KR100260633B1 - Expression vector of human midkine gene - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An expression vector containing the human midkine gene, a recombinant yeast transformed by the expression vector, and a method for producing the human midkine protein using the recombinant yeast are provided, thereby the midkine can be mass produced, so that it can be used in the treatment of Alzheimer's disease and Parkinson's disease. CONSTITUTION: Midkine is a gene relating to cell differentiation. The method for producing the human midkine protein using the recombinant yeast comprises the steps of: preparing primers and amplifying the human midkine gene by PCR with cDNA of human fetal brain as a template using primers; ligating the ubiquitin gene and the amplified human midkine gene with ligase; inserting the fusion gene into a plasmid pYLBC-A/G-UB-HGH to produce a plasmid pYLBC-A/G-UB/MK; transforming Saccharomyces cerevisiae with the plasmid pYLBC-A/G-UB/MK to produce Saccharomyces cerevisiae DC04-UM-MK, pYLBC-A/G-UB/MK(ATCC 74259); and incubating the recombinant Saccharomyces cerevisiae DC04-UM-MK, pYLBC-A/G-UB/MK(ATCC 74259) in an appropriate medium to produce the human midkine protein.

Description

인간 미드카인 유전자의 발현 벡터 및 효모에서의 그의 발현Expression Vectors of the Human Midkine Gene and Its Expression in Yeast

제1도는 인간 미드카인의 아미노산 서열을 나타낸 것이고,1 shows the amino acid sequence of human midkine,

제2도는 인간 미드카인 유전자의 연결 전략 및 효모 발현 벡터의 제조 과정을 나타낸 것이고,2 shows the connection strategy of the human midkine gene and the manufacturing process of the yeast expression vector,

제3도는 본 발명의 인간 미드카인 발현 벡터(pYLBC-A/G-UB-MK)를 이용하여 인간 미드카인을 발현시킨 후 SDS-폴리아크릴 아마이드 겔 전기영동한 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the results of SDS-polyacrylamide gel electrophoresis after the expression of human midkine using the human midkine expression vector (pYLBC-A / G-UB-MK) of the present invention.

본 발명은 인간 미드카인 단백질의 제조를 위한 발현 벡터, 상기 발현 벡터로 형질전환된 효모 및 이를 이용한 인간 미드카인의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유전공학 방법에 따라 효모를 발현체로 하여 인간 미드카인을 대량으로 생산하는데 사용할 수 있는, 유비퀴틴 유전자에 융합된 인간 미드카인 유전자를 포함하는 인간 미드카인 발현 벡터, 상기 발현 벡터로 형질전환된 효모 및 그에 의해 제조되는 단백질에 관한 것이다.The present invention relates to an expression vector for the production of a human midkine protein, a yeast transformed with the expression vector, and a method for producing human midkine using the same. A human midkine expression vector comprising a human midkine gene fused to a ubiquitin gene, which can be used to produce midkine in large quantities, and a yeast transformed with the expression vector and a protein produced thereby.

일반적으로 생리활성 인자 또는 성장 인자는 세포성장 및 세포분화의 조절에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는데(Slack, J.M. et al., Nature 326, 197-200(1987); Rosa, F. et al., Science 239, 783-785(1988); Murata, M. et al., P.N.A.S. 85, 2434-2438(1988); Thomas, K.R. et al., Nature 346, 847-850(1990); McMahon, A.P. et al., Cell 62, 1073-1085(1990)), 이중 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor)에 속하는 것으로는 염기성 섬유아세포 성장인자(basic FGF), 산성 섬유아세포 성장인자(acidic FGF), int-2 및 hst 등 여러 성장 인자들이 알려져 있으며 이들은 헤파린 결합능을 가지고 있어 헤파린 결합 성장 인자라고도 불리운다.In general, bioactive factors or growth factors are known to play an important role in the regulation of cell growth and cell differentiation (Slack, JM et al., Nature 326, 197-200 (1987); Rosa, F. et al. , Science 239, 783-785 (1988); Murata, M. et al., PNAS 85, 2434-2438 (1988); Thomas, KR et al., Nature 346, 847-850 (1990); McMahon, AP et al., Cell 62, 1073-1085 (1990)), which belong to the fibroblast growth factor (basic FGF), acidic fibroblast growth factor (acidic FGF), int- Several growth factors are known, such as 2 and hst, and they are also called heparin binding growth factors because they have heparin binding capacity.

최근 들어서 이들 섬유아세포 성장인자와 구조적으로 많은 차이를 나타내는 새로운 헤파린 결합 성장인자들이 몇몇 그룹으로부터 보고되었는데, 예를들면 헤파린 결합 신경성장 관련 물질(heparin binding neurotrophic growth-associated molecule, HB-GAM: Merenmies, J. et al., J. Biol. Chem. 265, 16721(1990)), 플레이오트로핀(pleiotrophin, PTN: Li, Y.S. et al., Science 250, 1690(1990)), 헤파린 결합 신경 성장인자(heparin binding neurotrophic factor, HBNF: Kovesdi, J. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 172, 850(1990)), 및 미드카인(midking, MK: Kadomatsu, K. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 151, 1312(1988))등을 들 수 있다.Recently, new heparin-binding growth factors have been reported from several groups that show structurally significant differences from these fibroblast growth factors, for example, heparin binding neurotrophic growth-associated molecule (HB-GAM: Merenmies, J. et al., J. Biol. Chem. 265, 16721 (1990)), pleiotrophin (PTN: Li, YS et al., Science 250, 1690 (1990)), heparin binding nerve growth factor (heparin binding neurotrophic factor, HBNF: Kovesdi, J. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 172, 850 (1990)), and midking (MK: Kadomatsu, K. et al., Biochem. Biophys Res. Commun. 151, 1312 (1988)).

이중 미드카인은 가또마쯔(Kadomatsu) 그룹에 의해서 쥐의 태아 암종 세포(mouse embrional carcinoma cell, EC) 배양시 레티토인산(retinoic acid)에 의해 유도되는 분화 초기 단계에서 최초로 그 존재가 확인되었다. 즉, 이들은 태아 암종(EC) 세포가 적절하게 조절된 조건하에서는 분화되지 않은 상태로 존재하다가 레티노인산에 의해 분화가 유도된다는 사실(McBurney, M.W. et al., Nature 299, 165(1982))로 미루어 세포분화 과정에 관여하는 유전자가 있을 것으로 추정하고 분화 초기에 발현되는 유전자를 클로닝하는데 성공하였으며 (Kadomatsu, K. et al., B.B.R.C. 151, 1312~1318(1988)), 이 유전자가 쥐의 임신 5일째에는 발현되지 않다가 7 내지 9일째에 태아 전반에 나타나다가 15일째에는 신장에서만 발현된다는 사실을 알아내었다(Kadomatsu, K. et al., J. Cell. Biol. 110, 607-616(1990)). 따라서 임신중기(midgestion)의 신장에서 발견되었다고 해서 미드카인(midkine)이라 명명하였다.The midkine was first identified by the Katomatsu group in the early stages of differentiation induced by retinoic acid in culturing mouse embrional carcinoma cells (EC). In other words, they are derived from the fact that fetal carcinoma (EC) cells remain undifferentiated under appropriately controlled conditions and that differentiation is induced by retinoic acid (McBurney, MW et al., Nature 299, 165 (1982)). It was estimated that there was a gene involved in the differentiation process, and cloned the gene expressed early in the differentiation (Kadomatsu, K. et al., BBRC 151, 1312-1318 (1988)), and this gene was on the fifth day of gestation in rats. Was found throughout the fetus on days 7-9 and only in the kidney on day 15 (Kadomatsu, K. et al., J. Cell. Biol. 110, 607-616 (1990)). . Therefore, it was named midkine because it was found in the kidney of midgestion.

도모무라(Tomomura) 등은 5´ 말단의 비해독지역(5´-untranslated region)에서 차이를 보이는 세 종류의 cDNA를 확인하고 (MK1, MK2, MK3), 이중 MK2가 태아 암종 세포에서 레티노인산에 의해 유도되는 주요 미드카인 RNA에서 만들어졌음을 밝혀냈다(Tomomura, M. et. al., J. Biol. Chem. 265, 10765(1990)). 또한, 쯔쯔이(Tsutsui) 등은 쥐의 cDNA를 탐침(probe)으로 이용하여 인간 태아 신장 cDNA 라이브러리로부터 인간 미드카인 cDNA를 분리하였고 쥐와 인간 미드카인의 아미노산 서열을 비교 분석한 결과 87%의 유사성이 있음을 확인하였다(Tsutsui, J. et al., B.B.R.C. 176, 792-797(1991)).Tomomura et al. Identified three types of cDNA that differ in the 5´-untranslated region (MK1, MK2, MK3), of which MK2 is caused by retinoic acid in fetal carcinoma cells. It was found in the major midkine RNA that is derived (Tomomura, M. et. Al., J. Biol. Chem. 265, 10765 (1990)). In addition, Tsutsui et al. Isolated human midkine cDNA from human fetal kidney cDNA library using mouse cDNA as a probe, and compared the amino acid sequence of mouse and human midkine. (Tsutsui, J. et al., BBRC 176, 792-797 (1991)).

한편, 모도무라(Tomomura) 등은 쥐의 태아 암종 세포의 분화 초기에 분비되는 미드카인 단백질과 쥐의 미드카인 유전자로 형질 전환된 섬유아세포 L 세포에서 분비된 미드카인 단백질로 실험한 결과 둘다 헤파린 결합능을 보이며 PC12 세포의 성장을 촉진시킴으로써 세포의 성장과 분화의 조절에 관여하는 인자임을 보고하였다(Tomomura, M. et al., B.B.R.C. 171, 603-609(1990)).On the other hand, Tomomura et al. Showed that heparin-binding ability of both the midkine protein secreted early in the differentiation of mouse fetal carcinoma cells and the midkine protein secreted from fibroblast L cells transformed with the mouse midkine gene. It has been reported that it is a factor involved in the regulation of cell growth and differentiation by promoting the growth of PC12 cells (Tomomura, M. et al., BBRC 171, 603-609 (1990)).

헤파린 결합 신경 성장인자(HBNF)와 미드카인의 아미노산 서열을 비교분석한 결과 약 55% 유사성을 가지고 있고, 9개의 시스테인(cysteine) 잔기의 위치가 일치하였으며 이는 두 물질의 3차 구조의 유사성을 암시하며 이미 신경촉진 활성을 갖는 HBNF와 마찬가지로 미드카인도 유사한 생물학적 활성을 가질 것으로 추측되었다(Kovesdi I. et al., BBRC 172, 850-854(1990)). 또한, 헤파린 결합 성장 관련 물질/플레이오트로핀과 미드카인 서열간의 유사성도 상당히 높은 것으로 보고되었다(Tsutsui et al., B.B.R.C. 176, 792-797(1991); Naito et al., B.B.R.C. 183, 701-707(1992)).A comparison of the amino acid sequences of heparin-bound neuronal growth factor (HBNF) and midcaine showed approximately 55% similarity, and the positions of nine cysteine residues matched, suggesting similarity of the tertiary structure of the two substances. And midkine, similar to HBNF, which already has neurostimulating activity, was thought to have similar biological activity (Kovesdi I. et al., BBRC 172, 850-854 (1990)). In addition, similarities between heparin binding growth-related substances / playotropin and midkine sequences have been reported to be quite high (Tsutsui et al., BBRC 176, 792-797 (1991); Naito et al., BBRC 183, 701-). 707 (1992).

고베스디(Kovesdi) 등은 인간의 뇌에서 얻은 cDNA 라이브러리에서 미드카인 유전자를 얻은 후 대장균에서 발현시키고 헤파린 친화 칼럼과 이온 교환수지를 이용하여 미드카인 단백질을 정제한 뒤 생물학적 활성을 측정한 결과 HBNF와 거의 동일한 활성을 보임을 보고하였다(EP 476233(1991)). 최근에 무라마쯔(Muramatsu) 등은 L 세포에서 분비된 재조합 미드카인을 헤파린 친화칼럼과 소수성 크로마토그래피로 순수 정제한 후 그 활성을 보고하였다(Biochem. Biophys. Res. Commun. 177, 652-658(1991)).Kovesdi et al. Obtained the midkine gene from the cDNA library obtained from the human brain, expressed it in E. coli, purified the midkine protein using heparin affinity column and ion exchange resin, and measured the biological activity. Reported nearly the same activity as (EP 476233 (1991)). Recently, Muramatsu et al. Reported the activity after pure purification of recombinant midkine secreted from L cells by heparin affinity column and hydrophobic chromatography (Biochem. Biophys. Res. Commun. 177, 652-658 ( 1991).

그러나 상기의 대장균 발현 시스템에서는 대장균 유래의 발열물질(endotoxin)을 제거하기가 어려운 문제점을 안고 있고 L 세포를 이용한 생산 방법의 경우는 수율이 200㎍/L으로 매우 낮은 등, 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다.However, the E. coli expression system has a problem that it is difficult to remove the E. coli-derived exothermic material (endotoxin), and the production method using L cells is not preferable in terms of economics, such as the yield is very low (200㎍ / L) Can not do it.

따라서 본 발명자들은 이러한 점에 착안하여 신경 촉진활성을 가지며 세포의 성장과 분화를 조절하는 성장인자의 하나로서 의학적으로 많은 이용이 기대되는 미드카인을 대량 생산하기 위해 연구하던 중, 인간 미드카인의 유전자를 유비퀴틴 유전자와 결합시켜 유전공학적인 방법으로 효모에서 인간 미드카인 단백질을 대량 발현시키는데 성공하였다.Therefore, the inventors of the present invention, while researching to produce a large amount of midkine which is expected to be widely used as a growth factor that has neurostimulatory activity and regulates the growth and differentiation of cells, the gene of human midkine Was combined with the ubiquitin gene to successfully express the human midkine protein in yeast by genetic engineering methods.

유비퀴틴은 1975년에 발견되었으며, 진핵세포에서 전반적으로 발견되며 원핵세포에서는 그 유전자가 없는 것으로 보고되었다(Goldstein, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 72, 1(1975)). 지금까지 동물세포로부터 밝혀진 유비퀴틴은 모두 동일한 것으로 밝혀졌으며 유비퀴틴의 역할을 여러 가지가 있는데 그 중에서도 단백질 분해 공정이 중요한 것으로 알려져 있다(Finley, et al., Trends in Biochem, Sci. 16, 343(1985)).Ubiquitin was discovered in 1975 and is found in eukaryotic cells as a whole and in the prokaryotic cells is reported to be absent (Goldstein, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 72, 1 (1975)). So far, the ubiquitin found in animal cells has been found to be the same, and there are various roles of ubiquitin, among which proteolysis is known to be important (Finley, et al., Trends in Biochem, Sci. 16, 343 (1985)). ).

효모의 유비퀴틴 시스템에서는 76개의 아미노산으로 구성된 유비퀴틴이 다른 형태의 유비퀴틴 보다 세포내에서의 절단공정이 매우 빠르며 알지닌-글리신-글리신 다음을 아주 효율적으로 절단하는 것으로 알려저 있다(Ozkaynak, et al., Nature 312, 663-666(1987)). 또한 바흐메어(Bachmair) 등은 세포내에 존재하는 효소에 의해 유비퀴틴에 결합된 외래 단백질이 알지닌-글리신-글리신 다음에서 아주 정확하게 절단된다고 보고하였다(Bachmair, et al., Science 234, 178-186(1986)). 따라서, 미드카인 유전자를 유비퀴틴 유전자의 3´-말단에 결합시켜 효모내에서 발현시키면 유비퀴틴 유전자에 의해 미드카인 단백질의 대량 발현이 유도되며 세포내에 존재하는 효소에 의해 미드카인 유전자 산물이 유비퀴틴 단백질과 분리되어 원하는 인간 미드카인 단백질을 대량 얻을 수 있다.In the yeast ubiquitin system, ubiquitin, consisting of 76 amino acids, is known to have a much faster intracellular cleavage process than other forms of ubiquitin and to cleave following arginine-glycine-glycine very efficiently (Ozkaynak, et al., Nature 312, 663-666 (1987). Also, Bachmair et al. Reported that foreign proteins bound to ubiquitin are cleaved very precisely after arginine-glycine-glycine by enzymes present in cells (Bachmair, et al., Science 234, 178-186 ( 1986)). Therefore, when the midkine gene is bound to the 3′-terminus of the ubiquitin gene and expressed in yeast, the ubiquitin gene induces the mass expression of the midkine protein and the midkine gene product is separated from the ubiquitin protein by an enzyme present in the cell. The desired human midkine protein can be obtained in large quantities.

상기와 같이 미드카인 유전자와 유비퀴틴 유전자를 결합시키기 위해 인간 미드카인 유전자 염기서열 정보로부터 시발체를 합성한 후 인간 미드카인 유전자를 대량으로 증폭시키고 리딩 프레임(reading frame)에 맞도록 발현 벡터에 클로닝시켜 얻어지는 발현 벡터로 효모를 형질감염시키고 이를 배양하여 인간 미드카인 단백질을 대량으로 생산함으로써 향후 신경 성장 인자 관련 의약품 개발에 기여할 수 있게 되었다.Synthesizing a primer from the human midkine gene sequencing information to combine the midkine gene and ubiquitin gene as described above, amplify the human midkine gene in large quantities and clone it into an expression vector to fit the reading frame. By transfecting yeast with an expression vector and culturing it, a large amount of human midkine protein can be produced, contributing to the development of drugs related to nerve growth factor in the future.

따라서, 본 발명의 목적은 인간 미드카인 유전자를 유비퀴틴 유전자에 결합된 상태로 포함하는 발현 벡터, 상기 벡터로 형질 전환된 효모 및 상기 형질전환된 효모를 배양하여 인간 미드카인 단백질을 대량 발현시키는 방법을 제공하는데 있으며, 더 나아가 향후 신경 촉진인자 관련 의약품, 예를들면 알쯔하이머, 파킨슨병 치료제 개발에 기여하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for expressing a human midkine protein by culturing an expression vector, a yeast transformed with the vector, and the transformed yeast containing the human midkine gene bound to the ubiquitin gene. In addition, it will further contribute to the development of neurostimulator-related drugs such as Alzheimer's and Parkinson's.

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

본 발명에 따른 인간 미드카인은 제1도에서 도시한 바와 같은 아미노산 서열을 가진다. 제1도에서 아미노산은 단일 문자 표기법에 따라 나타내었다.Human midkine according to the present invention has an amino acid sequence as shown in FIG. In FIG. 1 amino acids are shown according to single letter notation.

본 발명의 인간 미드카인의 아미노산 서열은 단백질의 활성 및 기능에 영향을 미치지 않는 아미노산으로 치환된 아미노산 서열도 포함된다.The amino acid sequence of the human midkine of the present invention also includes an amino acid sequence substituted with an amino acid that does not affect the activity and function of the protein.

본 발명의 인간 미드카인을 코딩하는 DNA는 공지 방법에 따라 cDNA 라이브러리로부터 직접 얻거나 화학적 방법으로 합성할 수 있다. 예컨대 마타우치(Matteucci)등의 포스포아미다이트(phos-phoamidite) 고체 지지방법(J. Am. Chem. Soc. 103, 3185(1981)) 등 알려진 여러 방법들 중 어느 것을 사용해서도 할 수 있다.The DNA encoding human midkine of the present invention can be obtained directly from a cDNA library or synthesized chemically according to known methods. Any of several known methods can be used, such as, for example, phosphosamidite solid support methods such as Matteucci (J. Am. Chem. Soc. 103, 3185 (1981)). have.

일반적으로 코돈의 축퇴(degeneracy)로 인하여 하나의 아미노산에 해당하는 코돈이 다수 존재하므로 본 발명의 아미노산 서열을 코딩하는 DNA 서열은 부분적으로 약간씩 다를 수 있다. 유비퀴틴 유전자는 기존에 클로닝된 것 또는 화학적 합성 방법으로 합성된 것등을 사용할 수 있다. 유비퀴틴 유전자와 미드카인 유전자의 연결 방법은 제한효소, 리가제, PCR, DNA 합성 등 여러 공지된 방법을 선택 조합하여 사용할 수 있다.In general, due to the degeneracy of the codons, a large number of codons corresponding to one amino acid exist, so that the DNA sequence encoding the amino acid sequence of the present invention may be partially different. The ubiquitin gene may be one that has been previously cloned or synthesized by chemical synthesis. The method for linking the ubiquitin gene and the midkine gene can be used by selecting and combining various known methods such as restriction enzymes, ligase, PCR, and DNA synthesis.

예를 들면, 먼저 인간 태아 뇌로부터 리보핵산(RNA)을 추출하여 이것을 올리고 d(T) 프라이머를 이용하여 역전사 효소로 cDNA를 만든다. 한편, 인간 미드카인의 염기서열 정보(Kadomatsu, K. et al., B.B.R.C. 151, 1312(1988))로부터 인간 미드카인 단백질을 코딩하는 미드카인 유전자의 5´ 말단과 3´ 말단에 대응하는 중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR)용 시발체를 고안 합성한다. 이들 시발체는 5´ 말단에 유비퀴틴 유전자와 결합이 가능하도록 제한효소 인식 부위가 존재하도록 하며 이에 대응되는 시발체에는 종료 코오돈과 제한효소의 인식부위를 삽입하여 유비퀴틴의 시작 코오돈으로부터 단백질이 합성되어 인위적으로 삽입한 종료 코오돈에서 단백질 합성이 완료되도록 함과 동시에 발현 벡터로의 클로닝을 용이하게 한다.For example, first, ribonucleic acid (RNA) is extracted from the human fetal brain, and the oligonucleotide (RNA) is raised and cDNA is generated by reverse transcriptase using d (T) primer. On the other hand, polymerases corresponding to the 5 ′ and 3 ′ ends of the midkine gene encoding human midkine protein from the sequence information of human midkine (Kadomatsu, K. et al., BBRC 151, 1312 (1988)). Design and synthesize primers for polymerase chain reaction (PCR). These primers have a restriction enzyme recognition site at the 5 'end to allow binding to the ubiquitin gene, and the corresponding primer inserts the end codon and restriction enzyme recognition site to synthesize proteins from the starting codon of ubiquitin. Protein synthesis is completed at the codon inserted into the codon and facilitated cloning into the expression vector.

이들 시발체들을 이용하여 인간 태아 뇌 cDNA를 주형으로 하여 중합 효소 연쇄 반응으로 인간 미드카인 유전자를 증폭하며, 이 증폭된 유전자를 제한 효소로 절단하여 얻은 유전자 단편을 적절한 효모 발현 벡터, 예를 들면 본 출원인이 선 출원한 효모 발현 벡터인 pYLBC-A/G-UB-HGH(ATCC 74074, 기탁일 1991. 6. 18)의 HGH 유전자와 치환하여 발현 벡터를 제조한 후, 상기 재조합 벡터로 효모를 형질 전환시킨 뒤 상기 융합 유전자의 발현에 적당한 조건에서 상기 형질전환된 효모를 배양한다. 융합 단백질의 생성 여부는 통상적으로 SDS-폴리아크릴 아마이드 젤 전기영동으로 확인할 수 있으며, 생성된 융합 단백질은 배양된 효모 세포 또는 배양액으로부터 공지된 방법에 의해 분리·정제가 가능하다.These primers are used to amplify the human midkine gene by a polymerase chain reaction using human fetal brain cDNA as a template, and a gene fragment obtained by cleaving the amplified gene with a restriction enzyme is used in an appropriate yeast expression vector, for example, the present applicant. The expression vector was prepared by substituting the HGH gene of pYLBC-A / G-UB-HGH (ATCC 74074, dated June 18, 1991), which was a previously applied yeast expression vector, and transformed the yeast with the recombinant vector. After that, the transformed yeast is cultured under conditions suitable for expression of the fusion gene. The production of the fusion protein can be commonly confirmed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and the resulting fusion protein can be separated and purified from cultured yeast cells or culture by a known method.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 발명의 범위를 제한하지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples merely illustrate the invention and do not limit the scope of the invention.

하기 실시예에서 사용된 실험 방법 및 과정은 특별한 언급이 없는 한 다음의 참조예 1-6에 따라 실시하였다.Experimental methods and procedures used in the following examples were carried out according to the following Reference Examples 1-6 unless otherwise specified.

[참조예 1]Reference Example 1

[제한효소를 사용한 DNA의 절단]DNA cleavage using restriction enzymes

멸균된 1.5㎖ 에펜돌프 튜브에 제한 효소와 반응 완충용액을 50㎕ 내지 100㎕의 반응 부피가 되도록 넣고 37℃에서 1 내지 2시간동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 제한 효소를 불활성하기 위해 65℃에서 15분간 열처리하고, 내열성인 제한효소에 대해서는 페놀 추출 및 에탄올 침전법을 사용하였다. 사용된 제한 효소와 반응 완충용액은 뉴 잉글랜드 바이오랩사(New England Biolabs, MA, USA)로부터 구입하였다. 10배 반응 완충용액의 조성은 다음과 같다.Restriction enzyme and reaction buffer were added to a sterile 1.5 ml eppendorf tube to a reaction volume of 50 µl to 100 µl and reacted at 37 ° C. for 1 to 2 hours. After the reaction was completed, heat treatment was performed at 65 ° C. for 15 minutes to inactivate the restriction enzyme, and phenol extraction and ethanol precipitation were used for the restriction enzyme which was heat resistant. Restriction enzymes and reaction buffers used were purchased from New England Biolabs, MA, USA. The composition of the 10-fold reaction buffer is as follows.

[참조예 2]Reference Example 2

[페놀 추출과 에탄올 침전][Phenol Extraction and Ethanol Precipitation]

페놀 추출은 제한효소 반응이 완료된 후 제한 효소를 불활성시키거나 헥산을 추출할 때 사용하였다. 페놀은 10mM 트리스-HCL(pH8.0), 1mM EDTA 용액으로 포화시킨 후 사용하였다.Phenol extraction was used to deactivate the restriction enzyme or to extract hexane after the restriction enzyme reaction was completed. Phenol was used after saturation with 10 mM Tris-HCL (pH 8.0), 1 mM EDTA solution.

시료와 페놀을 1:1(v/v)의 비율로 섞은 후 강하게 흐들어 혼합한 다음 원심분리(15,000G, 5분)시켜 상층액을 새튜브로 옮긴다. 동일 과정을 3회 반복한 후, 동일 부피의 클로로포름 용액(클로로포름과 이소부탄올 비율 24:1(/v/))으로 상층액을 추출하여 0.1 부피의 3M 소듐 아세테이트와 2.5 부피의 100% 에탄올을 가한다. 이를 -70℃에서 30분간 또는 -20℃에서 약 2시간이상 정치한 후 원심분리(15,000xG, 20분, 4℃)하여 헥산을 침전시켰다.The sample and phenol are mixed at a ratio of 1: 1 (v / v), vigorously mixed, and then centrifuged (15,000 G, 5 minutes) to transfer the supernatant to a new tube. The same procedure was repeated three times, followed by extracting the supernatant with an equal volume of chloroform solution (chloroform to isobutanol ratio 24: 1 (/ v /)), adding 0.1 volume of 3M sodium acetate and 2.5 volume of 100% ethanol. do. This was allowed to stand at -70 ° C for 30 minutes or at -20 ° C for at least about 2 hours, followed by centrifugation (15,000xG, 20 minutes, 4 ° C) to precipitate hexane.

[참조예 3]Reference Example 3

[연결 반응(ligation)][Ligation]

연결 효소로서 T4 DNA 리가제(T4 DNA ligase, New England Biolabs, Inc.) 및 10배 연결 완충용액(0.5M 트리스-HCl, pH7.8, 0.1M MgCl2, 0.2M DTT, 10mM ATP, 0.5mg/㎖ BSA)을 사용하여 연결 반응을 수행하였다. 보통 20㎕ 부피에서 10 단위체의 연결 효소를 사용하고, 평활 말단(blunt ends)을 갖는 DNA의 연결에는 100 단위체의 연결효소를 사용하여, 16℃에서 적어도 5시간이상 또는 4℃에서 14시간 이상 반응시켰고, 반응이 완료된 후 65℃에서 15분간 가열하여 연결효소를 불활성시켰다.T4 DNA ligase (T4 DNA ligase, New England Biolabs, Inc.) and 10-fold ligation buffer (0.5M Tris-HCl, pH7.8, 0.1M MgCl 2 , 0.2M DTT, 10mM ATP, 0.5mg) as ligase / Ml BSA) was used to perform the ligation reaction. Usually, 10 units of ligase is used in a volume of 20 μl, and 100 units of ligase are used for ligation of DNA having blunt ends. At least 5 hours at 16 ° C. or 14 hours at 4 ° C. After the reaction was completed, the ligase was inactivated by heating at 65 ° C. for 15 minutes.

[참조예 4]Reference Example 4

[대장균 형질전환][E. coli transformation]

대장균 숙주세포(대장균 HB101, W3110 또는 JM105)를 100㎖의 액체 LB 배지(1% 박토트립톤, 0.5% 박토 효모 추출물, 0.5% 염화나트륨)에 접종한 후 650mm 에서의 광학밀도(O.D.) 값이 0.25 내지 0.5에 달할때까지 37℃에서 배양하였다. 그후 원심분리(2,500xG, 10분)에 의해 세포를 분리한 후 50㎖의 0.1M MgCl2를 가하여 세척하였다. 이를 다시 원심분리(2,500xG, 10분)하고 여기에 50㎖ 0.1M CaCl2, 0.0.5M MgCl2용액을 가하여 얼음위에서 30분간 정치시켰다. 이를 다시 원심분리(2,500xG, 10분)하여 동일용액(0.1M CaCl2, 0.05M MgCl2) 5㎖에 균일하게 분산시켰다. 위에서 사용한 모든 용액 및 용기는 0℃에서 냉각시켜 사용하였다. 상기에서 얻은 용액 0.2㎖에 연결 반응 용액 10㎕를 가하여 0℃에서 40분간 정치시킨 후 42℃에서 1분동안 열처리 하였다. 이를 2.0㎖의 액체 LB 배지에 가하여 37℃에서 1시간 동안 배양한 후 상기 배양액을 50㎍/㎖ 암피실린을 함유하는 고체 LB 배지상에 도말한 후 37℃에서 하룻밤동안 배양하였다. M13 벡터 DNA는 열처리 한 후 100㎕의 JM105 세포, 15㎕의 100mM IPTG(isopropyl-β-thiogalactoside), 25㎕의 4% X-Gal(5-bromo-4-chloro-indolyl-β-galactoside) 및 48℃로 미리 데워놓은 3㎖의 2배 연성 고체 YT 배지(1% NaCl, 1% 효모 추출물, 1.6% 박토 트립톤, 8.7% 박토 아가)를 가하여 잘 섞어준 후 2배 고체 YT 배지(1% NaCl, 1% 효모 추출물, 1.6% 박토 트립톤, 1.5% 박토 아가)위에 도말하였다.E. coli host cells (E. coli HB101, W3110 or JM105) were inoculated into 100 ml of liquid LB medium (1% bactotrypton, 0.5% bacterium yeast extract, 0.5% sodium chloride) and the optical density (OD) value at 650 mm was 0.25. Incubated at 37 ° C. until reaching 0.5. Cells were then separated by centrifugation (2,500 × G, 10 minutes) and then washed by adding 50 ml of 0.1 M MgCl 2 . It was centrifuged again (2,500 × G, 10 minutes) and 50 ml 0.1M CaCl 2 , 0.0.5M MgCl 2 solution was added thereto and left to stand on ice for 30 minutes. This was again centrifuged (2,500 × G, 10 minutes) and uniformly dispersed in 5 ml of the same solution (0.1M CaCl 2 , 0.05M MgCl 2 ). All solutions and vessels used above were used after cooling at 0 ° C. 10 μl of the coupling reaction solution was added to 0.2 ml of the solution obtained above, and the mixture was left at 0 ° C. for 40 minutes and then heat-treated at 42 ° C. for 1 minute. This was added to 2.0 ml of liquid LB medium and incubated at 37 ° C. for 1 hour, and the culture solution was plated on solid LB medium containing 50 μg / ml ampicillin and then incubated at 37 ° C. overnight. M13 vector DNA was subjected to heat treatment after 100 μl of JM105 cells, 15 μl of 100 mM IPTG (isopropyl-β-thiogalactoside), 25 μl of 4% X-Gal (5-bromo-4-chloro-indolyl-β-galactoside) and Add 3 ml of double soft YT medium (1% NaCl, 1% yeast extract, 1.6% Bakto tryptone, 8.7% Bakto agar) preheated to 48 ° C, mix well, then double solid YT medium (1% NaCl, 1% yeast extract, 1.6% Bakto tryptone, 1.5% Bakto agar).

[참조예 5]Reference Example 5

[올리고머의 합성][Synthesis of oligomers]

올리고머는 자동화된 고체상 포스포아미다이트 케미스트리(solid phase phosphoa midite chemistry)를 이용하는 DNA 합성기(Applied Biosystems, Inc., model 380 B, U.S.A.)로 합성한 후 변성 폴리아크릴아미드 젤(2M 우레아, 12% 아클리아미드, 50mM 트리스중의 비스(29:1 w/w), 50mM붕산, 1mM EDTA-NA2)을 이용한 전기 영동으로 분리하였다. 다음으로 이를 C18 컬럼인 SEP-PAk(Waters Inc., U.S.A.)에 부착시킨 후 아세토니트릴:물(50:50)을 용출제로 사용하여 순수 정제하고, 260mm에서 흡광도를 측정하여 농도를 결정하였다.The oligomers were synthesized by a DNA synthesizer (Applied Biosystems, Inc., model 380 B, USA) using an automated solid phase phosphoa midite chemistry and then modified polyacrylamide gel (2M urea, 12%). It was isolated by electrophoresis using acliamide, bis (29: 1 w / w) in 50 mM Tris, 50 mM boric acid, 1 mM EDTA-NA 2 ). Next, it was attached to SEP-PAk (Waters Inc., USA), a C18 column, and purified using pure acetonitrile: water (50:50) as an eluent, and the concentration was determined by measuring absorbance at 260 mm.

[참조예 6]Reference Example 6

[중합효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)][Polymerase Chain Reaction (PCR)]

주형 DNA(10ng 내지100ng), 10㎍의 10배 Taq 중합효소 완충용액(10mM 트리스-Cl pH8.3, 500mM KCl, 15mM MgCl2, 0.1%(w/v) 젤라틴), 10㎕의 dNTP 혼합용액(dGTp, dATP, dTTP, dCTP 각 10mM), 시발체 2㎍, 0.5㎕의 AmpliTaq DNA 중합효소(Perkin Elmer Cetus, U.S.A.)에 증류수를 가하여 총부피를 100㎕로 하였다. 여기에 용액의 증발을 막기 위하여 50㎕의 미네랄 오일을 첨가하였다. 온도 순환기(Perking Elmer Cetus, U.S.A.)를 이용하였으며, 순환 프로그램은 95℃에서 1분, 55℃에서 1분, 72℃에서 2분간의 순환을 반복하고 마지막으로 72℃에서 10분간 추가반응시켰다.Template DNA (10 ng to 100 ng), 10 μg of 10-fold Taq polymerase buffer solution (10 mM Tris-Cl pH8.3, 500 mM KCl, 15 mM MgCl 2 , 0.1% (w / v) gelatin), 10 μl of dNTP mixed solution (10 g each of dGTp, dATP, dTTP, and dCTP), 2 µg of primer, and 0.5 µl of AmpliTaq DNA polymerase (Perkin Elmer Cetus, USA) were added to distilled water to make 100 µl of the total volume. 50 μl of mineral oil was added to prevent evaporation of the solution. A temperature cycler (Perking Elmer Cetus, USA) was used, and the cycle program was repeated for 1 minute at 95 ° C, 1 minute at 55 ° C, and 2 minutes at 72 ° C, and finally further reacted at 72 ° C for 10 minutes.

[실시예 1]Example 1

[인간 미드카인 유전자의 증폭][Amplification of Human Midkine Gene]

[단계 1][Step 1]

콜로진스키(Cholozynski, P.)와 사키(Sacchi, N.)의 방법(Anal. Biochem. 162, 156(1987))에 따라 인간 태아 뇌로부터 RNA를 다음과 같이 추출하였다. 인간 태나 외 1g에 10㎖의 RNA 추출액(4M 구아니디늄 티오시아네이트; 25mM시트르산 나트륨, pH 7.0; 0.5% 사르코실(Sarcosyl); 0.1m 2-머캅토에탄올)을 가하여 세포 균질기(Glass-Teflon Homogenizer, Thomas Scientific, U.S.A.)로 파괴시킨 다음, 8㎖의 2M 아세트산 나트륨(pH 4.0), 8㎖의 페놀(BRL사, 증류수로 포화시켰음), 1.6㎖의 클로로포름-이소아밀 알콜(49:1, v/v)을 가하여 잘 혼합한 후 12,000xG에서 15분간 4℃에서 원심분리하였다. 상층의 수용액을 약 1시간 방치한 다음 12,000xG, 4℃에서 20분간 원심분리하여 RNA 침전물을 얻었다. 이 침전물을 75% 에탄올로 세척한 뒤 진공하에서 10분간 건조시킨 후 500㎕의 TE 완충액(10mM트리스, pH 7.5; 1mM EDTA)에 용존시켰다.RNA was extracted from the human fetal brain according to the method of Colozynski (P.) and Sacchi, N. (Anal. Biochem. 162, 156 (1987)). To a gram of human tissue, 10 ml of RNA extract (4M guanidinium thiocyanate; 25 mM sodium citrate, pH 7.0; 0.5% Sarcosyl; 0.1m 2-mercaptoethanol) was added to the cell homogenizer (Glass- Teflon Homogenizer, Thomas Scientific, USA), followed by 8 ml of 2M sodium acetate (pH 4.0), 8 ml of phenol (BRL, saturated with distilled water), 1.6 ml of chloroform-isoamyl alcohol (49: 1 , v / v) was added and mixed well, followed by centrifugation at 4 ° C. for 15 minutes at 12,000 × G. The aqueous solution of the upper layer was left for about 1 hour and then centrifuged at 12,000 × G and 4 ° C. for 20 minutes to obtain an RNA precipitate. The precipitate was washed with 75% ethanol and dried under vacuum for 10 minutes and then dissolved in 500 μl of TE buffer (10 mM Tris, pH 7.5; 1 mM EDTA).

상기 수득한 인간 태아 뇌 RNA를 역전사 효소의 주형으로 하여 스트라타젠사의 Zap-cDNA 합성 키트(Cat No. 200400)를 사용하여 cDNA를 제조하였으며, 이때 역전사 효소의 시발체로는 올리고 d(T) 시발체(5´-GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAAACTAGTCTC GAG(T)18-3´)를 핵산 합성기(Aplied Biosystems Inc. U.S.A. 380B model)를 이용하여 합성하였다. cDNA 단일 가닥을 합성하기 위해 상기에서 얻은 인간 태아 뇌 RNA 용액 18㎕를 취하여 2㎕의 0.1M CH3HgOH를 가한 다음 상온에서 10분간 방치시켜 RNA의 2차 구조를 풀어준후 2㎕의 1M 2-머캅토에탄올을 가하여 5분간 반응시켰다. 여기에 5㎕의 역전사 효소 반응용액(500mM 트리스-CHl, pH 8.3; 750mM KCl; 30mM MgCl2; 10mM DTT), 2.5㎕의 dNTP(dATP, dGTP, dTTP 및 d CTP), 2㎕의 올리고 d(T) 시발체(1.5㎍/㎕), 15㎕의 DEPC(diethylpyro-carbnate) 처리된 증류수, 1.0㎕의 RNase 억제제(RNase inhibitor, 1u/㎕, Promega, U.S.A.) 순으로 가한 다음 상온에서 10분간 방치시켜 RNA 주형과 시발체가 잘 붙게한 다음 2.5㎕의 역전사 효소(18U/㎕, superscript RNase H-reverse transcriptase, BRL, U.S.A.)를 가하여 37℃에서 1시간 반응시켜 cDNA 가닥을 합성하였다.Using the obtained human fetal brain RNA as a template for reverse transcriptase, cDNA was prepared using Stratagen's Zap-cDNA synthesis kit (Cat No. 200400), wherein the primer for reverse transcriptase was oligo d (T) primer ( 5'-GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAAACTAGTCTC GAG (T) 18 -3 ') was synthesized using a nucleic acid synthesizer (Aplied Biosystems Inc. USA 380B model). To synthesize cDNA single strands, 18 µl of the human fetal brain RNA solution obtained above was added, 2 µl of 0.1 M CH 3 HgOH was added thereto, and left at room temperature for 10 minutes to release the secondary structure of RNA, followed by 2 µl of 1M 2-. Mercaptoethanol was added and reacted for 5 minutes. 5 μl reverse transcriptase reaction solution (500 mM Tris-CHl, pH 8.3; 750 mM KCl; 30 mM MgCl 2 ; 10 mM DTT), 2.5 μl of dNTP (dATP, dGTP, dTTP and d CTP), 2 μl of oligo d ( T) primer (1.5µg / µl), 15µl of diethylpyro-carbnate (DEPC) -treated distilled water, 1.0µl of RNase inhibitor (RNase inhibitor, 1u / µl, Promega, USA) and then left at room temperature for 10 minutes RNA is a template and primers of reverse transcriptase, and then well butge 2.5㎕ - adding (18U / ㎕, superscript RNase H reverse transcriptase, BRL, USA) to 1 h at 37 ℃ was synthesized cDNA strand.

[단계 2][Step 2]

인간 미드카인 유전자를 효모 발현 벡터에 클로닝하기 위하여 다음과 같은 시발체를 합성하였다.The following primers were synthesized to clone the human midkine gene into the yeast expression vector.

시발체 MKUB: 5´-AGACTCCGCGGTGGTAAAAAGAAAATAAGTGAA-3´Primer MKUB: 5´-AGACTCCGCGGTGGTAAAAAGAAAATAAGTGAA-3´

(이는 5´ 말단에 대응하여 제한효소 SacII 인식 부위를 가지고 있고 인간 미드카인의 시그날 시퀀스 이후의 20개 염기를 포함함).(Which has a restriction enzyme SacII recognition site corresponding to the 5 ′ end and comprises 20 bases after the signal sequence of human midkine).

시발체 MKSAL: 5´-AAAAAGTCGACTAGTCCTTTCCCTTCCCTTTCTT-3´Precursor MKSAL: 5´-AAAAAGTCGACTAGTCCTTTCCCTTCCCTTTCTT-3´

(이는 해독이 종료되도록 종료 코오돈을 가지고 있으며 동시에 제한 효소 SalI 인식부위를 가짐).(It has a stop codon to stop detoxification and at the same time has a restriction enzyme SalI recognition site).

[단계 3][Step 3]

반응튜브 A에 단계 1에서 얻은 인간 태아 뇌 cDNA 1ng을 주형으로 시발체 MKUB 2㎍, 시발체 MKSAL 2㎍을 넣은 다음, 10㎕의 10배 중합 완충용액, 10㎕의 2mM dNTP(각 2mM dGTP, 2mM dCTP, 2mM dATP, 2mM dTTP), 2.5 단위체 Taq 중합효소와 증류수를 가하여 총 부피가 100㎕가 되도록 한 후 95℃에서 1분(변성단계), 55℃에서 40초(어닐링 단계), 72℃에서 2분(중합단계)의 조건으로 중합효소 연쇄반응(이하 PCR 이라함)을 40회 실시하였다. 상기에서 얻은 PCR 산물을 5% 폴리아크릴 아마이드 젤에서 분리한 결과 약 370 염기쌍의 DAN가 증폭되었음을 확인하였고, 동일 조건의 폴리아크릴 아마이드 젤로부터 분리정제하였다(이하 이 DNA 단편을 단편 MK라 칭한다).Into the reaction tube A, 1 ng of the human fetal brain cDNA obtained in step 1 was used as a template, and 2 μg of the primer MKUB and 2 μg of the primer MKSAL were added, followed by 10 μl of 10-fold polymerization buffer, 10 μl of 2 mM dNTP (2 mM dGTP and 2 mM dCTP, respectively). , 2mM dATP, 2mM dTTP), 2.5 unit Taq polymerase and distilled water were added so that the total volume was 100 μl, followed by 1 minute at 95 ° C. (modification step), 40 seconds at 55 ° C. (annealing step), 2 at 72 ° C. The polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as PCR) was performed 40 times under the conditions of the minute (polymerization step). The PCR product obtained above was separated from the 5% polyacrylamide gel and confirmed to have amplified about 370 base pairs of DAN, and was purified from the polyacrylamide gel under the same conditions (hereinafter, this DNA fragment was referred to as fragment MK).

[단계 4][Step 4]

증폭된 유전자의 염기서열 확인은 Sanger 등(Snager, F.P.N.A.S. 74, 5463(1977))의 방법에 따라 다음과 같이 수행하였다. 먼저 증폭된 유전자 1㎍에 2㎕의 10배 농도 클레나우(klenow) 완충용액, 10 단위의 클레나우 절편(New England Biolabs, U.S.A.)을 넣고 증류수를 가하여 총 부피가 20㎕가 되게 한 후 37℃에서 30분간 반응시켜 증폭된 유전자의 양 말단을 평활말단(blunt end)으로 만들고 이들을 페놀/클롤포름으로 추출하여 20㎕의 TE 용액에 용존시켰다.Nucleotide sequence identification of the amplified gene was performed according to the method of Sanger et al. (Snager, F.P.N.A.S. 74, 5463 (1977)). First, add 2 µl of 10-fold Klennow buffer solution and 10 units of Klenow fragment (New England Biolabs, USA) to 1 µg of the amplified gene, and add distilled water to make the total volume 20 µl. Both ends of the amplified genes were blunt ends by reacting for 30 minutes at and extracted with phenol / chloroform and dissolved in 20 µl of TE solution.

플라스미드 M13 mp18 2㎍을 제한효소 EcoRV로 NEB 완충용액 2의 조건하에서 완전절단하여 0.7% 아가로오스 젤로 분리하여 약 7Kb 핵산절편을 분리 정제하였다. 이하 이 핵산을 단편 M13-RV라 칭한다. 연결반응 용기에 상기에서 얻은 100ng의 평활말단으로 처리된 유전자와 100ng의 단편 M13-RV, 2㎕의 10배 연결 반응용액, 10 단위체의 T4 DNA 리가제와 총 부피가 2㎕가 되도록 증류수를 가한 다음 16℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤 이를 사용하여 대장균 JM105(ATCC 47016)를 형질전환시킨 뒤 형질전환된 세포에 8㎕의 0.2M IPTG 용액을 넣고 미리 배양된 헬퍼세포(대장균 JM015) 100㎕, 3㎖의 2XYT 상층아가(soft agar, 1ℓ당 16g의 박토 트립톤, 10g의 효모 추출물, 5g의 NaCl, 5g의 박토아가)와 25㎕의 4% X-gal 용액을 혼합하고 최소 평판 배지 A(Min A plate, 1ℓ당 10.5g의 K2HPO4, 1g의 (NH4)2SO4, 0.5g의 시트르산 나트륨, 12g의 박토아가, 1㎖의 20% MgSO4, 0.5㎖의 1% Vit B, 10㎖의 50% 글루코즈) 위에 고르게 도포한 후 37℃에서 12시간 배양하여 생성된 투명한 프라그(plague)를 이쑤시게로 찍어서 2㎖의 2XYT 액체 배지에서 37℃, 5시간 배양한 후 원심분리하였다. 수득한 상층액에 ¼ 부피의 PEG/NaCl(20% 폴리에틸렌글리콜, 2.5M 염화나트륨)을 넣은 다음 M13 파아지(Phage)를 수거해서 단일 가닥 핵산을 추출한 후 인간 미드카인 염기서열을 가짐을 확인하였다.2 μg of plasmid M13 mp18 was completely cleaved with restriction enzyme EcoRV under the condition of NEB buffer 2, and separated with 0.7% agarose gel to isolate and purified about 7 Kb nucleic acid fragments. This nucleic acid is hereinafter referred to as fragment M13-RV. Into the ligation vessel, 100 ng of the smoothed end obtained above, 100 ng fragment M13-RV, 2 µl of 10-fold ligation solution, 10 units of T4 DNA ligase and distilled water were added so that the total volume was 2 µl. Next, the reaction was carried out at 16 ° C. for 12 hours. After the reaction, E. coli JM105 (ATCC 47016) was transformed, and 8 μl of 0.2M IPTG solution was added to the transformed cells, and 100 μl of pre-cultured helper cells (E. coli JM015) and 3 ml of 2XYT supernatant (soft agar, 16 g of Bakto tryptone per 1 l, 10 g of yeast extract, 5 g of NaCl, 5 g of Bactoagar) and 25 μl of 4% X-gal solution were mixed and minimum plate medium A (Min A plate, per 1 l) 10.5 g K 2 HPO 4 , 1 g (NH 4) 2 SO 4 , 0.5 g sodium citrate, 12 g bactoagar, 1 ml 20% MgSO 4 , 0.5 ml 1% Vit B, 10 ml 50% glucose ) Was applied evenly on the) and incubated for 12 hours at 37 ℃ produced a transparent plaque (pick) with a toothpick, and incubated in 2 ml 2XYT liquid medium at 37 ℃, 5 hours and centrifuged. In the obtained supernatant, ¼ volume of PEG / NaCl (20% polyethyleneglycol, 2.5M sodium chloride) was added, and then M13 phage was collected to extract a single stranded nucleic acid, and it was confirmed to have a human midkine sequence.

[실시예 2]Example 2

[효모 발현 벡터의 제조][Production of Yeast Expression Vector]

본 출원인이 선 출원한 플라스미드 pYLBC-A/G-UB-HGH(기탁일: 1991. 6. 18, 기탁번호: ATCC 74071, 대한민국 특허출원 제 89-20200 호) 2㎍을 제한효소 PstI과 SalI으로 NEB 완충용액 2 조건하에서 완전절단하였으며 동일 플라스미드 2㎍을 제한효소 PstI와 제하효소 SacII로 NEB 완충용액 4의 조건하에서 완전절단하여 0.7% 아가로오스 젤로 분리하여 약 9.8Kb와 3.4Kb 단편을 각각 분리정제하였다. 이하 이들 단편을 각각 단편 PL2, 단편 PT2 이라 칭한다.2 μg of plasmid pYLBC-A / G-UB-HGH (applied date: June 18, 1991, accession number: ATCC 74071, Korean Patent Application No. 89-20200) previously filed by the applicant with the restriction enzymes PstI and SalI Under the condition of NEB buffer 2, 2 µg of the same plasmid was completely cut under the condition of NEB buffer 4 with restriction enzymes PstI and subtracting enzyme SacII, and separated with 0.7% agarose gel to separate about 9.8Kb and 3.4Kb fragments, respectively. Purified. These fragments are hereinafter referred to as fragment PL2 and fragment PT2, respectively.

실시예 1의 단계 3에서 얻은 단편 MK를 제한효소 SalI과 제한효소 SacII로 완충용액 3의 조건하에서 완전 절단한 후 이들을 페놀/클로로포름으로 추출하여 20㎕의 TE 용액에 용존시켰다. 이를 단편 MK-T2/L 이라 명명하고 다음과 같이 연결반응시켰다.The fragment MK obtained in step 3 of Example 1 was completely cleaved with restriction enzyme SalI and restriction enzyme SacII under the conditions of buffer 3, and then extracted with phenol / chloroform and dissolved in 20 µl of TE solution. This was named fragment MK-T2 / L and ligation was carried out as follows.

접합 반응 튜브에 상기에서 얻은 100ng의 단편 MK-T2/L과 100ng의 단편 PL2, dir 100ng의 단편 PT2, 2㎕의 10배 접합반응 용액, 10 단위체의 T4 DNA 리가제와 총 부피가 20㎕가 되도록 증류수를 가한 다음 16℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤 이를 사용하여 대장균 HB101(ATCC 33694)을 형질전환시켜 단편 UBMK를 함유하고 있는 pYLBC-A/G-UB-MK를 얻었다(제2도 참조).In the conjugation reaction tube, 100 ng fragment MK-T2 / L and 100 ng fragment PL2, dir 100 ng fragment PT2, 2 μl of 10-fold conjugation solution, 10 units of T4 DNA ligase and a total volume of 20 μl Distilled water was added so as to react for 12 hours at 16 ° C. After the reaction, E. coli HB101 (ATCC 33694) was transformed to obtain pYLBC-A / G-UB-MK containing fragment UBMK (see FIG. 2).

[실시예 3]Example 3

[효모에서 인간 미드카인 유전자의 발현][Expression of Human Midkine Gene in Yeast]

재조합 플라스미드는 알칼라인 용해 방법(alkaline lysis 방법; Ish-Horowicz, D., et al., Nucleic Acid Res. 9, 2989(1981))으로 대량 추출하여 효모 형질 전환에 이용하였으며, 효모내로의 재조합 플라스미드를 형질 전환시키는데는 베그스(Beggs)(Nature, 275, 104(1978))와 힌넨(HInnen) 등의 방법(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 75, 1929(1978))을 기본으로 하였다.Recombinant plasmids were extracted in a large amount by alkaline lysis method (Ika-Horowicz, D., et al., Nucleic Acid Res. 9, 2989 (1981)) for transformation of yeast, and the recombinant plasmid into yeast was used. Transformation was based on Beggs (Nature, 275, 104 (1978)) and Hinnen et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 1929 (1978)).

밤새 배양한 효모(S. cerevisiae DC04, Yeast Genetic Stock Center, University of California, Berkeley, CA, U.S.A.) 12㎖를 50㎖의 새 YEPD(펩톤 2%, 효모추출물 1%, 글루코스 2%)에 접종하여 30℃에서 진탕 배양한 후 5000rpm에서 5분간 원심분리하여 얻은 세포 침전물을 200㎖의 물에 진탕한 후 다시 동일 조건에서 원심분리하였다. 20㎖의 1M 솔비톨 용액으로 다시 세포 침전물을 진탕한 후 5000rpm에서 5분간 원심분리하였다. 침전된 세포를 5㎖의 SP(1M 솔비톨, 50mM 인산 칼륨, pH7.5), 5㎕의 1M DTT에 잘 녹인후 50㎕의 자이몰라제(zymolase, 50% 글리세롤/50% SP 중의 10㎎/㎖)를 넣어 주고 30℃에서 완만한 진탕 조건(150rpm)에서 30분 정도 배양하였고, 수시로 세포액을 추출하여, 1/10 부피의 0.15 SDS를 처리하여 광학 현미경 관찰하에 스피로플라스트(sphero-plast)으 l형성 정도를 조사하여, 약 90% 이상의 효모세포가 스피로 플라스트가 되도록 배양한 후(보통 30분 정도), 원심분리(15,000rpm, 3분)하여 스피로플라스트를 얻은 후 5㎖의 1M 솔비톨 및 5㎖의 STC(1M 솔비톨, 10mM 트리스-HCl, pH7.5)로 각각 세척한 후 최종 1㎖의 STC에 녹인후 이를 형질 전환에 사용하였다.12 ml of overnight cultured yeast (S. cerevisiae DC04, Yeast Genetic Stock Center, University of California, Berkeley, Calif., USA) was inoculated into 50 ml of fresh YEPD (2% peptone, 1% yeast extract, 2% glucose). After shaking culture at 30 ℃ and centrifuged for 5 minutes at 5000rpm cell precipitate was shaken in 200ml of water and again centrifuged under the same conditions. The cell precipitate was shaken again with 20 ml of 1M sorbitol solution and centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes. Precipitated cells were dissolved in 5 ml of SP (1 M sorbitol, 50 mM potassium phosphate, pH7.5), 5 μl of 1 M DTT, and then 50 mg of zymolase (10 mg / zymolase, 50% glycerol / 50% SP). ㎖) and incubated for 30 minutes in a gentle shaking condition (150rpm) at 30 ℃, extracting the cell solution from time to time, treated with 1/10 volume of 0.15 SDS under spiro-plast under an optical microscope The degree of l formation was investigated, and about 90% or more of the yeast cells were cultured to be a spiro flask (usually about 30 minutes), followed by centrifugation (15,000 rpm, 3 minutes) to obtain spiroplasm, 5 ml of 1M. After washing with sorbitol and 5 ml of STC (1M sorbitol, 10 mM Tris-HCl, pH7.5) respectively, it was dissolved in the final 1 ml of STC and used for transformation.

10㎍의 플라스미드와 12.5㎕의 2xSTC(STC의 2배 농축액)을 잘 섞은후 상기 스피로플라스트 50㎕을 첨가하고, 상온에서 10분간 배양하였다. 500㎕의 PEG/TC 용액(40% PEG-4000, 10mM CaCl2, 10mM Tris HCl, pH 7.5)을 첨가한 후 10분간 더방치시킨 뒤 원심분리(Dynac Centrifuge, 3분간, 1500rpm)하여 스피로플라스트 침전물을 얻어 이를 200㎕의 1M 솔비톨에 잘 녹인 후 7㎖의 재생 아가(100㎖당 3g의 박토 아가, 50㎖의 2M솔비톨, 0.07g의 아미노산 결핍 효모 질소 기질, 루이신이 결핍된 0.1g의 아미노산 혼합물, 0.4㎖의 50% 글루코스, 45㎖의 물)와 혼합하여 평판위에 도포한 후 30℃에서 3 내지 5일간 배양한 후 재조합 플라스미드에 의해 형질전환된 효모 콜로니를 얻었다. 이를 사카로 마이세스 세레비지애 DC04-UB-MK, pYLBC-A/G-UB-MK로 명명하고 1993년 12월 8일자로 ATCC에 기탁하였다(기탁번호: ATCC 74259).10 μg of plasmid and 12.5 μl of 2 × STC (two-fold concentrate of STC) were mixed well, and 50 μl of the spiroplast was added thereto, followed by incubation for 10 minutes at room temperature. After adding 500 μl of PEG / TC solution (40% PEG-4000, 10 mM CaCl 2 , 10 mM Tris HCl, pH 7.5), the solution was left to stand for 10 minutes, followed by centrifugation (Dynac Centrifuge (3 minutes, 1500 rpm)). The precipitate was obtained and dissolved in 200 μl of 1 M sorbitol, followed by 7 ml of regenerated agar (3 g of bacto agar per 100 ml, 50 ml of 2 M sorbitol, 0.07 g of amino acid deficient yeast nitrogen substrate, 0.1 g of amino acid lacking leucine). Mixture, 0.4 ml of 50% glucose, 45 ml of water) were applied on a plate and incubated at 30 ° C. for 3 to 5 days to obtain a yeast colony transformed with the recombinant plasmid. It was named Saccharomyces cerevisiae DC04-UB-MK, pYLBC-A / G-UB-MK and deposited with the ATCC on 8 December 1993 (Accession Number: ATCC 74259).

형질 전환된 효모 균주를 3㎖의 루이신(leucine)이 결핍된 배양액(배양액 1ℓ당 아미노산 결핍 효모 질소 기질(yeast nitrogen base without amino acids. Difco, U.S.A.) 6.7g, 루이신이 결핍된 아미노산 혼합물 0.25g 및 5% 글루코스)에 접종하여 30℃에서 24시간 배양한 후 원심분리(15000rpm, 3분)하여 효모 세포 농축액을 얻은 다음 2% 글루코스가 함유된 YEP(펩톤 2%, 효모추출물 1%)에 현탁시켜 24시간, 48시간 배양후 각각의 배양액을 원심분리시켜 400㎕의 완충용액(10mM Tris-HCl, pH7.5, 1mM PMSF(페닐메틸설포닐 플루오라이드), 8M 우레아)에 현탁시키고, 직경 0.4mm의 유리구슬을 같은 부피로 첨가하고 강하게 진탕시켜 세포를 파괴하여 효모 추추룰을 얻었다. 10㎕의 효모 추출물을 램리방법(Laemmli, et al., Nature 227, 680(1970))에 따라 15% SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동시킨 후, 쿠마시블루(Coomassie brilliant blue R250)로 염색하여 인간 미드카인 단백질이 생성됨을 확인하였다. 본 발명에 따르면 인간 미드카인 단백질이 2g/L, 즉 전체 단백질의 약 20% 수준으로 생성되었다(제3도 참조). 제3도에서, 제 1 열은 플라스미드를 함유하지 않은 효모이며, 제 2 열은 플라스미드 pYLBC-A/G-UB-MK를 함유한 효모로서 24시간 배양후에 채취된 시료이며, 제 3 열은 플라스미드 pYLBC-A/G-UB-MK를 함유한 효모로서 48시간 배양후에 채취된 시료를 나타낸다.The transformed yeast strain was cultured lacking 3 ml of leucine (yeast nitrogen base without amino acids.Difco, USA) per 1 liter of culture medium, 0.25 g of leucine-deficient amino acid mixture. And 5% glucose), incubated at 30 ° C. for 24 hours, followed by centrifugation (15000 rpm, 3 minutes) to obtain yeast cell concentrates, and then suspended in YEP (2% peptone, 1% yeast extract) containing 2% glucose. After 24 hours and 48 hours of incubation, each culture solution was centrifuged and suspended in 400 µl of buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH7.5, 1 mM PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride), 8M urea), and diameter 0.4. The glass beads of mm were added in the same volume and shaken vigorously to destroy the cells to obtain yeast chuchu rule. 10 μl of yeast extract was electrophoresed with 15% SDS-polyacrylamide gel according to the Laemmli, et al., Nature 227, 680 (1970), followed by staining with Coomassie brilliant blue R250. It was confirmed that human midkine protein was produced. According to the invention human midkine protein was produced at a level of 2 g / L, ie about 20% of the total protein (see Figure 3). In FIG. 3, the first row is yeast containing no plasmid, the second row is yeast containing plasmid pYLBC-A / G-UB-MK, and the sample is taken after 24 hours of incubation, and the third row is plasmid Samples taken after 48 hours of cultivation as yeast containing pYLBC-A / G-UB-MK are shown.

본 발명에 따라 생산된 인간 미드카인 단백질의 생물학적 활성은 동일자로 “재조합 효모로부터 미드카인을 정제하는 방법”이란 명칭으로 출원하는 특허출원 제________호에 기술된 바와 같이 기존의 무라마쯔 방법에 의해 생성된 것과 동일한 것으로 확인되었다.The biological activity of the human midkine protein produced according to the invention is identical to that of the existing Muramatsu method as described in patent application ________, entitled “Methods for Purifying Midcaine from Recombinant Yeast”. It was confirmed to be the same as that produced by

상기 결과로부터 재조합 효모 발현 시스템을 이용하여 발열 물질 제거 측면에서 더욱 개선되고 수율 측면에서 보고된 기존의 방법보다 더 높은 수율로 미드카인을 경제적으로 대량 생산할 수 있게 됨으로써 향후 신경 촉진인자 관련 의약품 개발에 기여할 수 있게 되었다.From the above results, it is possible to economically mass-produce midkine at higher yield than the conventional method reported in terms of the removal of pyrogenic substance and yield in terms of yield of recombinant yeast, thereby contributing to the development of neurostimulator-related medicine. It became possible.

Claims (4)

유비퀴틴 유전자에 인간 미드카인 유전자가 융합된 재조합 유전자를 포함하는 발현 벡터 pYLBC-A/G-UB/MK.Expression vector pYLBC-A / G-UB / MK comprising a recombinant gene in which a human midkine gene is fused to a ubiquitin gene. 제1항의 발현 벡터로 형질전환된 효모.Yeast transformed with the expression vector of claim 1. 제2항에 있어서, 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) DC04-UM-MK, pYLBC-A/G-UB/MK.(기탁번호: ATCC 74259)인 효모.The yeast of Claim 2 which is Saccharomyces cerevisiae DC04-UM-MK, pYLBC-A / G-UB / MK. (Accession Number: ATCC 74259). 제2항 또는 제3항의 효모를 배양시킴을 포함하는, 인간 미드카인 단백질의 제조방법.A method for producing human midkine protein, comprising culturing the yeast of claim 2.
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