KR100194124B1 - Method for measuring protease activity isolated from Turnip Mosaic Virus C5 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포티바이러스(potyvirus)의 일종인 모자이크 바이러스 C5(Turnip Mosaic Virus C5, 이하 TuMV-C5라고 약칭함)에서 분리한 프로테아제의 활성을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the activity of a protease isolated from Mosaic virus C5 (Turnip Mosaic Virus C5, hereinafter abbreviated as TuMV-C5), which is a kind of potyvirus.

상세하게는 본 발명은 TuMV-C5에서 발현되는 다단백질의 성숙 과정에 관여하여 바이러스 증식에 중요한 역할을 하는 NIa 단백질의 C-말단에 있는 프로테아제의 활성을 측정하는 방법으로서, 프로테아제가 작용할 수 있는 아미노산 서열을 밝혀내어 그 펩티드를 합성하여 기질로 사용함으로써 간단하고 빠르고 정확하게 프로테아제의 활성을 측정하는 방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention is a method of measuring the activity of protease at the C-terminus of NIa protein, which plays an important role in viral proliferation by being involved in the maturation process of polyprotein expressed in TuMV-C5, wherein the amino acid to which the protease can act The present invention relates to a method for determining the activity of a protease simply, quickly and accurately by identifying a sequence, synthesizing the peptide, and using the peptide as a substrate.

Description

터닙 모자이크 바이러스 C5로부터 분리한 프로테아제 활성 측정 방법Method for measuring protease activity isolated from Turnib Mosaic Virus C5

제1도는 TuMV의 NIa 프로테아제가 인지하는 절단 부위들의 헵타펩티드 서열들을 나타낸다.Figure 1 shows the heptapeptide sequences of cleavage sites recognized by the NIa protease of TuMV.

* : NIa 프로테아제의 새로운 내부의 자가-절단 부위.*: New internal self-cutting site of NIa protease.

제2도는 [35S] 메티오닌으로 표지한 pTNC의 생체외 해독 산물에 대한 NIa 27kDa 프로테아제의 분해 활성을 나타낸다.2 shows the degradation activity of the NIa 27kDa protease against the ex vivo translational product of pTNC labeled with [ 35 S] methionine.

레인 1,2,3은는 각각 pGEX-KG, pGPOPR, pMPOPR을 포함하는 대장균 XL1-Blue의 유도된 세포 용출액, 레인 4는 GST 융합 단백질, 레인 5는 모노 S 크로마토그래피에 의해 정제된 프로테아제, 레인 6은 모노 S 크로마토그래피에 의해 정제된 KSI 융합 단백질, 레인 7은 2㎍의 트롬빈을 함께 넣은 결과이다.Lanes 1,2,3 are E. coli XL1-Blue induced cell eluate containing pGEX-KG, pGPOPR, pMPOPR, lane 4 is GST fusion protein, lane 5 is protease purified by mono S chromatography, lane 6 The KSI fusion protein purified by silver mono S chromatography, lane 7, is the result of putting together 2 μg of thrombin.

제3도는 합성 운데카펩티드, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Leu-Asn-Glu에 대한 NIa 프로테아제의 분해 활성을 HPLC로 분석한다. a, b와 c는 펩티드 기질과 NIa 프로테아제의 반응 혼합물을 각각 0, 20, 40분씩 배양했을 때의 크로마토그램이고, 8.5분과 12.5분의 보유 시간에서의 피크는 각각 생성물과 기질에 해당한다.3 analyzes the degradation activity of NIa protease against the synthetic undecapeptide, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Leu-Asn-Glu. a, b and c are chromatograms when the reaction mixture of the peptide substrate and the NIa protease were incubated for 0, 20 and 40 minutes, respectively, and the peaks at the retention times of 8.5 minutes and 12.5 minutes correspond to the product and the substrate, respectively.

제4도는 합성 노나펩티드, 아세틸-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Glu-Thr-Leu-아미드를 기질로 하여 프로레사민으로 확인한 효소 활성 측정 결과를 나타낸다. 1은 증류수, 2는 NIa 프로테아제만, 3, 5, 6, 7은 기질과 0, 30, 60, 90분간 각각 반응시킨 경우이고 4는 대조군으로 NH2-Thr-Leu-아미드만을 반응시킨 경우이다.4 shows the results of enzyme activity measured with proresamine based on the synthetic nonapeptide, acetyl-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Glu-Thr-Leu-amide. 1 is distilled water, 2 is NIa protease only, 3, 5, 6 and 7 are reacted with substrate for 0, 30, 60, 90 minutes, and 4 is NH 2 -Thr-Leu-amide as a control. .

제5도는 단실-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-니트로아닐리드를 기질로 하여 형광으로 확인한 연속 활성 측정 결과를 나타낸다.5 shows the results of continuous activity measurements confirmed by fluorescence using single-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-nitroanilide as a substrate.

제6도는 노나펩티드를 기질로 하여 TNBS로 확인한 효소 활성 측정 결과를 나타낸다. 1, 2는 기질이 가하지 않은 경우, 3, 4는 효소와 함께 기질을 가한 경우이고 5,6은 기질 대조군의 NH2-Thr-Leu-아미드를 가한 경우이다.6 shows the results of enzyme activity assayed with TNBS using nonapeptide as a substrate. 1, 2 is when no substrate is added, 3, 4 is when the substrate is added with the enzyme and 5,6 is when NH 2 -Thr-Leu-amide of the substrate control.

제7도는 펩티드 기질, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-Asn-Glu에 대한 NIa 프로테아제의 동적 상수를 결정하기 위한 라인위버-버크 도면을 나타낸다. X-축과 Y-축 단위는 각각 mM-1와 M-1· mg· 분이고 각 점은 3번의 독립적 측정에서 얻은 평균값을 나타낸다.FIG. 7 shows a Lineweaver-Burke plot to determine the dynamic constants of NIa proteases for the peptide substrate, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-Asn-Glu. The X- and Y-axis units are mM −1 and M −1 · mg · min, respectively, and each point represents the mean value from three independent measurements.

[발명의 이용 분야][Field of use of the invention]

본 발명은 포티바이러스(potyvirus)의 일종인 터닙 모자이크 바이러스 C5(Turnip Mosaic Virus C5, 이하 TuMV-C5라고 약칭함)에서 분리한 프로테아제 의 활성을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the activity of a protease isolated from a Turnip Mosaic Virus C5 (Turnip Mosaic Virus C5, hereinafter abbreviated as TuMV-C5) which is a kind of potyvirus.

상세하게는 본 발명은 TuMV-C5에서 발현되는 다단백질 성숙 과정에 관여하여 바이러스 증식에 중요한 역할을 하는 NIa 단백질의 C-말단에 있는 프로테아제의 활성을 측정하는 방법으로서, 프로테아제가 작용학 수 있는 아미노산 서열을 밝혀내어 그 펩티드를 합성하여 기질로 사용함으로써 간단하고 빠르고 정확하게 프로테아제의 활성을 측정하는 방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention relates to a method for measuring the activity of proteases at the C-terminus of NIa proteins, which play an important role in viral proliferation by participating in the polyprotein maturation process expressed in TuMV-C5. The present invention relates to a method for determining the activity of a protease simply, quickly and accurately by identifying a sequence, synthesizing the peptide, and using the peptide as a substrate.

[발명의 배경][Background of invention]

포티바이러스는 식물 바이러스로서 거의 모든 주요 농작물, 예를 들어 배추, 감자, 고추, 담배, 토마토 및 화훼 등을 감염시키는 숙주 범위가 넓고 심각한 피해를 주는 바이러스 종이다. 그 예로 비교적 벌레나 세균 등에 의한 이병율이 낮다고 알려진 고랭지에서도 바이러스에 의한 이병률은 높으며, 최근 바이러스에 의한 피해가 확산되고 있다. 농작물에 바이러스가 감염되면 그로부터 초래되는 피해가 매우 심각하다. 10%~50% 정도로 농작물의 생산성이 감소하고, 상품률이 저하하며, 또한 상품이 된 후 품질관리 등에도 치명적인 피해를 준다. 이와 같이 바이러스 이환에 의한 농작물이 패해가 막대함에도 불구하고, 최근까지 항바이러스제로서의 농약은 개발된 예가 거의 없었다.Fortiviruses are plant viruses and are a broad and severely damaging viral species that infects almost all major crops, such as cabbage, potatoes, peppers, tobacco, tomatoes, and flowers. For example, the high morbidity rate caused by viruses is high even in highlands, which are known to have relatively low morbidity caused by bugs and bacteria, and the damage caused by viruses has recently spread. Virus infections in crops are very serious. The productivity of the crop is reduced by 10% to 50%, the product rate is lowered, and also after the product becomes a serious damage to quality control. In spite of the enormous damage of crops caused by viral diseases, pesticides as antivirals have not been developed until recently.

[선행기술][Prior technology]

지금까지 개발된 농약은 제초제, 살충제, 살균제 등의 가시적인 벌레나 숙주 세포와 생명 현상 기작이 다른 박테리아, 곰팡이 등에 대한 방제제가 대부분이었다. 이는 바이러스의 경우 숙주 세포와 생명 현상 기작을 공유하고 있기 때문에 분리·동정이 어려울 뿐만 아니라, 숙주의 손상없이 바이러스만을 공략하는 농약을 만드는데 많은 어려움이 있기 때문이다. 실제 항바이러스 농약의 개발은 매우 초기 단계 수준으로서, 미국 몬산토(Monsanto)회사에서 항바이러스 식물을 개발하여 특허를 받은 예가 있다. (US910224, 94년 1월). 이 방법은 감자의 바이러스 게놈 유전자로부터 복제효소(replicase)를 식물에 주입시켜 형질전환된(transgenic) 항바이러스 감자 품종을 만든 것이다. 이는 엄밀한 의미에서 농약의 개발이기 보다는 식물을 형질전환한 것이므로 이 방법을 이용한다면 한 농작물도 수십 종의 유용품종을 형질전환하여 유전자를 안정하게 유지시키면서 형질을 유전적으로 이어나가야 한다. 또한 특정 바이러스에만 저항성을 보이므로 많은 바이러스 유전자들을 모두 식물에 주입하여 복제시켜야 하는 단점이 있다.The pesticides developed so far have been mostly control of visible bee and host cells such as herbicides, insecticides and fungicides, and bacteria and fungi with different life mechanisms. This is because the viruses share the mechanism of life phenomena with the host cells, which makes it difficult to isolate and identify them, as well as to make pesticides that target only the virus without damaging the host. Indeed, the development of antiviral pesticides is at a very early stage, with an example of an antiviral plant developed and patented by Monsanto. (US910224, Jan. 94). The method involves injecting a plant from a viral genomic gene of potato into a plant to produce a transgenic antiviral potato variety. Since this is a plant transformation rather than the development of pesticides in a strict sense, this method requires that one crop transforms dozens of useful varieties and keeps the genetics stable while keeping the genes stable. In addition, since it shows resistance only to specific viruses, many viral genes have to be injected and replicated in plants.

한편 의약품으로서 항바이러스제 개발 상황을 살펴보면, 바이러스의 생존에 필수적인 효소의 작용을 억제시키는 방법이 이용되고 있다.On the other hand, when looking at the development of antiviral drugs as a medicine, a method of inhibiting the action of enzymes essential for the survival of the virus is being used.

바이러스는 유전자의 구조가 매우 단순하므로 항바이러스제 개발에서 표적이 될만한 단백질이 몇 가지되지 않는데, 프로테아제는 항바이러스제 표적으로서 선택성이 탁월한 약제를 개발하는데 유용하다. 프로테아제는 일반적으로 효소의 특성상 선택성(selectivity)과 특이성(specificity)이 매우 뛰어나서 인식하는 구조가 특이하다. 특히 바이러스의 프로테아제는 숙주에 있는 프로테아제들과는 다른 특성을 가지며 또한 바이러스의 증식에 필수적인 효소이다. 더욱이 바이러스 복제의 초기 단계에 작용하므로 항바이러스 방제제 개발에 좋은 표적 효소이다.Since viruses have a very simple gene structure, few proteins can be targeted in the development of antiviral agents. Proteases are useful for developing drugs with high selectivity as antiviral targets. Proteases generally have very high selectivity and specificity due to the nature of the enzyme and thus have a specific structure. In particular, viral proteases have different properties from the proteases in the host and are also essential enzymes for the growth of the virus. Moreover, it acts at an early stage of viral replication, making it a good target enzyme for the development of antiviral control agents.

이에 항바이러스제 개발을 위하여 프로테아제에 대한 연구가 진행되어 왔으며 최근 프로테아제를 이용하여 몇몇 항바이러스제들이 의약품으로 개발되었다. 예를 들어 AIDS(acquired immunodeficiency syndrome)를 일으키는 바이러스인 HIV(human immunodeficiency virus)에서 개발된 프로테아제 저해제가 두드러진 항바이러스 효과를 나타낸다. 또한 최근에 개발되고 있는 HIV-1 프로테아제 저해제는 nM이하의 낮은 농도에서도 매우 강력한 저해능과 특이성을 보여준다.Therefore, researches on protease have been conducted for the development of antiviral agents, and recently, some antiviral agents have been developed as medicines using proteases. For example, protease inhibitors developed in human immunodeficiency virus (HIV), a virus that causes AIDS (acquired immunodeficiency syndrome), have a pronounced antiviral effect. In addition, recently developed HIV-1 protease inhibitors show very potent inhibitory activity and specificity even at low concentrations below nM.

본 발명자들은, 이와 같이 바이러스의 생존에 필수적인 프로테아제를 저해하는 물질을 개발함으로서 항바이러스제를 개발하는 방법에 착안하여, 농작물에 막대한 피해를 주고 있는 바이러스를 구제하는 농약을 개발하고자 하였다. 특히 식물 바이러스중 가장 많은 피해를 주고 있는 포티바이러스의 일종인 터닙 모자이크 바이러스에 대한 농약을 개발하고자 하였다.The inventors of the present invention have devised a method for developing an antiviral agent by developing a protease-inhibiting substance essential for the survival of the virus, and have attempted to develop a pesticide for controlling a virus that causes enormous damage to crops. In particular, we have developed a pesticide against the ternib mosaic virus, a type of fortivirus that causes the most damage among plant viruses.

본 발명자들은 본 발명과 동일자로 출원하는 발명에 의하녀 바이러스 방제제 개발을 위하여, TuMV-C5 바이러스 증식에 주요 단계인 다단백질(polyprotein)의 성숙에서 필수적인 역할을 하는 프로테아제를 분리·정제하여 그 서열을 밝히고, 그 제조 방법을 제시하였으며 그의 특성을 밝힌 바 있다. 본 발명자들은 본 발명에서는 그 프로테아제의 단백질 분해 활성을 측정하는 신규한 방법을 제공하고자 한다.The present inventors isolate and purify the protease which plays an essential role in the maturation of polyprotein, which is a major step in the proliferation of TuMV-C5 virus, in order to develop a maternal virus control agent according to the invention filed as the same as the present invention It was revealed, the manufacturing method and the characteristics thereof were revealed. The present inventors seek to provide a novel method for measuring the proteolytic activity of the protease.

[발명의 요약][Summary of invention]

본 발명은 TuMV-C5 의 C-말단에 있는 NIa 단백질의 프로테아제 활성을 측정하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for measuring the protease activity of the NIa protein at the C-terminus of TuMV-C5.

TuMV-C5 프로테아제가 인식하는 아미노산 서열을 제공하고, 그 펩타이드를 합성하여 이를 기질로 프로테아제의 활성을 측정하는 방법을 제공한다.Provided is an amino acid sequence recognized by a TuMV-C5 protease, a method of synthesizing the peptide and measuring the activity of the protease with a substrate.

본 발명의 프로테아제 활성 측정방법에서 기질로 사용할 수 있는 합성 펩타이드는 KEVVHQA, PTVYHQT, EAVNHQS, EPVTHEA, TAVYAQT, ACVYHQA, VPVDHES, QASQPSG의 아미노산 서열을 포함한다.Synthetic peptides that can be used as substrates in the protease activity measurement method of the present invention include amino acid sequences of KEVVHQA, PTVYHQT, EAVNHQS, EPVTHEA, TAVYAQT, ACVYHQA, VPVDHES, QASQPSG.

또한, 본 발명은 TuMV-C5의 생체외 해독산물을 기질로하여 프로테아제의 활성을 측정하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for measuring the activity of a protease based on the in vitro detoxification product of TuMV-C5.

따라서, 본 발명에서는 NIb와 CP 단백질의 유전자를 클로닝하여 발현시킨 산물을 기질로 사용하여 프로테아제의 활성을 측정하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for measuring the activity of protease using the product of cloning and expressing genes of NIb and CP proteins as a substrate.

본 발명의 TuMV-C5 프로테아제 활성 측정 방법은 프로테아제 활성 저해 물질의 저해능을 측정하는데 사용될 수 있다.The TuMV-C5 protease activity measuring method of the present invention can be used to measure the inhibitory ability of protease activity inhibitors.

프로테아제 활성 저해능을 측정하기 위해서는, 프로테아제, 합성 펩타이드, 저해제를 사용하여 측정한다. 본 발명의 프로테아제 저해능을 측정하는 방법에 사용될 수 있는 프로테아제로는 27kDa, 25kDa의 프로테아제가 사용될 수 있다.In order to measure the protease activity inhibitory ability, it is measured using a protease, a synthetic peptide, and an inhibitor. As a protease that can be used in the method for measuring the protease inhibitory ability of the present invention, proteases of 27 kDa and 25 kDa may be used.

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

터닙 모자이크 바이러스(TuMV)는 포티바이러스의 한 종으로 (+)RNA 가닥 바이러스인 피코나 바이러스(picornavirus)의 수퍼패밀리에 속한다. 포티바이러스의 게놈은 길이가 약 10kb이고 3'-말단이 폴리아데닐화되어 있으며 5'-말단에는 본 바이러스로부터 생성되는 단백질(VPg)이 공유결합으로 연결되어 있다(Ward와 Shukla, 1991; Dougherty와 Carrington, 1988).터닙 모자이크 바이러스의 RNA는 다단백질(polyprotein)로 해독되며 이 다단백질은 3가지 바이러스 프로테아제들에 의해 적어도 9개의 성숙 단백질로 잘려(process)진다(제1도 참조). 바이러스의 단백질들 중에 N-말단 단백질(P1)과 헬퍼성분-프로테아제(HC-Pro)는 그들 각각의 C-말단만을 자동촉매적으로 자르고 핵에 포함되는 단백질인 NIa 프로테아제(Nuclear Inclusion a Protease)는 다단백질의 나머지 부위들을 자르는데 관여한(Carrington et al., 1989; Verchot et al., 1991; Carrington와 Dougherty, 1987).Turnip mosaic virus (TuMV) is a species of fortivirus and belongs to the superfamily of picornaviruses, which are (+) RNA strand viruses. The genome of fortiviruses is about 10 kb in length, and the 3'-end is polyadenylated, and the 5'-end is covalently linked to a protein (VPg) produced by the virus (Ward and Shukla, 1991; Dougherty and Carrington, 1988). The RNA of the Tunnip mosaic virus is translated into a polyprotein that is processed into at least nine mature proteins by three viral proteases (see Figure 1). Among the proteins of the virus, the N-terminal protein (P1) and helper component-protease (HC-Pro) autocatalytically cut only their respective C-terminals, and the nuclear inclusion NIa protease (Nuclear Inclusion a Protease) Involved in cutting the rest of the polyprotein (Carrington et al., 1989; Verchot et al., 1991; Carrington and Dougherty, 1987).

포티바이러스의 NIa는 22kDa의 N-말단에 있는 VPg 부위와 27kDa의 C-말단 프로테아제 부위인 2개의 기능 부위를 갖는 단백질로 구성되며, C-말단 프로테아제 부위는 트립신과 유사한 세린 프로테아제 패밀리와 유사한 서열을 갖는다(Dougherty 와 Park, 1991; Murphy et al., 1990; Gorbalenya et al., 1989).The NIa of the fortivirus consists of a protein with two functional sites: the VPg region at the N-terminus of 22 kDa and the C-terminal protease region at 27 kDa, and the C-terminal protease region has a sequence similar to the serine protease family similar to trypsin. Dougherty and Park, 1991; Murphy et al., 1990; Gorbalenya et al., 1989.

NIa 27kDa 프로테아제는 C-말단에서 자가-절단이 일어나 25kDa 단백질을 생성하며, 이 25kDa 단백질은 2차 자가-절단이 일어나 24kDa 단백질을 생성한다. 이 절단은 시스 방식으로 일어나며, 자가-절단되어 얻어지는 25kDa 단백질도 단백 분해 활성을 그대로 유지하고 있다.The NIa 27kDa protease self-cleaves at the C-terminus to produce 25kDa protein, which in turn undergoes secondary self-cleavage to produce 24kDa protein. This cleavage occurs in a cis manner, and the 25 kDa protein obtained by self-cutting also retains proteolytic activity.

NIa 27kDa 프로테아제의 활성을 측정하는 방법에는, 생체외 해독산물(in vitro translation product) 또는 합성 펩티드를 각각 기질로 사용하여 TuMV-C5에서의 특이적 단백 분해 활성을 측정하는 방법이 있다.As a method for measuring the activity of NIa 27kDa protease, there is a method for measuring the specific proteolytic activity in TuMV-C5 using an in vitro translation product or a synthetic peptide as a substrate, respectively.

1) 생체외 해독 산물을 기질로 사용하는 경우1) When using an in vitro detoxification product as a substrate

터닙 모자이크 바이러스의 RNA는 다단백질로 해독되며 이 다단백질은 프로테아제에 의해 P1, HC-Pro, P3, 6K1, CI, 6K2, NIa, NIb, CP의 9개의 성숙 단백질로 된다. 이중 N-말단 단백질(P1)과 헬퍼 성분-프로테아제(HC-Pro)는 그들 각각의 C-말단을 자동 촉매적으로 자르고, NIa 프로테아제는 나머지 부위, 즉 P3-6K1, 6K1- CI, CI-6K26K2,- NIa, NIa- NIb 및 NIb-CP부위를 자르는데 관여한다.The RNA of the Turnip Mosaic Virus is translated into polyprotein, which is converted into 9 mature proteins of P1, HC-Pro, P3, 6K 1 , CI, 6K 2 , NIa, NIb, and CP by proteases. Dual N-terminal protein (P1) and helper component-protease (HC-Pro) auto-catalytically cut their respective C-terminus, while NIa protease cuts the rest of the site, namely P3-6K 1 , 6K 1 -CI, CI -6K 2 6K 2 ,-involved in cutting NIa, NIa- NIb and NIb-CP sites.

따라서 NIa 프로테아제의 활성을 측정하기 위해서는 P3-6K1, 6K1- CI, CI-6K2, 6K2- NIa, NIa- NIb 또는/ 및 NIb-CP 부위를 클로닝하여 발현시킨 단백질을 기질로 사용할 수 있다(제1도 참조).Therefore, in order to measure the activity of the NIa protease, a protein expressed by cloning the P3-6K 1 , 6K 1 -CI, CI-6K 2 , 6K 2 -NIa, NIa-NIb, and / or NIb-CP sites can be used as a substrate. (See Figure 1).

NIb-CP 부위를 포함하는 생체외 해독 산물을 플라스미드 pTNC로부터 토끼 혈구용출액(rabbit reticulocyte lysate)을 이용하여 얻는다. 이는 NIb 단백질의 C-말단 절반과 전체 외곽단백질(capsid protein, CP)을 포함하는 분자량 65kDa 단백질이다. 기질로 사용한 65kDa 단백질은 GST 융합 프로테아제, 말토스 결합 단백질 융합 프로테아제 또는 정제된 프로테아제 등의 효소 활성애 의해 32kDa 과 33kda 단백질로 잘리고 이는 NIb와 외곽단백질 사이에서의 절단으로부터 예상된 크기와 일치한다. 그러나 본 기질은 세포내 프로테아제 또는 트롬빈에 의해서는 잘리지 않는다. 또한 촉매 3개조에서 돌연변이된 프로테아제는 본 기질에 대해 분해 활성이 없으나, C-말단이 잘려진 25kDa 프로테아제 및 결실 돌연변이 프로테아제(deletion mutabt, Pro△23aa)는 기질을 분해할 수 있다(제2도 참조).In vitro detoxification products comprising NIb-CP sites are obtained from plasmid pTNC using rabbit reticulocyte lysate. It is a molecular weight 65 kDa protein that includes the C-terminal half of the NIb protein and the entire capsid protein (CP). The 65 kDa protein used as substrate was cut into 32 kDa and 33 kda proteins by enzymatic activity such as GST fusion protease, maltose binding protein fusion protease or purified protease, which is consistent with the expected size from cleavage between NIb and the outer protein. However, this substrate is not cut by intracellular proteases or thrombin. In addition, the three mutated proteases have no degradation activity against the substrate, but the 25-kDa protease and the deletion mutant protease (ProΔ23aa) with the C-terminus cut off can degrade the substrate (see also Figure 2). .

2) 합성 펩타이드를 기질로 사용하는 경우2) In case of using synthetic peptide as substrate

NIa 프로테아제가 자르는 부위, 즉 P3-6K1, 6K1- CI, CI-6K2, 6K2- NIa, NIa- NIb 및 NIb-CP 부위의 아미노산 서열을 살펴보면 P3-6K1부위는KEVVHQA이고, 6K1- CI부위는 PTVYHQT이고, CI-6K2부위는 EAVNHQS이고, 6K2- NIa 부위는 EPVTHEA이고, NIa- NIb 부위는 TAVYAQT이고, NIa에서 VPg-프로테아제 부위는 VPVDHES이고, NIb-CP 부위는 ACVYHQA이다.Looking at the amino acid sequence of the site where the NIa protease cuts, namely P3-6K 1 , 6K 1 -CI, CI-6K 2 , 6K 2 -NIa, NIa-NIb, and NIb-CP sites, the P3-6K 1 site is KEVVHQA, 6K 1 -CI site is PTVYHQT, CI-6K 2 site is EAVNHQS, 6K 2 -NIa site is EPVTHEA, NIa-NIb site is TAVYAQT, VPg-protease site is VPVDHES and NIb-CP site is ACVYHQA in NIa to be.

이들 서열을 살펴보면 상동성을 발견할 수 있는데, 3번째 아미노산은 V이며, 5번째 아미노산은 H 또는 A이고, 6번째는 Q 또는 E임을 알 수 있다. 여기에 더하여 NIa 프로테아제는 다단백질에서 단백질간을 잘라줄 뿐만아니라 스스로 C-말단에서 자가-절단이 일어나 27kDa에서 25kDa의 단백질로 된다. 이 자가-절단 부위의 아미노산 서열은 QASQPSG로 상기 다단백질의 단백질간 절단 서열과는 전혀 다른 서열이다. 따라서 NIa 프로테아제는 적어도 상기 8개의 서열을 특이적으로 인식한다는 것을 알 수 있다.Looking at these sequences, homology can be found, where the third amino acid is V, the fifth amino acid is H or A, and the sixth is Q or E. In addition, the NIa protease not only cuts between proteins in the polyprotein, but also self-cleaves at the C-terminus, resulting in a protein from 27kDa to 25kDa. The amino acid sequence of this self-cleaving site is QASQPSG, which is a completely different sequence from the interprotein cleavage sequence of the polyprotein. Thus, it can be seen that the NIa protease specifically recognizes at least the eight sequences.

이에 본 발명자들은 NIa 프로테아제의 인식 부위의 아미노산 서열을 밝혀내고 이 인식 부위의 아미노산 서열에 따라 합성 펩티드를 만들어 프로테아제 활성 측정의 기질로 사용하였다. 상기 8개의 서열을 기초로 하여 합성 펩티드를 만들어 프로테아제 활성 측정의 기질로 사용할 수 있는데, 우선 TuMV의 다단백질에 존재하는 6K1과 CI 단백질 사이의 헵타펩티드 절단 서열을 포함하는 Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-Asn-Glu의 운데카펩티드와 아세틸- Glu-Pro-Thr-Val-Tyr -His-Gln-Thr-Leu-아미드의 노나펩티드(nonapeptide)를 기질로 사용한다.The present inventors have identified the amino acid sequence of the recognition site of the NIa protease, and made a synthetic peptide according to the amino acid sequence of the recognition site and used it as a substrate for protease activity measurement. Synthetic peptides can be prepared based on these eight sequences and used as substrates for measuring protease activity. First, Glu-Pro-Thr- containing a heptapeptide cleavage sequence between 6K 1 and CI proteins present in the polyprotein of TuMV. Undecapeptide of Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-Asn-Glu and nonapeptide of acetyl-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr -His-Gln-Thr-Leu-amide as substrate use.

NIa 프로테아제는 펩티드 기질에서 Gln과 Thr 사이를 절단하는데, 운데카펩티드의 경우 효소에 의해 Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln과 Thr-Leu-Asn-Glu가 생성되므로, HPLC 분석을 통해 230nm에서 흡광도를 측정하여 Tyr 잔기를 가지는 펩티드를 확인한다. 제3도에서 보듯이 배양 시간에 따라 8.5분의 보유시간에서 생성물의 피크는 증가하고, 12.5분의 보유시간에서 기질의 피크는 감소한다. 기질과 생성물의 피크에서의 분획들을 모아서 그의 분자 질량을 질량분광측정법으로 분석하면, 이는 각 피크에서 기대했던 질량의 펩티드를 포함함을 알 수 있다.The NIa protease cleaves between Gln and Thr in the peptide substrate. For undecapeptides, the enzyme produces Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln and Thr-Leu-Asn-Glu, so HPLC analysis is performed. Absorbance at 230nm was measured to identify peptides with Tyr residues. As shown in FIG. 3, with the incubation time, the peak of the product increases at the retention time of 8.5 minutes, and the peak of the substrate decreases at the retention time of 12.5 minutes. By collecting the fractions at the peaks of the substrate and the product and analyzing their molecular mass by mass spectrometry, it can be seen that it contains the peptide of the mass expected at each peak.

이외에도 플로레사민(fluorescamine)을 사용하여 기질 펩티드 절단에 의해 생성되는 형광의 변화를 측정하여 효소의 활성 정도를 측정할 수 있다(제4도 참조).In addition, floresamine (fluorescamine) can be used to measure the change in fluorescence produced by substrate peptide cleavage to determine the activity of the enzyme (see FIG. 4).

또한 단실-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-니트로아닐리드를 기질로 사용하여 기질의 절단에 의해 유발되는 형광의 변화를 관찰한다. p-니트로아닐리드가 형광을 없애는 에너지 수용체로 작용하므로 이를 통해 연속적을 프로테아제 활성을 측정할 수 있다(제5도 참조).In addition, changes in fluorescence caused by cleavage of the substrate were observed using single-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-nitroanilide as the substrate. Since p-nitroanilide acts as an energy receptor to eliminate fluorescence, it is possible to measure protease activity continuously (see Figure 5).

또한 효소 활성에 의한 기질의 절단을 2,4,6-트리니트로-술폰산(2,4,6-Trinitrobenzene-sulfonic acid)을 사용하여 반응 혼합액의 색 변화로도 관찰한다. 이때 대조군으로 NH2-Thr-Leu-아미드를 사용하였고, 반응 혼합액의 색 변화는 흡광도를 측정하여 확인할 수 있다(제6도 참조).In addition, the cleavage of the substrate by the enzyme activity is also observed as the color change of the reaction mixture using 2,4,6-trinitro-sulfonic acid. NH 2 -Thr-Leu-amide was used as a control, the color change of the reaction mixture can be confirmed by measuring the absorbance (see Figure 6).

상기한 바와 같이 TuMV-C5의 NIa 프로테아제의 단백 분해 활성을 측정하기 위하여, 우선 NIa 프로테아제로는 27kDa, 25kDa 등을 사용할 수 있다. 27kDa 프로테아제는 자가-절단하여 활성이 있는 25kDa과 활성이 없는 24kDa 프로테아제로 분해된다. 또한 기질로는 상기한 프로테아제의 인식 서열을 포함하는 펩티드면 모두 사용이 가능하다.As described above, in order to measure the proteolytic activity of the NIa protease of TuMV-C5, first, a 27 kDa, 25 kDa, or the like may be used as the NIa protease. The 27 kDa protease self-cleaves to break down into an active 25 kDa and an inactive 24 kDa protease. As the substrate, any of the peptides including the recognition sequence of the protease can be used.

3) 프로테아제의 동적 상수(kinetic constant)의 측정3) Determination of kinetic constant of protease

앞서 정제된 NIa 프로테아제의 특성을 라인위버-버크 도면의 분석을 통해 조사한다(제7도 참조). 정제된 NIa 27kDa 프로테아제와 기질로서 운데카펩티드를 사용한 생체외 확인 시스템으로 동적 상수(kinetic constant)를 결정한다. Km과 Vmax값은 3번의 독립적인 측정방법에서 얻어진 데이터의 회귀분석에 의해 각각 1.15±0.16mM과 0.74±0.091 M/mg/분으로 결정할 수 있다. 이러한 Km과 Vmax값은 TEV의 NIa 프로테아제의 경우의 기질로서 NIb와 CP 단백질 사이의 절단 부위를 포함하는 펩티드를 사용하여 결정된 값보다 각각 17배와 2배 더 높은 것이다(Parl et al., 1995). Kcat과 Kcat/Km은 프로테아제에 대한 27kDa의 분자량을 사용하여 0.33±0.041 sec-1와 290-1M-1sec-1으로 각각 계산된다. 이 데이터는 6K1과 CI 단백질 사이의 절단보다 NIb와 CP 던백질 사이의 절단이 더 효율적일 가능성을 제시한다.The properties of the previously purified NIa protease are investigated through analysis of the Lineweaver-Burk plot (see Figure 7). Kinetic constants are determined by an in vitro identification system using purified NIa 27kDa protease and undecapeptide as substrate. The K m and V max values can be determined to be 1.15 ± 0.16mM and 0.74 ± 0.091 M / mg / min, respectively, by regression analysis of the data from three independent measurements. These K m and V max values are 17 and 2 times higher, respectively, than those determined using peptides containing cleavage sites between the NIb and CP proteins as substrates for the NIa protease of TEV (Parl et al., 1995). K cat and K cat / K m are calculated as 0.33 ± 0.041 sec -1 and 290 -1 M -1 sec -1 , respectively, using a molecular weight of 27kDa for the protease. This data suggests that cleavage between NIb and CP throwback is more efficient than cleavage between 6K 1 and CI proteins.

이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.The following examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

[NIa 프로테아제의 단백질 분해 활성][Proteolytic Activity of NIa Protease]

NIa 프로테아제의 단백질 분해 활성을 NIa 프로테아제의 절단 부위를 갖는 기질을 사용하여 확인하였다. 기질로는 프로테아제에 대한 절단 부위를 포함하는 NIb와 CP 단백질의 생체외 해독산물 및 6K1단백질과 기둥형의 인클루젼 단백질(CI)의 절단 부위를 포함하는 운데카펩티드 또는 노나펩티드를 사용하였다.The proteolytic activity of the NIa protease was confirmed using a substrate having a cleavage site of the NIa protease. As substrate, an in vitro detoxification product of NIb and CP protein containing a cleavage site for protease and an undecapeptide or nonapeptide comprising a cleavage site of 6K 1 protein and columnar inclusion protein (CI) were used. .

[실시예 1]Example 1

NIb와 CP 단백질의 생체외 해독 산물을 기질로 하는 단백질 분해 활성의 측정Measurement of Proteolytic Activity Based on in Vitro Detoxification Products of NIb and CP Proteins

(1-1) NIb와 CP 단백질의 제조(1-1) Preparation of NIb and CP Proteins

프로테아제에 대한 절단 부위를 포함하는 NIb와 CP 단백질의 생체외 해독산물을 기질로 사용하기 위해, NIb와 CP 단백질의 유전자를 클로닝하여 pTNC를 제조하였다. 우선 pVT4와 pVT5인 2개의 클론을 cDNA 도서관으로부터 얻었다. pVT4는 pBluescript SK(-)에 TuMV-C5 게놈의 8144에서 3'-말단가지의 뉴클레오타이드를 포함아였고, pVT5는 pUC19에 6950에서 8504까지의 뉴클레이타이드를 포함하였다. 뉴클레이타이드의 위치는 TuMV 캐나다 타입 게놈의 서열을 기초로 하여 결정하였다.In order to use the ex vivo translation products of NIb and CP proteins including cleavage sites for proteases, pTNCs were prepared by cloning the genes of NIb and CP proteins. First, two clones, pVT4 and pVT5, were obtained from the cDNA library. pVT4 contained 3'-terminal nucleotides at 8144 of the TuMV-C5 genome in pBluescript SK (-), and pVT5 contained 6950 to 8504 nucleotides in pUC19. The location of the nucleotides was determined based on the sequence of the TuMV Canadian type genome.

pVT4를 HindⅢ로 소화하였고 8428에서 3'-말단까지의 삽입할 DNA조각을 전기용출법으로 분리하였다. pVT5를 HindⅢ로 소화하여 벡터와 6950에서 8427까지의 삽입할 DNA 조각을 둘 다 포함하는 DNA를 전기용출법으로 분리하였다. 분리된 양쪽 DNA 조각을 연결하여 pUC19 내에 6950에서 3'-말단까지의 뉴클레이타이드를 포함하는 플라스미드 pVT45를 제조하였다. 이러한 pVT45를 SacⅠ과 PstⅠ으로 소화하여 핵인클루젼 단백질 b(NIb)를 암호하는 유전자의 3'-말단의 절반과 외곽 단백질(CP)의 전체 유전자를 포함하는 약 2kb의 DNA 조각을 얻었다. 이 DNA 조각을 T7 프로모터와 뇌심근염 바이러스(Encephalomyocarditis Virus)의 5'-말단의 해독되지 않는(nontranslated) 부위를 포함하는 플라스미드 pTM1과 연결하여 pTNC를 제조하였다.pVT4 was digested with HindIII and DNA fragments to be inserted from 8428 to 3'-end were isolated by electroelution. pVT5 was digested with HindIII to isolate the DNA containing both the vector and the DNA fragments from 6950 to 8427 by electroelution. Both isolated DNA fragments were joined to prepare a plasmid pVT45 comprising 6950 to 3'-terminal nucleotides in pUC19. The pVT45 was digested with Sac I and Pst I to obtain a DNA fragment of about 2 kb that contained half the 3'-end of the gene encoding nuclear inclusion protein b (NIb) and the entire gene of the outer protein (CP). This DNA fragment was linked to the plasmid pTM1 containing the T7 promoter and the 5'-terminal nontranslated site of Encephalomyocarditis Virus to prepare pTNC.

조세포 용출액 또는 정제액에서의 TuMV의 NIa 프로테아제 활성을 NIa 프로테아제의 절단 부위를 갖는 다단백질을 기질로 사용하여 확인하였다. NIb 유전자의 3'-말단 절반과 전체 CP 유전자를 포함하는 플라스미드 pTNC 유전자는 SalⅠ으로 소화하여 선형화시키고 T7 RNA 폴리머라제(New Egland Biolab.사 제품)를 사용한 생체외 전사에 이용하였다. 셍체외에서 RNA 전사체를 토끼 혈구 용출액에서 해독하였고, 생체외에서 합성되는 단백질을 프로메가사에서 추천하는 바와 같이[35S] 메티오닌으로 표지하였다.The NIa protease activity of TuMV in the crude cell eluate or purified solution was confirmed using a polyprotein having a cleavage site of the NIa protease as a substrate. The plasmid pTNC gene, which includes the 3'-terminal half of the NIb gene and the entire CP gene, was digested with SalI and linearized and used for in vitro transcription using T7 RNA polymerase (New Egland Biolab.). In vitro, RNA transcripts were read in rabbit blood cell eluate, and proteins synthesized ex vivo were labeled with [ 35 S] methionine as recommended by Promega.

(1-2) 단백 분해 활성의 측정(1-2) Measurement of proteolytic activity

생체외 해독 산물을 기질로 사용하여 확인 완충용액[20mM HEPES(pH7.4), 10mM 염화마그네슘, 0,5Mm DTT, 10mM 염화칼슘]에서 NIa 프로테아제 활성을 측정하였다. 기질과의 반응 산물을 10% SDS-PAGE로 분석하였고 겔을 건조시켜 X-선 필름(아그파사 제품)에 노출시켰다.NIa protease activity was measured in identification buffer [20 mM HEPES (pH 7.4), 10 mM magnesium chloride, 0,5 mM DTT, 10 mM calcium chloride] using the ex vivo translation product as a substrate. The reaction product with the substrate was analyzed by 10% SDS-PAGE and the gel was dried and exposed to X-ray film (Agfasa).

[실시예 2]Example 2

[합성 운데카펩티드를 기질로 하는 단백질 분해 활성의 측정][Measurement of Proteolytic Activity Based on Synthetic Undecapeptide]

(2-1) HPLC 분석에 의한 활성 측정(2-1) Activity measurement by HPLC analysis

NIa 프로테아제의 촉매적 활성의 정도를 확인하기 위하여, 6K1단벡질과 기둥형의 인클루젼 단백질(CI)의 절단 부위를 포함하는 합성 운데카펩티드, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Leu-Asn-Glu 또는 노나펩티드, 아세틸-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-아미드를 기질로 사용하였다. 전형적인 분석 방법을 사용하였는데, 0.58mM 또는 0.2mM의 펩티드 기질과 조세포 용출액 또는 1.5㎍의 정제된 프로테아제를 24㎕의 확인 완충용액[20mM HEPES(pH7.4), 10mM 염화마그네슘, 0.5mM DTT, 10mM 염화칼륨]에 포함한 반응 혼합액을 사용하였다. 반응 혼합액을 25℃에서 반응시킨 후 생성물의 형성이 15%를 넘비 않을 시기에 300㎕의 10% 아세트산을 넣어 반응을 멈추게 하였다. 그 결과 나온 150㎕의 혼합액을 비댁 C18컬럼(Vydac C18, 4.6mm ID×25cm)에서 0.05% 트리플로로아세트산(w/v)이 포함된 아세트니트릴 농도 구배(8%에서 18%까지/ 10분)와 1ml/분의 용출 속도를 이용한 HPLC(휴렛 팩커드 HP1090)로 분석하였다. 생성물과 기질로부터의 피크를 230nm에서의 흡공도를 측정함으로써 확인하고 절단된 정도를 피크의 넓이를 합하여 계산하였다(제3도 참조).To determine the degree of catalytic activity of the NIa protease, a synthetic undecapeptide, Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His, containing a cleavage site of 6K 1 protein and columnar inclusion protein (CI) -Gln-Leu-Asn-Glu or nonapeptide, acetyl-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-amide was used as substrate. A typical assay method was used, in which 0.58 mM or 0.2 mM peptide substrate and crude cell eluate or 1.5 μg purified protease were added to 24 μl of identification buffer [20 mM HEPES (pH 7.4), 10 mM magnesium chloride, 0.5 mM DTT, 10 mM potassium chloride] was used. After the reaction mixture was reacted at 25 ° C., 300 μl of 10% acetic acid was added to stop the reaction when the formation of the product did not exceed 15%. The resulting 150 μl mixture was mixed with acetonitrile concentration gradient (8% to 18%) with 0.05% trifluoroacetic acid (w / v) on a Vidac C 18 column (Vydac C 18 , 4.6 mm ID × 25 cm). 10 minutes) and HPLC (Hewlett Packard HP1090) using an elution rate of 1 ml / min. Peaks from the product and the substrate were identified by measuring the adsorption at 230 nm and the degree of cleavage was calculated by summing the area of the peaks (see Figure 3).

(2-2)플로레사민 (fluorescamine)을 사용한 활성 측정(2-2) Activity measurement using fluorescamine

활성 측정의 기질로서 TuMV 다단백질의 6K1단백질과 기둥형 인클루젼 단백질 사이의 절단 부위를 포함하는 합성 노나펩티드, 아세틸-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-아미드를 사용하였다. 활성을 측정하기 위한 반응 혼합물로는 0.2mM 펩티드 기질과 1.5㎍의 정제된 프로테아제가 포함된 24㎕의 확인 완충용액(20mM HEPES, pH7.4, 10mM MgCl2, 10mM KCl,0.5mM DTT)을 사용하였다. 이 반응 혼합물에 76㎕의 2% SDS를 가하여 각 시간별로 반응을 멈추게 하고 그 다음 100㎕의 아세톤에 녹인 0.01% 플로레사민을 가한 후 상온에서 20분간 반응시켰다. 프로레사민은 기질 펩티드의 절단에 의해 생성되는 펩티드의 1차 아민기를 공격하여 386nm에서 여기되고 466nm에서 최대로 방출되는 플로레사민 결합 화합물을 생산하였다. 이때 나오는 형광을 386nm에서 여기로, 466nm에서 방출로 측정하였다. 그 결과, 기질과 프로테아제 효소를 오래 반응시킬수록 형광이 많이 방출되었다(제4도 참조).Synthetic nonapeptide, acetyl-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-, comprising a cleavage site between the 6K 1 protein of the TuMV polyprotein and the columnar inclusion protein as a substrate for activity measurement Amides were used. As a reaction mixture for measuring activity, 24 μl of confirmation buffer (20 mM HEPES, pH 7.4, 10 mM MgCl 2 , 10 mM KCl, 0.5 mM DTT) containing 0.2 mM peptide substrate and 1.5 μg of purified protease was used. It was. 76 µl of 2% SDS was added to the reaction mixture to stop the reaction for each hour. Then, 0.01% floresamine dissolved in 100 µl of acetone was added thereto, followed by reaction at room temperature for 20 minutes. Proresamine attacked the primary amine groups of peptides produced by cleavage of substrate peptides to produce floresamine binding compounds that were excited at 386 nm and maximally released at 466 nm. The resulting fluorescence was measured by excitation at 386 nm and emission at 466 nm. As a result, the longer the reaction between the substrate and the protease enzyme, the more fluorescence emitted (see FIG. 4).

(2-3) 형광기질을 사용한 연속 활성 측정 방법(2-3) Continuous activity measurement method using fluorescent substrate

연속적으로 단백질 분해 활성을 측정하기 위하여, 형광을 기초로 한 연속 활성 측정 방법을 개발하였다. 연속 활성 측정을 위한 기질로는 단실(Dansyl)-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-니트로아닐리드를 사용하였다. 이때 단실기는 p-니트로아닐리드의 형광을 없애는 에너지 수용체로 작성하였다. 활성을 측정하기 위한 반응 혼합물로는 0.1mM의 펩티드 기질과 1.5㎕의 정제된 프로테아제가 포함된 24㎕의 확인 완충용액(20mM HEPES, pH7.4, 10mM MgCl2, 10mM KCl, 0.5mM DTT)을 사용하여 전체 부피가 80㎕가 되도록 하였다. 기질의 절단으로 유발되는 328nm의 여기와 422nm의 방출의 형광 변화를 관찰하여 반응의 진행을 측정하였다. 그 결과, 효소와 기질의 반응에 의해 형광의 변화가 확실히 구별되었다(제5도 참조).In order to measure proteolytic activity continuously, a continuous activity measurement method based on fluorescence was developed. Dansyl-Ala-Thr-Val-Tyr-His-Gln-Thr-Leu-p-nitroanilide was used as a substrate for continuous activity measurement. At this time, the monosil group was prepared as an energy acceptor that eliminates the fluorescence of p-nitroanilide. As a reaction mixture for measuring activity, 24 μl of confirmation buffer (20 mM HEPES, pH 7.4, 10 mM MgCl 2 , 10 mM KCl, 0.5 mM DTT) containing 0.1 mM peptide substrate and 1.5 μl of purified protease was used. The total volume was 80 μl. The progress of the reaction was measured by observing the fluorescence change in excitation at 328 nm and emission at 422 nm caused by cleavage of the substrate. As a result, the change in fluorescence was clearly distinguished by the reaction of the enzyme and the substrate (see Fig. 5).

(2-4) 2,4,6-트리니트로벤젠-술폰산(Trinitrobenzene-sulfonic acid, TNBS)을 사용한 활성 측정 방법(2-4) Activity measurement method using 2,4,6-trinitrobenzene-sulfonic acid (TNBS)

활성 측정을 위한 기질로 6K1단백질과 기둥형 인클루젼 단백질 사이의 절단 부위를 포함하는 합성 노나펩티드, 아세틸-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln- Thr-Leu-아미드를 사용하고, 대조군으로는 NH2-THr-Leu-아미드를 사용하였다. 활성을 측정하기 위한 반응 혼합물로는 0.5mM의 펩티드 기질과 1.5㎍의 펩티드 기질과 1.5㎍의 정제된 프로테아제가 포함된 24㎕의 확인 완충용액(20mM 붕소산나트륨, pH 8.3, 10mM MgCl2, 10mM KCl2, 0.5mM DTT)을 사용하였다. 이 반응 혼합물에 100㎕의 0.25M 붕소산나트륨(pH 10.5)를 가하여 반응을 멈추게 하고, 0.25M의 붕소산나트륨 용액에 새로 0.2M TNBS를 제조한 후 12㎕를 가하여 멈추게한 반응 혼합물에 가하고 다음 상온에서 30분간 반응시켰다. 3mM의 Na2SO3와 0.2M KH2PO4용액 500㎕를 가하여 색을 안정화시키고 펩티드의 분해 과정의 진행을 405nm에서 흡광도도를 측정하여 관찰하였다(제6도 참조).As a substrate for measuring activity, a synthetic nonapeptide, acetyl-Glu-Pro-Thr-Val-Tyr-His-Gln- Thr-Leu-amide, containing a cleavage site between 6K 1 protein and columnar inclusion protein, was used. NH 2 -THr-Leu-amide was used as a control. Reaction mixtures for measuring activity include 24 μl of confirmation buffer (20 mM sodium borate, pH 8.3, 10 mM MgCl 2 , 10 mM) containing 0.5 mM peptide substrate, 1.5 µg peptide substrate and 1.5 µg purified protease. KCl 2 , 0.5 mM DTT) was used. 100 µl of 0.25 M sodium borate (pH 10.5) was added to the reaction mixture to stop the reaction.0.2 M TNBS was prepared in 0.25 M sodium borate solution, and then 12 µl was added to the reaction mixture. The reaction was carried out at room temperature for 30 minutes. 500 μl of 3 mM Na 2 SO 3 and 0.2 M KH 2 PO 4 solution were added to stabilize color and the progress of peptide decomposition was measured by measuring absorbance at 405 nm (see FIG. 6).

[실시예 3]Example 3

[NIa 프로테아제의 동적 상수 결정][Determining Dynamic Constants of NIa Protease]

NIa 프로테아제의 촉매적 기작과 효소적 성질을 이해하기 위해 앞서 정제된 프로테아제로 합성된 운데카펩티드 기질에 대한 Km과 Kmax값을 측정하였다. 위에 기술된 확인 조건에서 기질 농도 0.029mM에서 1.75mM 범위에서 정제된 프로테아제의 활성을 측정하여 얻은 라인위버-버크 도면을 분석하여 Km과 Kmax값을 결정하였다. 각 기질 농도에 대한 정제된 프로테아제의 최종 농도 혼합액에서 62.5mg/l 이었다. 프로테아제 농도는 브래드포드 확인 키트(피어스사 제품)를 사용하여 결정되었다(제7도 참조).In order to understand the catalytic mechanism and enzymatic properties of NIa protease, K m and K max values for undecapeptide substrates synthesized with purified protease were measured. Weaver line obtained by the measurement condition check the activity of the purified protease in the range of 1.75mM substrate concentration in 0.029mM described above - the buck drawings analyzed to determine the K m and K max value. It was 62.5 mg / l in the final concentration mixture of purified protease for each substrate concentration. Protease concentrations were determined using the Bradford Identification Kit (Pierce, Inc.) (see Figure 7).

상기한 바와 같이 합성 펩티드를 기질로 사용하는 TuMV-C5의 NIa 프로테아제 활성의 확인 시스템은 매우 효과적인 매우 효과적이므로 식물에서의 바이러스 퇴지와 관련하여 프로테아제 저해제 개발에 매우 유용하게 응용될 수 있다.As described above, the system for confirming the NIa protease activity of TuMV-C5 using a synthetic peptide as a substrate is very effective and very effective, and thus can be very useful for the development of protease inhibitors in relation to virus eradication in plants.

본 발명의 터닙 모자이크 바이러스는 포티바이러스의 일종으로서 진화적인 측면에서 이 그룹에 속하는 여러 바이러스 종과 유전자 상의 유사성이 매우 높고, 프로테아제의 인식 부위의 서열 등이 매우 유사하므로 본 발명의 터닙 모자이크 바이러스의 프로테아제를 이용하면 궁극적으로 상당히 넓은 스펙트럼을 가진 광범위 항바이러스제 개발이 가능하다. 가깝게는 TuMV 뿐만 아니라 같은 포티바이러스 일종이면서 담배 농사에 중요한 영향을 주는 바이러스인 TEV를 포함하여 여러 가지 바이러스 증식을 억제하는 항바이러스제 등에 적용될 수 있다.The tunip mosaic virus of the present invention is a kind of fortivirus. In terms of evolution, the similarity of genes to the various viral species belonging to this group is very high, and the sequence of the recognition site of the protease is very similar. Ultimately, it is possible to develop a wide range of antiviral agents with a fairly broad spectrum. It can be applied not only to TuMV, but also to antiviral agents that inhibit various virus proliferations, including TEV, which is a kind of the same fortivirus and has a significant effect on tobacco farming.

따라서, 본 발명의 TuMV-C5의 NIa 프로테아제 활성 측정 방법은 간단하고 정확·신속하여 일시에 많은 시료를 측정할 수 있기 때문에 새로운 항바이러스제 농약개발에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the method for measuring the NIa protease activity of TuMV-C5 of the present invention is simple, accurate and rapid, and can be used for the development of new antiviral pesticides because many samples can be measured at one time.

Claims (9)

NIb와 CP 단백질의 유전자를 클로닝하여 발현시킨 TuMV-C5의 NIa 프로테아제가 인식하는 부위인 ( ) ( ) V ( ) H Q ( )의 아미노산 서열을 포함하는 펩티드를 기질로하여 단백 분해 활성을 측정하는 방법.Method for measuring proteolytic activity using a peptide comprising the amino acid sequence of () () V () HQ (), which is a region recognized by NIa protease of TuMV-C5 expressed by cloning genes of NIb and CP proteins . 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 KEVVHQA 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises a KEVVHQA amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 PTVYHQT 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises a PTVYHQT amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 EAVNHQS 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징을로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises an EAVNHQS amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 EPVTHEA 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises an EPVTHEA amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 TAVYAQT 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises a TAVYAQT amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 ACVYHQA 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises an ACVYHQA amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 VPVDHES 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises a VPVDHES amino acid sequence. 제1항에 있어서, 펩티드 기질이 QASQPSG 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.The method of claim 1, wherein the peptide substrate comprises a QASQPSG amino acid sequence.
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