KR100204736B1 - Process for the preparation of korean rockfish growth hormone in e. coli - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균에서 조피볼낙 성장 호르몬을 제조하는 방법에 관한 것으로, 아직까지 보고된 바 없는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 분리하여 그 염기 서열 및 아미노산 서열을 밝히고, 이 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터를 제작하여 이를 대장균 균주에 클로닝함으로써 조피볼낙 성장 호르몬을 유전 공학적으로 생산할 수 있으며, 이에 따라 양식 어류의 먹이 전환효율 개선 및 성장 촉진에 크게 기여할 수 있다.The present invention relates to a method for producing zosterbolac growth hormone in E. coli, and to isolate the nucleotides and amino acid sequence of the zosterbolac growth hormone gene which has not been reported so far, to produce an E. coli expression vector containing the gene By cloning it to E. coli strains, it is possible to genetically produce Zhibolanac growth hormone, thereby greatly contributing to improving food conversion efficiency and promoting growth of cultured fish.

Description

대장균에서 조피볼낙 성장 호르몬의 제조방법Preparation method of Zopibolac growth hormone in E. coli

본 발명은 대장균에서 조피볼낙(Korean rockfish; Sebastes schlegeli) 성장 호르몬을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 분리한 후 그 염기 서열 및 아미노산 서열을 밝히고, 이를 대장균 발현 운반체로 재조합시켜 조피볼낙 성장 호르몬을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing Korean rockfish (Sebastes schlegeli) growth hormone in Escherichia coli, and more specifically, after the separation of the gene for Zobicvolac growth hormone, reveals its nucleotide sequence and amino acid sequence, E. coli expression carrier The present invention relates to a method for producing Zopibolac growth hormone by recombination.

자연 상태에서 수확되는 어류의 양에는 한계가 있기 때문에 최근에는 인공양식이 크게 증가하는 추세에 있으며, 경제적 측면에서 어류의 먹이 전환효율(feed conver sion efficiency)을 높이기 위한 방법으로 성장 호르몬을 이용하는 연구가 지속적으로 진행되고 있다.Due to the limited amount of fish harvested in the natural state, artificial farming has recently increased. Recently, studies using growth hormone as a way to increase the feed conversion efficiency of fish have been conducted. It is ongoing.

어류의 성장 호르몬은 세카인 등에 의해 연어 성장 호르몬의 cDNA가 처음 해석된 후(Skeine, S., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 4306-4310(1985)), 아젤론과 첸에 의해 무지개 송어 성장 호르몬의 cDNA가 분석되었고(Agellon, L. B. and Chen, T. T., DNA, 5, 463-471(1986)), 사이토 등에 의해 장어 성장 호르몬의 cDNA가 규명되고 대장균에서 재조합 장어 성장 호르몬을 발현시킨 것이 처음 보고되었다(Saito, N.,et al.,Gene, 72, 545-552(1988)). 또한 사이토 등에 의해 다랑어 성장 호르몬의 cDNA 서열이 발표되었고(Saito, N., et al., Biochem. Biophys. Acta., 9 49, 35-42(1988)), 기무라는 대장균에서 재조합 다랑어 성장 호르몬을 발현시켰다(Kimura, A., Crit. Rev. Biotech, 11, 113-127(1991)). 특히 와타히키 등은 광어 성장 호르몬의 cDNA 서열 및 아미노산 서열을 밝혀내었으며(Masanori Watahiki, et al., J. Biol. Chem, 264, 312-316(1989)), 대장균에서 재조합 광어 성장 호르몬을 발현시킨 후 분리 정제하여 무지개 송어에 투여한 결과 성장 촉진에 큰 효과가 있음을 보고하였다(Masanori Watahiki, et al., Biosci. Biotech. Biochem, 56, 1012-1016(1992)).The growth hormone of fish was first analyzed by caffeine such as salmon growth hormone (Skeine, S., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 4306-4310 (1985)). Ron and Chen analyzed cDNA of rainbow trout growth hormone (Agellon, LB and Chen, TT, DNA, 5, 463-471 (1986)), and cDNA of eel growth hormone was identified by Saito et al. Expression of growth hormone was first reported (Saito, N., et al., Gene, 72, 545-552 (1988)). In addition, Cyto et al. Published cDNA sequence of tuna growth hormone (Saito, N., et al., Biochem. Biophys. Acta., 9 49, 35-42 (1988)), and Kimura, a recombinant tuna growth hormone Expression (Kimura, A., Crit. Rev. Biotech, 11, 113-127 (1991)). In particular, Wataiki et al. Identified cDNA sequence and amino acid sequence of flounder growth hormone (Masanori Watahiki, et al., J. Biol. Chem, 264, 312-316 (1989)) and expressed recombinant flounder growth hormone in Escherichia coli. After separation and purification and administration to rainbow trout, it has been reported to have a great effect on growth promotion (Masanori Watahiki, et al., Biosci. Biotech. Biochem, 56, 1012-1016 (1992)).

본 발명자들은 현재 국내에서 많이 양식되고 있지만 아직까지 그 염기 서열이 보고되지 않은 조피볼낙 성장 호르몬을 유전공학적인 방법으로 생산하기 위해 계속 연구한 결과, 광어 성장 호르몬 유전자를 탐침으로 하여 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 파아지(phage) 라이브러리를 탐색함으로써 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 분리하고 이를 대장균 발현 운반체에 재조합시켜 발현하는데 성공하여 본 발명의 완성에 이르게 되었다.The inventors of the present invention have continued to research the production of zophybolac growth hormone, which has been widely farmed in Korea but whose nucleotide sequence has not yet been reported, by genetic engineering method, and the phytoplank pituitary cDNA phage using the flounder growth hormone gene probe. The search for a phage library has resulted in the successful isolation of the Zopibolac growth hormone gene and recombination into the E. coli expression carrier, leading to the completion of the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 조피볼낙 성장 호르몬을 유전공학적으로 저렴하게 대량 공급함으로써 양식 어류의 먹이 전환효율 개선 및 성장 촉진에 기여하고자 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to contribute to the improvement of food conversion efficiency and growth promotion of cultured fish by supplying a large amount of Zofibolac growth hormone inexpensively genetically.

제1도는 조피볼낙 성장 호르몬의 염기 서열 및 아미노산 서열을 나타낸 것이고,1 shows the nucleotide sequence and the amino acid sequence of Zopibolac growth hormone,

제2도는 조피볼낙 성장 호르몬과 다른 어류 성장 호르몬의 아미노산 서열들을 비교한 것이며,2 is a comparison of the amino acid sequences of Zofibolac growth hormone and other fish growth hormones,

제3도는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 대장균 발현 벡터에 클로닝하는 과정을 도시한 것이고,FIG. 3 shows the process of cloning the Zopibolac growth hormone gene into an E. coli expression vector.

제4도는 조피볼낙 성장 호르몬의 발현을 SDS 폴리아크릴아마이드 젤 전기영동으로 확인한 결과이다.Figure 4 is the result of confirming the expression of Zopibolac growth hormone by SDS polyacrylamide gel electrophoresis.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 제1도에 나타낸 바와 같은 아미노산 서열을 포함하는 조피볼낙 성장 호르몬, 이를 코딩하는 유전자, 상기 유전자를 포함하는 발현 벡터 및 상기 발현 벡터로 형질전환된 대장균을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Zopibolac growth hormone comprising an amino acid sequence as shown in FIG. 1, a gene encoding the same, an expression vector comprising the gene, and E. coli transformed with the expression vector. do.

본 발명에서는 또한 상기 형질전환된 대장균을 조피볼낙 성장 호르몬의 발현에 적절한 조건에서 배양하고, 생산된 조피볼낙 성장 호르몬을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 조피볼낙 성장 호르몬의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing Zopibolac growth hormone comprising the step of culturing the transformed Escherichia coli under conditions suitable for the expression of Zopibolac growth hormone, and separating and purifying the produced Zopibolac growth hormone.

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

먼저, 조피볼낙의 뇌하수체(pituitary gland)로부터 RNA를 추출하고 올리고d(T) 셀룰로즈 컬럼을 이용하여 cDNA 합성을 위한 주형으로 사용될 mRNA를 분리한다. 이로부터 이중가닥 cDNA를 합성하여 파아지 벡터에 클로닝한 후 패키징(packaging)하여 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 파아지 라이브러리를 만든다.First, RNA is extracted from the pituitary gland of Zopibolac and the mRNA to be used as a template for cDNA synthesis is isolated using an oligod (T) cellulose column. From this, double-stranded cDNA was synthesized, cloned into phage vectors, and then packaged to create a Zofibolac pituitary cDNA phage library.

이어서 본 출원인의 대한민국 특허출원 95-41475 호의 광어 성장 호르몬 유전자를 탐침으로 하여 파아지 라이브러리를 탐색하여 양성 반응을 보이는 클론을 선별한다. 선별된 양성 클론으로부터 cDNA 단편이 삽입된 재조합 플라스미드를 얻은 다음 생거 등의 방법(Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463(1977))에 따라 상기 cDNA 단편의 염기 서열을 확인한다. 염기서열로부터 아미노산 서열을 추정하여 미리 알려진 다른 어류 성장 호르몬의 아미노산 서열과 비교했을때 다랑어와는 89.3%, 연어와는 61.5%, 광어와는 63.6%의 유사성을 보였다.Next, the phage library is searched using the flounder growth hormone gene of the applicant's Korean Patent Application No. 95-41475 as a probe to select a clone having a positive reaction. Recombinant plasmids containing cDNA fragments were obtained from the selected positive clones, and then the base sequence of the cDNA fragments was confirmed by Sanger et al. (Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463 (1977)). The amino acid sequence was estimated from the nucleotide sequence and compared with the amino acid sequence of other known fish growth hormones. The similarity was 89.3% with tuna, 61.5% with salmon, and 63.6% with flatfish.

한편, 상기와 같이 확인된 조피볼낙 성장 호르몬의 염기 서열 정보로부터 조피볼낙 성장 호르몬 단백질을 코딩하는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자의 5' 말단과 3' 말단에 대응하는 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, 이하 PCR 이라 함)용 시발체를 각각 고안 합성한다. 5' 시발체는 대장균 발현 벡터로의 클로닝이 용이하도록 제한효소 NdeI 인식부위가 존재하도록 하고 이에 대응되는 3' 시발체는 종료 코오돈과 제한효소 XhoI 인식부위를 삽입하여, 시작 코돈으로부터 단백질이 합성되어 인위적으로 삽입한 종료코돈에서 단백질 합성이 완료되도록 한다. 이들 시발체들과 상기에서 얻은 조피볼낙 성장 호르몬 cDNA를 주형으로 이용하여 PCR 반응으로 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 증폭시킨다.On the other hand, polymerase chain reaction (hereinafter referred to as polymerase chain reaction) corresponding to the 5 'end and the 3' end of the Zopibolac growth hormone gene encoding the Zopibolac growth hormone protein from the base sequence information of the Zopibolac growth hormone identified as described above Primers for PCR) are designed and synthesized respectively. The 5 'primer allows the restriction enzyme NdeI recognition site to exist to facilitate cloning into an E. coli expression vector, and the corresponding 3' primer inserts an end codon and a restriction enzyme XhoI recognition site to synthesize an artificial protein from the start codon. Complete the protein synthesis in the codon inserted into the codon. Using these primers and the Zobicbolac Growth Hormone cDNA obtained above as a template, amplified the Zovolvolac Growth Hormone gene by PCR reaction.

상기와 같이 증폭된 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 제한효소로 절단하여 얻은 유전자 단편을, 적절한 발현벡터, 예를 들면 대장균 발현벡터인 ptrp3H BGHRAN(KCTC 0143BP, 대한민국 특허출원 제94-40025호)의 복제 원점 부위(ori) 부근의 제한효소 NdeI 인식부위를 부위특이적 돌연변이(site-specific mutagen esis)에 의해 제거한 다음 BGHRAN 유전자와 치환시켜, 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터를 제작한다.The gene fragment obtained by cleaving the amplified Zobicbolac growth hormone gene with a restriction enzyme was then cloned into an appropriate expression vector, for example, E. coli expression vector ptrp3H BGHRAN (KCTC 0143BP, Korean Patent Application No. 94-40025). The restriction enzyme NdeI recognition site near the site (ori) is removed by site-specific mutagen esis, and then replaced with the BGHRAN gene to prepare an E. coli expression vector containing a Zibobolac growth hormone gene.

이와 같이 제조된 조피볼낙 성장 호르몬 발현벡터로 적당한 숙주 미생물, 예를 들면 대장균 균주 W3110(ATCC 37339)를 형질전환시킨 다음, 본 유전자의 발현에 적당한 조건에서 상기 형질전환된 대장균을 배양한다. 단백질의 생성여부는 통상적으로 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동으로 확인할 수 있으며, 생성된 단백질은 배양된 대장균으로부터 공지된 방법에 의해 분리 정제할 수 있다.A suitable host microorganism, for example, E. coli strain W3110 (ATCC 37339), is transformed with the Zopibolac growth hormone expression vector thus prepared, followed by culturing the transformed E. coli under conditions suitable for expression of the present gene. Whether the protein is produced can be usually confirmed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and the resulting protein can be separated and purified from the cultured Escherichia coli by a known method.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

조피볼낙 성장 호르몬 유전자의 분리 및 염기 서열 분석Isolation and Sequencing of Zofibolac Growth Hormone Gene

(단계 1) 조피볼낙 뇌하수체로부터 cDNA 라이브러리의 제조(Step 1) Preparation of cDNA Library from Zofibolac Pituitary Gland

콜로진스키 등의 구아니듐 티오시아네이트 방법(Cholozynski, P. et al., Anal. Biochem., 162, 156(1987))에 따라 조피볼낙 뇌하수체로부터 RNA를 추출하고 올리고 d(T) 셀룰로즈 컬럼을 이용하여 mRNA를 분리하였다. 상기 수득한 조피볼낙 뇌하수체에 mRNA를 주형으로 하여 Zap-cDNA 합성 키트(Stratagene사, Cat No. 200400 )를 사용하여 cDNA 라이브러리를 제조한 후 기가팩 II 골드 패키징 엑스트랙트(Gigapack II gold packaging extract; Cat No. 200214)로 패키징하였다. 얻어진 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 파아지 라이브러리는 대장균 XL I -Blue MRF 세포(Stratagene)에서 증폭시켰다.RNA was extracted from the Zopibolac pituitary gland following the guanidium thiocyanate method of Cologinski et al. (Cholozynski, P. et al., Anal. Biochem., 162, 156 (1987)) and the oligo d (T) cellulose column MRNA was isolated using. The cDNA library was prepared using Zap-cDNA synthesis kit (Stratagene, Cat No. 200400) using mRNA as a template for the obtained pipinakac pituitary gland, and gigapack II gold packaging extract (Gigapack II gold packaging extract; Cat No. 200214). The obtained Zopibolac pituitary cDNA phage library was amplified in Escherichia coli XL I -Blue MRF cells (Stratagene).

(단계 2) 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 하아지 라이브러리 탐색(Step 2) Exploration of Zofibolac pituitary cDNA Haji library

본 출원인의 대한민국 특허출원 95-41475호의 광어 성장 호르몬 유전자 단편을 동위원소32P로 표지한 후 이를 탐침으로 하여 상기 단계 1에서 얻은 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 파아지 라이브러리를 탐색하여 양성 반응을 보이는 클론을 선별하였다. 하이브리드화는 매니아티스 등의 방법(Maniatis, T. et al., Molecular cloning(1982))에 따라 50℃에서 수행하였고, 필터 세척은 1xSSC, 0.1% SDS에서 50℃로 30분간 두번, 그리고 0.5xSSC, 0.1% SDS에서 55℃로 15분간 한 번 실시하였다. 선별된 양성 클론으로부터 대장균 XL I-Blue 세포, ExAssist 헬퍼 파아지, 그리고 대장균 SOLR 세포(Stratagene)를 이용하여 cDNA 단편이 삽입된 재조합 pBluescript 플라스미드를 얻었다.Clones showing the Applicant of the Republic of Korea Patent Application No. 95-41475 favor flounder growth hormone gene was labeled with 32 P isotope as a fragment search for jopi bolnak pituitary cDNA library phage obtained in Step 1 out with this probe were selected by positive . Hybridization was carried out at 50 ° C. according to Maniatis et al. (Maniatis, T. et al., Molecular cloning (1982)), filter washing twice at 30 ° C. at 1 × SSC, 0.1% SDS to 50 ° C., and 0.5 × SSC. , 15% once at 55 ° C. in 0.1% SDS. Recombinant pBluescript plasmids containing cDNA fragments were obtained from E. coli XL I-Blue cells, ExAssist helper phage, and E. coli SOLR cells (Stratagene) from selected positive clones.

(단계 3) 조피볼낙 성장 호르몬 유전자 염기 서열 확인(Step 3) zophybolac growth hormone gene sequence confirmed

단계 2에서 얻은 재조합 pBluescript 플라스미드에 클로닝된 cDNA 단편의 염기 서열을 생거 등의 방법(Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463(1977))에 따라 다이 사이클 시퀀싱 시스템(Dye Cycle Sequencing System; Applied Biosystems, 미국)을 이용하여 확인하고 ABI 377 DNA 염기 서열기(Applied Biosystems)로 분석하였다. 이렇게 분석된 염기 서열로부터 아미노산 서열을 추정하였다. 제1도는 조피볼낙 성장 호르몬의 염기 서열 및 아미노산 서열을 나타낸 것이다.The base sequence of the cDNA fragment cloned into the recombinant pBluescript plasmid obtained in step 2 was subjected to a die cycle sequencing system according to Sanger et al. (Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463 (1977)). (Applied Biosystems, USA) and analyzed using ABI 377 DNA sequencer (Applied Biosystems). The amino acid sequence was estimated from the base sequence thus analyzed. Figure 1 shows the base sequence and amino acid sequence of Zopibolac growth hormone.

제2도는 조피볼낙 성장 호르몬과 다른 어류 성장 호르몬의 아미노산 서열들을 비교한 것으로, 여기서 krGH는 조피볼낙 성장 호르몬을, tGH는 다랑어(tuna) 성장 호르몬을, yGH는 방어류(yellowtail)의 성장 호르몬을, sGH는 연어(salmon) 성장 호르몬을, fGH는 광어(flounder)의 성장 호르몬을 의미한다. 제2도에서 보듯이, 조피볼낙 성장 호르몬의 아미노산 서열은 다랑어와는 89.3%, 연어와는 61.5%, 광어와는 63.6%의 유사성을 보였다. 이로부터 조피볼낙 뇌하수체 cDNA 파아지 라이브러리로부터 얻은 양성 클론이 조피볼낙 성장 호르몬 cDNA임을 확인할 수 있다.Figure 2 compares the amino acid sequences of Geoffbolac Growth Hormone with other fish growth hormones, where krGH is Zofbolac Growth Hormone, tGH is Tuna Growth Hormone, and yGH is the Yellowtail Growth Hormone. , sGH refers to salmon growth hormone, fGH refers to flounder growth hormone. As shown in FIG. 2, the amino acid sequence of Zhibolvolak growth hormone showed similarity with 89.3% with tuna, 61.5% with salmon and 63.6% with flatfish. From this, it can be confirmed that the positive clone obtained from the Zopibolac pituitary cDNA phage library is Zopibolac growth hormone cDNA.

신호서열(signal sequence)을 포함하는 조피볼낙 성장 호르몬은 모두 204개 아미노산으로 구성되며, 다른 어류 성장 호르몬의 아미노산 서열과 비교했을 때 아미노 말단의 17개 아미노산은 신호 서열로 추정되는데, 이 신호 서열은 번역 후에 프로세싱(processing)되어 잘려나가므로 결국 신호서열을 포함하지 않는 조피볼낙 성장 호르몬은 187개 아미노산으로 구성된다.Zofibolac growth hormone, which includes a signal sequence, consists of 204 amino acids. When compared with the amino acid sequences of other fish growth hormones, 17 amino acids at the amino terminus are assumed to be signal sequences. After translation, it is processed and truncated, so that Zopibolac growth hormone, which does not contain a signal sequence, is composed of 187 amino acids.

[실시예 2]Example 2

대장균에서 조피볼낙 성장 호르몬의 발현Expression of Zopibolac Growth Hormone in Escherichia Coli

(단계 1) 조피볼낙 성장 호르몬 유전자의 증폭(Step 1) Amplification of Zopibolac Growth Hormone Gene

실시예의 1의 단계 3에서 얻어진 조피볼낙 성장 호르몬의 염기 서열 정보로부터 다음과 같은 시발체를 합성하였다.The following primers were synthesized from the nucleotide sequence information of Zofibolac growth hormone obtained in step 3 of Example 1.

시발체 NdekrGH :Precursor NdekrGH:

5'-CTCTGCATATGCAGCCAATCACAGACGGCCAGCG-3'는 조피볼낙 성장 호르몬의 5' 말단에 대응하며 제한효소 NdeI 인식부위를 갖고, 조피볼낙 성장 호르몬의 유전자의 신호 서열 이후 23개 염기를 포함하도록 고안하였고;5'-CTCTGCATATGCAGCCAATCACAGACGGCCAGCG-3 'corresponds to the 5' end of Zobolbolac growth hormone, has a restriction enzyme NdeI recognition site, and is designed to include 23 bases after the signal sequence of the gene of Zovolvolac growth hormone;

시발체 XhokrGH :Precursor XhokrGH:

5'-TTCTCGTCGACTACAGGGTGCAGTTGGCTTCTGG-3' 는 조피볼낙 성장 호르몬의 3' 말단에 대응하며 번역이 종료되도록 종료 코돈과, 제한효소 XhoI 인식부위를 갖도록 고안하였다.5'-TTCTCGTCGACTACAGGGTGCAGTTGGCTTCTGG-3 'corresponds to the 3' end of Zobolbolac growth hormone and is designed to have an end codon and a restriction enzyme XhoI recognition site so that translation is terminated.

반응튜브에 상기에서 얻은 시발체 NdekrGH 2㎍과 시발체 XhokrGH 2㎍을 넣고, 주형으로 실시예 1의 단계 3에서 염기 서열이 확인된 조피볼낙 성장 호르몬 cDNA 단편을 포함하는 재조합 pBluscript 플라스미드 1ng을 넣은 다음, 10㎕의 10배 중합 완충용액(500 mM KCl, 100 mM 트리스-HCl, pH 9.0, 1.0% 트리톤 X-100), 10 ㎕의 2mM dNTP(각 2mM dGTP, 2mM dCTP, 2mM dATP, 2mM dTTP), 2.5 단위체의 Taq 중합효소를 가하고 증류수를 가하여 총 부피를 100㎕로 한 후, 95℃에서 1분(변성단계), 55℃에서 40초(담금단계), 72℃에서 2분(중합단계)의 조건으로 PCR을 25회 실시하였다. 이로부터 얻은 PCR 산물을 7% 폴리아크릴아마이드 젤에서 분리한 결과 약 580 염기쌍의 DNA가 증폭되었음을 확인하였다. 이하 이 DNA 단편을 '단편 krGH'라 칭한다.2 μg of the primer NdekrGH and 2 μg of the primer XhokrGH obtained above were added to the reaction tube, and as a template, 1 ng of a recombinant pBluscript plasmid containing the zodibolac growth hormone cDNA fragment whose base sequence was confirmed in step 3 of Example 1 was added. 10 μl of 10-fold polymerization buffer (500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl, pH 9.0, 1.0% Triton X-100), 10 μl of 2 mM dNTP (2 mM dGTP, 2 mM dCTP, 2 mM dATP, 2 mM dTTP), 2.5 Taq polymerase of the unit was added and distilled water was added to make the total volume 100 μl, followed by 1 min at 95 ° C. (modification step), 40 sec. At 55 ° C. (immersion step), and 2 min. At 72 ° C. (polymerization step). PCR was carried out 25 times. PCR products obtained therefrom were separated on 7% polyacrylamide gel and confirmed that about 580 base pairs of DNA were amplified. Hereinafter, this DNA fragment is called "fragment krGH".

(단계 2) 조피볼낙 성장 호르몬의 발현 벡터 제조(Step 2) Preparation of Expression Vector of Zofibolac Growth Hormone

본 출원인의 대한민국 특허출원 제94-40025호의 대장균 발현벡터인 ptrp3H BGHRAN(KCTC 0143BP, 1994. 12. 26)의 복제 원점 부위(ori) 부근의 제한 효소 NdeI 인식부위를 부위특이적 돌연변이에 의해 제거시킨 플라스미드 2㎍을 NEB 완충용액 3(10 mM 트리스-HCl, 10 mM MgCl2, 100 mM NaCl, 1 mM DTT, pH 7.0)의 조건하에서 제한효소 NdeI과 SalI으로 완전 절단한 다음 0.7% 아가로즈젤에서 전기영동으로 분리하여 약 2.4 kb의 단편을 분리 정제하였다. 이하 이 단면을 '단면 ptrp 3HI -N/L'이라 한다.Restriction enzyme NdeI recognition site near the origin of replication (ori) of ptrp3H BGHRAN (KCTC 0143BP, Dec. 26, 1994), the E. coli expression vector of the applicant's Korean Patent Application No. 94-40025, was removed by site-specific mutation. 2 μg of the plasmid was digested completely with restriction enzymes NdeI and SalI under conditions of NEB buffer 3 (10 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl 2 , 100 mM NaCl, 1 mM DTT, pH 7.0) and then in 0.7% agarose gel. The fragments of about 2.4 kb were separated and purified by electrophoresis. Hereinafter, this cross section will be referred to as 'cross section ptrp 3HI -N / L'.

한편 단계 1에서 얻은 '단편 KrGH'를 NEB 완충요액 3의 조건하에서 제한효소 NdeI과 XhoI으로 완전 절단한 후 7% 폴리아크릴아마이드 젤에서 분리하여 약 570 염기쌍의 단편을 분리 정제하였다. 이 단편을 '단편 KrGH-N/X'라 한다.Meanwhile, 'fragment KrGH' obtained in step 1 was completely cleaved with restriction enzymes NdeI and XhoI under the conditions of NEB buffer solution 3 and then separated on 7% polyacrylamide gel to separate and purify the fragment of about 570 base pairs. This fragment is called 'fragment KrGH-N / X'.

접합반응 튜브에 상기에서 얻은 100ng의 '단편 ptrp 3HI-N/L'과 100ng의 '단편 KrGH -N/X'를 넣고 2㎕의 10배 접합반응 용액(0.5 M 트리스-HCl, 0.1 M MgCl2, 0.2 M D TT, 10 mM ATP, 0.5mg/ml 소 혈청 알부민, PH 7.8)과 10 단위체의 T4 DNA 리가제를 가한 다음 총부피가 20㎕가 되도록 증류수를 가하고 16℃에서 12시간동안 반응시켰다. 접합 반응이 끝나면 대장균 W3110(ATCC 37339)에 형질전환시킨 후, 형질전환된 균체로부터 '단편 KrGH'를 함유하는 대장균 발현벡터 ptrp 3HI KrGH를 얻었다. 제3도는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자의 대장균 발현 벡터에 클로닝하는 과정을 도시한 것이다.Put 100ng of 'fragment ptrp 3HI-N / L' and 100ng of 'fragment KrGH-N / X' into the conjugation reaction tube and add 2μl of 10-fold conjugation solution (0.5M Tris-HCl, 0.1M MgCl 2 , 0.2 MD TT, 10 mM ATP, 0.5 mg / ml bovine serum albumin, PH 7.8) and 10 units of T4 DNA ligase were added, and distilled water was added so that the total volume was 20 μl and reacted at 16 ° C. for 12 hours. After the conjugation reaction, E. coli W3110 (ATCC 37339) was transformed, and the E. coli expression vector ptrp 3HI KrGH containing the fragment KrGH was obtained from the transformed cells. Figure 3 shows the procedure for cloning the E. coli expression vector of the Zopibolac growth hormone gene.

상기 본 발명의 조피볼낙 성장 호르몬 발현 벡터로 형질전환된 대장균 균주 W3 110/ptrp3HI KrGH를 한국 유전자은행에 1996년 11월 11일자 기탁번호 KCTC 02 83BP호로 기탁하였다.Escherichia coli strain W3 110 / ptrp3HI KrGH transformed with the Zopibolac growth hormone expression vector of the present invention was deposited in the Korea Gene Bank as Accession No. KCTC 02 83BP dated November 11, 1996.

(단계 3) 증폭된 조피볼낙 성장 호르몬 유전자의 염기 서열 확인(Step 3) Confirmation of the base sequence of the amplified Zobiculnak growth hormone gene

상기 단계 2에서 얻은 재조합 ptrp 3HI KrGH 플라스미드에 클로닝된 증폭된 유전자의 염기 서열은 생거 등의 방법(Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463( 1977))에 따라 다이 사이클 시퀀싱 시스템(Dye Cycle Sequencing System; Appli ed Biosystems, 미국)을 이용하여 확인하였으며 ABI 377 DNA 염기 서열기(Applied Biosystems)로 분석하였다.The nucleotide sequence of the amplified gene cloned in the recombinant ptrp 3HI KrGH plasmid obtained in step 2 is a die cycle sequencing system according to Sanger et al. (Sanger, F. et al., PNAS USA, 74, 5463 (1977)). The Dye Cycle Sequencing System (Applied Biosystems, USA) was used and analyzed by ABI 377 DNA sequencer (Applied Biosystems).

(단계 4) 대장균에서 조피볼낙 성장 호르몬의 발현(Step 4) Expression of Zopibolac Growth Hormone in Escherichia Coli

상기 단계 2에서 얻은 재조합 대장균 세포를 50㎍/ml의 엠피실린이 함유된 액체 루리아(Luria) 배지(6% 박토트립톤, 0.5% 효모 추출물, 1% 염화나트륨)에서 12시간 동안 진탕배양하였다. 배양액 3ml를 300ml의 M9 배지(40 mM K2HPO4, 22 mM KH2PO4, 8.3 mM NaCl, 18.7 mM NH4Cl, 1% 포도당, 0.1 mM MgSO4, 0.1 mM CaCl2, 0.4% 카사미노산, 10㎍/ml Vit. B1, 40 ㎍/ml 엠피실린)로 옮겨서 37℃에서 약 4시간 동안 진탕 배양하여 배양액의 흡광도가 650nm에서 약 0.3 정도가 될 때 인돌아크릴산(IAA)을 최종 농도 50㎍/ml이 되도록 첨가하였다. IAA를 첨가한지 약 4시간 후에 세포 배양액의 흡광도를 측정하고 원심분리기(Beckman J2-21, JA14 roter)를 이용하여 11,000 rpm에서 25분간 원심분리하여 대장균 세포 침전물을 수거하였다. 수거한 세포 침전물을 램리의 방법(Laemmli, Nature, 227, 680(1970))에 따라 SDS의 존재하에 15% 폴리아크릴아마이드 젤 전기영동하여 발현을 확인하였다. 제4도는 조피볼낙 성장 호르몬의 발현을 SDS 폴리아크릴아마이드 젤 전기영동으로 확인한 결과이다. 여기에서, 제1열은 발현 벡터를 함유하지 않은 대장균 배양 세포 파쇄액이고, 제2열은 본 발명의 발현 벡터 ptrp 3HI KrGH를 함유한 대장균 배양 세포 파쇄액이며, M열은 표준 분자량 표지 단백질이다.The recombinant E. coli cells obtained in step 2 were shaken for 12 hours in liquid Luria medium (6% bactotrypton, 0.5% yeast extract, 1% sodium chloride) containing 50 μg / ml of empicillin. 3 ml of the culture was added to 300 ml of M9 medium (40 mM K 2 HPO 4 , 22 mM KH 2 PO 4 , 8.3 mM NaCl, 18.7 mM NH 4 Cl, 1% glucose, 0.1 mM MgSO 4 , 0.1 mM CaCl 2 , 0.4% casamino acid , 10µg / ml Vit.B1, 40µg / ml Empicillin) and shake culture at 37 ° C. for about 4 hours, and the final concentration of indoleacrylic acid (IAA) was about 50µg at 650nm. / ml was added. About 4 hours after the addition of IAA, the absorbance of the cell culture was measured, and E. coli cell precipitates were collected by centrifugation at 11,000 rpm for 25 minutes using a centrifuge (Beckman J2-21, JA14 roter). The harvested cell precipitate was confirmed by expression of 15% polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of SDS according to the method of Lamli (Laemmli, Nature, 227, 680 (1970)). Figure 4 is the result of confirming the expression of Zopibolac growth hormone by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Here, the first column is E. coli culture cell lysate containing no expression vector, the second column is E. coli culture cell lysate containing the expression vector ptrp 3HI KrGH of the present invention, and column M is a standard molecular weight labeling protein. .

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 아직까지 보고된 바 없는 조피볼낙 성장 호르몬 유전자를 최초로 분리하여 그 염기 서열 및 아미노산 서열을 밝히고 상기 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터를 제조한 후 이를 대장균 균주에 클로닝하여 배양함으로써 조피볼낙 성장 호르몬을 유전 공학적으로 생산할 수 있게 되었으며, 이를 이용하면 양식 어류의 먹이 전환효율 개선 및 성장 촉진에 기여할 수 있다.As described above, in the present invention, the phytoplank growth hormone gene, which has not been reported so far, is first isolated, the nucleotide sequence and the amino acid sequence are identified, the E. coli expression vector containing the gene is prepared, and then cloned into the E. coli strain. By culturing, it is possible to genetically produce Zhibolbolac Growth Hormone, which can contribute to improving food conversion efficiency and promoting growth of cultured fish.

Claims (8)

하기 아미노산 서열을 포함하는 조피볼낙 성장 호르몬 단백질.Zofibolac growth hormone protein comprising the following amino acid sequence. 제1항의 조피볼낙 성장 호르몬 단백질을 코딩하는 유전자.The gene encoding the Jopibolac growth hormone protein of claim 1. 제2항에 있어서, 제1도에 나타낸 염기 서열을 갖는 유전자.The gene according to claim 2, which has a nucleotide sequence shown in FIG. 제2항의 유전자를 포함하는 발현벡터.An expression vector comprising the gene of claim 2. 제4항에 있어서, 플라스미드 ptrp3HI KrGH.The plasmid ptrp3HI KrGH according to claim 4. 제4항의 발현벡터로 형질전환된 대장균.E. coli transformed with the expression vector of claim 4. 제6항에 있어서, 대장균 W3110/ptrp3HI KrGH(KCTC 0283BP).E. coli W3110 / ptrp3HI KrGH (KCTC 0283BP). 제6항의 대장균을 조피볼낙 성장 호르몬의 발현에 적절한 조건에서 배양하고, 생산된 조피볼낙 성장 호르몬을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 조피볼낙 성장 호르몬의 제조방법.E. coli is cultured in a condition suitable for the expression of zolbolac growth hormone, and the method for producing zolvolac growth hormone comprising the step of separating and purifying the produced zolbolac growth hormone.
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