KR100250829B1 - Mass production method of interleukin-13 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대장균에서 인터루킨-13(interleukin-13; 이하, IL-13이라 함)의 대량생산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성화된 인간 T 세포 유래의 IL-13 유전자의 5' 말단 염기서열을 아미노산 변화없이 대장균 선호 코돈으로 변형시켜 대장균에서 발현시킴으로써 IL-13 단백질을 대량으로 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mass production method of interleukin-13 (hereinafter referred to as IL-13) in Escherichia coli, and more particularly, to the 5 'terminal sequence of the IL-13 gene derived from activated human T cells. The present invention relates to a method for mass production of IL-13 protein by transforming E. coli into an E. coli preferred codon without changing the amino acid.
혈액세포의 생성은 간 세포(stem cell)로부터 수명이 짧은 혈액세포들이 계속적으로 생성되는 일생에 걸쳐 일어나는 과정으로(Metcalf, D., Science, 254, 529(1989)), 자극과 억제의 정반대되는 작용에 의해 항상성을 유지한다. 이러한 과정에 관련되는 조혈 성장인자는 G-CSF, M-CSF, CSF-1, GM-CSF 및 IL-3와 같은 CSF(colony stimulation factor)계 성장인자군으로서, 이들은 단독으로 조혈 모세포를 증식 분화시켜 조혈 세포로 성숙시키는 역할을 한다(Metacalf, D., Science, 254, 529(1989)). 이와는 대조적으로 SCF(stem cell factor)계 조혈 성장인자군은 단독으로는 효과가 없거나 미약하지만 CSF계 성장인자와 함께 작용할 경우 CSF계 성장인자에 의한 조혈 모세포의 증식 반응을 상승적으로 증진시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(Ikebuchi, K. et al., Proc. Natl. Acad. USA, 84, 9035(1987); Stanly, E. R. et al., Cell, 45, 667(1986)). 이러한 상승작용을 일으키는 성장인자는 최초의 조혈 모세포의 조절에 특히 중요한데, 이는 조혈 성장인자들간의 상승작용에 의해 조혈 모세포가 최적 상태로 증식하도록 자극될 수 있기 때문이다(Williams, n. et. al., Blood. 79, 58(1992)).The production of blood cells is a process that occurs throughout the life of continuous production of short-lived blood cells from stem cells (Metcalf, D., Science, 254, 529 (1989)), the opposite of stimulation and inhibition. Maintain homeostasis by action. Hematopoietic growth factors involved in this process are a group of colony stimulation factor (CSF) growth factors such as G-CSF, M-CSF, CSF-1, GM-CSF, and IL-3, which alone proliferate and differentiate hematopoietic stem cells. To mature into hematopoietic cells (Metacalf, D., Science, 254, 529 (1989)). In contrast, the SCF-based hematopoietic growth factor group is ineffective or weak alone, but when combined with the CSF-based growth factor, it can synergistically enhance the proliferative response of hematopoietic stem cells by the CSF-based growth factor. Known (Ikebuchi, K. et al., Proc. Natl. Acad. USA, 84, 9035 (1987); Stanly, ER et al., Cell, 45, 667 (1986)). This synergistic growth factor is particularly important for the regulation of the first hematopoietic stem cells because synergism between hematopoietic growth factors can stimulate the proliferation of hematopoietic stem cells to optimal conditions (Williams, n. Et. Al. , Blood. 79, 58 (1992).
사이토카인(cytokine)은 항체 생성에 관여하는 B 세포의 증식과 분화에 필수적인 물질로서 항체의 생성을 양적으로 결정할 뿐만 아니라 항체의 종류의 변화를 직접 유도하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Snaper, C. M. and Paul, W. E., Science, 236, 944-947(1987); Lutzker, S. M. et. al., Cell, 53, 177-184(1988)). 인터루킨 4(IL-4)는 B 세포와 단핵세포의 B7 및 BB-1 항원에 의해 활성화된 T 세포에 의해 생성되는 여러 사이토카인 중의 하나로서, B 세포에서 IgG4와 IgE의 변화를 유도하며, TGF(tumor growth factor)-베타는 IgA의 변화를 유도한다. 이 IL-4는 B 세포, T 세포 및 Mast 세포를 자극하며 더 나아가 조혈 모세포의 성장에 영향을 줄 뿐 아니라(Rennick, D. et al., Proc. Natl. Acad. USA, 84, 6889(1987)), PHA(phytohemagglutinin)에 의해 활성화된 인간 말초혈액의 단핵구(PBMC : peripheral blood mononuclear cell)를 증식하도록 자극한다(Minty, A. et al., Nature, 362, 248(1993)). IL-13은 IL-4와 같이 T 세포에서 생성되는, 분자량 약 10 kDa의 단백질로서 IL-4와 유사성을 가지며 당화되지 않고 분비되는 사이토카인이다. IL-4와 IL-13은 그들의 단백질 상의 N- 및 C-말단 부위에서 상당한 유사성을 갖는데, 이들 두 말단은 수용체와의 결합에 중요한 부위로 알려져 있다(Morrison, B. W. et al., J. Biol. Chem., 267, 11957-11963(1992)). IL-13은 정상적인 세포들에 대해 여러가지 기능을 가지며, 때로 IL-4와 같은 기능을 갖기도 한다. 또한 이 두 사이토카인이 작용하여 활성을 나타내는 세포들의 신호전달 수용체의 소단위체는 서로 유사하나 두 사이토카인이 결합하는 소단위체는 서로 달라서 이 두 사이토카인은 세포형에 따라 다른 형태로 생물학적 활성을 나타내는 것으로 알려졌다(Zurawski, S.M. et al., EMBO J., 12, 2663(1993)). 이러한 사실은 IL-4의 길항제(antagonist)로 작용하는 IL-4 의 돌연변이체가 IL-4와 IL-13의 T 세포에 대한 증식 효과를 저해하는 것으로 밝혀짐으로써 확인되었다. IL-13은 IL-4와 마찬가지로 인간의 말초혈액의 단핵구(PBMC)에서 지질당(lipopolysaccharide)에 의해 유도되는 염증성 사이토카인의 생성을 억제함으로써 염증을 조절하며, IL-4와 달리 IL-2와 함께 작용하여 거대핵 세포(LGL: large granular lymphocytes)에서 인터페론-γ의 합성을 증가시킴으로써 면역반응을 조절할 뿐 아니라, B 세포의 증식과 CD23 표면항원의 발현을 증가시키며 IL-4와 독립적으로 IgG4 및 IgE의 합성을 유도하는 등 매우 다양한 역할을 한다.Cytokines are essential for the proliferation and differentiation of B cells involved in the production of antibodies. In addition to quantitatively determining the production of antibodies, cytokines are known to directly induce changes in the types of antibodies (Snaper, CM and Paul, WE, Science, 236, 944-947 (1987); Lutzker, SM et. Al., Cell, 53, 177-184 (1988)). Interleukin 4 (IL-4) is one of several cytokines produced by T cells activated by B7 and BB-1 antigens in B and mononuclear cells, and induces changes in IgG4 and IgE in B cells. Tumor growth factor-beta induces changes in IgA. This IL-4 stimulates B cells, T cells and Mast cells and further affects the growth of hematopoietic stem cells (Rennick, D. et al., Proc. Natl. Acad. USA, 84, 6889 (1987). ), And stimulates the proliferation of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) activated by phytohemagglutinin (PHA) (Minty, A. et al., Nature, 362, 248 (1993)). IL-13, like IL-4, is a cytokine that is produced in T cells and has a molecular weight of about 10 kDa and is secreted without glycosylation with similarity to IL-4. IL-4 and IL-13 have significant similarities at the N- and C-terminal sites on their proteins, both of which are known to be important sites for binding to receptors (Morrison, BW et al., J. Biol. Chem., 267, 11957-11963 (1992). IL-13 has several functions on normal cells, and sometimes has the same function as IL-4. In addition, the subunits of the signaling receptors of the two cytokines acting and acting are similar to each other, but the subunits to which the two cytokines bind are different, so the two cytokines exhibit biological activity in different forms depending on the cell type. Zurawski, SM et al., EMBO J., 12, 2663 (1993). This fact was confirmed by the mutant of IL-4 acting as an antagonist of IL-4, and found to inhibit the proliferative effect on T cells of IL-4 and IL-13. IL-13, like IL-4, regulates inflammation by inhibiting the production of inflammatory cytokines induced by lipopolysaccharide in monocytes (PBMCs) of human peripheral blood. Unlike IL-4, IL-13 regulates inflammation. Working together to increase the synthesis of interferon-γ in large granular lymphocytes (LGL), it not only regulates the immune response but also increases the proliferation of B cells and the expression of CD23 surface antigens and is independent of IL-4 and IgG4 and It plays a wide variety of roles, including inducing the synthesis of IgE.
따라서, 이와 같이 다양한 기능을 갖는 IL-13을 대량 생산할 수 있다면 패혈증성 쇼크(septic shock), 류마티스 등과 같은 염증성 질환의 임상적 치료에 유용하게 이용될 수 있을 것이며 IL-2에 의해 유도된 거대핵 세포의 킬러 활성을 증가시키는 기능을 응용하여 활용할 수 있을 것이다.Therefore, if the mass production of IL-13 having various functions can be usefully used for the clinical treatment of inflammatory diseases such as septic shock, rheumatism and the like, the macronucleus induced by IL-2 It may be possible to apply the function to increase the killer activity of the cell.
이에 본 발명자들은 대장균에서 IL-13 단백질을 대량으로 얻기 위하여 인간 T 세포로부터 mRNA를 추출하여 cDNA를 합성하고 IL-13 유전자를 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction)으로 얻어 대장균에서 발현시킨 결과 그 발현 정도가 매우 낮은 것을 발견하여 이를 개선하기 위해 연구를 계속한 결과, IL-13 유전자의 5' 말단 염기서열을 아미노산 변화없이 대장균 선호코돈으로 치환 변형시켜 대장균에서 발현시키면 IL-13 단백질을 높은 발현율로 생산할 수 있음을 밝혀 내어 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors synthesized cDNA by extracting mRNA from human T cells to obtain a large amount of IL-13 protein in Escherichia coli and expressing the IL-13 gene in E. coli by polymerase chain reaction. As a result of finding a very low degree and continuing to improve the research, the 5 'terminal sequence of the IL-13 gene was replaced with E. coli preferred codon without changing the amino acid and expressed in E. coli, resulting in a high expression rate of the IL-13 protein. It was found that it can be produced to complete the present invention.
본 발명의 목적은 패혈증성 쇼크, 류마티스 등의 염증성 질환의 치료 및 IL-2에 의해 유도된 거대핵 세포의 킬러 활성을 증가시키는 IL-13의 기능을 응용하는 연구분야에 유용하게 이용될 수 있는 IL-13 단백질을 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention can be useful in the field of treatment of inflammatory diseases such as sepsis shock, rheumatism and the like, and the application of the function of IL-13 to increase the killer activity of megakaryocytes induced by IL-2. It is to provide a method for mass production of IL-13 protein.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 IL-13 단백질을 코드하는 폴리뉴클레오티드의 5'-말단 염기서열이 아미노산 변화없이 대장균이 선호하는 염기서열로 변형된 재조합 IL-13 유전자, 상기 유전자를 포함하는 발현벡터 및 상기 발현벡터로 형질전환된 대장균을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a recombinant IL-13 gene, wherein the 5'-terminal sequence of the polynucleotide encoding the IL-13 protein is transformed into a preferred sequence of E. coli without changing the amino acid, comprising the gene An expression vector and E. coli transformed with the expression vector are provided.
본 발명에서는 또한 상기 형질전환된 대장균을 IL-13의 발현에 적절한 배지에서 배양하고, 생산된 IL-13을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 IL-13 단백질의 대량 생산 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for mass production of IL-13 protein comprising culturing the transformed E. coli in a medium suitable for expression of IL-13, and separating and purifying the produced IL-13.
도 1은 활성화된 인간 T 세포 유래의 인터루킨-13의 염기서열 및 아미노산 서열을 나타낸 것이고,1 shows the nucleotide sequence and the amino acid sequence of interleukin-13 derived from activated human T cells,
도 2는 활성화된 인간 T 세포 유래의 인터루킨-13 유전자를 대장균 발현벡터 pET IL-13으로 클로닝하는 과정을 도시한 것이고,Figure 2 shows the process of cloning the interleukin-13 gene derived from activated human T cells with E. coli expression vector pET IL-13,
도 3은 인터루킨-13 유전자 및 본 발명의 변형된 인터루킨-13 유전자를 포함하는 각각의 발현벡터 pET IL-13 및 pET RIL-13으로 형질전환된 대장균을 배양한 후 배양세포 파쇄액을 SDS-폴리 아크릴 아마이드 젤 전기영동한 결과이며,Figure 3 is cultured E. coli transformed with the respective expression vectors pET IL-13 and pET RIL-13 containing the interleukin-13 gene and the modified interleukin-13 gene of the present invention, the culture cell lysate is SDS-poly Acrylamide gel is the result of electrophoresis,
도 4는 본 발명에 따라 5' 말단 염기서열이 변형된 인터루킨-13 유전자를 대장균 발현벡터 pET RIL-13으로 클로닝하는 과정을 도시한 것이고,Figure 4 shows the procedure for cloning the interleukin-13 gene 5 'terminal sequence modified in accordance with the present invention E. coli expression vector pET RIL-13,
도 5는 활성화된 T 세포 유래의 천연형 인터루킨-13 유전자의 5' 말단 염기서열과 본 발명의 변형된 인터루킨-13 유전자의 5' 말단 염기서열을 비교한 것이다.Figure 5 compares the 5 'terminal sequence of the native interleukin-13 gene derived from activated T cells with the 5' terminal sequence of the modified interleukin-13 gene of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
먼저 인간의 T 세포를 분리하고 Con-A로 처리하여 활성화시킨후 이로부터 RNA를 추출하여 이로부터 올리고 d(T) 시발체를 이용하여 역전사효소에 의해 cDNA를 합성한다.First, human T cells are isolated, treated with Con-A, activated, RNA is extracted therefrom, and cDNA is synthesized by reverse transcriptase using oligo d (T) primer.
한편, IL-13의 염기서열 정보(McKenzie, A. N. et al., Proc. Natl. Acad. USA, 90, 3735-3739(1993))로부터 IL-13 유전자의 5' 말단과 3' 말단에 대응하는 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, 이하 PCR이라 함)용 시발체를 각각 고안 합성한다. 5' 시발체는 대장균 발현벡터로 클로닝이 용이하도록 제한효소 인지부위가 존재하도록 하고, 이에 대응하는 3' 시발체는 종료코돈과 제한효소 인지부위를 삽입하여 시작 코돈으로부터 단백질이 합성되어 인위적으로 삽입한 종료코돈에서 단백질 합성이 완료되도록 한다. 이들 시발체들과 주형으로 상기에서 합성한 인간 T 세포 cDNA를 이용하여 PCR에 의해 IL-13 유전자를 증폭시킨다.Meanwhile, the nucleotide sequence information of IL-13 (McKenzie, AN et al., Proc. Natl. Acad. USA, 90, 3735-3739 (1993)) corresponds to the 5 'and 3' ends of the IL-13 gene. The primers for the polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as PCR) are each designed and synthesized. The 5 'primer has a restriction enzyme recognition site to facilitate cloning with an E. coli expression vector, and the corresponding 3' primer inserts an end codon and a restriction enzyme recognition site to synthesize a protein from the start codon and to artificially insert Allow protein synthesis to complete in the codon. IL-13 gene is amplified by PCR using human T cell cDNA synthesized above with these primers and templates.
상기와 같이 증폭된 IL-13 유전자를 제한효소로 절단하여 얻어진 유전자 단편을 대장균 발현벡터 pETUB A545(KCTC 0151BP)의 UB A545 유전자와 치환시켜, IL-13 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터 pET IL-13을 제작한다.The gene fragment obtained by cutting the amplified IL-13 gene with the restriction enzyme was replaced with the UB A545 gene of E. coli expression vector pETUB A545 (KCTC 0151BP), and the E. coli expression vector pET IL-13 containing the IL-13 gene. To produce.
다른 한편으로, IL-13 유전자의 5' 말단에 대한 PCR용 무작위 시발체를 고안 합성하는데, 이 무작위 시발체는 아미노산 서열의 변화없이 염기 서열 만이 무작위로 변형되도록 설계함과 동시에 대장균 발현벡터로의 클로닝이 용이하도록 제한효소 인지부위가 삽입된다. 앞서 제작한 3' 시발체와 무작위 시발체를 이용하고 주형으로 상기 발현벡터 pET IL-13을 사용하여 PCR에 의해 IL-13의 5' 말단의 염기서열이 변형된 유전자를 증폭시킨다. 증폭된 5' 말단이 변형된 IL-13 유전자를 제한효소로 절단하여 얻은 유전자 단편을 적절한 대장균 발현 벡터, 예를 들면 대장균 발현 벡터인 pETUB A545(KCTC 0151BP)의 UB A545 유전자와 치환시켜 5' 말단이 변형된 IL-13 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터 pET RIL-13을 제작한다.On the other hand, a random primer for PCR for the 5 'end of the IL-13 gene is designed and synthesized. The random primer is designed to randomly modify only the base sequence without changing the amino acid sequence and to clone into an E. coli expression vector. Restriction enzyme recognition sites are inserted for ease. The 3 'primer and the random primer prepared above were used, and the expression vector pET IL-13 was used as a template to amplify a gene whose base sequence at the 5' end of IL-13 was modified by PCR. Gene fragment obtained by cleaving the IL-13 gene modified with the amplified 5 'end with a restriction enzyme was replaced with an appropriate E. coli expression vector, for example, the UB A545 gene of pETUB A545 (KCTC 0151BP), which is an E. coli expression vector. E. coli expression vector pET RIL-13 containing the modified IL-13 gene was constructed.
이와 같이 제조된 IL-13 발현벡터를 이용하여 적당한 숙주 미생물, 예를 들면 대장균 균주 BL21(DE3)/pLysS 등을 형질전환시킨다. 이렇게 형질전환된 대장균 균주는, IL-13의 발현을 위해 적당한 배지, 예를 들면 엠피실린 및 클로람페니콜 함유 액체 루리아 배지를 이용하여 배양한 후 M9 배지를 이용하여 대량 배양한다. 배양액 중에 발현, 분비된 IL-13은 적절한 정제 과정을 거쳐 대량으로 얻을 수 있다.The IL-13 expression vector thus prepared is used to transform a suitable host microorganism, such as Escherichia coli strain BL21 (DE3) / pLysS. This transformed E. coli strain is cultured using a medium suitable for the expression of IL-13, such as empicillin and chloramphenicol-containing liquid luria medium, followed by mass culture using M9 medium. IL-13 expressed and secreted in the culture solution can be obtained in large quantities through an appropriate purification process.
이하, 하기 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention, the present invention is not limited to these.
<제조예> IL-13 유전자의 증폭 및 이를 함유하는 대장균 발현벡터 제조Preparation Example Amplification of the IL-13 Gene and Preparation of an E. Coli Expression Vector Containing the Same
(단계 1) 활성화된 T 세포로부터 cDNA 합성(Step 1) cDNA synthesis from activated T cells
인간의 혈액에서 T 세포를 분리하여 Con-A(5㎍/㎖)로 16 시간 동안 처리하여 활성화시킨후 이로부터 콜로진스키 등의 방법(Cholozynski, P. et al., Anal. Biochem., 162, 156(1987))에 따라 다음과 같이 RNA를 추출하였다. 5x106의 활성화된 T 세포에 1 ㎖의 RNA 추출액(4 M 구아니딘 티오시아네이트, 25 mM 시트르산 나트륨, pH 7.0, 0.5 % 사코실, 0.1 M 2-머캅토에탄올)을 가하고 진탕시켜 세포막을 파괴시켰다. 세포 파쇄액에 0.8 ㎖의 2 M 아세트산 나트륨(pH 4.0), 0.8 ㎖의 페놀 및 1.6 ㎖의 클로로포름-이소아밀알콜(49:1, v/v)을 가하여 잘 혼합한 다음 4 ℃에서 12,000 g로 15 분간 원심분리하였다. 상층의 수용액을 동부피의 이소프로판올을 함유한 새 용기에 옮기고 -20 ℃에서 약 1 시간 동안 방치한 다음 4 ℃에서 12,000 g로 20 분간 원심분리하여 RNA 침전물을 얻었다. 이 침전물을 75 % 에탄올로 세척한 다음 진공 건조시키고 20㎕의 TE 완충액(10 mM 트리스-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA)에 용존시켰다. 단일 가닥 cDNA를 합성하기 위해 상기 RNA 용액 10 ㎕에 2 ㎕의 0.1 M 메틸머큐리((CH3)2Hg)를 가한 다음 상온에서 10 분간 방치하여 RNA의 2차 구조를 풀어주고 2 ㎕의 1M 2-머캅토에탄올을 가하여 5 분간 반응시켰다. 여기에 5 ㎕의 10 배 농축 역전사효소 반응액(500 mM 트리스-HCl, pH 8.3, 750 mM KCl, 30 mM MgCl2, 10 mM 디티오트레이톨), 2.5 ㎕의 10 mM dNTP혼합액(dGTP, dATP, dTTP, dCTP가 각각 10 mM), 24 ㎕의 디에틸피로카보네이트(DEPC)가 처리된 증류수, 1.0 ㎕의 RNA 분해효소 억제제(RNasin, 1 U/㎕, Promega사, 미국), 1 ㎕의 올리고(dT)12-18시발체(oligo(dT)12-18primer, Gibco BRL, 미국)를 가하고 상온에서 10 분간 방치시켜 RNA 주형과 시발체가 잘 접합되게 한 후 2.5 ㎕의 역전사 효소(18 U/㎕, Superscript RNase H-역전사효소, BRL, 미국)를 가하고 37 ℃에서 1 시간 동안 반응시켜 인간 T 세포 cDNA 가닥을 합성하였다.T cells were isolated from human blood and treated with Con-A (5 μg / ml) for 16 hours to activate the cells, followed by Korozinski et al. (Cholozynski, P. et al., Anal. Biochem., 162). , 156 (1987)), RNA was extracted as follows. 1 ml of RNA extract (4 M guanidine thiocyanate, 25 mM sodium citrate, pH 7.0, 0.5% sacosyl, 0.1 M 2-mercaptoethanol) was added to 5x10 6 activated T cells to disrupt the cell membrane. . To the cell lysate, 0.8 ml of 2 M sodium acetate (pH 4.0), 0.8 ml of phenol and 1.6 ml of chloroform-isoamyl alcohol (49: 1, v / v) were added and mixed well, followed by 12,000 g at 4 ° C. Centrifuged for 15 minutes. The aqueous solution of the upper layer was transferred to a new vessel containing isopropanol of eastern blood, left for about 1 hour at -20 ℃ and centrifuged for 20 minutes at 12,000 g at 4 ℃ to obtain an RNA precipitate. The precipitate was washed with 75% ethanol and then dried in vacuo and dissolved in 20 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA). To synthesize single stranded cDNA, 2 μl of 0.1 M methylmercury ((CH 3 ) 2 Hg) was added to 10 μl of the RNA solution, and the mixture was left at room temperature for 10 minutes to release the secondary structure of RNA and 2 μl of 1M 2. Mercaptoethanol was added and reacted for 5 minutes. 5 μl of 10-fold concentrated reverse transcriptase reaction solution (500 mM Tris-HCl, pH 8.3, 750 mM KCl, 30 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol), 2.5 μl of 10 mM dNTP mixture (dGTP, dATP) , dTTP, dCTP each 10 mM), 24 μl diethylpyrocarbonate (DEPC) treated distilled water, 1.0 μl RNA degrading enzyme inhibitor (RNasin, 1 U / μl, Promega, USA), 1 μl oligo (dT) 12-18 primer (oligo (dT) 12-18 primer, Gibco BRL, USA) was added and allowed to stand at room temperature for 10 minutes to allow RNA template and primer to be well conjugated, followed by 2.5 μl reverse transcriptase (18 U / μl , Superscript RNase H-reverse transcriptase, BRL, USA) was added and reacted at 37 ° C. for 1 hour to synthesize human T cell cDNA strands.
(단계 2) 시발체의 합성(Step 2) Synthesis of the primer
단계 1에서 제조한 cDNA로부터 PCR에 의해 IL-13 유전자를 증폭시키기 위해 다음과 같은 시발체들을 핵산합성기(DNA Synthesizer, Applied Biosystems Inc., 미국)를 이용하여 합성하였다.To amplify the IL-13 gene by PCR from the cDNA prepared in step 1, the following primers were synthesized using a nucleic acid synthesizer (DNA Synthesizer, Applied Biosystems Inc., USA).
시발체 NDEIL-13 [5'-GCCTTCATATGGGCCCTGTGCCTCCCTCTACAG-3']는 제한효소 NdeI 인지 부위(밑줄친 부분)를 갖고 IL-13의 1번째 아미노산 부터 7번째 아미노산을 코딩하는 염기서열을 갖도록 고안하였고;The primer NDEIL-13 [5'-GCCTTCATATGGGCCCTGTGCCTCCCTCTACAG-3 '] was designed to have a restriction enzyme NdeI recognition site (underlined) and to have a nucleotide sequence encoding the first to seventh amino acids of IL-13;
시발체 IL-13L [5'-TTCTTGTCGACTTATCAGTTGAACCGTCCCTCGCGAA-3']는 제한효소 SalI 인지 부위(밑줄친 부분)와 IL-13의 종료코돈을 갖도록 고안하였다.The primer IL-13L [5'-TTCTTGTCGACTTATCAGTTGAACCGTCCCTCGCGAA-3 '] was designed to have a restriction enzyme SalI recognition site (underlined) and an end codon of IL-13.
(단계 3) IL-13 유전자의 증폭(Step 3) Amplification of the IL-13 Gene
IL-13 유전자를 증폭하기 위해 다음과 같이 중합효소 연쇄반응을 수행하였다. 반응튜브에 단계 2에서 얻은 2 ㎍의 시발체 NDEIL-13, 2 ㎍의 시발체 IL-13L을 넣고 주형으로 상기 단계 1에서 얻은 활성화된 인간 T 세포 cDNA 1 ng을 넣은 다음, 10 ㎕의 10 배 중합 완충용액(500 mM KCl, 100 mM 트리스-HCl, pH 9.0, 1 % 트리톤 X-100, 2.5 mM MgCl2), 10 ㎕의 2 mM dNTP(각 2 mM dGTP, 2 mM dATP, 2 mM dCTP, 2 mM dTTP), 2.5 단위체의 Taq 중합효소를 가하고 증류수를 가하여 총 부피를 100 ㎕로 한 후, 95 ℃에서 1 분(변성 단계), 55 ℃에서 40 초(담금 단계), 72 ℃에서 2 분(중합 단계)의 조건으로 PCR을 40 회 실시하였다. 이로부터 얻은 PCR 산물을 7 % 아크릴아마이드 젤에서 분리한 결과 약 340 염기쌍의 핵산이 증폭되었음을 확인하였고, 동일 조건의 아크릴아마이드 젤로부터 분리정제하였다. 이하 이 핵산 단편을 '단편 IL-13' 이라 한다.To amplify the IL-13 gene, polymerase chain reaction was performed as follows. 2 μg of the primer NDEIL-13 obtained in step 2 and 2 μg of the primer IL-13L were added to the reaction tube, and 1 ng of activated human T cell cDNA obtained in step 1 was used as a template, followed by 10 μl of 10-fold polymerization buffer. Solution (500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl, pH 9.0, 1% Triton X-100, 2.5 mM MgCl 2 ), 10 μl of 2 mM dNTP (2 mM dGTP, 2 mM dATP, 2 mM dCTP, 2 mM) dTTP), 2.5 units of Taq polymerase was added and distilled water was added to make the total volume 100 μl, followed by 1 minute at 95 ° C. (denature step), 40 seconds at 55 ° C. (immersion step), and 2 minutes at 72 ° C. (polymerization). PCR was performed 40 times under the conditions of step). PCR products obtained therefrom were separated from the 7% acrylamide gel, it was confirmed that the nucleic acid of about 340 base pairs was amplified, and purified from acrylamide gel under the same conditions. This nucleic acid fragment is hereinafter referred to as 'fragment IL-13'.
(단계 4) 유전자 염기서열 확인(Step 4) Gene Sequence Confirmation
증폭된 유전자의 염기서열을 생거 등의 방법(Sanger, F., PANS U.S.A., 74, 5463(1977))에 따라 다음과 같이 수행하였다.The nucleotide sequence of the amplified gene was performed as follows by Sanger et al. (Sanger, F., PANS U.S.A., 74, 5463 (1977)).
먼저, 증폭된 '단편 IL-13' 1 ㎍을 NEB 완충용액 2(50 mM NaCl, 10 mM 트리스-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM 디티오트레이톨, pH 7.9)의 조건하에서 클레나우(Klenow) 중합효소로 처리하여 평활말단을 만든 후 이를 페놀/클로로포름으로 추출하여 20 ㎕의 TE(10 mM 트리스-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) 용액에 용존시켰다. 이를 '단편 IL-13K'라 한다.First, 1 μg of the amplified 'fragment IL-13' was treated with Klenow under conditions of NEB buffer 2 (50 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM dithiothreitol, pH 7.9). A smooth end was prepared by treatment with a polymerase, which was then extracted with phenol / chloroform and dissolved in 20 µl of TE (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) solution. This is called 'fragment IL-13K'.
한편, 플라스미드 M13mp18 2 ㎍을 NEB 완충용액 2의 조건하에서 제한효소 Smal으로 완전 절단한 후 이를 0.7 % 아가로스 젤에서 분리하여 약 7 kb의 핵산 절편을 분리 정제하였다. 이하 이 핵산 절편을 '단편 M13-SM'이라 한다.Meanwhile, 2 μg of plasmid M13mp18 was completely cleaved with restriction enzyme Smal under the conditions of NEB buffer 2, and then separated from the 0.7% agarose gel to isolate and purify the nucleic acid fragment of about 7 kb. This nucleic acid fragment is hereinafter referred to as "fragment M13-SM".
이어서 접합반응 용기에 100 ng의 '단편 IL-13K', 100 ng의 '단편 M13-SM'을 넣고 2 ㎕의 10 배 접합반응용액(500 mM 트리스-HCl, 100 mM MgCl2, 100 mM 디티오트레이톨, 10 mM ATP, 250 ㎍/㎖ 소 혈청 알부민, pH 7.8)과 10 단위체의 T4 DNA 리가제를 넣은 다음 총 부피가 20 ㎕가 되도록 증류수를 가하여 16 ℃에서 12 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 이를 대장균 JM 105(ATCC 47016)에 형질전환시키고 형질전환된 세포에 8 ㎕의 0.2 M IPTG(이소프로필-β-D-티오갈락토피라노사이드, USB cat. no. 17884, 미국) 용액을 넣고 미리 배양된 헬퍼 세포(대장균 JM 105) 100 ㎕, 3 ㎖의 2XYT 상층아가(soft agar, 1 ℓ당 16 g의 박토트립톤, 10 g의 효모 추출물, 5 g의 박토아가)와 25 ㎕의 4 % X-gal 용액을 혼합하고 최소평판배지 A(min A plate, 1 ℓ당 10.5 g의 K2HPO4, 1 g의 (NH4)2SO4, 0.5 g의 시트르산 나트륨, 12 g의 박토아가, 1 ㎖의 20 % MgSO4, 0.5 ㎖의 1 % Vit. B, 10 ㎖의 50 % 글루코즈) 위에 고르게 도포하였다. 37 ℃에서 12 시간 동안 배양하여 생성된 투명한 플라크를 이쑤시게로 찍어서 2 ㎖의 2XYT 액체 배지에서 37 ℃로 5 시간 동안 배양한 후 원심분리하였다. 수득한 상층액에 1/4부피의 PEG/NaCl(20 % 플로에틸렌글리콜/2.5 M 염화나트륨)을 넣고 M13 파아지를 수거해서 단일가닥 핵산을 추출하여 염기서열을 분석한 결과, IL-13의 염기서열을 가짐을 확인하였다. 도 1은 IL-13 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 나타낸 것이다.Subsequently, 100 ng of 'fragment IL-13K' and 100 ng of 'fragment M13-SM' were placed in a conjugation vessel, and 2 μl of 10-fold conjugation reaction solution (500 mM Tris-HCl, 100 mM MgCl 2 , 100 mM dithio). Tethanol, 10 mM ATP, 250 μg / ml bovine serum albumin, pH 7.8) and 10 units of T4 DNA ligase were added, and distilled water was added to a total volume of 20 μl and reacted at 16 ° C. for 12 hours. Upon completion of the reaction, it was transformed into E. coli JM 105 (ATCC 47016) and transformed into 8 μl of 0.2 M IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, USB cat. No. 17884, USA). 100 μl of pre-cultured helper cells (E. coli JM 105), 3 ml of 2XYT supernatant agar (soft agar, 16 g bactotrypton per liter, 10 g yeast extract, 5 g bactoagar) and 25 Mix the μL 4% X-gal solution and place a minimum plate A (min A plate, 10.5 g K 2 HPO 4 per 1 L, 1 g (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.5 g sodium citrate, 12 g Bactoa was applied evenly over 1
(단계 5) IL-13 유전자를 함유하는 대장균 발현벡터 제조(Step 5) Preparation of E. coli expression vector containing IL-13 gene
플라스미드 pETUB A545(대한민국 특허출원 제 96-5096 호, KCTC 0151BP) 2 ㎍을 NEB 완충용액 2의 조건하에서 제한효소 NdeI과 SalI으로 완전 절단한 다음 1 % 아가로스 젤에서 전기영동으로 분리하여 4.5 kb의 핵산 절편을 얻었다. 이하, 이 핵산 절편을 '단편 pET-N/L'이라 칭한다.2 μg of plasmid pETUB A545 (Korean Patent Application No. 96-5096, KCTC 0151BP) was completely cleaved with restriction enzymes NdeI and SalI under conditions of NEB buffer 2, followed by electrophoresis on 1% agarose gel and subjected to 4.5 kb. Nucleic acid fragments were obtained. Hereinafter, this nucleic acid fragment is referred to as "fragment pET-N / L".
한편, 상기 단계 3에서 얻은 '단편 IL-13' 2 ㎍을 제한효소 NEB 완충용액 2의 조건하에서 제한효소 NdeI과 SalI으로 완전 절단한 다음, 7 % 아크릴아마이드 젤로 전기영동 분리하여 약 340 염기쌍의 핵산 절편을 얻었다. 이하, 이 핵산 절편을 '단편IL-13-N/L'이라 칭한다.Meanwhile, 2 μg of 'fragment IL-13' obtained in step 3 was completely digested with restriction enzymes NdeI and SalI under the conditions of restriction enzyme NEB buffer solution 2, followed by electrophoresis separation with 7% acrylamide gel, followed by nucleic acid of about 340 base pairs. Obtained intercept. Hereinafter, this nucleic acid fragment is referred to as "fragment IL-13-N / L".
접합반응 용기에 100 ng의 '단편 IL-13-N/L'과 100 ng의 '단편 pET-N/L'을 넣고 2 ㎕의 10 배 접합반응용액과 10 단위체의 T4 DNA 리가제를 가한 다음 총 부피가 20 ㎕가 되도록 증류수를 가하고 16 ℃에서 12 시간 동안 반응시켰다. 접합 반응이 끝나면 대장균 HB 101(ATCC 33694)에 형질전환시킨 후, 50㎍/㎖의 엠피실린을 함유하는 고체 루리아 배지 플레이트 상에서 형질전환된 균체를 선별하고 이로부터 플라스미드를 추출하여 제한효소 및 염기서열 분석에 의해 IL-13 유전자를 포함하는 대장균 발현벡터 pET IL-13을 얻었다. 도 2는 IL-1 유전자를 대장균에서 발현시키기 위한 벡터의 제작 과정을 도시한 것이다.Put 100 ng of fragment IL-13-N / L and 100 ng of fragment pET-N / L into the conjugation vessel and add 2 μl of 10-fold conjugation solution and 10 units of T4 DNA ligase. Distilled water was added to a total volume of 20 μl and reacted at 16 ° C. for 12 hours. After the conjugation reaction, E. coli HB 101 (ATCC 33694) was transformed, transformed cells were selected on a solid Luria medium plate containing 50 μg / ml of empicillin, and plasmids were extracted therefrom to restriction enzymes and nucleotide sequences. The E. coli expression vector pET IL-13 containing the IL-13 gene was obtained by analysis. Figure 2 shows the manufacturing process of the vector for expressing the IL-1 gene in E. coli.
상기 플라스미드 pET IL-13을 발현 숙주인 대장균 BL21(DE3)/pLysS(Novagen Inc., 미국 위스콘신 53711 매디슨 소재)에 형질전환시켰다.The plasmid pET IL-13 was transformed into an expression host E. coli BL21 (DE3) / pLysS (Novagen Inc., 53711 Madison, Wisconsin, USA).
(단계 6) 대장균에서 IL-13 유전자의 발현(Step 6) Expression of IL-13 Gene in Escherichia Coli
상기 단계 5에서 얻은 재조합 대장균 세포를 50 ㎍/㎖의 엠피실린(ampicillin)과 25 ㎍/㎖의 클로람페니콜(chloramphenicol)이 함유된 액체 루리아(Luria) 배지(6 % 박토트립톤, 0.5 % 효모 추출물, 1% 염화나트륨)에서 12 시간 동안 진탕배양하였다. 배양액 3 ㎖를 다시 300 ㎖의 M9 배지(40 mM K2HP04, 22 mM KH2PO4, 8.3 mM NaCl, 18.7 mM NH4Cl, 1 % 글루코즈, 0.1 mM MgSO4, 0.1 mM CaCl2, 0.4 % 카사미노산, 10 ㎍/㎖ Vit. B1, 40 ㎍/㎖ 엠피실린, 25 ㎍/㎖ 클로람페니콜)로 옮겨서 37 ℃에서 약 4 시간 동안 진탕배양하여 배양액의 흡광도가 650 nm에서 약 0.3 정도가 될 때 최종농도 0.4 mM이 되도록 IPTG를 첨가하였다. IPTG를 첨가한 지 약 4 시간후에 세포 배양액의 흡광도를 측정하고 원심분리기(Beckman J2-21, JA14 rotor)를 이용하여 11,000 rpm에서 25 분간 원심분리하여 대장균 세포 침전물을 수거하였다. 수거한 세포 침전물을 램리의 방법(Laemmli, Nature, 227, 680(1970))에 따라 SDS의 존재하에 12 % 폴리아크릴아마이드 젤에서 전기영동하였다. 그 결과는 도 3의 C 열에 나타나 있는데, 여기에서 보면 IL-13의 발현이 매우 미미함을 알 수 있다.Recombinant Escherichia coli cells obtained in step 5 were prepared using liquid Luria medium (6% bactotryptone, 0.5% yeast extract) containing 50 μg / ml of ampicillin and 25 μg / ml of chloramphenicol. 1% sodium chloride) was shaken for 12 hours. 3 ml of the culture was again added to 300 ml of M9 medium (40 mM K 2 HP0 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, 10 μg / ml Vit.B 1 , 40 μg / ml empicillin, 25 μg / ml chloramphenicol) and shake incubated at 37 ° C. for about 4 hours so that the absorbance of the culture is about 0.3 at 650 nm. IPTG was added at a final concentration of 0.4 mM. About 4 hours after the addition of IPTG, 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 rotor). The collected cell precipitates were electrophoresed on 12% polyacrylamide gels in the presence of SDS according to Lamley's method (Laemmli, Nature, 227, 680 (1970)). The results are shown in column C of FIG. 3, where it can be seen that the expression of IL-13 is very small.
<실시예 > 5′ 말단에 변형된 염기서열을 갖는 IL-13 유전자의 증폭 및 발현<Example> Amplification and Expression of IL-13 Gene Having Modified Nucleotide Sequence at 5 ′ End
(단계 1) 활성화된 T세포로부터 cDNA합성(Step 1) cDNA synthesis from activated T cells
제조예의 단계 1의 방법과 동일한 방법으로 cDNA를 합성하였다.CDNA was synthesized in the same manner as in Step 1 of Preparation.
(단계 2) 시발체의 합성(Step 2) Synthesis of the primer
시발체 NRIL-13 [5'-GGCCGCATATGGGNCCNGTNCCNCCNTCNACNGCNCTNAG(A/G)GA(A/G) CTNAT(A/C/T)GA(A/G)GA(A/G)CTNGTNAA(C/T)ATCACCCAGAACCAGAAGGCT-3']는 제한효소 NdeI 인지 부위(밑줄친 부분)를 갖고 IL-13의 1번째 아미노산부터 19번째 아미노산을 코드하는 염기서열을 아미노산 변화없이 무작위로 변형시켰으며 그 이후는 IL-13의 20번째 아미노산 부터 26번째 아미노산을 코드하는 염기서열과 일치하도록 고안하였다.Primer NRIL-13 [5'-GGCCGCATATGGGNCCNGTNCCNCCNTCNACNGCNCTNAG (A / G) GA (A / G) CTNAT (A / C / T) GA (A / G) GA (A / G) CTNGTNAA (C / T) ATCACCCAGAACCAGAAGGCT-3 ' ] Had a restriction enzyme NdeI recognition site (underlined) and randomly modified the nucleotide sequences encoding the 1st to 19th amino acids of IL-13 with no amino acid changes. It was designed to match the nucleotide sequence encoding the 26th amino acid.
(단계 3) 5′말단에 변형된 염기서열을 갖는 IL-13 유전자의 증폭(Step 3) Amplification of IL-13 gene having a modified nucleotide sequence at the 5 'end
반응 용기에 상기에서 얻은 2 ㎍의 시발체 NRIL-13, 2 ㎍의 시발체 IL-13L을 넣은 다음 주형으로 제조예의 단계 5에서 얻은 플라스미드 pET IL-13을 1 ng 넣고 10 ㎕의 10배 중합완충용액(500 mM KCl, 100 mM 트리스-HCl, pH 9.0, 1 % 트리톤 X-100, 2.5 mM MgCl2), 10 ㎕의 2 mM dNTP(각 2 mM dGTP, 2 mM dATP, 2 mM dCTP, 2 mM dTTP), 2.5 단위체의 Taq 중합효소를 가한 다음 증류수를 가하여 총 부피를 100 ㎕로 한 후, 95 ℃에서 1 분(변성 단계), 55 ℃에서 40 초(담금 단계), 72 ℃에서 2 분(중합 단계)의 조건으로 PCR을 25회 실시하였다. 이로부터 얻은 PCR 산물을 7 % 아크릴아마이드 젤에서 분리한 결과 약 340 염기쌍의 핵산이 증폭되었음을 확인하였고, 동일 조건의 아클릴아마이드 젤로부터 분리 정제하였다. 이하 이 핵산 단편을 '단편 RIL-13'이라 한다.2 μg of the primer NRIL-13 and 2 μg of the primer IL-13L obtained in the reaction vessel were added, and then 1 ng of the plasmid pET IL-13 obtained in step 5 of Preparation Example was added as a template, and 10 μl of 10-fold polymerization buffer solution ( 500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl, pH 9.0, 1% Triton X-100, 2.5 mM MgCl 2 ), 10 μl of 2 mM dNTP (2 mM dGTP, 2 mM dATP, 2 mM dCTP, 2 mM dTTP) After adding 2.5 units of Taq polymerase, distilled water was added to make the total volume 100 μl, followed by 1 minute at 95 ° C. (denature step), 55 seconds at 40 ° C. (immersion step), and 72 minutes at 2 ° C. (polymerization step). PCR was performed 25 times under the conditions of). PCR products obtained therefrom were separated from the 7% acrylamide gel was confirmed that the nucleic acid of about 340 base pairs were amplified, and purified from the acrylamide gel under the same conditions. This nucleic acid fragment is hereinafter referred to as "fragment RIL-13".
(단계 4) 5' 말단에 변형된 염기서열을 갖는 IL-13 유전자를 포함하는 발현벡터 제조(Step 4) Preparation of an expression vector comprising an IL-13 gene having a modified nucleotide sequence at the 5 'end
상기 단계 3에서 얻은 '단편 RIL-13' 2 ㎍을 NEB 완충용액 2(50 mM NaCl, 10 mM 트리스-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM 디티오트레이톨, pH 7.9)의 조건하에서 제한효소 NdeI과 SalI으로 완전 절단한 다음 7 % 아크릴아마이드 젤로 전기영동 분리하여 약 340 염기쌍의 핵산 절편을 얻었다. 이하, 이 핵산 절편을 '단편 RIL-13-N/L'이라 칭한다.2 μg of 'fragment RIL-13' obtained in step 3 was subjected to restriction enzyme NdeI under conditions of NEB buffer solution 2 (50 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM dithiothreitol, pH 7.9). After complete cleavage with SalI and electrophoresis separation with 7% acrylamide gel, nucleic acid fragments of about 340 base pairs were obtained. Hereinafter, this nucleic acid fragment is referred to as "fragment RIL-13-N / L".
접합반응 용기에 100 ng의 '단편 RIL-13-N/L'과 100 ng의 '단편 pET-N/L'을 넣고 2 ㎕의 10 배 접합반응용액(50 mM 트리스-HCl, pH 7.8, 10 mM MgCl2, 10 mM 디티오트레이톨, 1 mM ATP, 25 ㎍/㎖ 소 혈청 알부민)과 10 단위체의 T4 DNA 리가제를 가한 다음 총 부피가 20 ㎕가 되도록 증류수를 가하고 16 ℃에서 12 시간 반응시켰다. 접합 반응이 끝나면 대장균 HB 101(ATCC 33694) 세포에 형질전환시킨 후, 50㎍/㎖의 엠피실린을 함유하는 고체 루리아 배지 플레이트 상에서 형질전환된 균체를 선별하고 이로부터 플라스미드를 추출하여 제한효소 및 염기서열 분석에 의해 5' 말단이 변형된 IL-13 유전자를 포함하는 대장균 발현벡터 pET RIL-13이 제조된 것을 확인하였다. 도 4는 본 발명에 따라 변형된 아미노 말단을 갖는 IL-13 유전자를 포함하는 대장균 발현 벡터의 제작 과정을 도시한 것이다.Add 100 ng of 'fragment RIL-13-N / L' and 100 ng of 'fragment pET-N / L' to the conjugation vessel and add 2 μl of 10-fold conjugation reaction solution (50 mM Tris-HCl, pH 7.8, 10). mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol, 1 mM ATP, 25 μg / ml bovine serum albumin) and 10 units of T4 DNA ligase were added, and distilled water was added to a total volume of 20 μl and reacted at 16 ° C. for 12 hours. I was. After the conjugation reaction, E. coli HB 101 (ATCC 33694) cells were transformed, transformed cells were selected on a solid Luria medium plate containing 50 µg / ml of empicillin, and plasmids were extracted therefrom to extract restriction enzymes and bases. Sequence analysis confirmed that the E. coli expression vector pET RIL-13 including the IL-13 gene modified at the 5 'end was produced. Figure 4 shows the construction of an E. coli expression vector comprising the IL-13 gene having a modified amino terminal in accordance with the present invention.
상기 플라스미드 pET RIL-13을 발현 숙주인 대장균 BL21(DE3)/pLysS(Novagen Inc.)에 형질전환시켰다.The plasmid pET RIL-13 was transformed into an expression host E. coli BL21 (DE3) / pLysS (Novagen Inc.).
(단계 5) 대장균에서 5' 말단이 변형된 IL-13 유전자의 발현(Step 5) Expression of IL-13 Gene Modified at 5 'End in Escherichia Coli
상기 단계 4에서 얻은 재조합 대장균 200 여개의 콜로니를 50 ㎍/㎖의 엠피실린과 25 ㎍/㎖의 클로람페니콜이 함유된 액체 루리아 배지(6 % 박토트립톤, 0.5 % 효모 추출물, 1 % 염화나트륨)에서 12 시간 동안 진탕배양하였다. 배양액 3 ㎖를 다시 300 ㎖의 M9 내지(40 mM K2HPO4, 22 mM KH2PO4, 8.3 mM NaCl, 18.7 mM NH4Cl, 1 % 글루코즈, 0.1 mM MgSO4, 0.1 mM CaCl2, 0.4% 카사미노산, 10 ㎍/㎖ Vit.B1, 40㎍/㎖ 엠피실린, 25 ㎍/㎖ 클로람페니콜)로 옮겨서 37 ℃에서 약 4 시간 동안 진탕배양하여 배양액의 흡광도가 650 nm에서 약 0.3 정도가 될 때 최종농도 0.4 mM이 되도록 IPTG를 첨가하였다. IPTG를 첨가한 지 약 4 시간 후에 세포 배양액의 흡광도를 측정하고 원심분리기(Beckman J2-21, JA14 rotor)를 이용하여 11,000 rpm에서 25 분간 원심분리하여 대장균 세포 침전물을 수거하였다. 수거한 세포 침전물을 램리의 방법에 따라 SDS의 존재하에 12 % 폴리아크릴아마이드 젤에서 전기영동하여 발현을 확인하였다. 상기 전기영동 결과는 도 3에 나타나 있다. 도 3에서 제 19열은 발현벡터 pET RIL-13#19을 함유한 대장균 세포파쇄액이며, 나머지 열은 본 발명의 발현벡터 pET RIL-13을 함유하고는 있으나 발현율이 약한 대장균 세포파쇄액이고, C 열은 pET IL-13을 함유하고 있는 대장균 세포파쇄액이고 M 열은 표준 분자량 표지 단백질이다. 여기에서 아미노 말단이 변형되지 않은 IL-13 유전자에 비해 발현이 현저히 증가된 클론을 선별하여 이를 pET RIL-13#19라 하였다. 상기 발현 벡터를 함유하는 균주 BL21(DE3)/pLysS pET RIL-13#19을 한국 과학기술원 부설 생명공학연구소 유전자은행에 1997년 1월 29일자 기탁번호 KCTC 8777P 호로 기탁하였다.About 200 colonies of the recombinant E. coli obtained in step 4 were prepared in a liquid Luria medium (6% bactotriptone, 0.5% yeast extract, 1% sodium chloride) containing 50 μg / ml of empicillin and 25 μg / ml of chloramphenicol. Shake culture for hours. 3 ml of the culture was again added with 300 ml of M9 to (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, 10 μg / ml Vit.B 1 , 40 μg / ml empicillin, 25 μg / ml chloramphenicol) and shake incubated at 37 ° C. for about 4 hours to obtain an absorbance of the culture of about 0.3 at 650 nm. IPTG was added at a final concentration of 0.4 mM. About 4 hours after the addition of IPTG, 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 rotor). The collected cell precipitates were electrophoresed in 12% polyacrylamide gels in the presence of SDS according to the method of Ramley to confirm expression. The electrophoresis results are shown in FIG. 3. In Figure 3, the 19th column is E. coli cell lysate containing the expression vector pET RIL-13 # 19, the remaining columns are E. coli cell lysate containing the expression vector pET RIL-13 of the present invention, but the expression rate is weak, Column C is E. coli cell disruption containing pET IL-13 and column M is a standard molecular weight labeling protein. Here, clones with significantly increased expression compared to IL-13 gene with no amino terminus were selected and named pET RIL-13 # 19. The strain BL21 (DE3) / pLysS pET RIL-13 # 19 containing the expression vector was deposited in KCTC 8777P, Accession No. 29, 1997, to the Genetic Bank of Korea Institute of Science and Technology.
(단계 6) 5′ 말단이 변형된 IL-13 유전자의 염기서열 확인(Step 6) Confirming the base sequence of the IL-13 gene modified 5 'end
상기 단계 3에서 얻은 pET RIL-13#19 클론으로부터 IL-13의 5' 말단의 염기서열을 생거 등의 방법에 따라 확인하였다. 도 5는 활성화된 T 세포에서 유래된 천연의 IL-13 유전자의 5' 말단 염기서열과 본 발명의 변형된 IL-13 유전자의 5' 말단 염기서열을 비교한 것이다.From the pET RIL-13 # 19 clone obtained in step 3, the nucleotide sequence of the 5 'end of IL-13 was confirmed by Sanger et al. Figure 5 compares the 5 'terminal sequence of the native IL-13 gene derived from activated T cells with the 5' terminal sequence of the modified IL-13 gene of the present invention.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 천연의 IL-13 유전자의 5' 말단 염기서열을 아미노산 변화없이 대장균 선호 코돈으로 변형시켜 대장균에서 발현시킬 경우 천연의 IL-13 보다 발현율이 현저히 향상된다. 따라서, 본 발명의 생산 방법에 따르면 IL-13을 효율적으로 대량 생산할 수 있으며, 이와 같이 대량생산된 IL-13은 염증성 질병인 패혈증성 쇼크, 류마티스 등의 임상적 치료와 IL-2에 의해 유도된 거대핵세포의 킬러 활성을 증가시키는 IL-13의 기능을 응용하는 연구분야 등에 유용하게 이용될 수 있다.As described above, when the 5 'terminal sequence of the natural IL-13 gene is transformed into E. coli preferred codon without changing the amino acid according to the present invention, the expression rate is significantly improved than that of the native IL-13. Therefore, according to the production method of the present invention, IL-13 can be mass-produced efficiently, and the mass-produced IL-13 is induced by IL-2 and clinical treatment of inflammatory diseases such as sepsis shock and rheumatism. It can be usefully used in research fields that apply the function of IL-13 to increase the killer activity of megakaryocytes.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100899173B1 (en) * | 2003-08-14 | 2009-05-26 | (주)바이오버드 | Recombinant gene for mass production of Human tissue type plasminogen activator and protein refolding method thereof |
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1997
- 1997-04-02 KR KR1019970012244A patent/KR100250829B1/en not_active IP Right Cessation
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KR100899173B1 (en) * | 2003-08-14 | 2009-05-26 | (주)바이오버드 | Recombinant gene for mass production of Human tissue type plasminogen activator and protein refolding method thereof |
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