KR100418187B1 - Transformed Caenorhabditis elegans Synthesizing Cholesterol in vivo - Google Patents

Transformed Caenorhabditis elegans Synthesizing Cholesterol in vivo Download PDF

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KR100418187B1 KR10-2001-0035622A KR20010035622A KR100418187B1 KR 100418187 B1 KR100418187 B1 KR 100418187B1 KR 20010035622 A KR20010035622 A KR 20010035622A KR 100418187 B1 KR100418187 B1 KR 100418187B1
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Abstract

본 발명은 콜레스테롤의 대사과정을 연구하기 위한 실험동물로 개발된 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충에 관한 것이다. 본 발명에 의해 제조된 형질전환된 꼬마선충은 사람의 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소 유전자가 꼬마선충에 도입된 형질전환체로서, 생체내에서 콜레스테롤의 영향을 연구하는 실험동물로서 널리 활용될 수 있을 것이다.The present invention relates to a transformed little nematode that synthesizes cholesterol in the body developed as an experimental animal for studying the metabolism of cholesterol. The transformed nematode prepared by the present invention is a transformant in which the human 7-dihydrocholesterol reductase gene is introduced into the nematode, and can be widely used as an experimental animal to study the effects of cholesterol in vivo. will be.

Description

콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충{Transformed Caenorhabditis elegans Synthesizing Cholesterol in vivo}Transformed Caenorhabditis elegans Synthesizing Cholesterol in vivo}

본 발명은 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충에 관한 것이다.좀 더 구체적으로, 본 발명은 콜레스테롤의 대사과정을 연구하기 위한 실험동물로 개발된 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충에 관한 것이다.The present invention relates to a transformed little nematode that synthesizes cholesterol in the body. More specifically, the present invention relates to a transformed little nematode that synthesizes cholesterol developed in the body as an experimental animal for studying the metabolism of cholesterol. will be.

콜레스테롤은 포유동물에서 매우 중요한 생체구성 물질로서, 세포의 분열, 성장, 발육 및 분화의 조절에 관여하고, 각종 필수적인 대사 물질(예, 호르몬, 담즙산 등)의 전구체로 체내의 농도가 과다할 경우 동맥 경화증을 비롯한 고지혈증을 일으키는 것으로 알려져 있다. 최근에는, 콜레스테롤 및 그 전구체가 발생 초기 및 노화과정에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다: 즉, 발생과정에서 콜레스테롤이 부족한 경우, 7-디하이드로콜레스테롤이 축적되어, 대뇌 발생과정에 문제가 생기는 SLO 증후군(Smith-Lemli-Opitz syndrome)이 발병한다. 또한, 콜레스테롤은 발생 초기의 신호전달에 관여하며, 콜레스테롤의 대사 중간 산물인 라노스테롤은 감수분열을 활성화시킨다. 아울러, 생체막의 스테롤은 산소 라디칼 등에 대해 항산화제로 작용한다. 이와 같은 콜레스테롤 및 그 전구체인 스테롤화합물의 생체내 기능 중, 동물에서 스테롤 생합성 조절과 대사 분야는 선충류를 이용하여 수행되고 있다.Cholesterol is a very important biological component in mammals. It is involved in the regulation of cell division, growth, development and differentiation, and is a precursor of various essential metabolites (e.g. hormones, bile acids, etc.). It is known to cause hyperlipidemia, including sclerosis. Recently, cholesterol and its precursors are known to play an important role in the early stages of development and in the aging process: SLO syndrome, in which the lack of cholesterol in the development process causes accumulation of 7-dihydrocholesterol, which causes problems in cerebral development. (Smith-Lemli-Opitz syndrome) develops. In addition, cholesterol is involved in signaling early in development, and lanosterol, an intermediate of cholesterol metabolism, activates meiosis. In addition, the sterol of the biofilm acts as an antioxidant against oxygen radicals and the like. Among the in vivo functions of such cholesterol and its precursor sterol compound, the field of sterol biosynthesis control and metabolism in animals is carried out using nematodes.

한편, 꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에서 자유롭게 사는 선충의 하나로서, 성체의 길이가 약 1mm 이고 몸이 투명하며 자웅동체이지만 웅체도 존재한다. 70년대에 실험모델로 이용되기 시작한 이래, 그 조작의 편리함으로 인하여 널리 이용되고 있으며, 6개의 염색체 지도가 99년 게놈 프로젝트가 완료되어 유전자 지도와 염기서열로의 접근이 용이하다는 장점이 있다. 꼬마선충은 알시기(egg stage)와 L1 내지 L4의 유충시기를 거쳐 성체가 되는데, 간혹 먹이가 부족하거나스트레스를 받거나 외부온도가 높은 경우 L3단계에서 다우어(Dauer)라고 불리는 단계로 진행하고, 이 상태에서는 대사활동이 감소하고 외부저항력이 증가하며 수명이 길어진다. 한 마리의 자웅동체 벌레가 약 300개의 알을 낳는데, 웅체를 통해 정자를 공급할 경우 더 많은 알을 낳을 수 있다. 또한, 실험실에서는 20℃에서 대장균을 먹이로 키울 수 있고, 일부 돌연변이를 제외하면 -80℃에 얼려서 보관할 수도 있다. 아울러, 인공적으로 돌연변이를 일으키거나 그 형질을 순수하게 유지하기 쉽고, 현미경을 통해 형질을 관찰하기 쉽다.On the other hand, Caenorhabditis elegans is one of the nematodes that live freely in the soil, the adult length is about 1mm, the body is transparent and hermaphrodite, but there is also the male body. Since it was used as an experimental model in the 70's, it has been widely used because of its convenience, and the six chromosomal maps have been completed in 1999 and the genome project has been completed. The nematode becomes an adult through the egg stage and the larval stages of L1 to L4. Sometimes, when food is scarce, under stress or at high outside temperature, the nematode proceeds to the stage called Dauer in the L3 stage. In this state, metabolic activity decreases, external resistance increases, and lifespan increases. One hermaphrodite worm lays about 300 eggs, which can give birth to more eggs if sperm are supplied through it. In the laboratory, E. coli can be fed at 20 ° C and stored at -80 ° C except for some mutations. In addition, it is easy to artificially mutate or keep the trait pure, it is easy to observe the trait through a microscope.

전기 꼬마선충은 스테롤화합물을 일부 체내 합성하거나 외부의 스테롤을 받아들여 변형시켜 사용하는데, 자연 상태에서는 식물의 스테롤인 스티그마스테롤이나 시토스테롤을 받아들여 7-디하이드로콜레스테롤로 변형시켜 체내 이용하며, 7-디하이드로콜레스테롤이 전체 세포막을 이루는 스테롤의 50% 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다. 또한, 실험실에서는 보통 배지에 콜레스테롤을 넣어서 배양하는데, 이러한 경우에도 7-디하이드로콜레스테롤은 가장 주된 스테롤 형태인 바, 이는 꼬마선충 내에 7-디하이드로콜레스테롤의 7-위치의 이중결합을 환원시켜 콜레스테롤로 전환시키는 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소의 활성이 결여되어 있기 때문으로 알려져 있다. 아울러, 전기 효소는 스테롤 생합성 단계에서 콜레스테롤이 만들어지는 바로 전단계에 작용하며, 포유동물에서는 이 효소 활성이 결핍된 경우 심각한 발생 기형인 SLO 증후군이 유발된다고 알려져 있다.Electric nematodes are used to synthesize some of the sterol compounds in the body or take external sterols and modify them.In the natural state, the sterols of the plant, such as stigmasterol or cytosterol, are transformed into 7-dihydrocholesterol and used in the body. It is known that dihydrocholesterol accounts for more than 50% of the sterols that make up the entire cell membrane. In addition, in the laboratory, the medium is usually cultured with cholesterol, and even in this case, 7-dihydrocholesterol is the main sterol form, which reduces the double bond of 7-dihydrocholesterol in the nematode to cholesterol. It is known to lack the activity of the converting 7-dihydrocholesterol reductase. In addition, the enzyme acts just before the production of cholesterol in the sterol biosynthesis stage, and it is known that in mammals, the deficiency of this enzyme activity causes SLO syndrome, a serious developmental malformation.

한편, 약 1000여개의 체세포의 30%에 육박하는 신경 세포를 가진 꼬마선충은 세포 자살유전자나, 그외의 세포내 분자들의 조절 양상이 사람과 유사한 것으로 알려져 있어, 이를 동물모델로서 이용하려는 노력이 계속되고 있으나, 체내의 콜레스테롤 및 스테롤 전구체의 조절을 연구하기에 적합한 형질전환체가 개발되지 못하여, 콜레스테롤의 생합성 경로, 각종 효소 발현과 그 조절, 각종 스테롤 전구체의 생체내 역할 등은 아직까지도 밝혀지지 않고 있다.On the other hand, the nematodes, which have neurons close to 30% of about 1000 somatic cells, are known to be similar to humans in controlling cell suicide genes and other intracellular molecules, and efforts to use them as animal models continue to be made. However, no suitable transformants have been developed to study the regulation of cholesterol and sterol precursors in the body, and thus, the biosynthetic pathways of cholesterol, various enzyme expressions and their regulation, and the role of various sterol precursors in vivo are still unknown. .

따라서, 꼬마선충의 콜레스테롤 및 스테롤 전구체의 조절을 연구하기에 적합한 형질전환체를 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.Thus, there is a constant need to develop transformants suitable for studying the regulation of cholesterol and sterol precursors of the nematodes.

이에, 본 발명자들은 꼬마선충의 콜레스테롤 및 스테롤 전구체의 조절을 연구하기에 적합한 형질전환체를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 사람의 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소 유전자를 꼬마선충에 미세주입하여 제조된 형질전환체가 체내에서 콜레스테롤을 생산하며, 전기 형질전환체의 수명, 노화, 생식, 스트레스 내성 등의 특성이 변화되어, 콜레스테롤과 전기 특성간의 상관관계를 연구할 수 있는 실험동물로 사용할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made intensive studies to develop a transformant suitable for studying the regulation of cholesterol and sterol precursors of the nematodes, and as a result, the micro-injection of the human 7-dihydrocholesterol reductase gene into the nematodes The transformant produces cholesterol in the body, and the characteristics of life span, aging, reproduction, and stress resistance of the electric transformant are changed, so that it can be used as an experimental animal to study the correlation between cholesterol and electrical properties. The present invention has been completed.

결국, 본 발명의 주된 목적은 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충을 제공하는 것이다.After all, the main object of the present invention is to provide a transformed little nematode that synthesizes cholesterol in the body.

도 1은 클로닝된 벡터를 나타내는 유전자지도이다.1 is a genetic map showing a cloned vector.

도 2a는 정상 꼬마선충인 N2의 스테롤 화합물의 조성을 나타내는 크로마토그램이다.2A is a chromatogram showing the composition of a sterol compound of N2, which is a normal nematode.

도 2b는 형질전환체의 스테롤 화합물의 조성을 나타내는 크로마토그램이다Figure 2b is a chromatogram showing the composition of the sterol compound of the transformant

도 3은 각 꼬마선충의 평균 수명을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the life expectancy of each nematode.

도 4는 자손 1세대의 웅체의 수를 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing the number of female bodies of the first generation of offspring.

도 5는 각 꼬마선충의 TS50을 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing TS 50 of each nematode.

도 6은 각 꼬마선충의 자외선 조사 후의 수명을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the lifespan after irradiation of ultraviolet rays of each nematode.

본 발명의 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충은 사람의 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소(7-dihydrocholesterol reductase, 7-DHCR) 유전자가 열 충격 단백질의 프로모터를 갖는 벡터에 도입되어 클로닝된 형질전환 벡터와 꼬마선충의 맴돌이 형질(roll)을 유발하는 발현벡터가 꼬마선충에 동시 도입된 형질전환체이다.The transformed nematodes, which synthesize the cholesterol of the present invention, are cloned by introducing a human 7-dihydrocholesterol reductase (7-DHCR) gene into a vector having a promoter of a heat shock protein. An expression vector which induces a roll of the vector and the nematode is a transformant introduced into the nematode.

본 발명자들은 꼬마선충이 스테롤 화합물을 7-디하이드로콜레스테롤의 형태로 저장하는 이유가, 7-디하이드로콜레스테롤을 콜레스테롤로 전환시키는 7-DHCR의 결여된 결과임에 착안하여, 꼬마선충에 7-DHCR을 코딩하는 유전자를 도입하여 형질전환체를 제조하였다. 좀 더 구체적으로, 사람의 7-DHCR 유전자를 열 충격 단백질의 프로모터를 갖는 벡터에 도입하여 클로닝한 형질전환 벡터를 작제하고, 표지유전자로서 꼬마선충의 맴돌이 형질(roll)을 유발시키는 발현벡터 pRF4와 혼합한 다음, 이를 꼬마선충의 생식선에 미세주입(microinjection)한 후, 배양하고, 자손을 얻어서 맴돌이 형질을 나타내는 자손 1세대(F1)를 수득하고, 이를 다시 배양하여, 맴돌이를 나타내는 자손 2세대(F2)를 제조하였다.The inventors note that the reason the nematodes store the sterol compound in the form of 7-dihydrocholesterol is the result of the lack of 7-DHCR which converts 7-dihydrocholesterol to cholesterol. A transformant was prepared by introducing a gene encoding. More specifically, the expression vector pRF4 which introduces a human 7-DHCR gene into a vector having a promoter of a heat shock protein, constructs a cloned transformed vector, and induces a roll of the nematode as a marker gene. After mixing, they were microinjected into the gonads of the nematodes, followed by culturing, and obtaining progeny to obtain progeny 1 generation (F1) exhibiting eddy traits, and then cultivating it again to produce progeny 2 generations of progeny ( F2) was prepared.

전기 제조된 자손 2세대의 체내에 존재하는 스테롤 화합물을 분석한 결과, 체내에서 콜레스테롤이 축적되므로, 도입된 유전자에 의하여 발현된 7-DHCR에 의하여 꼬마선충의 7-디하이드로콜레스테롤이 콜레스테롤로 전환되었음을 유추할 수 있고, 전기 형질전환체의 유전형질이 자손에게 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다. 전기 자손 2세대의 생리적인 특징을 조사한 결과, 수명이 증가하고, 교배 활성도가 증가하며, 열 내성 및 자외선 내성이 증가함을 알 수 있었다. 이에, 전기 수득한 자손 2세대를 '캐노하디티스 엘레강스(Caenorhabditis elegans)'라 명명하고, 이를2001년 4월 16일 국제기탁기관인 생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 'KCTC 0996BP'로 기탁하였다.As a result of analyzing the sterol compound present in the body of the second generation of progeny produced, cholesterol accumulates in the body, the 7-DHCR expressed by the introduced gene was used to convert the 7-dihydrocholesterol of the nematode into cholesterol. It can be inferred that the genotyping of the electric transformants is consistently maintained in the offspring. As a result of examining the physiological characteristics of the second generation of progeny, it was found that the lifespan was increased, the mating activity was increased, and the heat resistance and the UV resistance were increased. Accordingly, the second generation of the offspring obtained was named `` Caenorhabditis elegans '' and deposited on April 16, 2001 as a deposit number 'KCTC 0996BP' to the International Bank for Biotechnology Research (KCTC). It was.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예 1: 꼬마선충의 배양 Example 1 Cultivation of Elfin Nematodes

선충유전센터(Caenorhabditis Genetic Center, CGC, 한국)에서 정상 꼬마선충인 N2 및 장수변종age-1(CGC No. TJ401)을 입수하고, 에탄올에 5mg/ml의 농도로 용해시킨 콜레스테롤 1ml이 첨가된 NGM 고체 배지(염화나트륨 3g/L, 아가 17g/L, 박토 펩톤 25g/L, 1M 황산마그네슘 1ml/L, 1M 인산 칼륨 25ml/L, 1M 염화칼슘 1ml/L, pH 6,0)에서 대장균 OP50을 먹이로 공급하며 전기 입수한 각 선충들을 배양하였다. 또한, S액체배지(박토 트립톤 16g/L, 박토효모추출물 10g/L, 염화나트륨 5g/L)에 대장균 OP50을 접종하고, 밤새 진탕 배양한 다음, 4,000 ×g에서 5분간 원심분리하여 대장균 OP50을 수득하였다. 이어, M9 완충용액(인산칼륨 3g/L, 인산나트륨 6g/L, 염화나트륨 5g/L, 1M 황산마그네슘 1ml/L)으로 배양된 세가지 꼬마선충과 대장균 OP50을 세척하고, M9 완충용액에 현탁시킨 후, 에탄올에 5mg/ml로 용해시킨 콜레스테롤 1ml이 첨가된 액성 S-배지(염화나트륨 3.5g/L, 미량금속용액 10ml/L, 구연산 칼륨 3.24g/L, 1M 황산마그네슘 3ml/L, 1M 인산 칼륨 30ml/L, 1M 염화칼슘 3 ml/L, pH 6,0)에 각각의 꼬마선충과 대장균 OP50을 접종하고, 20℃에서 4일간 진탕 배양한 다음, 원심분리하여, 꼬마선충과 대장균 OP50의 혼합물을 수득하였다. 전기 혼합물을 M9 완충용액에 재현탁시키고, 70%(w/v) 수크로스 용액을 첨가한 다음, 수크로스 농도구배 원심분리를 수행하여, 상층액에 존재하는 각 꼬마선충을 수득하고 M9 완충용액으로 세척하였다.NGM with normal nematode N2 and longevity strain age-1 (CGC No. TJ401) were obtained from the Caenorhabditis Genetic Center (CGC, Korea), and NGM with 1 ml of cholesterol dissolved in ethanol at a concentration of 5 mg / ml E. coli OP50 was fed in a solid medium (3 g / L sodium chloride, 17 g / L agar, 25 g / L bacterium peptone, 1 ml / L 1M magnesium sulfate, 25 ml / L 1M potassium phosphate, 1 ml / L 1M calcium chloride, pH 6,0) Each nematode which was obtained by feeding was incubated. In addition, inoculated with E. coli OP50 in S liquid medium (Bacterial tryptone 16g / L, Bacterial yeast extract 10g / L, sodium chloride 5g / L), incubated overnight, then centrifuged for 5 minutes at 4,000 × g to E. coli OP50 Obtained. Subsequently, three little nematodes and E. coli OP50 incubated with M9 buffer (potassium phosphate 3g / L, sodium phosphate 6g / L, sodium chloride 5g / L, 1M magnesium sulfate 1ml / L) were washed and suspended in M9 buffer solution. , Liquid S-medium with 1 ml of cholesterol dissolved in 5 mg / ml in ethanol (3.5 g / L sodium chloride, 10 ml / L trace metal solution, 3.24 g / L potassium citrate, 3 ml / L 1M magnesium sulfate, 30 ml 1M potassium phosphate) / L, 1M calcium chloride 3 ml / L, pH 6,0) each inoculated with each nematode and E. coli OP50, shake cultured at 20 ℃ for 4 days, and then centrifuged to obtain a mixture of the nematode and E. coli OP50 It was. The mixture was resuspended in M9 buffer, 70% (w / v) sucrose solution was added, followed by sucrose gradient centrifugation to obtain each nematode present in the supernatant and M9 buffer solution. Washed with.

실시예 2: 형질전환체의 제조 Example 2 Preparation of Transformant

1.5Kb의 myc유전자로 표지된 사람의 7-DHCR 유전자를 열 충격 단백질 프로모터를 갖는 벡터인 pPD49.78(Clontech, U.S.A.)에 클로닝하여 발현벡터를 제작하고, 표지유전자로서 꼬마선충의 맴돌이 형질(roll)을 유발시키는 발현벡터 pRF4와 혼합하여 꼬마선충에 미세주입할 유전자 혼합물을 수득하였다(참조: 도 1). 도 1은 클로닝된 벡터를 나타내는 유전자지도이다. 도 1에서 보듯이, 클로닝된 벡터는 열 충격단백질의 프로모터와 myc 유전자 뒤에 사람의 7-DHCR 유전자가 위치하고 있으며, 선별마커로서 암피실린 저항유전자가 포함되어 있다.Cloning a human 7-DHCR gene labeled with 1.5 Kb of myc gene into pPD49.78 (Clontech, USA), a vector having a heat shock protein promoter, to produce an expression vector, and as a marker gene, a mutant mutant of a nematode (roll) ) Was mixed with the expression vector pRF4 to give a gene mixture to microinject the nematodes (see Figure 1). 1 is a genetic map showing a cloned vector. As shown in FIG. 1, the cloned vector has a human 7-DHCR gene located behind a heat shock protein promoter and a myc gene, and includes an ampicillin resistance gene as a selection marker.

미세주입을 하기 위한 인젝션 패드는 2%(w/v) 아가로즈 용액을 50 ×75mm 크기의 커버유리에 떨어뜨리고, 같은 크기의 커버유리로 덮어 굳힌 후, 커버유리를 분리하고, 65℃에서 1시간동안 방치한 다음, 상온에서 보관하였다. 미세주입용 바늘은 모세관(Narishigi Co., Japan)을 가공하여 제작하고, 마우쓰 파이펫은 모세관(Sigma Chem. Co., U.S.A.)의 중간 부위를 알코올로 가열한 후, 늘여서 제작하였다.The injection pad for microinjection is dipped in a 2% (w / v) agarose solution into a 50 x 75 mm cover glass, covered with the same size glass and hardened, and then the cover glass is removed and 1 at 65 ° C. It was left for hours and then stored at room temperature. The needle for micro-injection was produced by processing a capillary tube (Narishigi Co., Japan), and the mouse pipette was prepared by heating the middle portion of the capillary tube (Sigma Chem. Co., U.S.A.) with alcohol and then stretching it.

꼬마선충에 미세주입할 유전자 혼합물을 해부현미경상에서 미세주입용 바늘에 넣고, 이를 마이크로인젝터(Transjector 5246, Eppendorf, German)의 바늘 장착 부위에 장착한 다음, 인젝션 패드위에 할로카본오일을 한방을 떨어뜨리고 그 위에 성충상태의 정상 꼬마선충인 N2를 위치시켰다. 전기 인젝션 패드를 마이크로인젝터의 재물대 위에 올려놓고, Axiovert135 현미경을 통해 꼬마선충의 생식구가 바늘의 반대쪽에 오게 위치시키고, 마이크로인젝터의 클린 버튼을 눌러 유전자 혼합물을 생식선으로 주입시켰다. 유전자 혼합물이 주입된 성충을 해부현미경으로 옮기고, M9 완충용액을 인젝션 패드위에 적가하여 꼬마선충을 바닥에서 이탈시킨 다음, 대장균 OP50이 첨가된 NGM 고체배지에 접종하고, 20℃에서 배양하여, 맴돌이(roller) 현상을 나타내는 자손 1세대를 선별하였다. 선별된 자손 1세대를 동일한 조건에서 다시 배양하여 맴돌이 현상을 나타내는 자손 2세대를 선별하고, 이를 'Caenorhabditis elegans'라 명명한 다음, 2001년 4월 16일자로 국제기탁기관인 생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에 기탁번호 'KCTC 0996BP'로 기탁하였다.Insert the gene mixture to be injected into the nematode into the needle for microinjection under an anatomical microscope, mount it on the needle mounting site of the microinjector (Transjector 5246, Eppendorf, German), and then drop halocarbon oil on the injection pad. On top of that was placed a normal adult nematode N2. The electric injection pad was placed on the stage of the microinjector, placed under the Axiovert135 microscope so that the nematode's gonad was on the opposite side of the needle, and the clean button of the microinjector was pressed to inject the gene mixture into the gonad. The adult mixture injected with the gene mixture was transferred to the dissecting microscope, M9 buffer solution was added dropwise onto the injection pad, and the nematodes were removed from the bottom, and then inoculated into NGM solid medium containing E. coli OP50, and incubated at 20 ° C. The first generation of offspring showing roller phenomenon were selected. One generation of selected progeny was re-cultured under the same conditions to select two generations of progeny that exhibited eddy phenomena, named 'Caenorhabditis elegans', and as of April 16, 2001, the International Bank of Biotechnology Research Institute Gene Bank (KCTC). Deposited as 'KCTC 0996BP'.

실시예 3: 선충의 지질 추출 Example 3 Lipid Extraction of Nematodes

정상 꼬마선충인 N2와 형질전환체를 실시예 1의 방법으로 S액체배지에서 배양하고, 순수분리한 후, 각각 M9 완충용액과 함께 균질기에 넣고 큐티클층이 깨어질 정도로 균질화하였다. 이어, 메탄올에 용해시킨 25%(w/v) 수산화 칼륨 용액을 동일 부피로 첨가하고, 80℃에서 10분동안 가열하여 비누화시킨 다음, 이를 8배 부피의 에테르로 유기용매추출하고, 80℃ 항온기에서 질소가스를 흘려주면서 에테르를 증발시킨 후, 고형성분을 클로로포름에 용해시키고, 표준물질로 5-알파 콜레스테인을 사용한 가스크로마토그래피(GC 5890Ⅱ, Hewlett-Packard, U.S.A.)를 이용하여 성분을 분석하였다(참조: 도 2a, 도 2b). 도 2a는 정상 꼬마선충인 N2의 스테롤 화합물의 조성을 나타내는 크로마토그램이고, 도 2b는 형질전환체의 스테롤 화합물의 조성을 나타내는 크로마토그램이다. 도 2a 및 2b에서 보듯이, 정상 꼬마선충인 N2는 7-디하이드로콜레스테롤을 대량으로 함유하고, 콜레스테롤을 함유하지 않으나, 형질전환체는 콜레스테롤을 함유하고, 7-디하이드로콜레스테롤을 함유하지 않음을 알 수 있었다.Normal nematodes N2 and transformants were incubated in S liquid medium by the method of Example 1, purely separated, and placed in a homogenizer with M9 buffer solution, respectively, and homogenized to break the cuticle layer. Subsequently, 25% (w / v) potassium hydroxide solution dissolved in methanol was added to the same volume, heated at 80 ° C. for 10 minutes, saponified, and then an organic solvent was extracted with 8 times the volume of ether, followed by an 80 ° C. thermostat. After evaporating the ether while flowing nitrogen gas at, the solid component was dissolved in chloroform and analyzed using gas chromatography (GC 5890 II, Hewlett-Packard, USA) using 5-alpha cholesterone as standard. (See FIG. 2A, FIG. 2B). FIG. 2A is a chromatogram showing the composition of a sterol compound of N2, which is a normal nematode, and FIG. 2B is a chromatogram showing the composition of a sterol compound of a transformant. As shown in Figures 2A and 2B, normal nematodes N2 contain large amounts of 7-dihydrocholesterol and no cholesterol, but the transformants contain cholesterol and no 7-dihydrocholesterol Could know.

실시예 4: 수명 측정 Example 4 Life Measurement

정상 꼬마선충인 N2, 형질전환체 및 장수변종 age-1의 각 꼬마선충에 10배 부피의 차염소산염 수용액(1%(w/v) 인산나트륨, 0.5N 수산화나트륨)을 혼합하고, 격렬히 교반한 다음, 4,000 ×g 에서 1분동안 원심분리하여 상층액을 제거하고, 침전물을 물과 M9 완충용액으로 세척하여, 꼬마선충의 알을 수득하였다. 전기 알을 NGM 고체 배지에서 1일간 배양하여 부화된 L1 단계의 유충을 종류별로 200마리씩수득하고, 40μM 5-플루오로-2-디옥시유리딘을 첨가하여 성충의 생식을 억제시켰다. 그런 다음, 대장균 OP50과 콜레스테롤이 첨가된 NGM 고체배지와 대장균 OP50만 첨가된 NGM 고체배지에 전기 L1 유충을 각각 100마리씩 접종하고 20℃에서 배양하면서, 수명을 측정하였다(참조: 도 3). 도 3은 각 꼬마선충의 평균 수명을 나타내는 그래프이다. 도 3에서 보듯이, 형질전환체의 수명은 정상 꼬마선충인 N2의 수명보다 증가함을 알 수 있었는데, 콜레스테롤이 첨가되거나 처마괴지 않았을 경우에도 동일하였다. 그러나, 장수변종 age-1의 수명과 비교하면, 콜레스테롤이 공급된 경우에는 형질전환체의 수명이 장수변종 age-1의 수명보다 짧았으나, 콜레스테롤이 공급되지 않은 경우에는 장수변종 age-1의 수명보다 증가함을 알 수 있었으므로, 체내의 콜레스테롤이 수명연장과 관련성이 있음을 시사하였다.A 10-fold volume of aqueous hypochlorite solution (1% (w / v) sodium phosphate, 0.5 N sodium hydroxide) was mixed with each of the normal nematodes N2, the transformant, and the elastella of the longevity strain age-1, and stirred vigorously. Next, the supernatant was removed by centrifugation at 4,000 g for 1 minute, and the precipitate was washed with water and M9 buffer to obtain eggs of the nematodes. The eggs were incubated in NGM solid medium for 1 day to obtain 200 larvae of each hatched L1 stage, and 40 μM 5-fluoro-2-dioxyuridine was added to inhibit adult reproduction. Thereafter, 100 L1 larvae were inoculated into each of the NGM solid medium containing E. coli OP50 and cholesterol and the NGM solid medium containing only E. coli OP50, and cultured at 20 ° C., and the lifespan was measured (see FIG. 3). 3 is a graph showing the life expectancy of each nematode. As shown in Figure 3, the lifespan of the transformant was found to increase than the life of the normal nematode N2, even when cholesterol was not added or ephedra. However, compared to the lifespan of longevity age-1, the life span of the transformants was shorter than that of longevity age-1 when cholesterol was supplied, but the lifespan of longevity age-1 when cholesterol was not supplied. As it was found to increase, it was suggested that cholesterol in the body is related to life extension.

실시예 5: 웅체의 교배 활성도 Example 5 Crossbreeding Activity of Male Body

일반적으로, 꼬마선충은 자웅동체로서 존재하나, 웅체의 형태로 존재할 수도 있다. 전기 웅체의 비율은 약 5% 정도이고, 알이 만들어지는 시기에 온도를 높여주면, 더 많이 발생하며, 웅체와 자웅동체가 교배할 경우, 자손 1세대에서는 웅체가 발생하는 것으로 알려져 있다.In general, a nematode exists as a hermaphrodite, but may also exist in the form of a male body. The ratio of the electric body is about 5%, and if the temperature is increased at the time of making eggs, it occurs more. When the body and hermaphrodite are crossed, it is known that the body develops in the first generation of offspring.

정상 꼬마선충인 N2와 형질전환체의 각각의 L1 유충을 실시예 4의 방법으로 배양하여 L4 유충을 수득하고, 이들 중에서 웅체를 선별하였다. 이어, NGM 배지에 각 선충의 L4 웅체 6마리와 L4 자웅동체 1마리를 각각 접종하고, 20℃에서 24시간이 경과한 후, 웅체를 제거하였다. 이로부터 발생한 자손 1세대의 웅체를 조사하여 교배활성도를 측정하였다(참조: 도 4). 도 4는 자손 1세대의 웅체의 수를 비교한 그래프이다. 도 4에서 보듯이, 형질전환체의 웅체수가 정상 꼬마선충인 N2의 웅체수보다 20% 정도 증가하였으므로, 형질전환체의 교배효율이 높음을 유추할 수 있었다.Each L1 larvae of the normal nymph N2 and the transformant were cultured by the method of Example 4 to obtain L4 larvae, and females were selected from them. Subsequently, six L4 females and one L4 hermaphrodite of each nematode were inoculated into NGM medium, and after 24 hours at 20 ° C, the females were removed. The mating activity of the first generation of offspring was examined (see Fig. 4). 4 is a graph comparing the number of female bodies of the first generation of offspring. As shown in Figure 4, the number of females of the transformant increased by about 20% than the number of females of the normal nematode N2, it could be inferred that the breeding efficiency of the transformant is high.

실시예 6: 열 안정성 측정 Example 6 Thermal Stability Measurement

정상 꼬마선충인 N2와 형질전환체를 실시예 1의 방법으로 배양하고, 40마리씩 수득하였다. 이들을 각각 35℃를 유지하는 NGM 고체 배지에 접종하고, 35℃에서 배양하면서, 인두의 펌핑이 중지될 때까지의 시간을 측정하고, 이의 50%(TS50)를 사용하여, 각 꼬마선충의 열 안정성을 비교하였다(참조: 도 5). 도 5는 각 꼬마선충의 TS50을 비교한 그래프이다. 도 5에서 보듯이, 정상 꼬마선충인 N2의 열 안정성 보다 형질전환체의 열 안정성이 약 18% 정도 증가함을 알 수 있었다.Normal nematodes N2 and transformants were cultured by the method of Example 1, and 40 animals were obtained. Each of them was inoculated in NGM solid medium maintained at 35 ° C. and incubated at 35 ° C., measuring the time until pumping of the pharynx stopped, and using 50% (TS 50 ) thereof, the heat of each nematode Stability was compared (see FIG. 5). 5 is a graph comparing TS 50 of each nematode. As shown in Figure 5, it was found that the thermal stability of the transformant is increased by about 18% than the thermal stability of the normal nematode N2.

실시예 7: 자외선 내성 측정 Example 7 : UV resistance measurement

정상 꼬마선충인 N2, 형질전환체 및 장수변종 age-1의 5일된 자웅동체 성충 30마리를 NGM 배지에 접종하고, 자외선 조사기(UV Stratalinker, Stratagene Co.,U.S.A.)를 이용하여, 20J/m2/min의 조사량으로 자외선을 조사한 후, 20℃에서 배양하면서 수명을 측정하였다(참조: 도 6). 도 6은 각 꼬마선충의 자외선 조사 후의 수명을 나타내는 그래프로서, (●)는 정상 꼬마선충인 N2를 나타내고, (▼)는 형질전환체를 나타내며, (○)는 장수변종 age-1를 나타낸다. 도 6에서 보듯이, 자외선에 대한 내성은 세가지 꼬마선충이 거의 유사하나, 형질전환체의 자외선 내성은 정상 꼬마선충인 N2 보다는 장수변종 age-1의 자외선 내성과 더욱 유사함을 알 수 있었다.Thirty five-day adult hermaphrodite adults of normal nematodes N2, transformants, and longevity age-1 were inoculated into NGM medium and 20 J / m 2 using an UV irradiator (UV Stratalinker, Stratagene Co., USA). After irradiating ultraviolet rays with a dose of / min, the life was measured while incubating at 20 ℃ (see Figure 6). Figure 6 is a graph showing the lifespan after irradiation of each nematode, (●) represents a normal nematode N2, (▼) represents a transformant, (○) represents longevity variance age-1. As shown in Figure 6, the resistance to ultraviolet light is almost similar to the three nymphs, but the UV resistance of the transformant was found to be more similar to the UV resistance of the longevity age-1 than the normal nymph N2.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 콜레스테롤의 대사과정을 연구하기 위한 실험동물로 개발된 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충을 제공한다. 본 발명의 형질전환된 꼬마선충은 사람의 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소 유전자가 꼬마선충에 도입된 형질전환체로서, 생체내에서 콜레스테롤의 영향을 연구하는 실험동물로서 널리 활용될 수 있을 것이다.As described and demonstrated in detail above, the present invention provides a transformed nematode that synthesizes cholesterol developed in the body as an experimental animal for studying the metabolism of cholesterol. The transformed nematode of the present invention is a transformant in which the human 7-dihydrocholesterol reductase gene is introduced into the nematode, and may be widely used as an experimental animal to study the effects of cholesterol in vivo.

Claims (1)

사람의 7-디하이드로콜레스테롤 환원효소(7-dihydrocholesterol reductase, 7-DHCR) 유전자가 열 충격 단백질의 프로모터를 갖는 벡터에 도입되어 클로닝된 형질전환 벡터와 꼬마선충의 맴돌이 형질(roll)을 유발하는 발현벡터 pRF4가 정상 꼬마선충에 동시에 도입되어, 콜레스테롤을 체내 합성하는 형질전환된 꼬마선충 캐노하디티스 엘레강스(Caenorhabditis elegans)(KCTC 0996BP).Human 7-dihydrocholesterol reductase (7-DHCR) gene is introduced into a vector having a promoter of heat shock protein to cause cloning of the transformed vector and the nematode mutant (roll) Vector pRF4 is simultaneously introduced into normal worms to transform cholesterol in the body, Caenorhabditis elegans (KCTC 0996BP).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chitwood DJ, Lusby WR, Lozano R, Thompson MJ, Svoboda JA. Steroids 1983 Sep;42(3):311-9 *
Gofflot F, Kolf-Clauw M, Clotman F, Roux C, Picard JJ. Am J Med Genet 1999 Nov 26;87(3):207-16 *
Kim JH, Lee JN, Paik YK. J Biol Chem 1999 May 21;274(21):14624-31 *
Lozano R, Lusby WR, Chitwood DJ, Thompson MJ, Svoboda JA. Lipids 1985 Mar;20(3):158-66 *
Thompson MJ,Lozano R, Salt TA, Chitwood DJ, Lusby WR,WR, Thompson MJ, *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608281A (en) * 2012-03-01 2012-07-25 中国科学院东北地理与农业生态研究所 Method for identifying swill-cooked dirty oil by using nematodes
WO2020022847A1 (en) 2018-07-26 2020-01-30 주식회사 대웅제약 Recombinant yeast strain having sterol productivity, preparation method therefor and use thereof
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