa erikseen ja haluttu sekvenssi voidaan rekonstruoida yhdistämällä alafragmentit. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää DNA-ligaasia, joka katalysoi DNA-fragmenttien päiden liittymisen toisiinsa, ks. Sgaramella, V., Van de Sande, J.H. ja Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sei.The method described above is also useful in the case where it is desired to cleave a linear DNA molecule into two subfragments, usually using a restriction endonuclease, and then reconstruct 1 to the original sequence. The subfragments can be purified separately and the desired sequence can be reconstructed by combining the subfragments. For this purpose, a DNA ligase can be used which catalyzes the annealing of the ends of the DNA fragments, cf. Sgaramella, V., Van de Sande, J.H. and Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sci.

15 USA 67, 1468 (1970). Jos yhdistettävät sekvenssit eivät ole tylppäpäisiä, voidaan käyttää E. colista saatua ligaasia, ks. Modrich, P. ja Lehman, I.R., J. Biol. Chem 245, 3626 (1970).15 USA 67, 1468 (1970). If the sequences to be joined are not blunt-ended, ligase from E. coli can be used, cf. Modrich, P. and Lehman, I.R., J. Biol. Chem 245, 3626 (1970).

Alkuperäisen sekvenssin rekonstruointia restriktio-20 endcnukleaasikäsittelyllä saaduista alafragmenteista parantaa suuresti^ jos voidaan käyttää menetelmää, jossa sopimattomien sekvenssien rekonstruoinnilta vältytään.Reconstruction of the original sequence from the subfragments obtained by restriction nuclease treatment is greatly improved if a method can be used which avoids the reconstruction of inappropriate sequences.

Sopimaton tulos voidaan välttää, jos halutun sekvenssin omaava homogeenisen pituinen cDNA fragmentti käsitellään 25 reagenssilla, joka kykenee poistamaan 5·-päätefosfaatti-ryhmät cDNA:sta ennen kuin homogeeninen cDNA lohkeaa res-triktioendonukleaasin vaikutuksesta. Tässä alkalinen fosfataasi on edullinen entsyymi. 5'-päätefosfaatit ovat rakenteellinen edellytys DNA-ligaasin alafragmentteja yhdistävälle 30 vaikutukselle. Näin ollen sellaisia päitä ei voida yhdistää kovalenttisesti, joissa ei ole 5'-päätefosfaattia. DNA-alafragmentit voidaan yhdistää vain sellaisiin päihin, jotka sisältävät 5'-päätefosfaatin, joka on muodostunut restriktioendonukleaasin eristettyyn DNA:han kohdistaman 35 katkaisevan vaikutuksen tuloksena.An inappropriate result can be avoided if a homogeneous length cDNA fragment having the desired sequence is treated with a reagent capable of removing the 5 · terminal phosphate groups from the cDNA before the homogeneous cDNA is cleaved by restriction endonuclease. Here, alkaline phosphatase is the preferred enzyme. The 5 'terminal phosphates are a structural prerequisite for the action of DNA ligase subfragments. Thus, ends that do not have a 5 'terminal phosphate cannot be covalently joined. DNA subfragments can only be joined to ends that contain a 5 'terminal phosphate formed as a result of the cleavage effect of the restriction endonuclease on the isolated DNA.

30 6544730 65447

Edellä selostettu menettely estää sopimattomimman liittymisreaktion, nimittäin# että kaksi fragmenttia liittyisi käänteisessä järjestyksessä eli takaosa etuosaan eikä etuosa takaosaan. Muita mahdollisia sivureaktioita, \ 5 kuten dimeroitumista tai renkaanmuodostusta ei saada estetyksi#, koska nämä tapahtuvat reaktiotyypin II mukaisesti, vrt. taulukkoa 1 edellä. Tällaiset sivureaktiot ovat kuitenkin vähemmän haitallisia, koska ne johtavat fysikaalisesti indentifioitaviin ja erotettaviin tuottei-10 siin, kun taas käänteinen rekombinaatio ei sitä tee.The procedure described above prevents the most inappropriate joining reaction, namely # that the two fragments join in reverse order, i.e. the back to the front and not the front to the back. Other possible side reactions, such as dimerization or ring formation, cannot be prevented # because these occur according to reaction type II, cf. Table 1 above. However, such side reactions are less detrimental because they result in physically identifiable and separable products, whereas reverse recombination does not.

Edellä kuvattujen menetelmien valaisemiseksi rotan kasvuhormonin cDNA-koodi eristettiin# rekombinoitiin plas-midin kanssa ja siirrettiin E. coliin. Kun E. coli oli 15 replikoitunut voimakkaasti, havaittiin, että se sisälsi koodin rotan koko kasvuhormonille ja osille prekusoripep-tidiä ja osan translatioitumatonta 5'-aluetta.To illustrate the methods described above, the rat growth hormone cDNA code was isolated # recombined with the plasmid and transferred to E. coli. When E. coli was highly replicated, it was found to contain a code for whole rat growth hormone and portions of the precursor peptide and a portion of the untranslated 5 'region.

Juuri kuvatulla menetelmällä voidaan eristää ja puhdistaa korkeamman organismin geeni, myös ihmisen geeni, 20 ja siirtää se mikro-organismiin, jossa se replikoituu. Selostuksessa kuvataan uusia rekombinoituja plasmideja, jotka sisältävät eristetyn geenin kokonaan tai osia siitä. Selostuksessa kuvataan uusia, mikro-organismeja, joita ei tähän mennessä ole löydetty luonnosta, ja joiden geneetti-25 nen rakenne sisältää korkeamman organismin geenin.By the method just described, a gene of a higher organism, including a human gene, can be isolated and purified and transferred to a microorganism in which it replicates. The description describes novel recombinant plasmids containing all or part of the isolated gene. The description describes new microorganisms which have not been found in nature to date and whose genetic structure contains the gene of a higher organism.

6544765447

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä selostetaan rotan kasvuhormonin rakennegeenin DNA-sekvenssin eristys ja puhdistus, rotan kasvuhormonin koko rakennegeenin sisältävän siir-5 tovektorin syntetisointi ja sellaisen mikro-organismin konstruointi,jossa rotan kasvuhormonin rakennegeeni on geneettisen rakenteen osana.Example 1 This example describes the isolation and purification of the DNA sequence of the rat growth hormone structural gene, the synthesis of a transfer vector containing the entire rat growth hormone structural gene, and the construction of a microorganism in which the rat growth hormone structural gene is part of a genetic construct.

Kun on kyse muista kuin ihmisestä peräisin olevista geeneistä, Yhdysvaltain turvallisuusmääräykset 10 eivät vaadi cDNA:n eristämistä niin puhtaana. Näin ollen oli mahdollista eristää rotan kasvuhormonin rakennegeenin koko cDNA siten, että eristettiin elektro-foreettisesti noin 800 emäsparia sisältävä DNA, jonka tiedettiin vastaavan rotan kasvuhormonin tunnettua 15 aminohapposekvenssiä. Rotan kasvuhormonin mRNA:n lähteenä käytettiin viljeltyjä rotan aivolisäkesoluja, jotka olivat solupolven GH-1 alaklooni, ja jota myy American Type Culture Collection, ks. Tashjian, A.H., et ai., Endochrinology 82, 342 (1968). Kun tällaisia 20 soluja kasvatetaan normaaliolosuhteissa, kasvuhormonin mRNA edustaa vain pientä prosenttiosuutta eli noin 1-3 % RNA:n sisältävästä kokonais-poly-A:sta. Kasvuhormonin mRNA:n tasoa pystytettiin kuitenkin nostamaan kilpirauhashormonien ja glukokortikoidien synergisti- g 25 sellä vaikutuksella. RNA saatiin 5 x 10 solusta, jotka oli kasvatettu suspensioviljelmässä, johon oli 4 vuorokautta ennen solujen talteenottoa lisätty 1 mM deksame-tasonia ja 10 nM L-trijodityroniinia. Polyadenyloitu RNA eristettiin viljeltyjen solujen sytoplasmisesta 30 kalvojakeesta, ks. Martial, J.A., Baxter, J.D., Goodman, H.M. ja Seeburg, P.H., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 74, 1816 (1977) ja Bancroft, F. C., Wu, G. ja Zubay, G., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70, 3646 (1973). mRNA puhdistettiin ja transkriboitiin kaksisäikeiseksi 3 5 cDNA:ksi oleellisilta osiltaan hakemuksen 810687 esimer- • keissä 1, 2 ja 3 kuvatuilla menetelmillä. Geelielektro- 32 65 4 47 foreesifraktioinnissa havaittiin heikko, mutta silti selvä kaista, joka vastasi noin 800 emäsparin pituista DNA:ta.In the case of non-human genes, U.S. safety regulations 10 do not require the cDNA to be isolated as pure. Thus, it was possible to isolate the entire cDNA of the rat growth hormone structural gene by electrophoretically isolating DNA containing about 800 base pairs, which was known to correspond to the known 15 amino acid sequence of rat growth hormone. As a source of rat growth hormone mRNA, cultured rat pituitary cells, a GH-1 subclone of the cell line and sold by the American Type Culture Collection, were used; Tashjian, A.H., et al., Endochrinology 82, 342 (1968). When such 20 cells are grown under normal conditions, growth hormone mRNA represents only a small percentage, i.e., about 1-3% of the total poly-A containing RNA. However, the level of growth hormone mRNA was able to be increased by the synergistic effect of thyroid hormones and glucocorticoids. RNA was obtained from 5 x 10 cells grown in suspension culture supplemented with 1 mM dexamethasone and 10 nM L-triiodothyronine 4 days before cell recovery. Polyadenylated RNA was isolated from the cytoplasmic membrane fractions of 30 cultured cells, cf. Martial, J.A., Baxter, J.D., Goodman, H.M. and Seeburg, P.H., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 1816 (1977) and Bancroft, F. C., Wu, G. and Zubay, G., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70, 3646 (1973). The mRNA was purified and transcribed into double-stranded cDNA essentially as described in Examples 1, 2 and 3 of Application 810687. Gel electrophoresis fractionation showed a weak but still clear band corresponding to about 800 base pairs of DNA.

Koko viljeltyjen aivolisäkesolujen mRNArsta 5 transkriboidun cDNArn käsittely Hha I-endonukleaasilla antoi kaksi elektroforeettisessa erotuksessa ilmenevää suurempaa DNA-fragmenttia, jotka vastasivat noin 320 nukleotidia (fragmentti A) ja 240 nukleotidia (fragmentti B). Kun fragmenttien A ja B nukleotidisek-10 venssit analysoitiin esimerkissä 5 kuvatulla tavalla, havaittiin, että nämä fragmentit olivat todella rotan kasvuhormonin koodin osia, kun verrattiinjulkaistuihin rotan kasvuhormonin aminohapposekvenssitietoihin ja muihin tunnettuihin kasvuhormonisekvensseihin, ks.Treatment of cDNA transcribed from mRNA of whole cultured pituitary cells with Hha I endonuclease yielded two larger DNA fragments expressed by electrophoretic separation, corresponding to approximately 320 nucleotides (fragment A) and 240 nucleotides (fragment B). When the nucleotide sequences of fragments A and B were analyzed as described in Example 5, it was found that these fragments were indeed part of the rat growth hormone code when compared to published rat growth hormone amino acid sequence data and other known growth hormone sequences, cf.

15 Wallis, M. ja Davies, R.V.N., Growth Hormone and15 Wallis, M. and Davies, R.V.N., Growth Hormone and

Realted Peptides (Eds., Copecile, A. ja Muller, E.E.) ss. 1-14 (Elsevier, New York, 1976) ja Dayhoff, M.O., Atlas of Protein Sequence and Structure, 5, suppl. 2, ss. 120-121 (National Biomedical Research Foundation, 20 Washington, D.C. 1976). Kun 800 emäsparia sisältävä kaksisäikeinen cDNA eristettiin elektroforeettisesti edellä kuvatulla tavalla ja sille suoritettiin samanlainen Hhal-endonukleaasikäsittely, päätuotteiden joukosta löydettiin kaksi fragmenttia, jotka vastasivat 25 pituudeltaan fragmentteja A ja B.Realted Peptides (Eds., Copecile, A. and Muller, E.E.) ss. 1-14 (Elsevier, New York, 1976) and Dayhoff, M.O., Atlas of Protein Sequence and Structure, 5, suppl. 2, ss. 120-121 (National Biomedical Research Foundation, 20 Washington, D.C. 1976). When the 800 bp double-stranded cDNA was isolated electrophoretically as described above and subjected to similar Hhal endonuclease treatment, two fragments corresponding to fragments A and B in length were found among the main products.

Koska noin 800 emäsparia sisältävää rotan kasvuhormonin cDNA:ta ei puhdistettu restriktioendonukle-aasikäsittelyä varten, oli tarpeen käsitellä DNA parittomien yksisäikeisten päiden poistamiseksi.Because rat growth hormone cDNA containing about 800 base pairs was not purified for restriction endonuclease treatment, it was necessary to process the DNA to remove odd single-stranded ends.

30 Tällaisten parittomien päiden poistaminen tapahtui ennen elektroforeettista erotusta liuoksessa, joka sisälsi 25 ^,ul 60 mM Tris-HCl, pH 7,5, 8 mM MgC^, 10 mM ^-merkaptoetanolia, 1 mM ATP ja dATP, dTTP, dGTP ja dCTP (200 ^uM kutakin). Kun seosta inkuboitiin 10 mi-35 nuuttia 10°C:ssa 1 yksikön kanssa E. colin DNA-polyme-raasi I:tä, saatiin ulkonevat 31-päät poistetuiksi ja 33 6 5 4 4 7 ulkonevat 5'-päät täytetyiksi eksonukleolyyttisesti. Boehringer-Mannheim Biochemicals, Indianapolis, Indiana, myy DNA-polymeraasi I:tä.Removal of such odd ends occurred prior to electrophoretic separation in a solution containing 25 μl of 60 mM Tris-HCl, pH 7.5, 8 mM MgCl 2, 10 mM β-mercaptoethanol, 1 mM ATP and dATP, dTTP, dGTP and dCTP. (200 μM each). When the mixture was incubated for 10 ml to 35 minutes at 10 ° C with 1 unit of E. coli DNA polymerase I, the protruding 31 ends were removed and the protruding 5 'ends were filled exonucleolytically. Boehringer-Mannheim Biochemicals, Indianapolis, Indiana, sells DNA polymerase I.

Noin 800 emäsparia sisältävään rotan kasvuhormo-5 n in cDNArhan liitettiin Hind III-tunnustuskohta hakemuksen 810687 esimerkissä 3 kuvatulla tavalla. Plasmidi pBR-322, jossa oli ainpi-silliinille vastustuskyvyn antava geeni ja Hind III-kohta siinä geenissä, joka antaa vastustuskyvyn tetrasykliinil-le, käsiteltiin Hind III endonukleaasilla ja alkalisella fosfa-10 taasilla esimerkissä 4 kuvatulla tavalla. Käsiteltyyn plasmidiin liitettiin 800 emäsparia sisältävä rotan kasvuhormonin cDNA DNA-ligaasin avulla hakemuksen 810687 esimerkin 3 mukaisella tavalla. Ligaasireaktioseos käytettiin E. coli X 1776-solusus-pension transformointiin hakemuksen 810687 esimerkissä 4 kuvatulla 15 tavalla. Rekombinanttipesäkkeet valittiin sen perusteella, että ne kasvoivat ampisilliiniä sisältävällä alustalla, mutta eivät kasvaneet alustalla, joka sisälsi 20 ^ug/ml tetrasykliiniä. Saatiin kymmenen sellaista pesäk-kettä, jossa oli plasmidi, johon oli liittyneenä 20 noin 800 emäsparia sisältävä osa, joka irtosi Hind III-katkaisulla.A Hind III recognition site was ligated to approximately 800 base pairs of rat growth hormone-5 n in cDNA as described in Example 3 of Application 810687. Plasmid pBR-322, which had a gene conferring resistance to α-silicin and a Hind III site in the gene conferring resistance to tetracycline, was treated with Hind III endonuclease and alkaline phosphate-10 as described in Example 4. An 800 bp rat growth hormone cDNA was ligated into the treated plasmid using DNA ligase as described in Example 3 of Application 810687. The ligase reaction mixture was used to transform E. coli X 1776 solusus pension as described in Example 4 of Application 810687. Recombinant colonies were selected on the basis that they grew on medium containing ampicillin but did not grow on medium containing 20 ug / ml tetracycline. Ten colonies were obtained with a plasmid joined by 20 approximately 800 base pairs cleaved by Hind III cleavage.

800 emäsparia sisältävää rotan kasvuhormonin DNA:ta eristettiin preparatiivinen määrä rekombinanttikloonista pRGH-1 ja eristetyn DNA:n nukleotidisekvenssi määritettiin hakemuksen 2 5 810687 esimerkissä 5 kuvatulla tavalla. Löydetty nukleo tidisekvenssi sisälsi 5'-päässä alueen, jossa rotan kasvuhormonia vastaavaa translaatiota ei ollut tapahtunut, ja sekvenssin 26 aminohapolle, jotka ovat kasvuhormonin prekursoriproteiinissa ennen eritystä. Taulukossa 2 on 30 myös esitetty geenisekvenssistä johdettu mRNA-sekvenssi. Ennustettu aminohapposekvenssi vastaa kohtia 1 ja 8 lukuunottamatta hyvin rotan kasvuhormonin osia, joita Wallis ja Davies ovat selostaneet (vrt. edellä), ja jotka koskevat kohtia 1-43, 65-69, 108-113, 133-143 35 ja 150-190.A preparative amount of 800 base pairs of rat growth hormone DNA was isolated from recombinant clone pRGH-1 and the nucleotide sequence of the isolated DNA was determined as described in Example 5 of Application 2 810687. The nucleotide sequence found contained a region at the 5 'end where no translation corresponding to rat growth hormone had occurred and a sequence for 26 amino acids present in the growth hormone precursor protein prior to secretion. Table 2 also shows the mRNA sequence derived from the gene sequence. The predicted amino acid sequence corresponds to positions 1 and 8, with the exception of the portions of rat growth hormone described by Wallis and Davies (cf. above), which relate to positions 1-43, 65-69, 108-113, 133-143 35 and 150-190.

I 34 65447 1¾ 2 b 3 b Ϊ b .5 o » « w Ο Π U h > !> -1 u -3 ρ ο. η υϋ o <i j5 p < pI 34 65447 1¾ 2 b 3 b Ϊ b .5 o »« w Ο Π U h>!> -1 u -3 ρ ο. η υϋ o <i j5 p <p

eft 2 h ,5 b 2. b « {J 3<J c-o o o Geft 2 h, 5 b 2. b «{J 3 <J c-o o o G

•5| Ho O U oh St?. ft U ft d Gd G• 5 | Ho O U oh St ?. ft U ft d Gd G

8*5' £8 -5 b π H 3 b Pd pg «< b ft Ή U!~ ="^ ^ H Π P ft' C H H G U u .SiP jg °gb 5Ö S3b bb 5¾¾ 2,b < 8 -8 2 Ju <u ρ p oo-h< o < b 1¾ jb ;2b £G 3b 2G =< .2·« g .¾ fg £ “ ~ ^ -° -1° f- H O U “O o Q(J 8 Z U h h ,5 b £ b G b « s 3 0 u lie *>< OJ «0 <*fc 2 6 i3 2Ö b Q U o SP Z2H n y a U to U 30 C_ u o8 * 5 '£ 8 -5 b π H 3 b Pd pg «<b ft Ή U! ~ =" ^ ^ H Π P ft' CHHGU u .SiP jg ° gb 5Ö S3b bb 5¾¾ 2, b <8 -8 2 Ju <u ρ p oo-h <o <b 1¾ jb; 2b £ G 3b 2G = <.2 · «g .¾ fg £“ ~ ^ - ° -1 ° f- HOU “O o Q (J 8 ZU hh, 5 b £ b G b «s 3 0 u lie *> <OJ« 0 <* fc 2 6 i3 2Ö b QU o SP Z2H nya U to U 30 C_ uo

-§ ft r, EC Go Go rt ho OH W < O-§ ft r, EC Go Go rt ho OH W <O

^ 2H w-. -CO < o HH < O HO <0 o 8§S £8 ud 5G £?b £b o P «o ' b^ 2H w-. -CO <o HH <O HO <0 o 8§S £ 8 ud 5G £? B £ b o P «o 'b

h< <o < < ft b < ö h^ Gh <<o <<ft b <ö h ^ G

§5jg oh 3h -5 83 3b £8 cp «g u ft.-ftf Ju °'J ^G g d st g <n 2b G b ft b 3 b HO ϊ 8 p ;$ g ft b " ° M p *- η < u b Eh h H (1) i y ft ft O O 8 ft ft b'G 'bp 2,0 5 % ? „ ^ - < ^ ^ PP op ft < b . »gf 28 IS £-5 3g 5C ?S S8 3 0 Ι·§ g p* Gd ft b Id |ft 18 Id b ^ 1 ill a§ si; s33 Ιδ §|g I!g η· ί *e§oj> cJu S;, ^’3 £f3 ojH > ο oj,- <§5jg oh 3h -5 83 3b £ 8 cp «gu ft.-ftf Ju ° 'J ^ G gd st g <n 2b G b ft b 3 b HO ϊ 8 p; $ g ft b" ° M p * - η <ub Eh h H (1) iy ft ft OO 8 ft ft b'G 'bp 2.0 5%? „^ - <^ ^ PP op ft <b.» gf 28 IS £ -5 3g 5C? S S8 3 0 Ι · § gp * Gd ft b Id | ft 18 Id b ^ 1 ill a§ si; s33 Ιδ § | g I! G η · ί * e§oj> cJu S ;, ^ '3 £ f3 ojH > ο oj, - <

H lii Ju «« ' << x< 3b S8 38 XH lii Ju «« '<< x <3b S8 38 X

C W C· U U f-^ π Π p*fn m < > * , . , HC W C · U U f- ^ π Π p * fn m <> *,. , H

[Λ ί {/)+** Λ) - > Jjh^ CO C.O i-< 5—< WP—« n •Hg< <c -< od Gd ftd ftd id *· H h! - Ο ϊ 8 2b b b ftb CO uoo pp Gd ftG ft 3^1 -5b Sb *fc «8 Sf: 3b < 1^2 <α - < CP Eh h o 3$ £% b <!:!§(§ Π U μ 2 u b’b bb C o 30 3 < u §^> I = < HU HH Gd M < Gd H O G O b δ|·5· lb l§ Gd Gd ^ 3 8 ί <L>Ejl/) ' · P PP << ou HO < O <[Λ ί {/) + ** Λ) -> Jjh ^ CO C.O i- <5— <WP— «n • Hg <<c - <od Gd ftd ftd id * · H h! - Ο ϊ 8 2b bb ftb CO uoo pp Gd ftG ft 3 ^ 1 -5b Sb * fc «8 Sf: 3b <1 ^ 2 <α - <CP Eh ho 3 $ £% b <!:! § (§ Π U μ 2 u b'b bb C o 30 3 <u § ^> I = <HU HH Gd M <Gd HOGO b δ | · 5 · lb l§ Gd Gd ^ 3 8 ί <L> Ejl /) '· P PP << ou HO <O <

* c nb uG 2b UP OH 0)hP* c nb uG 2b UP OH 0) hP

^ g* s; <a < p <% nbb sal la S3 §8 *s sg »< i?8 3^ g * s; <a <p <% nbb sal la S3 §8 * s sg »<i? 8 3

T3 Τι Ρ PP PP HO HO <0 <UHT3 Ρι Ρ PP PP HO HO <0 <UH

& S 5 " 3 fd jib ft b « Η « H O.H U>ud& S 5 "3 fd jib ft b« Η «H O.H U> ud

C Hi, nC Η P HH HO (Λ-ι-, u O HC Hi, nC Η P HH HO (Λ-ι-, u O H

C a b °· H H < (X. H < O -r, o < O UC a b ° · H H <(X. H <O -r, o <O U

° 0 q 8 hG bbSSb COOCO HOOMHH° 0 q 8 hG bbSSb COOCO HOOMHH

DMO U <b G d ft b n ; f OOOOHOODMO U <b G d ft b n; f OOOOHOO

(/)0-5 ο P P P P-iO OOHUU (/) < h oh h Ο Ό ^ G h’G 2 d J2 b HU 0)0 MO (nob(/) 0-5 ο P P P P-iO OOHUU (/) <h oh h Ο Ό ^ G h’G 2 d J2 b HU 0) 0 MO (nob

XXIO) b ud "T3 H O IUH HH U O >, <; OXXIO) b ud "T3 H O IUH HH U O>, <; O

3 O j o pp p *4 <u > o h< < o h«5< 3·5η G h G 2 b pc O O · >, O uU u O <3 O j o pp p * 4 <u> o h <<o h «5 <3 · 5η G h G 2 b pc O O ·>, O uU u O <

DEM H-b y? d HO HO HO 0)H OHHDEM H-b y? d HO HO HO 0) H OHH

H D O U ° Η Ρ HP PO x < z<oH D O U ° Η Ρ HP PO x <z <o

§ C bb ft b bb HO 3 b c P ^ p U§ C bb ft b bb HO 3 b c P ^ p U

jt .?. °° H< P c ou oo C y > o <et al.?. °° H <P c ou oo C y> o <

Mt b J0'5 «-b ^p cp c*1! do toob a 8 s- ·<- 0¾ s3 58 ;s ä G 2 G d G 3tJ °-P 3 O 0.0 3 0 < ! <6 38 ts S3 53 SC? -1 Ρ" P n)H Η -ί; Η-ζ 0.0 0/H v-() bMt b J0'5 «-b ^ p cp c * 1! do toob a 8 s- · <- 0¾ s3 58; s ä G 2 G d G 3tJ ° -P 3 O 0.0 3 0 <! <6 38 ts S3 53 SC? -1 Ρ "P n) H Η -ί; Η-ζ 0.0 0 / H v- () b

" Hb Gb db Ä8 ftd G"Hb Gb db Ä8 ftd G

35 6544735 65447

Esimerkki la. (i) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidia pMB-9, joka oli valmistettu Rodriguezin et ai. kuvaamalla menetelmällä (edellä). Käytetyt olosuhteet olivat 5 muuten samat kuin esimerkissä 1, paitsi että selektio suoritettiin hakemuksen 810687 esimerkin 4 mukaisella tavalla. Yhdistel-mäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.Example la. (i) Example 1 was repeated except that plasmid pMB-9 prepared by Rodriguez et al. was used instead of plasmid pBR322 DNA. by the method described above (above). The conditions used were otherwise the same as in Example 1, except that the selection was performed as in Example 4 of application 810687. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.

10 (ii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmi din pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pSCIOI DNA:ta, joka oli valmistettu Cohenin et ai. kuvaamalla menetelmällä (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70 (1973) 1293). Kaikki reaktio-olosuhteet olivat samat, ja selektio suo-15 ritettiin samalla tavalla kuin plasmidia pMB-9 käytettäessä. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.(Ii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pSCIOI DNA prepared by the method of Cohen et al. by the method described in (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293). All reaction conditions were the same, and selection was performed in the same manner as using plasmid pMB-9. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.

20 (iii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pBR313 DNA:ta, joka oli valmistettu Bolivarin et ai. kuvaamalla menetelmällä (Gene 2 (1977) 75). Kaikki käytetyt olosuhteet lopullinen selektio mukaanlukien olivat 25 samat. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.(Iii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pBR313 DNA prepared by Bolivar et al. by the method described (Gene 2 (1977) 75). All conditions used, including the final selection, were the same. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.

Esimerkki 1. b. Esimerkit 1 ja 1 a toistettiin, paitsi 30 että E. colin X-1776 tilalla käytettiin E. colia RR1 tai E.colia HB101. Käytetyt olosuhteet olivat samat, ja saatiin samat tulokset.Example 1. b. Examples 1 and 1a were repeated except that E. coli RR1 or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. The conditions used were the same, and the same results were obtained.

f ( 65447 36f (65447 36

Esimerkki 2 Tässä esimerkissä selostetaan ihmisen kasvuhormonin koko rakennegeenin eristys ja puhdistus, ihmisen kasvuhormonin koko rakennegeenin sisältävän rekombinoidun plasmidin syntetisointi ja sellaisen mikro-organismin 5 tuottaminen, jossa ihmisen kasvuhormonin koko geeni on geneettisen rakenteen osana.Example 2 This example describes the isolation and purification of the entire human growth hormone structural gene, the synthesis of a recombinant plasmid containing the entire human growth hormone structural gene, and the production of a microorganism in which the entire human growth hormone gene is part of the genetic construct.

Ihmisen kasvuhormonin mRNA:n eristys suoritettiin oleellisilta osiltaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla, mutta biologisena lähteenä käytettiin ihmisen aivolisäke-10 kasvaimen kudosta. Viisi hyvänlaatuista ihmisen aivolisä-kekasvainta, jotka oli poistettu leikkauksella ja nopeasti jäähdytetty nestemäisessä typessä, ja jotka painoi-vat 0,4-1,5 g kukin, sulatettiin ja jauhettiin 4°C:ssa liuoksessa, joka sisälsi 4 M guanidiniumtiosyanaattia 15 ja 1 M merkaptoetanolia, ja joka oli puskuroitu pH-ar-voon 5. Homogenaatti kerrostettiin 1,2 ml:aan 5,7 M CsCl, joka sisälsi 100 mM EDTA, ja sentrifugoitiin 18 tuntia 15°C:ssa nopeudella 37 000 r/min Beckman-ultra-sentrifugin roottorilla SW 50,1 (Beckman Instrument 20 Company, Fullerton, California). RNA kulkeutui putken pohjalle. Jatkopuhdistus tapahtui käyttämällä oligo-dT-pylvästä ja sakkaroosigradienttisedimentointia hakemuksen 810687 esimerkeissä 1-3 kuvatulla tavalla. Noin 10 % näin eristetystä RNA:sta koodasi kasvuhormonia päätellen 25 reaktioaktiivisen aminohappoprekursorin sisällyttämises tä vehnänalkiosta saatuun antikasvuhormonisaostusmate-riaaliin soluttomassa translaatiosysteemissä, ks.Isolation of human growth hormone mRNA was performed essentially as described in Example 1, but human pituitary tumor tissue was used as the biological source. Five benign human pituitary tumors, which had been surgically removed and rapidly cooled in liquid nitrogen and weighed 0.4-1.5 g each, were thawed and ground at 4 ° C in a solution containing 4 M guanidinium thiocyanate 15 and 1 M mercaptoethanol, buffered to pH 5. The homogenate was layered on 1.2 ml of 5.7 M CsCl containing 100 mM EDTA and centrifuged for 18 hours at 15 ° C at 37,000 rpm in a Beckman with an ultra-centrifuge rotor SW 50.1 (Beckman Instrument 20 Company, Fullerton, California). RNA migrated to the bottom of the tube. Further purification was performed using an oligo-dT column and sucrose gradient sedimentation as described in Examples 1-3 of Application 810687. About 10% of the RNA thus isolated encoded growth hormone, judging by the incorporation of 25 reactive amino acid precursors into the anti-growth hormone precipitation material obtained from wheat germ in a cell-free translation system, cf.

Roberts, B.E. ja Patterson, B.M., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70, 2330 (1973). Ihmisen kasvuhormonin cDNA val-30 mistettiin oleellisilta osiltaan esimerkissä 1 ku vatulla tavalla. Ihmisen kasvuhormonin cDNA fraktioitiin geelielektroforeettisesti ja kloonaukseen valittiin jae, joka liikkui noin 800 nukleotidia vastaavaan kohtaan. Valittu jae käsiteltiin DNA-polymeraasi I:llä 37 6544 7 esimerkissä 1 kuvatulla tavalla ja sen jälkeen näihin liitettiin Hind ΙΙΙ-tunnistuskohta. Tämän jälkeen cDNA rekombi-noitiin DNA-ligaasin avulla plasmidiin pBR-322, joka oli käsitelty alkalisella fosfataasilla. E. coli X-1776 transfor-5 moitiin rekombinoidulla DNA:11a ja valittiin kasvuhormonin DNA:n sisältämä kanta esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Kasvuhormonin DNA:n sisältävää kantaa kasvatettiin preparatii-vinen määrä ja kasvuhormonin DNA eristettiin nukleotidisek-venssin määrittämistä varten. Kasvuhormonin kloonatun DNA:n 10 havaittiin sisältävän ihmisen kasvuhormonin koko aminohappo-sekvenssin nukleotidikoodin. Ihmisen kasvuhormonin ensimmäiset 23 aminohappoa ovat H„N-Phe-Pro-Thr-Ile-Pro-Leu-Ser- 10 ^ 20 Arg-Leu-Phe-Asp-Asn-Ala-Met-Leu-Arg-Ala-His-Arg-Leu-His-Roberts, B.E. and Patterson, B.M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70, 2330 (1973). Human growth hormone cDNA was prepared essentially as described in Example 1. Human growth hormone cDNA was fractionated by gel electrophoresis, and a fraction moving approximately 800 nucleotides to the corresponding site was selected for cloning. The selected fraction was treated with DNA polymerase I 37 6544 7 as described in Example 1 and then accompanied by a Hind ΙΙΙ recognition site. The cDNA was then recombined by DNA ligase into plasmid pBR-322 treated with alkaline phosphatase. E. coli X-1776 was transformed with recombinant DNA and the strain containing growth hormone DNA was selected as described in Example 1. A strain containing growth hormone DNA was grown in a preparative amount and growth hormone DNA was isolated for nucleotide sequencing. The cloned DNA of growth hormone was found to contain the nucleotide code of the entire amino acid sequence of human growth hormone. The first 23 amino acids of human growth hormone are H „N-Phe-Pro-Thr-Ile-Pro-Leu-Ser- 10 ^ 20 Arg-Leu-Phe-Asp-Asn-Ala-Met-Leu-Arg-Ala-His-Arg Leu-His

Gln-Leu-. Sekvenssin loppuosa on esitetty taulukossa 3.Gln-Leu. The remainder of the sequence is shown in Table 3.

ni l 5 38 6 5 447 8.ni l 5 38 6 5 447 8.

CL, C 3 tj . ,CL, C 3 tj. ,

Jc 8 ub ' S2Jc 8 ub 'S2

8¾ · GG 3U ^ <u · ÄS8¾ · GG 3U ^ <u · ÄS

ii ° a 2 G 2 b 2 b Si «υ §s · ao ;y υυ •5- 19 53 2tS Jg 3§ 5.8 eJ 2P 2b 2;? is “c Eraii ° a 2 G 2 b 2 b Si «υ §s · ao; y υυ • 5- 19 53 2tS Jg 3§ 5.8 eJ 2P 2b 2 ;? is “c Era

1 Λ GO cu c J <** GO1 Λ GO cu c J <** GO

?·3 ^o J5 3 «3 2g “t: o-u a « 'in · < ^ OO su "in ·? · 3 ^ o J5 3 «3 2g“ t: o-u a «'in · <^ OO su" in ·

ft in — ° u u - .. -w — <Jft in - ° u u - .. -w - <J

•i< C ., ,, 3 u 2 2 u o Co -. ,. · <-> -. S? W H <2 « H 5 2 " μ• i <C., ,, 3 u 2 2 u o Co -. ,. · <-> -. S? W H <2 «H 5 2" μ

<υ λ> cui- w< "·' <·. m< J<υ λ> cui- w <"· '<·. m <J

I? 3»s -3 \ Jö 3g P . :I? 3 »s -3 \ Jö 3g P. :

£<srw^ e u -,.. “ ^ < U£ <srw ^ e u -, .. “^ <U

?H z .. - h wo u << -,. o >u u u 2 P £θ v u 2 P υ · 2 E 2*2 υ H -wii 2Π . u TJ fr- c --. ,_, . -1 O <j .V Tj r-t Π Π C *C ,-.. (_ 3 s >-5 u0 -¾ 3d Is 1¾ ¾ 1 5 0cu 22 |u 2g .< 2.? H z .. - h wo u << - ,. o> u u u 2 P £ θ v u 2 P υ · 2 E 2 * 2 υ H -wii 2Π. u TJ fr- c -. , _,. -1 O <j .V Tj r-t Π Π C * C, - .. (_ 3 s> -5 u0 -¾ 3d Is 1¾ ¾ 1 5 0cu 22 | u 2g. <2.

pw -0 Si O >,u · C.U*' h< ypw -0 Si O>, u · C.U * 'h <y

g« in' o-j 2 b 25¾ »< 2 2 Hg «in 'o-j 2 b 25¾» <2 2 H

• 5 C J 3 c a u „ _ ° u u < "z. m i°o o c r; r* r-ι < 2 i —· u 2 <*> * S> J < tfb ^ H ^ O b• 5 C J 3 c a u „_ ° u u <" z. M i ° o o c r; r * r-ι <2 i - · u 2 <*> * S> J <tfb ^ H ^ O b

O W < o < ?. ^ < 2 < ^ vt o ’, GO W <o <?. ^ <2 <^ see o ', G

S «2g £ H uu ^ $< d Ί §!ς ^ fr ' 3 ί · J; » cu y 2·*·^ □ p ^ ° -Ju J2 < o H .2B HH 2 2 la 5-¾ ea uu o · .S «2g £ H uu ^ $ <d Ί §! Σ ^ fr '3 ί · J; »Cu y 2 · * · ^ □ p ^ ° -Ju J2 <o H .2B HH 2 2 la 5-¾ ea uu o ·.

§ t ’ ir! hh 2 £ u 0¾ ^ υ ip bo ^ i a cl u p ni > ντ —I u ^ t-O wj< £2 u) <; u.§ t 'is! hh 2 £ u 0¾ ^ υ ip bo ^ i a cl u p ni> ντ —I u ^ t-O wj <£ 2 u) <; u.

2 in ^ 0 u_, ύ 1-2 gg §p“ -δ «g g§ & g2 in ^ 0 u_, ύ 1-2 gg §p “-δ« g g§ & g

_ C u ^ ocj r ,, J < (J_ C u ^ ocj r ,, J <(J

Cdl p* t_i «7 -« 3 0 * o to M C2 δ .2 β-υ .,2 p U.O o X i u -J-i: < < aCdl p * t_i «7 -« 3 0 * o to M C2 δ .2 β-υ., 2 p U.O o X i u -J-i: <<a

:^-¾ o o h 1? ^ H w 2. 2 2 ω ° U: ^ - ¾ o o h 1? ^ H w 2. 2 2 ω ° U

Λ —i- · w η < o £ r j: !- PΛ —i- · w η <o £ r j:! - P

L >> i, u -.. cut- b §ω 22 ou i'P £b 2 C-E OU 2 2 *υ ^ UH ί ä.v) 22 o tJ ib «t- 22 22 — mu G Ο v.., ou i'i 2 2b q:d p2 Ä'- ^5b Ib bd 2 ^ 2b q -3 ϋ a EP 2 b ί> b ib 2^ «h d cu — u -*ο to -t; p P «{ «- >>u il is !:- s-s ..«s |g ig s» 1¾ iJH ^ 22 la 22a r s u Oiu rto i^l-ria «3> i- ib -E a £a 22 ^ u •g 3 ~<u -O ou ^ ' <* ou fi-® p pri b a 2 a 2ra ^ °L >> i, u - .. cut- b §ω 22 ou i'P £ b 2 CE OU 2 2 * υ ^ UH ί ä.v) 22 o tJ ib «t- 22 22 - mu G Ο v. ., ou i'i 2 2b q: d p2 Ä'- ^ 5b Ib bd 2 ^ 2b q -3 ϋ a EP 2 b ί> b ib 2 ^ «hd cu - u - * ο to -t; p P «{« - >> u il is!: - ss .. «s | g ig s» 1¾ iJH ^ 22 la 22a rsu Oiu rto i ^ l-ria «3> i- ib -E a £ a 22 ^ u • g 3 ~ <u -O ou ^ '<* ou fi-® p priba 2 a 2ra ^ °

Rw · -<<-i U(J J >> -j r,PRw · - << - i U (J J >> -j r, P

j ^ »j < > o ( m 39 65447j ^ »j <> o (m 39 65447

Esimerkki 3a. (i) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pMB-9 DNA:ta, joka oli valmistettu Rodriguezin et ai. kuvaamalla menetelmällä (edellä). Kaikki reaktio-olo- 5 suhteet olivat samat, paitsi että lopullinen selektio ' suoritettiin esimerkin 4 mukaisesti. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin DNA-fragmentti, joka sisälsi noin, 800 emäsparia ja jonka nukleotidisekvenssi on esi- 10 tetty esimerkissä 1.Example 3a. (i) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pMB-9 DNA prepared by Rodriguez et al. by the method described above (above). All reaction conditions were the same, except that the final selection was performed according to Example 4. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment containing about .800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Example 1.

(ii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pSCIOI DNA:ta, joka oli valmistettu Cohenin et al kuvaamalla menetelmällä (Proc.Natl. Acad. Sei. USA 70 (1973) 1293).(ii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pSCIOI DNA prepared by the method described by Cohen et al (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293).

15 Käytetyt olosuhteet olivat samat, ja selektio suoritettiin samalla tavalla kuin plasmidi pMB-9 käytettäessä. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin noin 800 emäs-paria sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisek- 20 venssi on esitetty esimerkissä \.The conditions used were the same and selection was performed in the same manner as for plasmid pMB-9. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Example 1.

(iii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 tilalla käytettiin plasmidin pBR313 DNA:ta, joka oli valmistettu Bolivarin et ai. kuvaamalla menetelmällä (Gene 2 (1977) 75). Käytetyt olosuh- 25 teet lopullinen selektiomenetelmä mukaanlukien olivat samat. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty esimerkissä 1.(iii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 was replaced with plasmid pBR313 DNA prepared by Bolivar et al. by the method described (Gene 2 (1977) 75). The conditions used, including the final selection method, were the same. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Example 1.

30 Esimerkki 3b. Esimerkit 2 ja 2a toistettiin, paitsi että E. colin X-1776 tilalla käytettiin E. colia RR1 tai E. colia HB101. Käytetyt olosuhteet olivat samat ja saatiin samat tulokset.30 Example 3b. Examples 2 and 2a were repeated except that E. coli RR1 or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. The conditions used were the same and the same results were obtained.

r ^r ^

Claims (1)

4? 6 5 447 Patenttivaatimus Menetelmä kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisältävän bakteerin valmistamiseksi, tunnettu 5 siitä, että a) mRNA eristetään aivolisäkesoluista homogenoimalla ne ribonukleaasia inhiboivan aineen läsnäollessa, jona aineena voidaan käyttää esimerkiksi noin 4 mol/1 guanidiniumtiosyanaattia ja 0,05...1,0 mol/1 fi- 10 merkaptoetanolia sisältävää liuosta pH:ssa 5,0...8,0, jolloin siis mRNA:n ribonukleaasihajoamista ei tapahdu, b) valmistetaan saadusta mRNAssta sinänsä tunnetulla tavalla käänteistransskriptaasientsyymin avulla sellainen cDNA, jolla on kasvuhormonia koodaava nukleotidisekvens- 15 si, ja mainittu cDNA muutetaan kaksisäikeiseksi, c) liitetään restriktioendonukleaasin tunnistus-kohtasekvenssit saadun kaksisäikeisen cDNA:n päihin sinänsä tunnetulla tavalla, jolloin restriktioendonukleaasina on sama entsyymi kuin seuraavassa kohdassa d), jonka jäl- 20 keen cDNA katkaistaan mainitun restriktioendonukleaasin avulla siten, että muodostuu kohesiivisia päitä, d) avataan bakteerin plasraidivektori restriktioendonukleaasin avulla, esimerkiksi Hind Ill:n, Hsu I:n tai Eco Rl:n avulla, sinänsä tunnetulla tavalla esimerkik- 25 si inkuboimalla pHrssa 7,6 37°C:ssa 2 tunnin ajan, jotta saadaan avattu plasmidivektori, jolla on kohesiiviset päät, e) hydrolysoidaan kohdassa d) saadun plasmidivek-torin 5'-fosfaattipääteryhmät käsittelemällä esimerkiksi alkalisella fosfataasilla pH:ssa 8,0 65°C:ssa 30 minuutin 30 ajan, jolloin kohdassa d) mainitut kohesiiviset päät eivät voi liittyä toisiinsa, f) liitetään kohdan e) mukaisesti käsitelty plasmidivektori ja kohdassa c) saatu cDNA sinänsä tunnetulla tavalla inkuboimalla DNA-ligaasin ja ATP:n läsnäollessa, 35 esimerkiksi pH:ssa 7,6 14°C:ssa tunnin ajan, käyttäen plas- 41 65447 midivektorin moolista ylimäärää, ja g) sekoitetaan bakteeri, kuten E. coli, esimerkiksi E. coli X-1776, ja kohdassa f) saatu reaktiotuote, jotta saadaan kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisäl-5 tävä bakteeri. 42 6 5 4 4 7 Förfarande för framställning av en bakterie som in-nehäller en för tillväxthormon kodande nukleotidsekvens, 5 kännetecknat därav, att a) mRNA isoleras ur hypofysceller genom att homogenisera dessa i närvaro av ett ribonuk-leas inhiberande ämne, vilket kan utgöras t.ex. av en lös-ning innehällande 4 mol/1 guanidiumtiocyanat och 0,05...1,0 10 mol/1 /ft-merkaptoetanol, vid ett pH av 5,0...8,0, varvid säledes nägot ribonukleassönderfall av mRNA ej sker, b) ur den erhällna mRNA framställes pä i och för sig känt sätt med tillhjälp av ett reverstransskriptasenzym en sädan cDNA, vilken har en för tillväxthormon kodande nukleo- 15 sekvens, och den nämnda cDNAsn omvandlas tili tväträdig, c) tili den erhällna tväträdiga cDNA:ns ändar fo-gas restriktionsendonukleasens igenkänningsställesekvenser pä i och för sig känt sätt, varvid säsom restriktionsendo-nukleas användes saitana enzym som i följande steg d) , var- 20 efter cDNA:n kapas med tillhjälp av nämnda restriktionsendo-nukleas sä, att kohesiva ändar uppstär, d) en bakterieplasmidvektor öppnas med tillhjälp av en restriktionsendonukleas, t.ex. med Hind III, Hsu I, eller Eco Rl, pä i och för sig känt sätt t.ex. genom att 25 inkubera vid ett pH av 7,6 och en temperatur av 37°C i 2 timmar, för erhällande av en öppnad plasmidvektor med kohesiva ändar, e) den i punkt d) erhällna plasmidvektorns 5'-fosfatändgrupper hydrolyseras genom behandling med t.ex. al- 30 kalisk fosfatas vid ett pH av 8,0 och en temperatur av 65°C i 30 minuter, varvid de i punkt d) nämnda kohesiva ändarna ej kan förenas med varandra, f) den enligt punkt e) behandlade plasmidvektorn och den i punkt c) erhällna cDNA:n kopplas tili varandra 35 pä i och för sig känt sätt, genom att inkubera i närvaro av4? A method for producing a bacterium containing a nucleotide sequence encoding growth hormone, characterized in that a) the mRNA is isolated from pituitary cells by homogenization in the presence of a ribonuclease inhibitor, for example about 4 mol / l guanidinium thiocyanate and 0.05 to 1.0 mol / l β-mercaptoethanol solution at pH 5.0 to 8.0, so that no ribonuclease degradation of the mRNA occurs, b) a cDNA having a nucleotide sequence encoding growth hormone is prepared from the obtained mRNA in a manner known per se by means of a reverse transcriptase enzyme. C) inserting the restriction endonuclease recognition site sequences into the ends of the resulting double-stranded cDNA in a manner known per se, wherein the restriction endonuclease has the same enzyme as in the following step d), after which the cDNA is cleaved by said restriction. consists of d) opening the bacterial plasmid vector with a restriction endonuclease, for example Hind III, Hsu I or Eco R1, in a manner known per se, for example by incubation at pH 7.6 at 37 ° C for 2 hours in order to an opened plasmid vector having cohesive ends is obtained, e) the 5 'phosphate end groups of the plasmid vector obtained in d) are hydrolysed by treatment with, for example, alkaline phosphatase at pH 8.0 at 65 ° C for 30 minutes 30, whereby the cohesive ends mentioned in d) f) the plasmid vector treated according to e) and the cDNA obtained in c) are ligated in a manner known per se by incubation in the presence of DNA ligase and ATP, for example at pH 7.6 at 14 ° C for one hour, using and g) mixing a bacterium such as E. coli, for example E. coli X-1776, and the reaction product obtained in f) to obtain the nucleotide sequence encoding the growth hormone within 5 hours. bacterium. 42 6 5 4 4 7 For the preparation of bacteria in which a nucleus sequence is used, in which case a nucleotide sequence, 5 a) mRNA is isolated from the pituitary genome to be homogenized in the presence of a ribonuclear gene t.ex. av en lös-Ning innehällande 4 mol / l guanidinium thiocyanate and 0.05 ... 1.0 10 mol / l / ft-mercaptoethanol, at pH av 5.0 ... 8.0, colors with faces ribonucleassonfallfall av mRNA e), b) ur mRNA framställes pä i och för sig känt sätt med mit tillhjälp av ett reverstransskripttasenzym en sädan cDNA, vilken har en för tillväxthormon kodande nucleo- sequence, och den nämnda cDNAsn omvandlas account The cDNA of the cDNA is limited to the presence of the enzyme as described above. d) the bacterial plasmid vector is present with the restriction endonuclease, t.ex. med Hind III, Hsu I, eller Eco Rl, pä i och för sig känt sätt t.ex. The genome is incubated at a pH of 7.6 and at a temperature of 37 ° C for 2 hours, for which a plasmid vector is used in the cohesive region, e) at point d) a plasmid vector 5'-phosphatide group hydrolyzes the genome .ex. the phosphate phosphate at a pH of 8.0 and a temperature of 65 ° C for 30 minutes, color d) and (d) a cohesive plasmid vector and a mixture thereof; punkt c) erhällna cDNA nplplas account varandra 35 pä i och för sig känt sätt, genom att incubera i närvaro av
FI810688A 1977-05-27 1981-03-05 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS FI65447C (en)

Applications Claiming Priority (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80134377A 1977-05-27 1977-05-27
US80134377 1977-05-27
US89771078 1978-04-19
US05897710 US4363877B1 (en) 1977-09-23 1978-04-19 Recombinant dna transfer vectors
US89888778 1978-04-21
US05/898,887 US4264731A (en) 1977-05-27 1978-04-21 DNA Joining method
US89900278A 1978-04-26 1978-04-26
US89900278 1978-04-26
FI781675 1978-05-26
FI781675A FI64640C (en) 1977-05-27 1978-05-26 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KOMBINATIONS-DNA-MOLEKYLSOM INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS HOCSOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN INSULIN PRODU RCENDE MICROORGANISM

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI810688L FI810688L (en) 1981-03-05
FI65447B FI65447B (en) 1984-01-31
FI65447C true FI65447C (en) 1984-05-10

Family

ID=27514598

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI810686A FI64953C (en) 1977-05-27 1981-03-05 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN REKOMBINANT-DNA-MOLEKYL SOM INNEHAOLLER EN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDS SEQUENCE OCH SOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN TILLVAEXTHORMON PRODUCERANDE MIKRO
FI810688A FI65447C (en) 1977-05-27 1981-03-05 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI810686A FI64953C (en) 1977-05-27 1981-03-05 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN REKOMBINANT-DNA-MOLEKYL SOM INNEHAOLLER EN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDS SEQUENCE OCH SOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN TILLVAEXTHORMON PRODUCERANDE MIKRO

Country Status (1)

Country Link
FI (2) FI64953C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI64953B (en) 1983-10-31
FI810686L (en) 1981-03-05
FI810688L (en) 1981-03-05
FI64953C (en) 1984-02-10
FI65447B (en) 1984-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI64640B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KOMBINATIONS-DNA-MOLEKYLSOM INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS HOCSOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN INSULIN PRODU RCENDE MICROORGANISM
US4440859A (en) Method for producing recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of higher organisms
KR870000701B1 (en) The human growth hormone preparing method
US4652525A (en) Recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of insulin genes
US4530904A (en) Method for conferring bacteriophage resistance to bacteria
JP2637393B2 (en) Human gene having proinsulin and preproinsulin producing code
EP0067026A1 (en) Process for cloning bovine hormone gene, and plasmids and plasmid hosts for use therein
EP0259891B1 (en) [Leu 13] motilin, DNAs coding for same and methods for producing same
CS235069B2 (en) Method of cdna fragment cleaning with specific nucleotide sequence
FI65447C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS
FI65446C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS
CZ2017537A3 (en) The strain of Clostridium histolyticum, collagenase prepared using this strain and its use
FI74732B (en) DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON.
FI75185C (en) DNA transfer vector, which contains a nucleotide coding sequence for insulin.
CA1156166A (en) Recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of insulin genes
KR840001441B1 (en) Recombinant dna transfer vector containing a gene from a higher organism
CS227002B2 (en) Method of preparing vectors for transferring deoxyribonuclec acid
UA76661C2 (en) A method for producing recombinant humanæs insulin
CS227013B2 (en) Method of preparing vectors for transferring deoxyribonucleic acid
PL142369B1 (en) Process for manufacturing recombinated bacterial plasmid,containing nucleotides sequence coding the growth hormone
Naoko et al. α-Amino-ε-caprolactam racemase for L-lysine production
JPH01500960A (en) Recombinant plasmid DNA pVN22 encoding the biosynthesis of human leukocyte interferon α-I1 and Pseudomonas SP. 31 (pVN22) strain
HU193866B (en) Process for preparing plasmid and e.coli bakterium comprising dna sequence and coding humane growth hormone
JPH1014578A (en) Construction of substituted variant gene dna
CN115786377A (en) Bicistronic translation coupling expression vector and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF