KR100426648B1 - Method for preparing mitogen-activated protein kinase kinase-1(mapkk-1 or mek-1) with high purity - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for preparing mitogen-activated protein kinase kinase-1(MAPKK-1 or MEK-1) with high purity is provided, which protein MEK-1 is useful for analysis of mutual relation between protooncogene such as ras and cancer, so that it can be useful for prevention and treatment of cancer. CONSTITUTION: The method for preparing mitogen-activated protein kinase kinase-1(MAPKK-1 or MEK-1) with high purity comprises the steps of: preparing MEK-1 gene in which the nucleotide sequence encoding amino acids at amino acid position 33 to 52 are deleted, the nucleotide sequence encoding an amino acid at amino acid position 222, serine is substituted by aspartic acid, the nucleotide sequence encoding histidine set forth in SEQ ID NO:1 consisting of 5'-ATG CAT CAT CAC CAC CAT CAC GGA TCC CAT ATG CCC AAG AAG AAG CCG-3' is present in the 5'-terminal of the nucleotide sequence; constructing an expression vector pBacHis MEK-1 containing the MEK-1 gene; transforming Baculovirus with the expression vector pBacHis MEK-1 to produce Baculovirus AcMNPV MEK-1(KCTC 0287BP); and culturing Baculovirus AcMNPV MEK-1(KCTC 0287BP) and purifying protein MEK-1 from the cultured Baculovirus cells.

Description

고순도의 활성화된 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 제조방법Method for preparing high purity activated mitogen activating protein kinase kinase-1

본 발명은 고등동물 세포에 존재하는 대표적인 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1(mitogen-activated protein kinase kinase-1; MAPKK-1 또는 MEK-1; 이하 MEK-1이라 함)을 고순도로 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성화된 MEK-1을 곤충세포에서 발현시켜 세포파쇄, 니켈 친화성 크로마토그래피, 투석 및 젤 여과 크로마토그래피하는 단계를 통하여, 고순도의 활성화된 MEK-1 단백질을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a high purity of representative mitogen-activated protein kinase kinase-1 (MAPKK-1 or MEK-1; hereinafter MEK-1) present in higher animal cells. The present invention relates to a method of preparing a high-purity activated MEK-1 protein, specifically, by expressing activated MEK-1 in an insect cell, and then disrupting the cell, nickel affinity chromatography, dialysis, and gel filtration chromatography. It is about how to.

세포의 신호전달계는 여러 질병과의 연계성 및 생명현상의 유지를 위해 근본적으로 필요한 세포의 성장분화 등을 조절하며, 따라서 이에 대한 연구는 최근에 가장 각광 받고 있는 분야중 하나가 되고 있다. 특히 MAPK(mitogen-activated protein kinase: MAPK) 신호전달 경로는 세포가 성장인자, 사이토카인(cytokine) 그리고 호르몬 등 각종 미토겐(mitogen)에 의한 자극을 받았을 때 작동되며 세포내 중간 전달물질들을 통하여 신호를 핵내부로 전달하는데, 이의 작용기전은 효모로부터 포유동물에 이르기까지 다양한 생명체에서 잘 보존되어 있다(Davis, R. J.,et al., TIBS, 19,470(1994)).Cell signaling systems regulate the differentiation of cells, which are fundamentally necessary for linkage with various diseases and maintenance of life phenomena, and thus research on them has become one of the most prominent fields in recent years. In particular, the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway works when cells are stimulated by various mitogens such as growth factors, cytokines, and hormones. Is delivered internally in the nucleus, and its mechanism of action is well preserved in a variety of organisms, from yeast to mammals (Davis, RJ, et al., TIBS, 19, 470 (1994)).

포유동물 세포에는 다양한 형태의 MAPK 경로들이 존재하며(Neiman, A.,TIGS, 9,390(1993); Marshall, C. J.,Cell, 80,179(1995)). 특히 라스(Ras)가 중요한 신호전달 물질의 하나로 작용하는 Ras-MAPK 신호전달계는 현재 가장 잘 알려져 있는 포유동물의 MAPK 신호전달계인데, 이 신호전달에 관련하는 많은 단백질이 원암유전자(protooncogene) 산물들로서, 이들 유전자의 돌연변이에 의한 이상, 즉 단백질간의 결합이상, 유전자 증폭에 의한 단백질의 과량생산, 성분 단백질들의 활성도 변화 등은 모두 암을 유발하는 원인이 된다고 알려져 있다.Mammalian cells have various forms of MAPK pathways (Neiman, A., TIGS, 9, 390 (1993); Marshall, CJ, Cell, 80, 179 (1995)). The Ras-MAPK signaling system, in which Ras acts as one of the important signaling materials, is the most well known mammalian MAPK signaling system, and many of the proteins involved in this signaling are protooncogene products. It is known that abnormalities caused by mutations of these genes, ie, abnormal binding between proteins, overproduction of proteins by gene amplification, and changes in activity of component proteins, all cause cancer.

MEK 단백질은 세포질내의 MAPK 신호전달계 말단에 작용하는 세포외 신호조절 단백질 키네이즈-1(extracellular signal-regulated protein kinase-1: ERK-1) 및 ERK-2 단백질을 인산화(phosphorylation)하는 단백질로서, 세포밖의 신호를 핵내부로 전달하는 중요한 매개체 역할을 하며, 세포의 성장 분화 등 여러 가지 다양한 형태의 생리적인 변화를 유도하는 MAPK 활성변화를 조절한다. MEK 단백질은 신호전달 과정에서 ERK의 183번째 아미노산인 트레오닌(Thr)과 185번째 아미노산인 티로신(Tyr)을 인산화시켜 이 단백질을 활성화시키고(Marshall, C. J.,et al., Cell, 80,179(1995)), 활성화된 ERK 단백질은 미엘린 기저 단백질(myelin basic protein: MBP)의 트레오닌 잔기를 시험관내에서 인산화시킨다. 이와 같은 트레오닌과 티로신 잔기의 인산화는 MAPK 활성화에 결정적인 역할을 하므로, 이들 아미노산 잔기가 다른 아미노산 잔기로 치환될 경우에는 효소가 활성화되지 않는다는 것이 보고되었다(Robbins, D. J.,et al., J. Biol. Chem. 268,5097(1993)).MEK protein is a protein that phosphorylates extracellular signal-regulated protein kinase-1 (ERK-1) and ERK-2 proteins that act on the ends of MAPK signaling system in the cytoplasm. It acts as an important mediator to deliver external signals into the nucleus and modulates MAPK activity changes that induce a variety of physiological changes, including cell growth differentiation. The MEK protein activates the protein by phosphorylating threonine (Thr), the 183th amino acid, and tyrosine (Tyr), the 185th amino acid, in signaling (Marshall, CJ, et al., Cell, 80, 179 (1995). )), The activated ERK protein phosphorylates in vitro the threonine residues of myelin basic protein (MBP). Since phosphorylation of threonine and tyrosine residues plays a critical role in MAPK activation, it has been reported that enzymes are not activated when these amino acid residues are substituted with other amino acid residues (Robbins, DJ, et al., J. Biol. Chem. 268, 5097 (1993).

MAPK의 또 다른 종류인 JNK(Jun kinase)는 세포가 자외선(ultravioletlight; UV)에 노출되었을 때 전사인자인 c-Jun을 인산화시키는 단백질로서 처음 발견되었다(Hibi, M.,et al., Genes Dev., 7,2135(1993)). 아미노산 서열 분석 결과, JNK는 ERK와 매우 유사하며 같은 트레오닌과 티로신 잔기들의 인산화를 통해 활성화되는 것으로 밝혀졌지만, JNK에서 인산화 부위는 트레오닌-프롤린(Pro)-티로신 부위로써 ERK와는 다른 것으로 보고되었다. 또한 JNK는 UV 이외에 종양괴사인자(TNF), 인터루킨-1(IL-1) 등에 의해서도 활성화되는 것으로 알려졌다(Hibi, M.,et al., Genes Dev., 7,2135(1993)).Another kind of MAPK, JNK (Jun kinase), was first discovered as a protein that phosphorylates the transcription factor c-Jun when cells are exposed to ultraviolet light (Hibi, M., et al., Genes Dev). , 7, 2135 (1993). Amino acid sequencing revealed that JNK was very similar to ERK and activated through phosphorylation of the same threonine and tyrosine residues, but the phosphorylation site in JNK was reported to be different from ERK as the threonine-proline (Pro) -tyrosine site. JNK is also known to be activated by tumor necrosis factor (TNF), interleukin-1 (IL-1), etc. in addition to UV (Hibi, M., et al., Genes Dev., 7, 2135 (1993)).

p38은 가장 최근에 알려진 MAPK 계통의 인산화 단백질로서 그람음성균의 내부독소(endotoxin)에 노출되었을 때 티로신(Tyr) 잔기가 인산화되는 것에 의해 처음 밝혀졌다(Han, J.,et al., Science, 265,808(1994)). p38은 JNK와 마찬가지로 TNF, IL-1, 당지질(lipopolysaccharide; LPS) 또는 삼투압 변화(osmotic stress) 등에 의해 활성화된다. p38 단백질에 대한 기질 특이성과 ERK 및 JNK 신호전달 경로의 관계는 잘 알려져 있지 않으나, p38은 효모의 HOG1(high-osmolarity glycerol response 1)과 아미노산 서열이 가장 유사하고 Thr-Gly-Tyr의 이중 인산화 부위(dual phosphorylation motif)를 가지고 있으며, 효모내에서 발현시켰을 때 HOG1의 기능을 대신할 수 있는 것으로 알려져 있다(Han, J.,et al., Science, 265,808(1994)).p38, the most recently known phosphorylated protein of the MAPK family, was first identified by phosphorylation of tyrosine (Tyr) residues when exposed to Gram-negative endotoxin (Han, J., et al., Science, 265). , 808 (1994)). Like JNK, p38 is activated by TNF, IL-1, lipopolysaccharide (LPS), or osmotic stress. The relationship between substrate specificity for the p38 protein and the ERK and JNK signaling pathways is not well known, but p38 has the amino acid sequence most similar to the yeast high-osmolarity glycerol response 1 (HOG1) and the double phosphorylation site of Thr-Gly-Tyr. It has a dual phosphorylation motif and is known to replace HOG1 when expressed in yeast (Han, J., et al., Science, 265, 808 (1994)).

ERK를 활성화시키는 MEK가 JNK나 p38 같은 MAPK는 활성화시키지 않으며(Derijard, B.,et al., Science, 267,682(1995)), 12-o-테트라데카노일포르볼-13-아세테이트(12-o-tetradecanoylphorbol-13-acetate: TPA)가 ERK는 강하게활성화시키나 JNK 및 p38은 활성화시키지 않는 것으로 보아 이들 사이에는 높은 특이성이 있음을 알 수 있다. 또한 액티노마이신(actinomycin), 오카다산(okadaic acid)과 UV 조사 등은 JNK를 강하게 활성화시키지만 ERK에는 크게 영향을 미치지 않는데, 이와 같은 결과는 MAPK가 특이성 있게 작용한다는 사실을 확인시켜 준다. JNK와 p38 상호간의 관계는 아직 잘 알려져 있지 않지만 같은 미토겐들을 사용하는 것으로 알려져 있다.MEK activating ERK does not activate MAPKs such as JNK or p38 (Derijard, B., et al., Science, 267, 682 (1995)), and 12-o-tetradecanoylphorball-13-acetate (12 -o-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) strongly activates ERK but does not activate JNK and p38, indicating high specificity between them. In addition, actinomycin, okadaic acid and UV irradiation activate JNK strongly but do not significantly affect ERK. These results confirm that MAPK acts specifically. The relationship between JNK and p38 is not well known, but is known to use the same mitogens.

한편, ras, src, raf 및 mos 등 원암 유전자들의 이상은 MAPK 신호전달계 내에서 여러 단계의 신호전달 물질들의 활성 상태를 지속시킴으로써 암발생을 유발하는 것으로 알려져 있다(Gu, Z.,et al., J. Virol., 69,8051(1995); Pelech, S. L.,et al., TIBS, 17,233(1992)). 따라서, ras 등 원암 유전자들의 돌연변이에 의해 발생한 암과 MAPK 활성도와의 상호관계를 알게 되면 MAPK 활성도 조절을 통한 암의 치료방법을 개발할 수 있으며, MAPK의 활성도를 조절하는 약제가 개발된다면 수용체, ras, raf 같은 다양한 신호전달계의 윗단계(upstream) 성분들의 결함이 원인이 되는 다양한 종류의 암에 효과적으로 작용하는 중요한 항암제가 될 수 있을 것이다. 이와 같은 중요성에 비해 MAPK의 활성도를 조절할 수 있는 물질의 개발에 관한 연구는 현재 다른 윗단계를 겨냥한 신약개발 보다 극히 미진할 뿐 아니라 실용화 단계에 있는 것은 거의 없는 실정이다. 또한 이러한 신약개발의 과정이나 신호전달 체계의 상호관계를 알아보기 위한 경우에 사용된 MEK-1 단백질은 대부분 분자량이 25kDa나 되는 GST(Glutathione-S-Transferase) 융합 단백질의 형태이기 때문에 이를 이용하여 단백질 또는 단백질과 신규화합물의 구조를 연구하기에는 부적합하다(David, T. Dudley,et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92,7686-7689(1995)).On the other hand, abnormalities of primary cancer genes such as ras, src, raf, and mos are known to cause cancer by sustaining the active state of several levels of signaling substances in the MAPK signaling system (Gu, Z., et al., J. Virol., 69, 8051 (1995); Pelech, SL, et al., TIBS, 17, 233 (1992). Therefore, knowing the correlation between cancer caused by mutations in the primary cancer genes such as ras and MAPK activity can develop a treatment method for cancer by regulating MAPK activity, and if a drug that modulates the activity of MAPK is developed, It may be an important anticancer agent that works effectively on various types of cancer caused by defects in upstream components of various signaling systems such as raf. Compared to this importance, the research on the development of a substance that can regulate the activity of MAPK is far less than the development of new drugs aimed at other higher stages, and it is hardly in practical use stage. In addition, the MEK-1 protein, which is used in the process of drug discovery and the interrelationship of the signaling system, is mostly in the form of a GST (glutathione-S-Transferase) fusion protein having a molecular weight of 25 kDa. Or inadequate to study the structure of proteins and new compounds (David, T. Dudley, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 7686-7689 (1995)).

이에 본 발명자들은 MEK-1의 활성도를 조절하는 치료제를 개발하기 위한 기본 단계로서 MEK-1 유전자를 곤충세포에서 활성을 갖는 형태로 대량 발현시켜 이를 고순도로 정제하는데 성공하였으며, 이에 따라 NMR(nuclear magnetic resonance spectroscopy) 및 X-ray 결정학(crystallography)에 의한 3차 구조 분석을 가능하게 하고 암발생을 저해할 수 있는 저해제 개발에 적합한 활성화된 MEK-1 단백질을 제공할 수 있게 되었다.Accordingly, the present inventors have succeeded in mass-purifying the MEK-1 gene in a form having activity in insect cells and purifying it with high purity as a basic step for developing a therapeutic agent for controlling the activity of MEK-1. It is possible to provide tertiary structural analysis by resonance spectroscopy and X-ray crystallography and to provide an activated MEK-1 protein suitable for the development of inhibitors that can inhibit cancer development.

본 발명의 목적은 고순도의 활성화된 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1을 제조하는 것이다.It is an object of the present invention to prepare high purity activated mitogen active protein kinase kinase-1.

도 1은 활성화된 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1(MEK-1)의 염기서열 및 아미노산 서열을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the nucleotide sequence and amino acid sequence of the activated mitogen active protein kinase kinase-1 (MEK-1).

도 2는 활성화된 MEK-1 유전자를 발현벡터 pBacHis MEK-1으로 클로닝하는 과정을 도시한 것이다.Figure 2 shows the process of cloning the activated MEK-1 gene with the expression vector pBacHis MEK-1.

도 3은 활성화된 MEK-1 단백질의 정제과정중 니켈 친화 크로마토그래피 단계에서 얻어지는 분획들을 전기영동한 결과이다.Figure 3 is the result of electrophoresis of the fractions obtained in the nickel affinity chromatography step of purification of activated MEK-1 protein.

도 4는 활성화된 MEK-1 단백질의 정제과정중 젤 여과 크로마토그래피 단계의 용출그래프이다.Figure 4 is an elution graph of the gel filtration chromatography step of purification of activated MEK-1 protein.

도 5는 활성화된 MEK-1 단백질의 정제과정중 젤 여과 크로마토그래피 단계에서 얻어지는 분획들을 전기영동한 결과이다.Figure 5 is the result of electrophoresis of the fractions obtained in the gel filtration chromatography step of purification of the activated MEK-1 protein.

도 6은 본 발명의 방법에 따라 정제된 활성화된 MEK-1 단백질의 인산화 활성을 측정한 결과이다.6 is a result of measuring the phosphorylation activity of the activated MEK-1 protein purified according to the method of the present invention.

도 7은 본 발명의 방법에 따라 정제된 활성화된 MEK-1 단백질에 의해 활성화된 ERK-1 및 ERK-2 단백질의 인산화 활성을 측정한 결과이다.Figure 7 is the result of measuring the phosphorylation activity of ERK-1 and ERK-2 protein activated by activated MEK-1 protein purified according to the method of the present invention.

도 8은 본 발명의 방법에 따라 정제된 활성화된 MEK-1 단백질의 키네이즈 활성 억제제에 의한 활성 억제를 측정한 결과이다.8 shows the results of measuring activity inhibition by the kinase activity inhibitor of the activated MEK-1 protein purified according to the method of the present invention.

상기 목적에 따라, 본 발명에서는 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1(mitogen-activated protein kinase kinase-1; MAPKK-1 또는 MEK-1)의 아미노산 서열중 33번째 아미노산부터 52번째 아미노산이 제거되고, 222번째 아미노산인 세린이 아스파르트산으로 변형되고, 5'-말단의 염기서열에 히스티딘을 코딩하는 염기서열을 포함하는 MEK-1 유전자, 상기 유전자를 포함하는 발현벡터, 상기 발현벡터로 형질전환된 세포주 그리고 상기 형질전환된 세포를 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 발현에 적합한 조건에서 배양하는 단계 및 정제하는 단계를 포함하는 활성화된 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 제조방법을 제공한다.According to the above object, in the present invention, amino acids 33 to 52 of amino acid sequence of mitogen-activated protein kinase kinase-1 (MAPKK-1 or MEK-1) are removed. , 222nd amino acid serine is transformed into aspartic acid, the MEK-1 gene comprising a nucleotide sequence encoding histidine in the 5'-terminal sequence, the expression vector comprising the gene, transformed with the expression vector A method of preparing activated mitogen-activated protein kinase kinase-1 comprising culturing and purifying a cell line and the transformed cells under conditions suitable for expression of mitogen-activated protein kinase kinase-1 to provide.

상기 MEK-1 유전자 5'-말단의 히스티딘을 코딩하는 염기서열은 하기 서열 1을 갖는다.The base sequence encoding the histidine at the 5′-end of the MEK-1 gene has the following SEQ ID NO: 1.

[서열 1][SEQ ID NO: 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 활성화된 MEK-1 단백질이 발현된 재조합 곤충세포를 파쇄하고, 불용성 침전물을 제거하여 가용성 단백질을 회수하고, 니켈 친화성 크로마토그래피, 투석 및 젤 여과 크로마토그래피하는 단계를 통하여, 고순도의 활성화된 MEK-1 단백질을 얻을 수 있다.High purity activation through crushing recombinant insect cells expressing activated MEK-1 protein of the present invention, removing insoluble precipitates to recover soluble proteins, and performing nickel affinity chromatography, dialysis and gel filtration chromatography Obtained MEK-1 protein.

이하, 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

먼저, 플라스미드 pBK-RSV MEK(George F., Vande Woude Lab.,Science, 265,966)를 주형으로 하여 활성화된 MEK-1 유전자를 중합효소 연쇄반응을 이용해 증폭시키기 위해, MEK-1 유전자의 5'-말단과 3'-말단에 대응하는 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reation, 이하 PCR이하 함)용 프라이머를 고안 합성한다. 5'-말단에 대응하는 프라이머는 바큘로바이러스(baculovirus) 발현벡터로 클로닝이 용이하도록 제한효소 인지부위 및 6개의 히스티딘(His)을 갖도록 만들며, 이에 대응되는 3'-말단 프라이머는 종료코돈과 제한효소 인지부위를 삽입하여 시작코돈으로부터 단백질이 합성되어 인위적으로 삽입한 종료코돈에서 단백질 합성이완료되도록 한다.First, in order to amplify the activated MEK-1 gene using polymerase chain reaction, the plasmid pBK-RSV MEK (George F., Vande Woude Lab., Science, 265, 966) was used as a template. Primers for polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as PCR) corresponding to the '-and 3'-ends are designed and synthesized. The 5'-terminal primer has a restriction enzyme recognition site and six histidines (His) to facilitate cloning with a baculovirus expression vector, and the corresponding 3'-terminal primer has a termination codon and a restriction. An enzyme recognition site is inserted so that the protein is synthesized from the start codon and the protein synthesis is completed at the artificially inserted end codon.

플라스미드 pBK-RSV MEK를 주형으로 하고 상기 프라이머들을 이용하여 PCR을 실시하여 약 1120 염기쌍의 활성화된 MEK-1 유전자를 증폭하고, 기존의 통상적인 방법인 페놀/클로로포름과 100% 에탄올을 이용하여 MEK-1 DNA를 추출한다. 이를 바큘로바이러스 발현벡터, 예를 들면 플라스미드 pBacPAK8(cat#6145-1, Clontech사)에 삽입하였다.Plasmid pBK-RSV MEK was used as a template and PCR was performed using the primers to amplify about 1120 base pairs of activated MEK-1 gene, and MEK- was prepared using conventional phenol / chloroform and 100% ethanol. 1 Extract the DNA. It was inserted into a baculovirus expression vector such as plasmid pBacPAK8 (cat # 6145-1, Clontech).

상기 제조된 발현벡터를 곤충세포주에 감염시켜 재조합 바큘로바이러스를 제조한 다음, 이를 다시 곤충세포주에 감염시켜 본 MEK-1 단백질의 발현에 적당한 조건에서 배양한다. 생성된 단백질은 배양된 세포주 및 배양액으로부터 세포파쇄, 니켈 친화성 크로마토그래피, 투석 및 젤 여과 크로마토그래피하는 단계를 통하여 고순도의 활성화된 MEK-1 단백질을 분리 정제할 수 있다.The prepared expression vector is infected with an insect cell line to prepare a recombinant baculovirus, and then, the insect cell line is then infected with the insect cell line and cultured under conditions suitable for expression of the present MEK-1 protein. The resulting protein can be isolated and purified from the cultured cell line and the culture medium through cell disruption, nickel affinity chromatography, dialysis and gel filtration chromatography.

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

실 시 예 1 : MEK-1 유전자의 증폭 및 발현Example 1 Amplification and Expression of MEK-1 Gene

(단계 1) MEK-1 유전자의 합성 및 증폭(Step 1) Synthesis and Amplification of MEK-1 Gene

플라스미드 pBK-RSV MEK(George F., Vande Woude Lab.,Science, 265,966)로부터 활성화된 MEK-1 유전자를 중합효소 연쇄반응을 이용해 증폭시키기 위해, 두 개의 올리고뉴클레오티드 프라이머를 핵산합성기(DNA Synthesizer, AppliedBiosystems INC. USA)를 이용하여 합성하였다. 하기 서열 2의 프라이머 MEK Nde은 제한효소BglII의 인지부위를 갖고 6개의 His 코돈을 가지며, 이어 제한효소BamHI 및NdeI의 인지부위를 가지며, MEK-1의 아미노말단을 코딩하는 염기서열을 갖도록 고안 합성하였고, 하기 서열 3의 프라이머 MEK Xho는 제한효소XhoI의 인지부위를 가지며, 13번째 염기서열부터는 MEK-1의 카복시말단과 상보적인 염기서열을 가지며, 종료코돈을 갖도록 고안 합성하였다.In order to amplify the MEK-1 gene activated from the plasmid pBK-RSV MEK (George F., Vande Woude Lab., Science, 265, 966) using polymerase chain reaction, two oligonucleotide primers were synthesized using a DNA synthesizer (DNA Synthesizer). , AppliedBiosystems INC. USA). The primer MEK Nde of SEQ ID NO: 2 has a recognition site of restriction enzyme Bgl II and six His codons, and then has a recognition site of restriction enzymes Bam HI and Nde I, and encodes a nucleotide sequence encoding the amino terminal of MEK-1. The primer MEK Xho of SEQ ID NO: 3 has a recognition site of restriction enzyme Xho I, and has a base sequence complementary to the carboxy terminus of MEK-1 from the 13th base sequence, and was designed to have a termination codon.

[서열 2][SEQ ID NO 2]

Figure pat00002
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[서열 3][SEQ ID NO 3]

Figure pat00003
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상기 플라스미드 pBK-RSV MEK를 주형으로 하여 중합효소 연쇄반응을 수행하는데, 반응튜브에 상기에서 얻은 3㎕의 프라이머 MEK Nde 0.75㎍과 3㎕의 프라이머 MEK Xho 0.75㎍을 넣고, MEK-1 DNA의 주형으로서 상기 플라스미드 pBK-RSV MEK 2㎕, 10배 농축 반응용액(500mM KCl, 100mM 트리스-Cl(pH 9.0), 1% 트리톤 X-100) 10㎕, 25mM MgCl26㎕, 10mM dNTP 혼합액(각각 10mM의 dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP) 2㎕, Taq 중합효소(5U/㎕, Promega, USA) 0.4㎕와 75㎕의 증류수를 가한 다음, 94℃에서 1분 30초(변성단계), 50℃에서 1분(어닐링단계), 72℃에 1분 30초(중합단계)의 조건으로 PCR을 30회 실시하여 약 1120 염기쌍의 MEK-1 유전자를 증폭하였으며, 기존의 통상적인 방법인 페놀/클로로포름과 100% 에탄올을 이용하여 MEK-1 DNA를 추출한 후 TE 용액 20㎕에 용해시켰다.The polymerase chain reaction was carried out using the plasmid pBK-RSV MEK as a template. Into the reaction tube, 3 μl of the primer MEK Nde 0.75 μg and 3 μl of the primer MEK Xho 0.75 μg were added to the reaction tube. 2 µl of the plasmid pBK-RSV MEK, 10-fold concentrated reaction solution (500 mM KCl, 100 mM Tris-Cl (pH 9.0), 10 µl of 1% Triton X-100), 6 µl of 25 mM MgCl 2 , 10 mM dNTP mixture (10 mM each) 2 μl of dGTP, dATP, dTTP and dCTP), 0.4 μl of Taq polymerase (5 U / μl, Promega, USA) and 75 μl of distilled water were added, followed by 1 min 30 sec (denatured) at 94 ° C., 50 ° C. PCR was performed 30 times under conditions of 1 minute (annealing step) and 72 ° C for 1 minute 30 seconds (polymerization step) to amplify the MEK-1 gene of about 1120 base pairs, and 100 with phenol / chloroform, a conventional method. MEK-1 DNA was extracted using% ethanol and dissolved in 20 µl of TE solution.

(단계 2) MEK-1 유전자의 바큘로바이러스 발현벡터 제조(Step 2) Preparation of Baculovirus Expression Vector of MEK-1 Gene

상기 단계 1에서 얻은 반응액 16㎕에 제한효소 BglII 및XhoI를 각각 1㎕씩 가하고, 10배 제한효소 반응액(100mM NaCl, 50mM 트리스-Cl, 10mM MgCl2, 1mM DTT(pH 7.9)) 2㎕을 첨가하여 37℃에서 1 시간 동안 반응시킨 후 통상적인 방법으로 제한효소 인지부위를 갖는 MEK-1의 DNA 절편을 얻었다.1 μl of restriction enzymes B gl II and Xho I were added to 16 μl of the reaction solution obtained in step 1, respectively, and a 10-fold restriction enzyme reaction solution (100 mM NaCl, 50 mM Tris-Cl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM DTT (pH 7.9)) was added. ) 2 μl was added and reacted at 37 ° C. for 1 hour to obtain a DNA fragment of MEK-1 having a restriction enzyme recognition site by a conventional method.

한편, 플라스미드 pBacPAK8(cat#6145-1, Clontech사)을 제한효소BamHI 및XhoI로 완전절단하고 1% 아가로즈 젤 전기영동 분리하여 상기 수득한 MEK-1 DNA 절편과 다음과 같이 연결시켰다.On the other hand, the plasmid pBacPAK8 (cat # 6145-1, Clontech Co., Ltd.) was completely cleaved with restriction enzymes Bam HI and Xho I and separated by 1% agarose gel electrophoresis to connect the obtained MEK-1 DNA fragment as follows.

즉, 접합반응 튜브에 상기에서 얻은 MEK-1의 DNA 절편 0.1㎍ 및 상기 절단된 벡터 단편 0.1㎍을 넣은 다음, 10배 연결 반응용액(500mM 트리스-HCl(pH 7.8), 100mM MgCl2, 100mM DTT, 10mM ATP) 2㎕, 10 단위체의 T4 DNA 리가제와 증류수를 가하여 총부피가 20㎕가 되도록 하고, 16℃에서 12 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 대장균 HB101(ATCC #33694) 컴피턴트 세포에 첨가하여 형질전환시킨 후, LB 앰피실린 평판(50㎍/㎖의 앰피실린을 포함하는 LB 배지)에 평판하여 본 발명의 MEK-1 유전자를 포함하는 대장균 형질전환체를 선별하였다. 선별된 클론에서 발현벡터 pBacHis MEK-1을 얻었다.That is, 0.1 μg of the DNA fragment of MEK-1 obtained above and 0.1 μg of the cleaved vector fragment were put into a conjugation reaction tube, and then 10-fold ligation reaction solution (500 mM Tris-HCl (pH 7.8), 100 mM MgCl 2 , 100 mM DTT). , 10 mM ATP) 2 μl, 10 units of T4 DNA ligase and distilled water were added to make the total volume 20 μl, and the reaction was carried out at 16 ° C. for 12 hours. After the reaction, the strain was added to E. coli HB101 (ATCC # 33694) competent cells, transformed, and plated on an LB ampicillin plate (LB medium containing 50 μg / ml of ampicillin) to obtain the MEK-1 gene of the present invention. E. coli transformants were selected. The expression vector pBacHis MEK-1 was obtained from the selected clone.

도 2는 활성화된 MEK-1 유전자를 발현벡터 pBacHis MEK-1으로 클로닝하는 과정을 도시한 것이다.Figure 2 shows the process of cloning the activated MEK-1 gene with the expression vector pBacHis MEK-1.

(단계 3) 재조합 바큘로바이러스의 생성(Step 3) Generation of Recombinant Baculovirus

MEK-1을 발현할 수 있는 재조합 바큘로바이러스(baculovirus)를 제조하기 위해, 직경 35mm의 세포배양용 접시에 2㎖의 TNM-FH 배지(450㎖의 그레이스 배지(Grace's medium; Gibco-BRL. #440-1300) + 25㎖의 FBS(Gibco-BRL. #16000-044) + 10㎖의 이스트올레이트(yeastolate)(Gibco-BRL. #l8190-017) + 10㎖의 락토알부민 하이드로세이트(lactoalbumin hydrosate)(Gibco-BRL #18080-010)와 1.0 X 106개의 곤충세포 IPLB-Sf21 세포(Clontech #K1601-E; 이하 Sf21이라 함)를 넣고 실온에서 1 시간 동안 방치하여 세포가 세포 배양용 접시 바닥에 붙도록 하였다. 이어서 세포를 FBS가 포함되지 않은 그레이스 배지 2㎖로 2번 씻어주고, 1㎖의 FBS가 포함되지 않은 그레이스 배지를 첨가한 후, 여기에 리포펙틴(Lipofectin) 혼합액(증류수 45㎕에 리포펩틴(Gibco-BRL #18292-011) 5㎕ 넣은 것)과 DNA 혼합액(제한효소Bsu36I로 절단한 BacPAK6 바이러스 DNA(Clontech #6411-1) 100ng, 상기 단계 2에서 제조한 pBacHis MEK-1 플라스미드 DNA 500ng에 증류수를 가하여 총부피가 50㎕가 되도록 한 것)을 혼합하여 15 분간 실온에서 방치한 것을 방울방울 떨어뜨렸다. 5 시간 경과 후 배양액을 제거하고 2㎖의 TNM-FH 배지(450㎖의 그레이스 배지+ 25㎖의 FBS(Gibco-BRL #16000-044) + 10㎖의 이스트올레이트(yeastolate)(Gibco-BRL #l8190-017) + 10㎖의 락토알부민 하이드로세이트(lactoalbumin hydrosate)(Gibco-BRL #18080-010)를 가하고 4 일간 배양하였다.To prepare a recombinant baculovirus capable of expressing MEK-1, 2 ml of TNM-FH medium (450 ml of Grace's medium; Gibco-BRL. #) Was placed in a 35 mm diameter cell culture dish. 440-1300) + 25 ml of FBS (Gibco-BRL. # 16000-044) + 10 ml of yeastolate (Gibco-BRL. # L8190-017) + 10 ml of lactoalbumin hydrosate (Gibco-BRL # 18080-010) and 1.0 X 10 6 insect cell IPLB-Sf21 cells (Clontech # K1601-E; hereinafter referred to as Sf21) were added and allowed to stand at room temperature for 1 hour to allow the cells to bottom out of the cell culture dish. The cells were then washed twice with 2 ml of Grace medium without FBS, 1 ml of FBS-free Grace medium was added, and then Lipofectin (45 μl of distilled water) was added thereto. 5 μl of lipopeptin (Gibco-BRL # 18292-011) and a DNA mixture (BacPAK6 virus DNA digested with restriction enzyme Bsu 36I). Clontech # 6411-1) 100 ng, distilled water was added to 500 ng of pBacHis MEK-1 plasmid DNA prepared in Step 2 so that the total volume was 50 μl), and the mixture was left at room temperature for 15 minutes. After 5 hours the cultures were removed and 2 ml of TNM-FH medium (450 ml of Grace media + 25 ml of FBS (Gibco-BRL # 16000-044) + 10 ml of yeastolate (Gibco-BRL #) 8190-017) + 10 ml of lactoalbumin hydrosate (Gibco-BRL # 18080-010) were added and incubated for 4 days.

이어서 바이러스가 포함된 배지를 10배에서 106배까지 10배씩 연속적으로 희석하여 각각 직경 35mm의 배양접시에 각각 1.5 X 106Sf21 세포가 부착된 직경 35mm의 배양접시에 100㎕씩 가한 후 27℃에서 30 분간 감염시켰다. 여기에 2배 농도로 제조된 TNM-FH 배지와 고온 멸균한 2% 저융점 아가로즈(seaplaque agarose; FMC BioProducts #50102)를 1:1 비율로 혼합한 후, 37℃까지 식혀서 각각의 배양접시에 1.5㎖씩 조심스럽게 떨어뜨려 실온에서 굳힌 다음, 27℃에서 4 일간 배양하였다. 각각의 배양접시에 염색용액(증류수에 0.03% Neutral Red를 녹여 0.2㎛ 필터한 것, Sigma #N7005) 1㎖를 넣고 2 시간 동안 염색한 후 염색용액을 제거하였다. 이 때 바이러스에 감염된 세포는 투명한 플라크를 형성한다. 이어서 바이러스가 감염된 플라크를 분리하여 직경 35mm 배양접시에서 1.0 X 106Sf21 세포와 함께 3 일간 배양하였다. 여기에서 얻어진 바이러스가 포함된 배양액은 무균적으로 보관하고 바이러스 감염된 세포는 램리의 방법(Leammli,Nature, 227,680(1970))에 따라 12% SDS-PAGE 상에서 분석하였다. 그중 43kDa MEK-1을 발현하는 바큘로바이러스(Baculovirus AcMNPV MEK-1; 이하 MEK-1 바이러스)를 선별하였다. 이렇게 순수분리된 MEK-1 바이러스 100㎕를 직경 150mm의 배양접시에서 1.5X107Sf21 세포에 다시 감염시켜 25㎖의 배양액을 넣고 3 일간 배양하여 1.0X108pfu/㎖ 이상의 고농도 바이러스가 포함된 배양액을 얻었다.Subsequently, the virus-containing medium was continuously diluted 10-fold from 10-fold to 10- 6- fold, and 100 µl of each of the 35 mm-diameter culture plates to which 1.5 X 10 6 Sf21 cells were attached was added to the culture dish of 35 mm-diameter, respectively, followed by 27 ° C. Infected for 30 minutes. Here, TNM-FH medium prepared at twice the concentration and 2% low-melting agarose (seaplaque agarose; FMC BioProducts # 50102), which were sterilized at a high temperature, were mixed at a 1: 1 ratio, and then cooled to 37 ° C. in each culture dish. Carefully dropped 1.5 ml each to solidify at room temperature, and then incubated at 27 ° C. for 4 days. 1 ml of dye solution (0.03% Neutral Red dissolved in distilled water, 0.2㎛ filter, Sigma # N7005) was added to each culture dish and dyed for 2 hours, and then the dye solution was removed. At this time, the virus-infected cells form a transparent plaque. Virus-infected plaques were then isolated and incubated with 1.0 × 10 6 Sf21 cells in a 35 mm diameter dish for 3 days. The resulting cultures containing the virus were stored aseptically and virus infected cells were analyzed on 12% SDS-PAGE according to the method of Ramley (Leammli, Nature, 227, 680 (1970)). Among them, baculoviruses expressing 43kDa MEK-1 (Baculovirus AcMNPV MEK-1; hereinafter MEK-1 virus) were selected. 100 μl of the purely isolated MEK-1 virus was reinfected with 1.5 × 10 7 Sf21 cells in a culture dish of 150 mm in diameter, 25 ml of the culture solution was incubated for 3 days, and a culture solution containing a high virus concentration of 1.0 × 10 8 pfu / ml or more was obtained. Got it.

이 형질전환된 곤충세포주 Baculovirus AcMNPV MEK-1은 1996년 12월 13일자로 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자은행에 기탁번호 제 KCTC 0287BP 호로서 기탁하였다.The transformed insect cell line Baculovirus AcMNPV MEK-1 was deposited on Dec. 13, 1996, with the accession number KCTC 0287BP to the Gene Bank of Korea Institute of Science and Technology.

(단계 4) 활성화된 MEK-1의 대량발현(Step 4) Mass expression of activated MEK-1

2X108Sf21 곤충세포를 300㎖ TNM-FH(5% FBS)에서 면적이 1750 ㎠인 세포 배양용 롤러병(roller bottle)(Falcon #3035)에 넣고 24 시간 동안 0.2 rpm으로 회전시키면서 배양하였다. 이어서 배양액을 제거하고 3X109pfu의 MEK-1 바이러스를 넣고 30 분간 0.2rpm으로 회전시키며 감염시켰다. 여기에 400㎖의 TNM-FH(5% FBS)를 넣고 48 시간 동안 배양하였다. 이 배양세포를 1,500 rpm에서 5 분간 원심분리하여 세포 침전물을 얻은 후 50㎖의 인산염 생리식염수(pH 7.4)로 1회 세척한 다음, 1,500rpm에서 5 분간 원심분리하여 가라앉은 세포를 70℃에서 보관하였다.2 × 10 8 Sf21 insect cells were put in a cell culture roller bottle (Falcon # 3035) having an area of 1750 cm 2 in 300 ml TNM-FH (5% FBS) and incubated while rotating at 0.2 rpm for 24 hours. Subsequently, the culture medium was removed, and 3 × 10 9 pfu of MEK-1 virus was added and infected by rotating at 0.2 rpm for 30 minutes. 400 ml of TNM-FH (5% FBS) was added thereto and incubated for 48 hours. The cultured cells were centrifuged at 1,500 rpm for 5 minutes to obtain cell precipitates, and then washed once with 50 ml of phosphate saline (pH 7.4), followed by centrifugation at 1,500 rpm for 5 minutes to store the sunk cells at 70 ° C. It was.

실 시 예 2 : 활성화된 MEK-1 단백질의 정제EXAMPLE 2 Purification of Activated MEK-1 Protein

(단계 1) 세포파쇄 및 불용성 단백질의 제거(Step 1) Cell disruption and removal of insoluble protein

유전자 재조합 MEK-1 단백질이 발현된 곤충세포 침전물에 약 100㎖의 완충용액 1(5mM 이미다졸, 1M NaCl, 20mM 트리스, pH 8.0)을 가하여 현탁시킨 후, 얼음 중탕안에서 초음파 분쇄기(Ultrasonic homogenizer 4710: Cole-Parmer, USA)로 50%의 출력과 50%의 효율 사이클(duty-cycle)에서 약 2 분간 초음파 처리하여 세포를 파쇄시켰다. 이렇게 하여 얻은 세포 균질액을 고속 원심 분리기(Beckman J2-21M, Rotor JA-14)로 10,000 rpm에서 30 분간 원심분리하여 상층액인 가용성 단백질을 얻었다.Insect cell precipitate expressing the recombinant MEK-1 protein was suspended by adding about 100 ml of buffer solution 1 (5 mM imidazole, 1 M NaCl, 20 mM Tris, pH 8.0), followed by ultrasonic crusher (Ultrasonic homogenizer 4710) in ice bath. Cole-Parmer, USA) was sonicated for about 2 minutes at 50% power and 50% duty-cycle to disrupt cells. The cell homogenate thus obtained was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes with a high-speed centrifuge (Beckman J2-21M, Rotor JA-14) to obtain a supernatant soluble protein.

(단계 2) 니켈 친화성 크로마토그래피(Step 2) Nickel Affinity Chromatography

상기 단계 1의 용액에 동일한 부피의 완충용액 1을 가한 후 완충용액 1로 평형화한 니켈 아가로즈 칼럼(His Bind metal chelation resin, Novagen, USA)에 넣은 후 분당 2㎖의 속도로 통과시켰다. 이어서 50㎖의 완충용액 1을 칼럼에 흘려 수지에 흡착되지 않은 단백질을 제거하였다. 다음 0 내지 1.0M 선형 농도구배의 이미다졸을 포함하는 400㎖의 완충용액 1을 가하여 수지에 흡착되어 있던 단백질들을 분당 2㎖의 속도로 용출시켜 각 10㎖의 분획들을 수집하였다. 수집된 분획들을 15% SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동(PAGE)하여 MEK-1 단백질을 포함하는 특정 분획들 만을 별도로 수집하여 취합하였다.The same volume of buffer solution 1 was added to the solution of step 1 and placed in a nickel agarose column (His Bind metal chelation resin, Novagen, USA) equilibrated with buffer solution 1 and passed at a rate of 2 ml per minute. Subsequently, 50 ml of buffer 1 was flowed through the column to remove proteins that were not adsorbed on the resin. Next, 400 ml of buffer 1 containing imidazole having a linear concentration of 0 to 1.0 M was added thereto, and the proteins adsorbed on the resin were eluted at a rate of 2 ml per minute to collect 10 ml of each fraction. The collected fractions were collected by collecting 15% SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) to collect only specific fractions containing MEK-1 protein separately.

도 3은 활성화된 MEK-1 단백질의 정제과정중 니켈 친화 크로마토그래피 단계에서 얻어지는 분획들을 전기영동한 결과이다. 여기에서 제 1 열은 표준 분자량 단백질 시료를 나타낸 것이고, 제 2 열은 수지에 투입되는 단백질 용액을 나타낸 것이고, 제 3 열은 수지에 흡착되지 않고 빠져 나가는 단백질을 나타낸 것이고, 제4 열은 용출하여 취합된 분획들을 전기영동한 것이다.Figure 3 is the result of electrophoresis of the fractions obtained in the nickel affinity chromatography step of purification of activated MEK-1 protein. Here, the first column represents a standard molecular weight protein sample, the second column represents a protein solution introduced into the resin, the third column represents a protein exiting without being adsorbed to the resin, and the fourth column is eluted. The collected fractions were electrophoresed.

(단계 3) 투석(Step 3) Dialysis

단계 2에서 취합한 단백질 용액을 투석막(Spectrum Co, U.S.A., MW Cut-off: 12000)에 넣은 후, 완충용액 2(25mM 트리스, 0.2M NaCl, 1mM EDTA, pH 8.0)에서 투석하였다.The protein solution collected in step 2 was placed in a dialysis membrane (Spectrum Co, U.S.A., MW Cut-off: 12000), and then dialyzed in Buffer 2 (25 mM Tris, 0.2 M NaCl, 1 mM EDTA, pH 8.0).

(단계 4) 젤 여과 크로마토그래피(Step 4) Gel Filtration Chromatography

단계 3에서 수거한 시료를 한외여과기(Amicon Co, U.S.A., MW Cut-off: 10000)에 넣어 단백질의 농도가 2㎎/㎖ 이상이 되도록 농축하였다. 농축된 단백질 시료를 수퍼덱스-200 FPLC 칼럼(Superdex-200, FPLC, Pharmacia, Sweden)에서 0.5㎖/분의 속도로 젤 여과하여 1분당 1개의 분획으로 수거한 후 SDS-PAGE하여 고순도의 MEK-1 단백질을 취합하였다.The sample collected in step 3 was concentrated in an ultrafilter (Amicon Co, U.S.A., MW Cut-off: 10000) so that the concentration of protein was 2 mg / ml or more. Concentrated protein samples were collected by gel filtration at a rate of 0.5 ml / min on a Superdex-200 FPLC column (Superdex-200, FPLC, Pharmacia, Sweden) and then fractionated per minute, followed by SDS-PAGE to obtain high-purity MEK- 1 protein was collected.

도 4는 활성화된 MEK-1 단백질의 정제과정중 젤 여과 크로마토그래피 단계의 용출그래프이고, 도 5는 동단계에서 얻어지는 분획들을 전기영동한 결과이다. 여기에서, 제 1 열은 표준 분자량 단백질 시료를 나타낸 것이고, 제 2 열은 칼럼에 투입되는 단백질을 나타낸 것이고, 제 3 열은 용출된 단백질을 나타낸 것이다.Figure 4 is an elution graph of the gel filtration chromatography step of purification of the activated MEK-1 protein, Figure 5 is the result of electrophoresis of the fractions obtained in this step. Here, the first column shows the standard molecular weight protein sample, the second column shows the protein introduced into the column, and the third column shows the eluted protein.

확 인 예 1 : 인산화 측정Confirmation Example 1: Phosphorylation

본 발명에서 제조된 MEK-1 단백질의 활성을 MAPK 단백질의 인산화를 통해 관찰하였다. 상기 실시예에 따라 정제된 MEK-1 단백질 20ng에 각각 ERK-1 및 ERK-2 단백질을 100ng씩 넣고, 방사선 동위원소 γ-32P를 포함하는 ATP(Amersham사, 미국) 2㎕씩을 넣어 준 후, 전체 부피가 30㎕가 되도록 반응 완충용액(30mM HEPES, pH 8.0, 1mM DTT, 1mM 벤자미딘, 10mM MgCl2)을 넣었다. 37℃에서 30 분간 방치하여 반응시킨 후 얼음 그릇에 넣어 반응을 종결시켰다. 각 시료에 동량의 전기영동용 시료 용액을 넣고, 12% 아크릴아미드 젤 전기영동한 후, 건조기에서 젤을 건조시키고 방사선용 필름에서 감광하여 발색시켰다.The activity of the MEK-1 protein prepared in the present invention was observed through phosphorylation of MAPK protein. 100 ng of ERK-1 and ERK-2 proteins were added to 20 ng of purified MEK-1 protein according to the above example, and 2 μl of ATP (Amersham, USA) containing radioisotope γ- 32 P was added thereto. Reaction buffer (30mM HEPES, pH 8.0, 1mM DTT, 1mM benzamidine, 10mM MgCl 2 ) was added to make the total volume 30 μl. The reaction was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes and then placed in an ice bowl to terminate the reaction. The same amount of electrophoretic sample solution was added to each sample, 12% acrylamide gel electrophoresis was carried out, and the gel was dried in a drier and photosensitive on a radiation film.

도 6은 본 발명의 방법에 따라 정제된 MEK-1의 인산화 활성을 측정한 결과이다. 여기에서 제 1 열은 표준 분자량 단백질의 시료를 나타낸 것이고, 제 2 열 내지 제 5 열은 MEK-1을 넣지 않은 ERK-1 단백질을 나타낸 것이고, 제 6 열 내지 제 9 열은 MEK-1을 넣지 않은 ERK-2 단백질을 나타낸 것이고, 제 10 열 내지 제 13 열은 MEK-1을 넣은 ERK-1 단백질을 나타낸 것이고, 제 14 열 내지 제 17 열은 MEK-1을 넣은 ERK-2 단백질을 나타낸 것으로, 본 발명의 방법에 따라 정제된 MEK-1은 고유한 인산화 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.6 is a result of measuring the phosphorylation activity of the purified MEK-1 according to the method of the present invention. Where column 1 represents a sample of standard molecular weight protein, columns 2 to 5 represent ERK-1 protein without MEK-1, and columns 6 to 9 do not contain MEK-1. Shows the ERK-2 protein, column 10 to 13 shows the ERK-1 protein with MEK-1, column 14 to 17 shows the ERK-2 protein with MEK-1 It can be seen that MEK-1 purified according to the method of the present invention has intrinsic phosphorylation properties.

확 인 예 2 : MEK-1에 의해 활성화된 ERK-1과 ERK-2의 활성확인Confirmation Example 2: Confirmation of ERK-1 and ERK-2 activation by MEK-1

정제된 MEK-1 단백질의 활성을 MEK-1에 의해 활성화된 MAPK 단백질 즉, ERK-1 및 ERK-2 단백질의 인산화 성질을 통해서 관찰하였다. 상기 실시예에 따라 정제된 MEK-1 단백질 20ng에 각각 ERK-1 및 ERK-2 단백질을 100ng과 ERK 단백질의 기질인 미엘린 기저 단백질(Myeline Basic Protein: MBP) 2㎍을 넣고, 방사선 동위원소 γ-32P를 포함하는 ATP(Amersham사, 미국) 2㎕씩을 넣어 준 후, 전체 부피가 30㎕가 되도록 반응 완충용액(30mM HEPES, pH 8.0, 1mM DTT, 1mM 벤자미딘, 10mM MgCl2)을 넣었다. 37℃에서 30 분간 방치하여 반응시킨 후 얼음 그릇에 넣어 반응을 종결시켰다. 각 시료에 동량의 전기영동용 시료 용액을 넣고, 12% 아크릴아미드 젤 전기영동한 후, 건조기에서 젤을 건조시키고 방사선용 필름에서 감광하여 발색시켰다.The activity of the purified MEK-1 protein was observed through the phosphorylation properties of MAPK proteins activated by MEK-1, ie, ERK-1 and ERK-2 proteins. To 20 ng of purified MEK-1 protein according to the above example, 100 ng of ERK-1 and ERK-2 proteins were added, and 2 μg of Myelin Basic Protein (MBP), a substrate of ERK protein, and radioisotope γ- After adding 2 μl of ATP containing 32 P (Amersham, USA), the reaction buffer solution (30 mM HEPES, pH 8.0, 1 mM DTT, 1 mM benzamidine, 10 mM MgCl 2 ) was added so that the total volume was 30 μl. . The reaction was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes and then placed in an ice bowl to terminate the reaction. The same amount of electrophoretic sample solution was added to each sample, 12% acrylamide gel electrophoresis was carried out, and the gel was dried in a drier and photosensitive on a radiation film.

도 7은 본 발명의 방법에 따라 정제된 활성화된 MEK-1 단백질에 의해 활성화된 ERK-1 및 ERK-2 단백질의 인산화 활성을 측정한 결과이다. 여기에서 제 1 열은 표준 분자량 단백질의 시료를 나타낸 것이고, 제 2 열은 MEK-1이 없는 상태에서 ERK-1이 갖는 MBP의 인산화 정도를 나타낸 것이고, 제 3 열은 MEK-1이 없는 상태에서 ERK-2가 갖는 MBP의 인산화 정도를 나타낸 것이고, 제 4 열은 MEK-1에 의해 활성화된 ERK-1이 갖는 MBP의 인산화 정도를 나타낸 것이고, 제 5 열은 MEK-1에 의해 활성화된 ERK-2가 갖는 MBP의 인산화 정도를 나타낸 것으로써, 본 발명에 의해 발현정제된 MEK-1 단백질은 ERK-1 및 ERK-2 단백질을 활성화시키며, 활성화된 이들 단백질은 MBP를 인산화시킴을 확인하였다. 즉, 본 MEK-1은 고유한 인산화 특성을 갖고 있음을 알 수 있다.Figure 7 is the result of measuring the phosphorylation activity of ERK-1 and ERK-2 protein activated by activated MEK-1 protein purified according to the method of the present invention. Here, the first column shows a sample of the standard molecular weight protein, the second column shows the phosphorylation degree of MBP of ERK-1 in the absence of MEK-1, and the third column shows the degree of phosphorylation of MBP in the absence of MEK-1. ERK-2 shows the degree of phosphorylation of MBP, column 4 shows the degree of phosphorylation of MBP of ERK-1 activated by MEK-1, and column 5 shows ERK- activated by MEK-1. By showing the degree of phosphorylation of MBP possessed by 2, it was confirmed that the MEK-1 protein expressed and purified by the present invention activates ERK-1 and ERK-2 proteins, and these activated proteins phosphorylate MBP. In other words, it can be seen that MEK-1 has intrinsic phosphorylation characteristics.

확 인 예 3 : 키네이즈 활성 억제제에 의한 MEK-1의 활성 억제 확인Confirmation Example 3: Confirmation of Inhibition of MEK-1 Activity by Kinase Inhibitor

키네이즈에 대하여 공통으로 억제효과를 나타내는스토로스포린(straurosporine, Boehringer Mannheim, Germany, Cat No 1055682)을 이용하여 본 발명에 의해 제조된 MEK-1 단백질의 활성이 억제됨을 확인하였다.It was confirmed that the activity of the MEK-1 protein prepared by the present invention was inhibited by using strourosporine (straurosporine, Boehringer Mannheim, Germany, Cat No 1055682), which has a common inhibitory effect on kinase.

상기 실시예에 따라 정제된 MEK-1 단백질 20ng에 각각 10 nM 및 100nM의 스토로스포린을 반응튜브에 넣은 후, 각 튜브에 ERK-1 단백질 100ng을 넣고, 방사선 동위원소 γ-32P를 포함하는 ATP(Amersham사, 미국) 2㎕씩을 넣어 준 후, 전체 부피가 30㎕가 되도록 반응 완충용액(30mM HEPES, pH 8.0, 1mM DTT, 1mM 벤자미딘, 10mM MgCl2)을 넣었다. 37℃에서 30 분간 방치하여 반응시킨 후 얼음 그릇에 넣어 반응을 종결시켰다. 각 시료에 동량의 전기영동용 시료 용액을 넣고, 12% 아크릴아미드 젤 전기영동한 후, 건조기에서 젤을 건조시키고 방사선용 필름에서 감광하여 발색시켰다.Into the reaction tube of 10 nM and 100 nM of stolosporin, respectively, to 20 ng of purified MEK-1 protein according to the above embodiment, 100 ng of ERK-1 protein was added to each tube, and the radioisotope γ- 32 P was included. After adding 2 μl of ATP (Amersham, USA), a reaction buffer (30 mM HEPES, pH 8.0, 1 mM DTT, 1 mM benzamidine, 10 mM MgCl 2 ) was added so that the total volume was 30 μl. The reaction was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes and then placed in an ice bowl to terminate the reaction. The same amount of electrophoretic sample solution was added to each sample, 12% acrylamide gel electrophoresis was carried out, and the gel was dried in a drier and photosensitive on a radiation film.

도 8은 본 발명의 방법에 따라 정제된 MEK-1의 키네이즈 활성 억제제에 의한 활성 억제 정도를 측정한 결과이다. 여기에서 제 1 열은 표준 분자량 단백질의 시료를 나타낸 것이고, 제 2 열은 스토로스포린을 넣지 않은 시료를 나타낸 것이고, 제 3 열은 스토로스포린의 용매인 1%의 DMSO(dimethyl sulfoide)가 포함된 시료를 나타낸 것이고, 제 4 열은 100nM의 스토로스포린을 넣은 시료를 나타낸 것이고, 제 5 열은 10nM의 스토로스포린을 넣은 시료를 나타낸 것으로써, 범용 키네이즈 활성 억제제인 스토로스포린에 의해 MEK-1의 활성이 억제됨을 확인할 수 있다.8 is a result of measuring the degree of activity inhibition by the kinase activity inhibitor of MEK-1 purified according to the method of the present invention. Here, the first column shows a sample of standard molecular weight protein, the second column shows a sample without strosporin, and the third column contains 1% dimethyl sulfoide (DMSO) which is a solvent of strosporin. The fourth column shows a sample containing 100 nM of storosporin, and the fifth column shows a sample containing 10 nM of stolosporin, which is determined by storosporin, a universal kinase activity inhibitor. It can be seen that the activity of MEK-1 is inhibited.

본 발명에 따라 제조된 MEK-1 단백질을 이용하여 ras 등의 원암유전자들의 돌연변이에 의해 발생한 암과 상호관계를 알 수 있으며, 또한 이로부터 MAPK 활성도 조절을 통한 암의 치료방법을 개발하는데 이용할수 있을 뿐 아니라, MAPK의 활성도를 조절하는 치료제 개발에도 활용할 수 있다.By using the MEK-1 protein prepared according to the present invention, it is possible to know the correlation with cancer caused by mutations in the primary cancer genes such as ras, and from this, it can be used to develop a method for treating cancer by regulating MAPK activity. In addition, it can be used to develop therapeutics that regulate the activity of MAPK.

Claims (8)

미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1(mitogen-activated protein kinase kinase-1; MAPKK-1 또는 MEK-1)의 아미노산 서열중 33번째 아미노산부터 52번째 아미노산이 제거되고, 222번째 아미노산인 세린이 아스파르트산으로 변형되고, 5'-말단의 염기서열에 히스티딘을 코딩하는 염기서열을 포함하는 MEK-1 유전자.In the amino acid sequence of mitogen-activated protein kinase kinase-1 (MAPKK-1 or MEK-1), amino acids 33 to 52 are removed, and 222 amino acid serine is aspart. MEK-1 gene modified with an acid and comprising a nucleotide sequence encoding histidine at the 5'-terminal sequence. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 MEK-1 유전자의 5'-말단의 히스티딘을 코딩하는 염기서열이 하기 서열 1을 갖는 것을 특징으로 하는 MEK-1 유전자.MEK-1 gene, characterized in that the base sequence encoding the histidine 5'-end of the MEK-1 gene has the following sequence 1. [서열 1][SEQ ID NO: 1]
Figure pat00004
Figure pat00004
제 1 항의 유전자를 포함하는 발현벡터.An expression vector comprising the gene of claim 1. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 바큘로바이러스(baculovirus) 발현벡터 pBacHis MEK-1.Baculovirus expression vector pBacHis MEK-1. 제 3 항의 발현벡터로 형질전환된 세포주.Cell line transformed with the expression vector of claim 3. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 곤충세포주 바큘로바이러스(Baculovirus) AcMNPV MEK-1(KCTC 0287BP).Insect cell line baculovirus AcMNPV MEK-1 (KCTC 0287BP). 제 5 항의 세포주를 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 발현에 적합한 조건에서 배양하는 단계 및 정제하는 단계를 포함하는 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 제조방법.A method for preparing mitogen-activated protein kinase kinase-1, comprising culturing and purifying the cell line of claim 5 under conditions suitable for expression of mitogen-activated protein kinase kinase-1. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 정제하는 단계가 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1이 발현된 재조합 곤충세포를 파쇄하고, 불용성 침전물을 제거하여 가용성 단백질을 회수하고, 니켈 친화성 크로마토그래피, 투석 및 젤 여과 크로마토그래피하는 단계인 미토겐 활성 단백질 키네이즈 키네이즈-1의 제조방법.The purification step is to disrupt the recombinant insect cells expressing the mitogen active protein kinase Kinase-1, remove the insoluble precipitate to recover the soluble protein, nickel affinity chromatography, dialysis and gel filtration chromatography Method for preparing phosphorus mitogen active protein kinase kinase-1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5405941A (en) * 1993-04-15 1995-04-11 National Jewish Center For Immunology And Respiratory Medicine MEKK protein, capable of phosphorylating MEK
KR19980043727A (en) * 1996-12-04 1998-09-05 성재갑 Purification of Extracellular Signal Regulator Protein Kinase-1 Expressed in Escherichia Coli

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