KR0155598B1 - Nef gene separated novel hiv-2 and protein - Google Patents

Nef gene separated novel hiv-2 and protein

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KR0155598B1
KR0155598B1 KR1019940012648A KR19940012648A KR0155598B1 KR 0155598 B1 KR0155598 B1 KR 0155598B1 KR 1019940012648 A KR1019940012648 A KR 1019940012648A KR 19940012648 A KR19940012648 A KR 19940012648A KR 0155598 B1 KR0155598 B1 KR 0155598B1
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Abstract

본 발명은 HIV-2 보균자로부터 새로이 분리된 HIV-2 바이러스, 그의 신규한 유전자와 그로부터 번역되는 단백질에 관한 것이다.The present invention relates to HIV-2 viruses newly isolated from HIV-2 carriers, their novel genes and proteins translated therefrom.

본 발명에서는 4명의 HIV-2보균자(OG, MB, FT, TG)의 혈액으로부터 총세포 DNA를 추출하고 프라이머를 이용하여 nef 유전자를 증폭한 다음, 공지의 HIV-2 ROD, ST 및 GH종과 nef 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열의 상동성을 비교한 결과, 본 발명의 발명자들이 분리한 HIV-2 TG종이 신규한 것을 발견하였다.In the present invention, after extracting the total cell DNA from the blood of four HIV-2 carriers (OG, MB, FT, TG) and amplifying the nef gene using a primer, and then known HIV-2 ROD, ST and GH species As a result of comparing the homology between the nucleotide sequence and the amino acid sequence of the nef gene, the inventors of the present invention found that the HIV-2 TG species isolated by the present inventors were novel.

본 발명의 신규한 HIV-2 TG종 유전자 및 단백질을 이용하면, HIV-2에 특이적인 단일클론항체, 백신 및 진단시약을 제조할 수 있을 것이다.Using the novel HIV-2 TG species genes and proteins of the invention, it will be possible to prepare monoclonal antibodies, vaccines and diagnostic reagents specific for HIV-2.

Description

신규한 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2)로부터 분리한 nef 유전자 및 그로부터 유추되는 단백질Nef gene isolated from novel human immunodeficiency virus-2 (HIV-2) and proteins inferred therefrom

제1도는 HIV-2 바이러스 nef 유전자 및 PCR 반응에 사용된 올리고 뉴클레오티드 프라이머의 위치를 나타내는 도식이다.1 is a schematic showing the location of the HIV-2 virus nef gene and oligonucleotide primers used in the PCR reaction.

제2도는 HIV-2 감염자로부터 분리한 DNA를 PCR 반응으로 증폭한 결과를 나타내는 전기영동 사진이다.FIG. 2 is an electrophoretic photograph showing the result of amplification of DNA isolated from HIV-2 infected person by PCR reaction.

제3도는 본 발명의 신규한 HIV-2 TG종의 nef 유전자의 염기서열 및 그로부터 번역되는 아미노산 서열을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the nucleotide sequence of the nef gene of the novel HIV-2 TG species of the present invention and the amino acid sequence translated therefrom.

제4도는 본 발명의 신규한 HIV-2 TG종의 nef 유전자의 DNA 염기서열을 HIV-2 ROD, ST 및 GH종과 비교한 것이다.Figure 4 compares the DNA sequence of the nef gene of the novel HIV-2 TG species of the present invention with HIV-2 ROD, ST and GH species.

제5도는 본 발명의 신규한 HIV-2 TG종의 nef 유전자의 아미노산 서열을 HIV-2 ROD, ST 및 GH종과 비교한 것이다.Figure 5 compares the amino acid sequence of the nef gene of the novel HIV-2 TG species of the present invention with HIV-2 ROD, ST and GH species.

본 발명은 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2)에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 HIV-2 보균자로부터 분리된 신규한 HIV-2 바이러스 유전자, 그로부터 번역되는 단백질 및 전기 HIV-2의 유전자 혹은 단백질을 이용한 항체, 백신 및 진단시약에 관한 것이다.The present invention relates to human immunodeficiency virus-2 (HIV-2). More specifically, the present invention relates to novel HIV-2 viral genes isolated from HIV-2 carriers, proteins translated therefrom, and antibodies, vaccines and diagnostic reagents using genes or proteins of previous HIV-2.

인간 면역결핍 바이러스(HIV : human immunodeficiency virus)는 다른 종류의 인간 역전사 바이러스(retrovirus)인 T-세포 백혈병 바이러스(T-cell leukemia virus : HTLV-1, HTLV-2)와 더불어, 유전자의 구조와 발현조절 기작 등이 매우 복잡하게 이루어져 있다는 점에서. 다른 동물 역전사 바이러스와는 크게 구별된다. 예를 들면, HIV는 그 유전자의 길이가 9 내지 10kb정도로 짧음에도 불구하고 9개의 유전자를 가지고 있을 뿐만 아니라, 기존의 개방해독틀(open reading frame)사이에서도 RNA 스플라이싱(splicing)시에 융합이 일어나 유합단백질(hybrid protein)을 만드는 것으로 알려져 있다.Human immunodeficiency virus (HIV), along with another type of retrovirus T-cell leukemia virus (HTLV-1, HTLV-2), is a gene structure and expression In that the mechanism of regulation is very complicated. It is largely distinguished from other animal reverse transcription viruses. For example, HIV not only has nine genes, although their genes are as short as 9 to 10 kb, but also fuse at the time of RNA splicing between existing open reading frames. This happens to be known to produce a hybrid protein (hybrid protein).

HIV는 구조 단백질을 결정하는 유전자인 gag, pol 및 env 유전자 이외에도, 유전자의 길이가 비교적 짧은 조절 유전자를 가지고 있는데, tat, rev, nef, vif, vpu(HIV-1의 경우), vpx(HIV-2의 경우) 및 vpr 등이 그것이며, 이중에서도 tat와 rev는 바이러스 성장에 필수적인 유전자로서 그 작용 기작이 매우 잘 알려져 있다. 본 발명의 발명자들은 이러한 각 조절 유전자간의 상호작용으로 인하여 HIV는 유전자의 발현이 두가지 상(phase), 즉, 초기 상(early phase)과 후기상(late phase)으로 나누어짐을 보고한 바 있다[참조 : Kim et al., J. Virol. 63 : 3708(1989)].In addition to the gag, pol and env genes that determine structural proteins, HIV has regulatory genes with relatively short lengths: tat, rev, nef, vif, vpu (for HIV-1), vpx (HIV- 2) and vpr, among which tat and rev are essential genes for virus growth, and their mechanism of action is very well known. The inventors of the present invention have reported that, due to the interaction between each of these regulatory genes, HIV is divided into two phases, namely, an early phase and a late phase. : Kim et al., J. Virol. 63: 3708 (1989).

tat와 rev 이외에도 중요한 조절 유전자로 알려진 것은 nef(3'-orf, E', F, orfB라고도 불리어짐) 유전자인데, nef 유전자는 그 N-말단이 미리스토일화(myristoylation)되어 있는 약 27kDa의 단백질을 만든다. nef는 최소한 시험관내(in vitro) 배양에서는 바이러스 성장에 필수적인 유전자는 아니나, 이 유전자에 결함이 있는 경우에는 바이러스가 더 빨리 성장한다는 보고가 있었다[참조 : Luciw et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84 : 1434 (1987) ; Ahmad and Vankatesan, Science, 241 : 1481 (1988) ; Niederman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 : 1128 (1989)]. 이와 같은 보고에 따라, 이 유전자는 HIV의 성장을 하향조절(downregulation)한다 여겨져 왔고, 이러한 관점에서 음성요소(negative factor)라 불리워지고, 이를 약하여 'nef'라 명명되었다. 한편, nef단백질이 G-단백질과 같은 생화학적 성질을 가지며(참조 : Guy et al., Nature 330 : 266 (1987)), HIV LTR 부위를 통하여 HIV의 전사를 저해한다는 보고도 있었다[참조 : Ahmad and Venkatesan, Science, 241 : 1481 (1988) ; Niederman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 : 1128 (1989)].In addition to tat and rev, an important regulatory gene known as nef (also called 3'-orf, E ', F, orfB) is a gene of about 27 kDa whose N-terminus is myristoylated. Make nef is not a gene essential for virus growth, at least in vitro culture, but it has been reported that the virus grows faster if it is defective [Luciw et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84: 1434 (1987); Ahmad and Vankatesan, Science, 241: 1481 (1988); Niederman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 1128 (1989). According to this report, the gene has been considered to downregulate the growth of HIV, and in this respect it is called a negative factor, which is weakly named 'nef'. On the other hand, nef protein has the same biochemical properties as G-protein (Guy et al., Nature 330: 266 (1987)) and has been reported to inhibit the transcription of HIV through the HIV LTR region. and Venkatesan, Science, 241: 1481 (1988); Niederman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 1128 (1989).

그러나, 본 발명자들은 다양한 종류의 숙주세포들에서 여러 가지의 HIV종을 사용하여 면밀히 분석한 결과, 적어도 시험관내 배양에서는 nef가 바이러스의 성장속도에 큰 영향을 미치지 못하며, 오리혀 양성적(positive) 역할을 할지도 모른다는 것을 발견한 바 있었다[참조 : Kim et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 : 9544 (1989)].However, the inventors have carefully analyzed the various HIV species in various types of host cells. As a result, at least in vitro culture nef does not have a significant effect on the growth rate of the virus. It has been found that it may play a role [Kim et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 9544 (1989).

이러한 발견은 해메스(Hammes) 등에 의하여 확인되었고, 많은 연구자들이 nef 유전자에 대한 재평가를 실시하는 계기가 되었다[참조 : Hammes et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 : 9549 (1989)]. 이에 따라 초기 연구자들과 상반되는 많은 자료들이 나왔는데, 예를 들면, 해메스 등은 nef 단백질이 LTR 부위를 통하여 전사를 저해한다는 것은 사실이 아니라고 보고하였고, 카민착(Kaminchick) 등은 nef 단백질이 G-단백질과 같은 생화학적 성질을 가지지 않는다고 보고하였다[참조 : Kaminchick et al., J. Viro., 64 : 3447 (1990)].This finding was confirmed by Hammes et al., And many researchers have undertaken a re-evaluation of the nef gene. Hammes et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 9549 (1989). As a result, a number of data conflicting with earlier researchers have emerged. For example, Hames et al. Reported that nef protein inhibited transcription through the LTR site, and Kaminchick et al. It is reported that it does not have the same biochemical properties as the protein (Kaminchick et al., J. Viro., 64: 3447 (1990)).

또한, 많은 숫자의 무증세(asymptomatic) 보균자들의 혈액을 조사한 결과, nef 단백질이 다른 바이러스의 유전자 산물(예를 들면 도3b)들보다 더 빨리 혹은 더 많이 잠복기동안 생산된다는 가설이 옳지 않은 것으로 판명되었다. 이와 같은 연구결과들은 nef가 바이러스 성장을 저해하는 효과가 있다거나, 그리하여 잠복기를 유발하는데 큰 역할을 하리라는 종래의 가설을 부정하는 것이었다.In addition, examination of the blood of a large number of asymptomatic carriers revealed that the neph protein was produced incorrectly during the incubation period faster or more than other viral gene products (eg, Figure 3b). . These findings were to deny the conventional hypothesis that nef has the effect of inhibiting virus growth and thus plays a large role in inducing latency.

아직까지도 nef 유전자의 기능은 확실히 알려지지 않고 있으나, nef 단백질이 바이러스 성장과 AIDS의 병인(pathogenesis)에 대단히 중요한 역학을 하리라는 상황적인 증거들은 많이 존재한다.The function of the nef gene is still unknown, but there is much contextual evidence that the nef protein plays an important role in viral growth and the pathogenesis of AIDS.

첫째, 케슬러(Kestler) 등은 원숭이 면역결핍 바이러스(SIV : simian immunodeficiency virus)의 경우 nef 유전자가 원숭이에서 후천성 면역결핍증(AIDS)를 유발하고, 바이러스를 성장시키는데 중요한 요소라고 보고하였다[참조 : Kestler et al., Cell, 65 : 651 (1991)]. 이들은 야생형(wild type) nef(이하, 'nef+'라 한다)와 nef 유전자에 돌연변이가 있는 변이주들(nef 유전자에 일점 돌연변이(point mutation)가 있거나 nef에 결실(deletion)이 있는 종들)을 원숭이에 감염시켰을 때, nef+종만 원숭이에서 AIDS를 유발하였고 nef-결실 변이주는 전혀 질병을 유발하지 못함을 발견하였다. 한편, 다른 변이주인 nef-일점 돌연 변이종은 AIDS를 낮은 확률로 유발하는데, 원숭이에서 바이러스를 재수집하면 이 바이러스들은 모두 nef에 역돌연변이가 일어나 야생형 nef로 바뀌었음을 발견하였다. 이러한 발견이 원숭이에서 AIDS를 유발하는 SIV의 경우, nef가 AIDS의 병리와 바이러스 성장에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 의미하는 것이고, 나아가 nef가 음성 유전자라는 종래의 가설을 부정하는 것이라 볼 수 있다.First, Kessler et al. Reported that in the case of simian immunodeficiency virus (SIV), the nef gene is an important factor in causing AIDS and growing viruses in monkeys. Kestler et al. al., Cell, 65: 651 (1991). These include wild type nef (hereinafter referred to as 'nef +') and variants with mutations in the nef gene (species with point mutations in the nef gene or deletions in the nef) in monkeys. When infected, only nef + species induced AIDS in monkeys and nef-deleted mutants found no disease at all. Meanwhile, another mutant, the nef-point mutation, causes AIDS with a low probability of re-collection of the virus in monkeys and found that all of these viruses reversed to nef and turned into wild type nef. These findings indicate that nef plays a very important role in AIDS pathology and viral growth in the case of SIV causing AIDS in monkeys, and further negates the conventional hypothesis that nef is a negative gene.

둘째는, 혈청학적 조사결과에 따르면, 대부분의 환자들과 무증세 보균자들은 nef 단백질에 대한 항체를 다량 가지고 있고, 이 단백질이 AIDS 환자와 HIV 보균자들에게서 감염의 초기부터 상당량 발현된다는 것이다. 따라서, 이 바이러스들은 인간의 체내에서 활발하게 nef 유전자를 발현하고 있음을 알 수 있다.Second, serological findings indicate that most patients and asymptomatic carriers have large amounts of antibodies against the nef protein, which is expressed in the early stages of infection in AIDS patients and HIV carriers. Therefore, it can be seen that these viruses actively express nef gene in human body.

셋째로는, HIV-1, HIV-2 및 SIV 등은 완벽한 nef 유전자의 개방해독틀(open reading frame)을 가지고 있다. nef 유전자는 종류에 따라 600 내지 800bp의 뉴클레오티드를 가지고 있는데, 이와 같이 긴 개방해독틀이 중간에 정지코돈으로 차단됨이 없이 존재한다는 것은 이 유전자의 중요성을 간접적으로나마 증명하는 것이다.Third, HIV-1, HIV-2 and SIV have an open reading frame of the complete nef gene. The nef gene has between 600 and 800 bp of nucleotides depending on the type, and the existence of such a long open reading frame without being blocked by stop codons indirectly proves the importance of this gene.

넷째로는, 최근에 여러 보고에 의하면 nef 단백질이 CD4 세포표면 단백질을 하향조절한다는 것이다. 아직은 그 기작이 확실히 밝혀지지 않았으나 이는 nef를 AIDS의 병리와 연결시키는 중요한 증거라 볼 수 있다.Fourth, recent reports have shown that nef proteins downregulate CD4 cell surface proteins. The mechanism is not yet clear, but it is important evidence that nef is linked to the pathology of AIDS.

따라서, 상기와 같은 증거들은 nef 유전자가 아직은 밝혀지지 않은 어떤 기작을 통하여 바이러스 성장과 AIDS 병인에 중요한 역할을 하고 있다는 사실을 보여주는 것이다. 지금까지의 nef에 대한 연구는 주로 HIV-1 및 SIV를 이용하였으며, 아프리카에서 상당히 빈번하게 포착되고 최근 구미에서도 확산되어 가고 있는 HIV-2의 nef 유전자에 대하여는 연구가 거의 진행되고 있지 않았다. 이에, 본 발명의 발명자들은 HIV-2의 성장과 병리기전에 있어서 nef 유전자의 역할을 연구하고, nef 단백질을 진단시약으로 사용할 수 있는가를 조사하고자 하였다. 이를 위하여 본 발명자들은 HIV-2에 감염된 사람들로부터 주변혈액 원핵세포(PBMC : peripheral blood mononuclear cell)를 수집하여 총 DNA를 추출하고, 표적 PCR(targeted PCR) 기술을 이용하여 nef 유전자를 분리하여 DNA 염기서열을 결정하고 예상되는 아미노산 서열을 조사한 결과, 놀라웁게도 지금까지 보고된 HIV-2 종들(참조 : WO 8909815 : WO 8906276 : EP 345559 ; Guyader et al., Nature, 326 : 662(1987) ; Zagury et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 85 : 5941 (1988) ; Human Retroviruses and AIDS 1993 ; A Compilation and Analysis of Nucleic Acid and Amino Acid Sequences, Los Alamos National Laboratory, U.S.A.)의 nef 유전자와는 크게 다른 신규한 HIV-2 종임을 반결하고 본 발명을 완성하게 되었다. 한편, 본 발명의 신규한 HIV-2 바이러스는 병원성이 있는 미생물로서, 1993년 6월 2일자로 사단법인 한국종균협회(KCCM)로부터 기탁이 거부되었다.Thus, the evidence suggests that the nef gene plays an important role in viral growth and AIDS pathogenesis through some unknown mechanism. Until now, nef has been mainly used for HIV-1 and SIV, and little research has been carried out on the nef gene of HIV-2, which has been frequently captured in Africa and is recently spreading in the West. Therefore, the inventors of the present invention have studied the role of the nef gene in the growth and pathogenesis of HIV-2, and investigated whether the nef protein can be used as a diagnostic reagent. To this end, the present inventors collected peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from people infected with HIV-2 to extract total DNA, and isolated DNA base by separating nef gene using targeted PCR (target PCR) technology. Sequence determination and investigation of the expected amino acid sequences revealed surprisingly the HIV-2 species reported so far (see WO 8909815: WO 8906276: EP 345559; Guyader et al., Nature, 326: 662 (1987); Zagury) et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 85: 5941 (1988); Human Retroviruses and AIDS 1993; A Compilation and Analysis of Nucleic Acid and Amino Acid Sequences, Los Alamos National Laboratory, USA) The present invention was completed by concluding that it is a novel HIV-2 species which is significantly different from. On the other hand, the novel HIV-2 virus of the present invention is a pathogenic microorganism, and as of June 2, 1993, the deposit was refused by the Korean spawn association (KCCM).

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 발명자들은 HIV-2의 nef 유잔자를 HIV-2 보균자로 부터 직접 분리하기 위하여, HIV-2 보균자로부터 혈액을 채취하여 헤파린(heparin)으로 처리하고 농도구배 원심분리(Ficoll-Hypaque, density gradient centrifugation)방법으로 PBMC를 분리하였다. 이로부터 총 세포 DNA를 추출하였으며, 아가로스겔 상에서 분리된 DNA로부터 1차 PCR에서는 프라이머 No. 5-1과 No. 3-1을 사용하여 nef 유전자를 증폭하였고, 2차 PCR에서는 프라이머 No. 5-2와 No. 3-2를 사용하여 증폭하였다. 증폭된 HIV-2의 nef 유전자를 플라스미드 백터인 pCRTMⅡ(Invitrogen, U.S.A)에 클로닝하였다. 클로닝된 nef 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 이미 보고된 바 있는 3종류(ROD, ST 및 GH종)의 nef 유전자들과 상호 비교한 결과, 본 발명에 사용된 4명의 보균자들(OG, MB, FT, TG)로부터 분리된 nef 유전자 둥 TG 환자로부터 분리한 nef 유전자가 신규한 것임을 확인하였으며, 이를 함유한 HIV-2 역시 신종(이하 'HIV-2 TG종'이라 함)으로 동정할 수 있었다.The inventors of the present invention, in order to separate nef residues of HIV-2 directly from carriers of HIV-2, blood was collected from HIV-2 carriers, treated with heparin, and centrifugation gradient (Ficoll-Hypaque, density gradient). PBMC was isolated by centrifugation. Total cell DNA was extracted therefrom, and primer No. 1 was determined by primary PCR from DNA isolated on agarose gel. 5-1 and No. The nef gene was amplified using 3-1, and the primer No. 5-2 and No. Amplification using 3-2. The nef gene of amplified HIV-2 was cloned into plasmid vector pCR II (Invitrogen, USA). Comparing the nucleotide sequence and amino acid sequence of the cloned nef gene with three types of nef genes (ROD, ST and GH species) previously reported, the four carriers (OG, MB, Nef gene isolated from FT, TG) The nef gene isolated from TG patients was found to be novel, and HIV-2 containing it could be identified as a new species (hereinafter referred to as 'HIV-2 TG species').

한편, 전술한 환자로부터 분리한 PBMC와 정상인으로부터 분리한 PBMC와 섞어주어 TG 바이러스를 실험실 조건에서 배양하였다. 3주일 배양후 세로포부터 DNA를 분리하고, PCR로 nef 유전자를 증폭하여 서열을 결정한 결과, 그의 염기서열이 전기에서 분리된 nef 유전자와 동일함을 발견하였다. 따라서, 이 바이러스는 지금까지 밝혀진 다른 HIV-2와는 다른 nef 서열을 가지고 있음을 확인하였다.Meanwhile, the TG virus was cultured under laboratory conditions by mixing with PBMC isolated from the above-mentioned patients and PBMC isolated from normal individuals. After culturing for 3 weeks, DNA was separated from the serova, and the sequence was determined by amplifying the nef gene by PCR. As a result, the nucleotide sequence was found to be identical to the nef gene isolated from the previous. Thus, the virus was confirmed to have a nef sequence different from other HIV-2 so far known.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 특히, 본 발명의 신규한 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2) 및 그의 각 유전자로부터 발현되는 단백질을 항원으로 이용하여, 단일클론항체, 백신 및 진단시약을 제조하는 방법은 당업계에서 널리 알려진 방법을 가지고 달성될 수 있는 것이며, 따라서 본 발명은 이들 모두를 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples according to the gist of the present invention. In particular, methods for producing monoclonal antibodies, vaccines and diagnostic reagents using the novel human immunodeficiency virus-2 (HIV-2) of the present invention and proteins expressed from the respective genes thereof are well known in the art. It can be achieved with the method, and therefore the present invention should be seen to cover all of them.

[실시예 1]시료의 수집Example 1 Collection of Samples

본 발명에서는 HIV-2의 nef 유전자를 HIV-2 보균자로부터 직접분리하기 위하여 포루투칼 리스본대학의 의과대학병원의 환자들로부터 혈액을 수집하여 분석하였으며, 분석된 4명의 환자의 배경은 하기 표 1에 기재되어 있는 바와 같다. 환자의 배경에 따른 nef 유전자의 변이(variation) 가능성이 있으므로, 환자들로는 남성/여성, 흑/백인, 위험집단(high risk group) 및 이성간 전이(heterosexual transmission)로 추정되는 환자들을 모두 포함하도록 하였다.In the present invention, blood was collected and analyzed from patients at the Medical University Hospital of the University of Lisbon, Portugal in order to directly separate the nef gene of HIV-2 from HIV-2 carriers, and the background of the analyzed 4 patients is shown in Table 1 below. As it is. Because of the possibility of variation in the nef gene according to the patient's background, patients were included to include all male / female, black / white, high risk groups, and patients suspected of heterosexual transmission.

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에서 OG, MB, FT 및 TG종이라함은 위와 같은 배경을 가진 각 보균자로 부터 분리된 HIV-2종임을 각각 의미한다.As shown in Table 1, OG, MB, FT and TG species in the present invention means HIV-2 species isolated from each carrier with the above background.

[실시예 2]Example 2

nef 유전자의 분리]isolation of nef gene]

지금까지 알려진 HIV-2 종들은 모두 실험실적(in vitro) 조건에서 증폭되어 분리된 것으로, AIDS환자로부터 혈액 등을 수집하여 이를 감염되지 않는 정상인의 PBMC와 섞어 실험실 조건에서 배양하여 증폭시킨 것이다. 이러한 분리과정은 바이러스 집단에서 가장 빨리 자라는 바이러스 종만을 선택하기 때문에, 이 방법으로 분리된 바이러스는 실제 환자의 몸에 존재하는 바이러스와는 다를 수가 있다. 이와 같은 선별력(selection pressure)에 의한 오류(artifact)를 극소화 하기 위하여, 본 발명자는 AIDS 환자의 세포로부터 직접 nef 유전자를 분리하는 방법을 선택하였다.All known HIV-2 species have been amplified and isolated in laboratory conditions. Blood collected from AIDS patients and amplified by incubating in laboratory conditions mixed with normal human PBMC. Because this isolation process selects only the fastest growing virus species in the virus population, the virus isolated in this way may be different from the virus present in the patient's body. In order to minimize such artifacts due to selection pressure, the inventors chose a method of separating nef genes directly from cells of AIDS patients.

여러 가지 종류의 프라이머(primer)들을 사용하여 AIDS 환자의 세포로부터 직접 nef 유전자를 분리하였는데, 유전자 증폭에 성공적으로 쓰여졌던 프라이머들의 위치와 그 염기서열은 제1도에서 보는 바와 같다. HIV-2의 nef 유전자는 제1도에서 보는 바와 같이, 바이러스 유전자의 3' 말단쪽에 위치하여 3'-LTR과 중복되어 있으며 종간에 따라 약간의 차이는 있으나, 대부분 750 내지 780bp의 DNA로 구성되어 있다.Different types of primers were used to directly separate nef genes from cells of AIDS patients. The positions and base sequences of the primers successfully used for gene amplification are shown in FIG. The nef gene of HIV-2 is located at the 3 'end of the viral gene and overlaps with the 3'-LTR as shown in FIG. 1, but there are some differences depending on the species, but mostly composed of DNA of 750 to 780bp. have.

AIDS 환자를 포함한 보균자들에 있어서 바이러스에 의하여 감염된 세포의 숫자는 상당히 낮은 것으로 알려져 있으며, HIV-1의 경우에는 PBMC의 1%미만이 감염되어 있는 것으로 보고된 바 있다[참고 : Ho et al., N. Eng. J. Med., 321 : 1621 (1989)]. 감염된 세포 1개당 삽입(integration)된 HIV의 게놈(genome)을 1 내지 5개 정도로 가정한다면, 바이러스의 유전자는 전체 PBMC를 기준으로 할 때 세포당 0.2개 미만의 낮은 숫자로 존재하리라 여겨지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 nef 유전자의 직접 클로닝(direct cloning)을 극대화하기 위하여, 제1도에 개시된 바와 같은 네스티드 프라이머(nested primer)들을 사용하여 2차에 걸쳐 바이러스 게놈을 증폭하였다.In carriers, including AIDS patients, the number of virus-infected cells is known to be quite low, and less than 1% of PBMCs have been reported for HIV-1. Ho et al., N. Eng. J. Med., 321: 1621 (1989)]. If we assume about 1 to 5 genomes of integrated HIV per infected cell, it is believed that the genes of the virus will be present at a low number of less than 0.2 per cell based on total PBMCs. Therefore, in the present invention, in order to maximize direct cloning of the nef gene, the viral genome was amplified in two steps using nested primers as disclosed in FIG.

HIV-2 보균자들로부터 10 내지 15ml의 혈액을 채취하여 헤파린으로 처리하고 농도구배 원심분리 방법으로 PBMC를 분리하였다. 분리된 PBMC는 즉시 TES완충용액(pH 7.5, Tris.HCI, 10mM EDTA, 0.7% SDS)를 사용하여 용해시켰다. 이를 400㎍/ml의 단백질 가수분해효소(proteinase) K로 50℃에서 1시간 동안 처리하고 페놀/클로로포름 추출과 에탄올 침전과정을 거쳐 총 세포 DNA를 분리하였으며, 분리된 DNA는 아가로스 겔 상에서 확인하였다.10-15 ml of blood was collected from HIV-2 carriers, treated with heparin, and PBMCs were isolated by concentration gradient centrifugation. The isolated PBMCs were immediately dissolved using TES buffer (pH 7.5, Tris. HCI, 10 mM EDTA, 0.7% SDS). This was treated with 400 μg / ml proteinase K for 1 hour at 50 ° C., and total cell DNA was isolated through phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation. The isolated DNA was identified on agarose gel. .

1차 PCR에서는 0.5㎍의 총 DNA를, 프라이머 No. 5-1과 No. 3-1을 사용하여 92℃에서 1분, 50 내지 55℃에서 1분 및 72℃에서 1분의 조건하에서 30회전(cycle)하여 증폭하였고, 2차 PCR에서는 1차 PCR시료의 1/10양을 프라이머 No. 5-2와 No. 3-2를 사용하여 같은 조건하에서는 30회전하여 증폭하였다. 이때 음성 조절로서는 2명의 정상인으로부터 채취한 DNA를 사용하였고, 양성조절로서는 이미 알려진 HIV-2의 ROD종에 감염된 세포의 DNA를 사용하였다.In the primary PCR, 0.5 µg of total DNA was obtained by primer No. 5-1 and No. Using 3-1, amplification was carried out by 30 cycles under conditions of 1 minute at 92 ° C, 1 minute at 50 to 55 ° C, and 1 minute at 72 ° C, and 1/10 of the primary PCR sample in secondary PCR. Primer No. 5-2 and No. 3-2 was used to amplify by 30 revolutions under the same conditions. At this time, DNA obtained from two normal persons was used for negative regulation, and DNA of cells infected with a known ROD strain of HIV-2 was used as positive regulation.

제2도는 PCR 결과를 나타내는 전기영동 사진으로, 레인 1 및 14는 분자량 마커로서 λ DNA를 Hind Ⅲ로 절단한 것이고 ; 레인 2 및 8은 양성조절인 HIV-2 ROD종에 감염된 세포의 DNA를 증폭한 것이며 ; 레인 3부터 7까지는 1차 PCR의 결과로서 레인 3은 음성조절의 DNA를 증폭한 것이며, 레인 4, 5, 6 및 7은 각각 OG, MB, FT 및 TG의 nef 유전자를 증폭한 결과이고 : 레인 9부터 13까지는 2차 PCR의 결과로서 레인 9는 음성조절의 DNA를 증폭한 것이며, 레인 10, 11, 12 및 13은 각각 OG, MB, FT 및 TG의 nef 유전자를 증폭한 결과이다.2 is an electrophoretic photograph showing PCR results, in which lanes 1 and 14 are cleaved λ DNA with Hind III as molecular weight markers; Lanes 2 and 8 amplify the DNA of cells infected with the positive regulatory HIV-2 ROD species; Lanes 3 to 7, as a result of the first PCR, lane 3 amplified the negative regulatory DNA, lanes 4, 5, 6 and 7 amplified the nef gene of OG, MB, FT and TG, respectively: From 9 to 13, as a result of the secondary PCR, lane 9 amplified negative regulatory DNA, and lanes 10, 11, 12, and 13 were amplified nef genes of OG, MB, FT, and TG, respectively.

제2도에서 보듯이, 4명의 보균자 모두에서 1차 PCR로는 nef 유전자 DNA에 해당하는 밴드가 보이지 않으나, 네스티드 프라이머를 사용한 2차 PCR에서는 750 내지 780bp의 nef 유전자의 DNA 밴드를 분명하게 볼 수 있다. 물론, 음성조절로 사용되었던 2명의 정상인으로부터는 전혀 증폭된 DNA가 보이지 않았다.As shown in FIG. 2, in all four carriers, the band corresponding to nef gene DNA was not seen by the primary PCR, but the DNA band of the nef gene of 750 to 780 bp was clearly seen in the second PCR using nested primers. have. Of course, no amplified DNA was seen from the two normal subjects who were used for negative regulation.

[실시예 3]Example 3

nef 유전자의 클로닝 및 염기서열의 결정Cloning of nef Gene and Determination of Sequence

전기와 같이 증폭된 HIV-2의 nef 유전자를 플라스미드 벡터인 pCR Ⅱ에 클로닝하였다. 이 벡터는 삽입되는 nef 유전자의 양 끝에 T염기가 1개씩 나와있어 PCR로 증폭된 DNA 단편을 클로닝하기 용이할 뿐만 아니라, 모든 염기서열이 알려져 있어서 클로닝된 DNA 단편의 서열결정이 용이하다. PCR과 염기서열 결정의 오류를 측정하기 위한 대조구로러스는 전기와 같이 동일한 방법으로 증폭되고 클로닝된 ROD종의 nef 유전자를 이용하였는데, 공지된 염기서열과 일치함이 밝혀졌다. 따라서, 본 방법으로 분석된 nef 유전자는 환자에 실제 존재하는 HIV-2의 nef 염기서열을 나타낸다고 볼 수 있었다.The nef gene of HIV-2, amplified as above, was transferred to the plasmid vector pCR. Cloned into II. This vector has one T-base at each end of the nef gene to be inserted, which facilitates the cloning of DNA fragments amplified by PCR, and also facilitates sequencing of the cloned DNA fragments since all nucleotide sequences are known. As a control for measuring errors in PCR and sequencing, the neural gene of ROD species, which was amplified and cloned in the same manner as before, was found to be consistent with known nucleotide sequences. Therefore, the nef gene analyzed by this method could be seen to represent the nef sequence of HIV-2 actually present in the patient.

클로닝된 nef 유전자가 신규의 nef 유전자인지를 조사하기 위하여, nef 유전자의 N-말단에 있는 159bp(즉 53개의 아미노산)의 염기서열들을 이미 보고된바 있는 3종류(ROD, GH 및 ST종)의 nef 유전자들과 상호 비교한 결과, 보균자 OG와 MB의 nef 유전자는 ROD의 그것과 약 98% 유사하며, 보균자 FT는 ST의 nef 유전자와 약 99% 흡사하였다. 반면, 보균자 TG로 부터 분리한 nef는 ROD, GH, ST와 약 20%정도의 차이점을 보였다. 결국, 이미 보고된 ROD, GH, ST들의 nef 유전자들 사이에는 염기서열에 있어서 약 20%정도의 차이가 있기 때문에, 본 발명에서 분리된 TG의 nef 유전자를 가지는 HIV-2는 신종으로 분류할 수 있었다.To investigate whether the cloned nef gene is a novel nef gene, three types of 159 bp (ie 53 amino acids) nucleotide sequences at the N-terminus of the nef gene have been previously reported (ROD, GH and ST species). The nef genes of carriers OG and MB were about 98% similar to those of ROD, and the carrier FT was about 99% similar to that of ST. On the other hand, nef isolated from carrier TG showed about 20% difference with ROD, GH and ST. As a result, since there is a difference of about 20% in nucleotide sequences between nef genes of ROD, GH, and ST which have already been reported, HIV-2 having a nef gene of TG isolated in the present invention can be classified as a new species. there was.

[실시예 4]Example 4

HIV-2 TG종 nef 유전자의 염기서열 결정Sequence determination of nef gene of HIV-2 TG species

HIV-2 TG종이 신규함을 보다 명확히 증명하기 위하여, TG종의 nef 유전자의 염기서열을 결정하였다. 제3도는 HIV-2 TG종의 nef 유전자의 염기서열 및 그로부터 번역되는 아미노산 서열을 나타낸 것이다. TG종의 nef 유전자는 번역종결 코돈(stop codon)을 제외하면 762개의 염기를 가지고 있어서, GH와 ST보다는 3개, ROD보다는 6개의 염기가 적다. 제4도 및 제5도는 각각 HIV-2 TG종의 nef 유전자의 염기서열 및 그로부터 번역되는 아미노산 서열을 공지의 ROD, GH 및 ST종과 비교한 적이다. 제4도 및 제5도에서, (*)는 4종류 바이러스의 nef 유전자의 염기서열 또는 그로부터 번역되는 아미노산 서열이 모두 일치함을 나타낸다. 또한, 공지의 ROD, GH 및 ST종과 본 발명 TG종의 nef 유전자들의 염기서열 및 그로부터 번역되는 아미노산 서열을 상호 비교하여 요약한 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.In order to more clearly demonstrate the novel HIV-2 TG species, the nucleotide sequence of the nef gene of TG species was determined. 3 shows the nucleotide sequence of the nef gene of HIV-2 TG species and the amino acid sequence translated therefrom. The nef gene of TG species has 762 bases except for the stop codon, which is 3 bases less than GH and ST and 6 bases less than ROD. 4 and 5 respectively compare the nucleotide sequence of the nef gene of HIV-2 TG species and the amino acid sequence translated therefrom with known ROD, GH and ST species. In FIGS. 4 and 5, (*) indicates that the nucleotide sequence of the nef gene of four kinds of viruses or the amino acid sequence translated therefrom are all identical. In addition, the results obtained by comparing the base sequence of the known ROD, GH and ST species with the nef genes of the present invention TG species and the amino acid sequences translated therefrom are shown in Tables 2 and 3 below.

표 2에서 보듯이, 공지된 ROD, ST, GH들간에는 염기서열 상동성에 있어서 14 내지 18% 정도의 차이가 있는 반면, TG종은 이들과 17 내지 20% 정도의 차이가 있음을 알 수 있다. 또한, 표 3에서 보듯이, 아미노산 서열 상동성에 있어서 ROD, ST, GH들간에는 21 내지 27% 정도의 차이가 있는 반면, TG종은 이들과 29 내지 33% 정도의 차이가 있음을 알 수 있다. 결국, 표 2 및 3의 결과로부터 TG종은 신규한 HIV-2 종임을 알 수 있었다.As shown in Table 2, while there is a difference of about 14-18% in sequence homology between the known ROD, ST, GH, TG species can be seen that there is a difference of about 17 to 20%. In addition, as shown in Table 3, in the amino acid sequence homology, there is a difference of about 21 to 27% between ROD, ST, and GH, whereas TG species have a difference of about 29 to 33%. As a result, the results of Tables 2 and 3 show that the TG species is a novel HIV-2 species.

[실시예 5]Example 5

바이러스의 분리Isolation of the virus

전술한 환자 TG로부터 분리한 HIV-2가 지금까지 밝혀진 다른 HIV-2종들과 크게 차이점이 있음을 보여주고 있으므로, 이를 분리하기 위하여 환자로부터 분리한 PBMC와 정상인으로부터 분리한 PBMC와 섞어주어 TG 바이러스를 실험실 조건에서 배양하였다. 2주 배양후 세포 배양액으로부터 HIV-2의 개그(gag) 항원이 측정되어 바이러스가 생산되고 있음을 확인하였다. 그런 다음, 일주일 후 세포로부터 DNA를 분리하여 다시 PCR로 nef 유전자를 분리하여 서열을 결정한 결과, 염기서열이 직접적 PCR로 분리한 것과 동일함이 발견되었다. 따라서, 이 바리어스는 지금까지 밝혀진 다른 HIV-2와는 다른 nef 서열을 가지고 있음을 확인하였으며, HIV-2의 다른 유전자 부위도 큰 차이가 있으리라 예상된다.Since HIV-2 isolated from patient TG described above is significantly different from other HIV-2 species so far identified, TG virus was mixed with PBMC isolated from patients and PBMC isolated from normal individuals. Incubated in laboratory conditions. Gag antigens of HIV-2 were measured from the cell culture after 2 weeks of culture to confirm that viruses were produced. Then, one week later, DNA was separated from the cells, and the nef gene was separated again by PCR to determine the sequence, and the nucleotide sequence was found to be identical to that by direct PCR. Thus, this barrier has been confirmed to have a different nef sequence from other HIV-2 so far identified, and it is expected that there will be a big difference in other gene regions of HIV-2.

이상에서 상세히 설명하고 입증되었듯이, 본 발명은 신규한 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2), 그의 유전자 및 그로부터 번역되는 아미노산 서열을 제공한다. 본 발명의 신규한 인간 먼역결핍 바이러스-2의 항원을 가지고, 당업계의 통상적인 방법을 응용하면 HIV-2에 대한 단일클론항체, 백신 및 진단시약을 제고할 수 있을 것이다.As described and demonstrated in detail above, the present invention provides novel human immunodeficiency virus-2 (HIV-2), its genes and amino acid sequences translated therefrom. With the antigen of the novel human distant deficiency virus-2 of the present invention, the application of conventional methods in the art will improve monoclonal antibodies, vaccines and diagnostic reagents against HIV-2.

Claims (2)

TG종의 후천성 면역결핍증(AIDS) 환자로부터 분리된 신규한 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2)로부터 분리한 다음과 같은 뉴클레오티드 서열을 가지는 nef 유전자 :A nef gene having the following nucleotide sequence isolated from a novel human immunodeficiency virus-2 (HIV-2) isolated from an acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) patient of TG species: 제1항의 인간 면역결핍 바이러스-2(HIV-2)의 nef 유전자로부터 유추되는 다음과 같은 아미노산 서열을 가지는 nef 단백질 :A nef protein having the following amino acid sequence inferred from the nef gene of human immunodeficiency virus-2 (HIV-2) of claim 1:
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