KR100435824B1 - Improved purification method for hcv protease - Google Patents

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Abstract

본 발명은 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 개선된 정제 방법으로서, SP 세파로즈(Sepharose) 컬럼과 겔 투과 크로마토그라피 (Gel permeation chromatography) 컬럼을 이용하여 수율이 향상되고 정제시간이 단축된 새로운 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법에 관한 것이다.The present invention is an improved purification method of hepatitis C virus protease, which is improved in yield and reduced purification time by using SP Sepharose column and gel permeation chromatography column. A method for purifying hepatitis virus protease.

Description

C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 개선된 정제방법{IMPROVED PURIFICATION METHOD FOR HCV PROTEASE}Improved purification method of hepatitis C virus protease {IMPROVED PURIFICATION METHOD FOR HCV PROTEASE}

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 개선된 정제 방법으로서,보다 상세하게는 SP 세파로즈(Sepharose) 컬럼과 겔 투과 크로마토그라피(Gel permeation chromatography) 컬럼을 이용하여 수율이 향상되고 정제시간이 단축된 새로운 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법에 관한 것이다.The present invention is an improved method for purifying hepatitis C virus protease, and more specifically, using SP Sepharose column and gel permeation chromatography column, the yield is improved and the purification time is shortened. The present invention relates to a method for purifying a new hepatitis C virus protease.

[종래기술][Private Technology]

C형 간염 바이러스(Hepatitis C Virus, 이하 "HCV"라 한다)는 지금까지 비-A, 비-B형 간염으로 알려진 간염의 주요 원인 바이러스이며, C형 간염 바이러스에의 감염은 급성 간염 이외에, 간암에 이르는 심각한 질병을 일으킨다(Alter et al., 1989, N Engl J Med., 321, 1494-1500).Hepatitis C virus (hereinafter referred to as "HCV") is a major cause of hepatitis known to be non-A and non-B hepatitis so far, and the infection with hepatitis C virus is not only acute hepatitis, but also liver cancer Cause serious diseases up to (Alter et al., 1989, N Engl J Med., 321, 1494-1500).

현재 C형 간염 바이러스는 전세계 대륙에 감염환자가 분포되어 있지만, 특히 아프리카, 일본과 한국에는 전체인구의 1.5 내지 2.0 %가 만성 보균자인 것으로 알려져 있다. C형 간염 바이러스의 감염에 의한 간염이 B형 간염 바이러스에 의한 간염과 구별되는 주요한 특징은 만성간염의 가능성이 B형 간염 바이러스에 비하여 훨씬 높다는 것이다.Hepatitis C virus is currently spreading infections on continents around the world, but in particular in Africa, Japan and Korea, 1.5 to 2.0% of the total population is known to be chronic carriers. The main feature that distinguishes hepatitis from hepatitis C virus from hepatitis B virus is that the probability of chronic hepatitis is much higher than that of hepatitis B virus.

수혈로 인한 비-A, 비-B형 간염 환자의 과반수 이상이 만성간염으로 진행되며, 약 10 내지 20 % 경우엔 간경변을 앓게 된다. B형 간염 바이러스에 감염되지 않고 간경변 또는 간암을 앓는 환자의 항-HCV 항체 형성률이 대조군보다 훨씬 높다고 알려져 있다(Ikeda et al., 1993, Hepatology, 18 ,47-53).More than half of patients with non-A and non-B hepatitis due to blood transfusions develop chronic hepatitis, and about 10 to 20% of patients have cirrhosis. It is known that the anti-HCV antibody formation rate in patients without hepatitis B virus and suffering from cirrhosis or liver cancer is much higher than the control group (Ikeda et al., 1993, Hepatology, 18,47-53).

상기 조사에 따르면 C형 간염 바이러스 감염환자의 75 %가 15년 후에 간암으로 진행되어 B형 간염 바이러스 감염환자의 경우의 27 % 보다 훨씬 높은 것으로 지금까지 알려진 어느 발암제보다 암에 대한 강한 상관관계를 보이고 있다.According to the survey, 75% of hepatitis C virus infections progress to liver cancer after 15 years, which is much higher than 27% of those of hepatitis B virus infections. It is showing.

현재 C형 간염 바이러스에 대해서는 진단시약이 개발되어 수혈에 의한 감염은 어느 정도 방지가 가능하게 되었지만, 아직 백신이 개발되어 있지 않아서 수혈이외의 경로를 통한 감염 위험은 남아있다. 그리고 감염 후 6 개월 동안의 혈액은 수혈에 사용될 수 있고, 또한 C형 간염 바이러스 감염자의 약 10 % 환자에게는 항체가 발견되지 않으므로 이 그룹의 환자 혈액도 수혈에 사용될 수 있다는 위험성을 안고 있다.Currently, diagnostic reagents have been developed for the hepatitis C virus to prevent infection by transfusion to some extent, but there is still no risk of infection through a route other than transfusion because vaccines have not been developed. In addition, blood for six months after infection can be used for blood transfusions, and there is a risk that blood from this group can also be used for blood transfusions because antibodies are not found in about 10% of patients with hepatitis C virus.

C형 간염 바이러스에 감염된 환자에 대해 치료하는 방법으로 유일하게 알파- 인터페론을 사용하고 있는데 인터페론에 대해서 내성 서열(Interferon resistance sequence)을 갖는 C형 간염 바이러스에 대해서는 효과가 없는 것으로 나타나고 있어 새로운 형태의 치료제의 개발이 요구되고 있는 상황이다.The only treatment for patients infected with hepatitis C virus is alpha-interferon, which has been shown to be ineffective against hepatitis C virus, which has an interferon resistance sequence against interferon. Development is required.

치료의 한 방편으로 AIDS 바이러스에 대한 치료에서와 같이 단백질 분해효소 또는 RNA 중합 효소와 같은 단백질에 대한 저해제의 개발이 효과적인 치료방법으로 예상할 수 있다.As one of the treatments, the development of inhibitors for proteins such as proteases or RNA polymerases, as in the treatment for AIDS virus, can be expected to be an effective treatment.

C형 간염 바이러스의 제놈은 약 3010 내지 3033 개의 아미노산으로 구성된 하나의 폴리프로테인으로 발현이 된 후 코어 단백질, 외피 단백질 등과 같은 구조 단백질과 C형 간염 바이러스 제놈의 복제에 관여하는 비구조 단백질(NS protein)로 절단이 되어 각각의 활성도를 나타낸다.Genome of hepatitis C virus is expressed as a polyprotein consisting of about 3010 to 3033 amino acids, and then structural proteins such as core protein and envelope protein and non-structural proteins involved in the replication of hepatitis C virus genome (NS protein). Cleavage) shows the activity.

비구조 단백질의 경우 두 개의 단백질 분해효소인 NS2-3 와 NS3 에 의해 절단이 된다. 상기의 NS2-3 단백질은 NS3의 아미노말단 부위를 절단하고 NS3 단백질은 NS4A, NS4B, NS5A, NS5B 등의 비구조 단백질을 유리시키는데 관여한다. NS3 단백질은 아미노 말단 쪽 1/3에 단백질 분해 활성이 있고 나머지 부분에는 헬리케이즈 활성이 있어서, 따로 발현을 시켰을 때 시험관 내(in vitro)에서 각각의 활성을 갖는 것이 확인되었다(D`Souza et al., 1993, J. Gen. Virol. 76, 1729-1736).Nonstructural proteins are cleaved by two proteases, NS2-3 and NS3. The NS2-3 protein cleaves the amino terminal portion of NS3 and the NS3 protein is involved in releasing nonstructural proteins such as NS4A, NS4B, NS5A, NS5B. NS3 protein has proteolytic activity at the amino-third side and helicase activity at the rest, and when expressed separately, it was confirmed that each of them has an activity in vitro (D`Souza et al. , 1993, J. Gen. Virol. 76, 1729-1736).

NS3 단백질의 경우에 아미노산 57 번째에 히스티딘, 81 번째에 아스파테이트 및 139 번째에 세린이 있어 전형적인 트립신- 유사 세린 단백질 분해 효소(Tripsin-like serine proteinase)가 갖는 전형적인 활성부위(catalytic motif)를 가지고 있고, 전형적인 활성부위는 발견된 수많은 C형 간염 바이러스의 변종에 대해서도 완전하게 일치하고 있다.The NS3 protein contains histidine at amino acid 57, aspartate at 81, and serine at 139, and has a typical catalytic motif of a typical trypsin-like serine proteinase. The typical active site is perfectly consistent with the numerous strains of hepatitis C virus found.

NS3 단백질은 몇 가지 면에서 트립신- 유사 세린 단백질 분해 효소와 구분이 된다. 첫 번째로 핼리케이즈 단백질과 연결되어 있고, 두 번째로 아연(Zinc)과 같은 2 가 금속이온을 필요로 하고, 세 번째로 분해효소 활성을 나타내는데 주요인자로 54 개의 아미노산으로 이루어진 NS4A 펩타이드가 관여를 하는데, NS3과 NS4A가 서로 작용하여 분해 효소 활성을 갖는 단백질 구조를 형성하도록 도움을 준다(Hijikata et al., 1993, J. Virol. 67, 4665-4675).NS3 proteins are distinguished from trypsin-like serine proteases in several ways. Firstly, it is linked to halicase protein, secondly, it needs divalent metal ion such as zinc, and thirdly, it is involved in NS4A peptide consisting of 54 amino acids as a major factor in degrading enzyme activity. NS3 and NS4A interact with each other to help form protein structures with degrading enzyme activity (Hijikata et al., 1993, J. Virol. 67, 4665-4675).

C형 간염 바이러스 단백질 분해 효소의 저해제를 개발하기 위하여 NS3 단백질의 2차, 3차 구조가 필요하다. NS3 단백질의 구조 규명을 위해서는 많은 양의 NS3 단백질이 필요하며 이를 위하여 단백질의 효율적인 정제방법이 요구된다.In order to develop inhibitors of hepatitis C virus protease, secondary and tertiary structures of NS3 protein are required. In order to investigate the structure of NS3 protein, a large amount of NS3 protein is required, and for this, an efficient purification method of the protein is required.

기존의 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법을 살펴보면, 버텍스(Vertex)사는 히스(His) 친화 컬럼과 사이징(sizing) 컬럼을 이용하여 정제하였고(Cell, 87, 343-355, 1996), 아구론(Agouron)사는 SP 컬럼, FPLC Mono-S 컬럼 및 세파크릴 S-200 컬럼을 이용하여 정제하였고(Cell, 87, 331-342, 1996), 머크(Merck)사는 SP 세파로즈 컬럼, 헤파린(Heparin) 컬럼 및 SP 세파로즈 컬럼을 이용하였다(Protein Science, 7, 837-847, 1998).In the existing purification method of hepatitis C virus protease, Vertex Corp. was purified using a heat affinity column and a sizing column (Cell, 87, 343-355, 1996). Agouron was purified using SP column, FPLC Mono-S column and Sephacryl S-200 column (Cell, 87, 331-342, 1996), Merck was SP Sepharose column, Heparin Column and SP Sepharose column (Protein Science, 7, 837-847, 1998).

그러나 위의 방법 중 버텍스사의 방법은 His로 표시된 단백질의 정제에만 사용할 수 있는 방법이어서 His로 표시되지 않는 단백질에는 사용될 수 없으며, 아구론사의 방법은 FPLC Mono-S 컬럼에서 수율 손실이 너무 많아 효과적인 정제방법이 아니다. 또한 머크사의 방법도 세 번의 컬럼 정제단계와 두 번의 투석이 필요하기 때문에 수율이 떨어지고 시간이 걸리는 단점이 있다.However, Virtex's method can only be used for the purification of proteins marked His, and cannot be used for proteins not marked His, and Aguron's method is effective for purification due to too much yield loss in FPLC Mono-S columns. It's not a way. In addition, Merck's method requires three column purification steps and two dialysis steps, resulting in poor yields and time consuming effects.

따라서 본 발명의 목적은 수율이 높으며, 정제에 걸리는 시간이 단축된 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for purifying hepatitis C virus protease, which has high yield and a short time required for purification.

도 1은 C형 간염 바이러스 L2 균주 및 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소의 염기서열 및 아미노산의 서열.1 is a nucleotide sequence and amino acid sequence of proteolytic enzymes derived from hepatitis C virus L2 strain and hepatitis C virus BK strain.

도 2는 C형 간염 바이러스 L2 균주 및 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소의 아미노산 서열 비교.2 is a comparison of amino acid sequences of proteases derived from hepatitis C virus L2 strain and hepatitis C virus BK strain.

도 3은 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소를 SP 세파로즈 컬럼으로 정제한 정제물질을 SDS가 포함된 전기영동으로 실행한 결과.Figure 3 is a result of the electrophoresis of SDS containing the purified material purified by hepatitis C virus BK strain protease derived by SP Sepharose column.

도 4는 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소를 세파크릴 S-200 컬럼으로 정제한 정제물질를 SDS가 포함된 전기영동으로 실행한 결과.Figure 4 is a result of the electrophoresis of SDS containing purified material purified by hepatic C virus BK strain proteolytic enzyme purified by Sephacryl S-200 column.

도 5는 본 발명의 정제방법으로 얻은 단백질 분해효소를 HPLC에서 분석한 결과이다.5 is a result of analyzing the protease obtained by the purification method of the present invention in HPLC.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for purifying hepatitis C virus protease,

C형 간염 바이러스 단백질 분해효소를 포함하는 상등액을 SP 세파로즈 컬럼으로 전개하여 정제하는 1차 정제공정;과A first purification step of purifying the supernatant containing hepatitis C virus protease by SP sepharose column; and

상기 1차 정제된 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소를 겔 투과 크로마토그라피 컬럼으로 전개하여 정제하는 2차 정제공정;A secondary purification step of developing and purifying the first purified hepatitis C virus protease by gel permeation chromatography column;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법을 제공한다.It provides a method for purifying hepatitis C virus protease, characterized in that it comprises a.

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

C형 간염 바이러스 단백질 분해 효소의 저해제를 개발하기 위하여 NS3 단백질의 2차, 3차 구조가 필요하다. NS3 단백질의 구조 규명을 위해서는 많은 양의 NS3 단백질이 필요하다. 본 발명은 상기 NS3 단백질의 효율적인 정제를 위하여 SP 세파로즈 컬럼과 겔 투과 크로마토그라피 컬럼을 도입한 것이다.In order to develop inhibitors of hepatitis C virus protease, secondary and tertiary structures of NS3 protein are required. A large amount of NS3 protein is required for the structure of NS3 protein. The present invention is to introduce the SP Sepharose column and gel permeation chromatography column for efficient purification of the NS3 protein.

C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 제조는 공지의 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소 발현시스템으로부터 시작되며, 선 출원된 특허 공개공보 제1998-069021호의 대장균 발현벡터로부터 시작될 수 있다. 대장균 발현벡터로부터 발현된 C형 간염 바이러스 L2 균주 유래의 단백질 분해 효소(genebank #U01214)는 봉입체 형태로 발현되고 그 발현량도 현저히 낮다.The preparation of hepatitis C virus protease begins with a known hepatitis C virus protease expression system and can be started from the E. coli expression vector of the previously published patent publication No. 1998-069021. The proteolytic enzyme (genebank # U01214) derived from the hepatitis C virus L2 strain expressed from the E. coli expression vector is expressed in an inclusion body form and its expression level is also significantly low.

따라서 상기 단백질의 용해도를 향상시키기 위해 C형 간염 바이러스 L2 균주 유래의 단백질 분해효소를 카복시 말단에 4개의 라이신이 부가된 BK 균주 유래의 단백질 분해 효소(genebank #M58335)로 돌연변이 시킨다.Therefore, in order to improve the solubility of the protein, a protease derived from hepatitis C virus L2 strain is mutated to a protease derived from BK strain (genebank # M58335), in which four lysines are added at the carboxy terminus.

또한 돌연변이 된 상기 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해 효소가 발현된 대장균세포를 진탕 배양한다. 배양된 대장균 세포로부터 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해 효소를 정제하기 위해서는 대장균 세포를 파쇄해야 하며, 주로 쓰이는 파쇄방법은 원심분리를 한 후 초음파 분쇄기로 세포를 파쇄한다.In addition, E. coli cells expressing proteolytic enzymes derived from the mutated hepatitis C virus BK strain are cultured with shaking. In order to purify the proteolytic enzymes derived from the hepatitis C virus BK strain from the cultured E. coli cells, E. coli cells must be crushed. The crushing method, which is mainly used, is crushed by an ultrasonic mill after centrifugation.

C형 간염 바이러스 단백질 분해 효소의 정제는 일차적으로 파쇄과정을 거쳐서 얻은 상등액을 20 내지 80 mM의 염화인산(pH 6.5), 5 내지 20 v/v%의 글리세롤, 1 내지 10 mM의 DTT 완충용액으로 미리 평형이 된 SP 세파로즈 컬럼에 결합시킨다.상기 컬럼을 0.01 내지 1 M 염화나트륨으로 농도구배를 이용하여 용출한 후 SDS-PAGE에 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해 효소부분만 모은다.Purification of hepatitis C virus proteolytic enzymes was carried out by firstly disintegrating the supernatant with 20 to 80 mM phosphate (pH 6.5), 5 to 20 v / v% glycerol, and 1 to 10 mM DTT buffer. It is bound to a previously equilibrated SP Sepharose column. The column is eluted with a concentration gradient of 0.01 to 1 M sodium chloride, and then loaded on SDS-PAGE to collect only proteolytic enzyme portions derived from hepatitis C virus BK strain. .

SP 세파로즈 컬럼이 사용되는 이유는 전개되는 샘플의 양을 크게 할 수 있다는 것이다. 상기에서 염화인산은 버퍼역할을 하며, 20 mM 미만에서는 버퍼 역할을 다하지 못하며 80 mM을 초과하면 단백질과 컬럼 사이에 결합을 일으켜 좋지 않다. 바람직하기로는 45 내지 55 mM이면 더욱 좋다.The reason why SP Sepharose columns are used is that the amount of sample developed can be large. Phosphoric acid chloride acts as a buffer in the above, it does not serve as a buffer below 20 mM, it is not good to cause a bond between the protein and the column above 80 mM. Preferably 45 to 55 mM is more preferable.

또한 상기에서 글리세린은 단백질 안정화제의 역활을 한다. 5 % 미만에서는 단백질 분자가 불안해지고 20 %를 초과하면 점성이 증가하여 컬럼 전개가 어렵다. 바람직하기로는 8 내지 12 %이면 더욱 좋다.In addition, glycerin serves as a protein stabilizer. Below 5%, protein molecules become unstable and above 20%, viscosity increases, making column development difficult. Preferably it is 8 to 12% more.

또한 상기에서 DTT는 단백질 구조원형을 그대로 유지시키는 작용을 하며 1 mM 미만에서는 원하지 않는 시스테인 결합을 생성시켜 단백질 구조를 변화시키며 10 mM을 초과하면 증가투입에 따른 상승효과가 없다. 바람직하기로는 4 내지 6 mM이면 더욱 좋다.In addition, the DTT acts to maintain the protein structure of the form as it is, less than 1 mM to produce an undesired cysteine bond changes the protein structure, if it exceeds 10 mM there is no synergistic effect due to increased administration. It is more preferable if it is 4-6 mM.

또한 상기에서 염화나트륨은 농도구배를 맞추기 위함이며, 0.01 M 미만에서는 농도구배의 효과가 없고 1 M을 초과하면 용출에 걸리는 시간을 장기화 시킨다. 바람직하기로는 0.4 내지 0.5 M이 바람직하다.In addition, the sodium chloride in order to match the concentration gradient, less than 0.01 M has no effect of the concentration gradient and exceeds 1 M to prolong the time required for elution. Preferably 0.4-0.5 M is preferable.

상기 SP 세파로즈 컬럼에서 일차 정제된 단백질을 SP 세파로즈 컬럼에서 사용된 완충용액과 같은 완충용액으로 미리 평형이 된 겔 투과 크로마토그라피 컬럼을 통과시키고 SDS-PAGE로 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질분해 효소만을 모은다.The first purified protein in the SP Sepharose column was passed through a gel permeation chromatography column that was previously equilibrated with the same buffer as the buffer used in the SP Sepharose column and loaded by SDS-PAGE to hepatitis C virus BK strain. Only the derived proteolytic enzymes are collected.

겔 투과 크로마토그라피는 단백질의 크기에 따라 단백질을 분리하는데 유용한 것으로 세파크릴 S-100, 세파크릴 S-200 등의 컬럼이 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 세파크릴 S-200이면 더욱 좋다.Gel permeation chromatography is useful for separating proteins according to the size of the protein may be used columns such as Sephacryl S-100, Sephacryl S-200, preferably Separcryl S-200.

또한 C형 간염 바이러스의 단백질 분해효소는 2가 금속이온을 포함함으로 컬럼을 전개 시 양이온 교환법(Cation exchange method)을 병행하여 사용하면 더욱 좋다.In addition, since the protease of hepatitis C virus contains divalent metal ions, it is better to use the cation exchange method in parallel when the column is developed.

한편, 본 발명인 SP 세파로즈 컬럼과 세파크릴 S-200 컬럼을 통과시켰을 때와 머크사의 정제방법인 SP 세파로즈 컬럼- 헤파린 컬럼- SP 세파로즈 칼럼을 통과시켰을 때의 수율을 비교해 본 결과, 수율이 상승하였고, 정제에 걸리는 시간도 머크사의 정제방법의 경우에는 70 내지 75 시간이 소요되나 본 발명의 경우 24 내지 36 시간이 소요되어 본 발병을 실시할 경우 많은 시간이 단축된다.On the other hand, as a result of comparing the yield when passing through the SP Sepharose column and Sephacryl S-200 column of the present invention and the SP Sepharose column-Heparin column-SP Sepharose column of Merck purification method, the yield is In the case of the purification method of the Merck company takes 70 to 75 hours, but in the case of the present invention takes 24 to 36 hours, the time required for the purification is shortened a lot when the present disease is carried out.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명의 실시예 및 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the Example and description of this invention are described. However, the following examples are intended to illustrate the invention and not to limit the invention.

[실시예 1] C형 간염 바이러스 BK 균주 유래의 단백질 분해효소의 제조Example 1 Preparation of Protease from Hepatitis C Virus BK Strain

대장균 발현벡터 pET HCP-L2를 주형으로 프로메가(Promega)사의 유전자 조작 시스템(Gene editor system) Cat # Q9280 을 이용하여 시험관 내에서 부위 특위적 돌연변이(site- specific mutagenesis)를 시행하였다. 실험과정은 모두 제조사의 방법에 따랐고 사용한 시발체는 다음과 같았다.Site-specific mutagenesis was performed in vitro using the Emega's Gene editor system Cat # Q9280 as a template with the E. coli expression vector pET HCP-L2. The experimental procedures were all followed by the manufacturer's method and the primers used were as follows.

시발체1:ATCACGGCCTACTCCCAACAGACGPrimer 1: ATCACGGCCTACTCCCAACAGACG

시발체2:GCTGGACTGTCTACCATGGCGCTGGCPrimer 2: GCTGGACTGTCTACCATGGCGCTGGC

시발체3:GCTGGCAGGCGCCCCCCGGGGCGCGTTCCCTGACProximal 3: GCTGGCAGGCGCCCCCCGGGGCGCGTTCCCTGAC

시발체4:GGGGGGACAGTAGGGGGAGCPrototype 4: GGGGGGGACAGTAGGGGGAGC

시발체5:TACTATGCGGTCTAAGAAAAAGAAATAGTCGACGGATCCGGCProbe 5: TACTATGCGGTCTAAGAAAAAGAAATAGTCGACGGATCCGGC

시발체 1은 C형 간염 바이러스 L2 유래의 단백질 분해 효소인 단백질의 7번째 ala를 ser으로, 시발체 2는 56번째 phe를 tyr로, 시발체 3은 88번째 ala를 pro로 그리고 91번째 met를 ala로, 시발체 4는 122번째 Gly를 ser로 치환시키고, 또한 시발체 5는 카복시 말단에 4개의 라이신을 부가시켰다.Primer 1 is the proteolytic enzyme derived from hepatitis C virus L2, ser 7, primer 2 is the 56th phe tyr, primer 3 is the 88th ala pro, 91th met is ala, Primer 4 replaced the 122nd Gly with ser, and Primer 5 added 4 lysines at the carboxy terminus.

C형 간염 바이러스 L2 균주 유래의 단백질 분해효소의 염기 서열과 아미노산 서열 및 C형 간염 바이러스 BK 균주 유래의 단백질 분해효소의 염기 서열과 아미노산 서열을 도 1에 나타내었고, 상기 두개의 단백질 분해효소의 아미노산 서열을 비교한 그림을 도 2에 나타내었다.The base sequence and amino acid sequence of the protease derived from hepatitis C virus L2 strain and the proteolytic enzyme and amino acid sequence of the protease derived from hepatitis C virus BK strain are shown in Figure 1, the amino acid of the two protease Figures comparing the sequences are shown in FIG.

[실시예 2] 대장균 세포 배양Example 2 Escherichia Coli Cell Culture

대장균 세포 배양을 위하여 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소가 발현된 대장균세포를 LB 배지에 접종하여 37 ℃에서 4 시간 동안 진탕배양한 후 이것을 종균으로 사용하여 1 %씩 접종한 배지를 600 nm 파장에서의 흡광도가 1 이 될 때까지 37 ℃에서 진탕배양했다. 여기에 IPTG를 0.4 mM 농도가 되도록 넣어 발현을 유도하고 15 ℃ 에서 16 시간 동안 진탕배양했다.E. coli cells expressing protease derived from hepatitis C virus BK strain were inoculated into LB medium and shaken at 37 ° C. for 4 hours to culture E. coli cells. Shaking was carried out at 37 ° C until the absorbance at 600 nm was 1. IPTG was added at a concentration of 0.4 mM to induce expression and shaken at 15 ° C. for 16 hours.

[실시예 3] 대장균 세포 파쇄Example 3 E. coli cell disruption

상기 실시예 2에서 배양한 대장균을 원심분리기(Beckman J2-21, 미국)를 이용하여 6000 rpm에서 10 분간 원심 분리하여 대장균 세포 침전물을 수거하고 25 mM 염화인산(pH 7.5), 10 % 글리세롤, 5 mM DTT(Dithiothreitol) 조성의 완충용액에 현탁시켰다. 상기 현탁액을 얼음중탕에서 초음파 분쇄기 (Heat Systemas-Ultrasonics, Inc. W225, 미국)를 이용하여 50 %의 출력으로 3 분간 3 번 처리하여 세포를 파쇄하였다.Escherichia coli cultured in Example 2 was centrifuged at 6000 rpm for 10 minutes using a centrifuge (Beckman J2-21, USA) to collect E. coli cell precipitate, 25 mM phosphate (pH 7.5), 10% glycerol, 5 It was suspended in a buffer of mM DTT (Dithiothreitol) composition. The suspension was treated in an ice bath with an ultrasonic grinder (Heat Systemas-Ultrasonics, Inc. W225, USA) three times at 50% power for 3 minutes to disrupt cells.

상기 파쇄 처리된 용액을 원심분리기로 16000 rpm에서 30 분간 원심분리한 후 상등액을 분리하였다. 또한 침전물은 다시 상기의 완충용액에 현탁시킨 후 상기와 같은 방법으로 한번 더 파쇄하였다. 이 또한 원심분리를 하여 얻은 상등액을 처음의 상등액과 합하여 200 ml를 만들었다.The crushed solution was centrifuged at 16000 rpm for 30 minutes with a centrifuge to separate the supernatant. In addition, the precipitate was again suspended in the buffer solution and crushed once more in the same manner as described above. The supernatant obtained by centrifugation was also combined with the first supernatant to make 200 ml.

[실시예 4] SP 세파로즈 컬럼 크로마토그라피Example 4 SP Sepharose Column Chromatography

상기 실시예 3에서 얻은 상등액 200 ml을 50 mM 염화인산(pH 6.5), 10 % 글리세롤, 5 mM DTT 조성의 완충용액으로 미리 평형이 된 SP 세파로즈 컬럼에 결합시킨 후 0.5 M 염화나트륨 농도구배를 이용하여 용출한 후 SDS-PAGE로 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주 유래의 단백질 분해효소 부분만을 모았다. 또한 SP 세파로즈 컬럼을 전개할 때 양이온 교환법을 병행하여 사용하였다.200 ml of the supernatant obtained in Example 3 was bound to a SP Sepharose column previously equilibrated with a buffer solution of 50 mM phosphate (pH 6.5), 10% glycerol, and 5 mM DTT, followed by using a 0.5 M sodium chloride concentration gradient. After elution, loading was carried out by SDS-PAGE to collect only the protease portion derived from hepatitis C virus BK strain. In addition, the cation exchange method was used in parallel when the SP Sepharose column was developed.

도 3은 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소를 SP 세파로즈 컬럼으로 정제한 결과를 SDS가 포함된 전기영동을 한 결과이다.Figure 3 is a result of electrophoresis of SDS containing the result of purifying the protease derived from hepatitis C virus BK strain with SP Sepharose column.

[실시예 5]Example 5

상기 실시예 4에서 얻은 단백질 분해효소를 농축한 후, 상기 실시예 4의 완충용액으로 미리 평형이 된 세파크릴 S-200 컬럼을 통과시키고 SDS-PAGE로 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주 유래의 단백질 분해효소 부분만 모았다. 또한 페파크릴 S-200 컬럼을 전개할 때 양이온 교환법을 병행하여 사용하였다.After concentrating the protease obtained in Example 4, the protein derived from hepatitis C virus BK strain was passed through a Sephacryl S-200 column previously equilibrated with the buffer solution of Example 4 and loaded by SDS-PAGE. Only the enzyme part was collected. In addition, the cation exchange method was used in parallel when developing the Pepacryl S-200 column.

도 4는 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소를 세파크릴 S-200 컬럼으로 정제한 결과를 SDS가 포함된 전기영동을 한 결과이다.Figure 4 is a result of electrophoresis containing SDS to the result of purifying the protease derived from hepatitis C virus BK strain with Sephacryl S-200 column.

상기 실시예 3 내지 실시예 5에서 얻어진 단백질 분해효소의 양과 수율을 표로 나타내면 하기의 표 1과 같다.Table 1 shows the amounts and yields of the proteolytic enzymes obtained in Examples 3 to 5 as shown in Table 1 below.

분석시료Analytical Sample 부피(ml)Volume (ml) HCP(mg/ml)HCP (mg / ml) HCP(mg)HCP (mg) 수율(%)yield(%) 실시예 3Example 3 200200 0.260.26 52.652.6 100100 실시예 4Example 4 3636 1.251.25 45.145.1 85.785.7 실시예 5Example 5 4040 0.900.90 36.036.0 68.468.4

[실시예 6]Example 6

상기 실시예 5에서 얻은 단백질 용액을 HPLC를 이용하여 순도를 측정하였다. 용매는 0.1 % trifloroacetate/ H2O/ acetonitrile 을 사용하였고 컬럼은 Vydac 18 분석용을 사용하여 0.9 ml/min의 유속으로 아세토니트릴을 50 % 농도 구배를 주어 분석하였다.The protein solution obtained in Example 5 was measured for purity using HPLC. The solvent was 0.1% trifloroacetate / H 2 O / acetonitrile and the column was analyzed using a Vydac 18 assay with a 50% gradient of acetonitrile at a flow rate of 0.9 ml / min.

상기와 같은 조건에서 상기의 단백질 용액과 같은 조성의 완충용액을 분석한 결과와 단백질 용액을 분석한 결과를 비교하여 완충용액만을 분석하였을 때도 나오는 피크들을 제외한 나머지 피크들로부터 단백질 분해효소에 해당하는 피크면적을 전체 피크 면적으로 나누어 순도를 계산하였다.Under the above conditions, the peaks corresponding to proteolytic enzymes from the remaining peaks except for the peaks appearing even when only the buffer solution is analyzed by comparing the result of analyzing the buffer solution with the same composition as the protein solution and the protein solution analysis result. Purity was calculated by dividing the area by the total peak area.

도 5는 상기 실시예 5에서 얻은 용액을 HPLC 상에서 전개한 그래프이다.5 is a graph showing the solution obtained in Example 5 on HPLC.

계산된 단백질 분해효소의 순도는 96.8 %였다.The calculated protease purity was 96.8%.

[실시예 7]Example 7

본 발명의 정제방법과 비교하기 위하여 머크사의 정제방법인 SP 세파로즈 컬럼- 헤파린 컬럼- SP 세파로즈 컬럼을 이용하여 정제를 하였다. 상기 실시예 4에서 얻은 단백질을 상기의 완충용액으로 15 시간 투석한 후 미리 평형이 된 헤파린 컬럼에 결합시켜 0.5 M 염화나트륨 농도구배를 이용하여 용출하였다. 상기 용출된 물질을 SDS-PADE로 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소 부분만 모았다.Purification was carried out using SP Sepharose Column- Heparin Column-SP Sepharose Column, which is a Merck purification method, to compare with the purification method of the present invention. The protein obtained in Example 4 was dialyzed with the above buffer solution for 15 hours, and then bound to a previously equilibrated heparin column and eluted using a 0.5 M sodium chloride concentration gradient. The eluted material was loaded with SDS-PADE to collect only the protease portion derived from hepatitis C virus BK strain.

또한 상기에서 얻은 단백질 분해효소를 25 mM HEPES(pH 7.0), 10 % 글리세롤, 5 mM DTT 조성의 완충용액으로 15 시간 투석한 후 같은 완충용액으로 평형이 된 SP 세파로즈 컬럼에 결합시켜 0.5 M 염화나트륨 농도구배를 이용하여 용출하고 그 결과를 SDS-PAGE로 로딩하여 C형 간염 바이러스 BK 균주에서 유래된 단백질 분해효소 부분만 모았다.In addition, the protease obtained above was dialyzed with a buffer solution of 25 mM HEPES (pH 7.0), 10% glycerol, and 5 mM DTT for 15 hours, and then bound to the SP Sepharose column equilibrated with the same buffer, and then 0.5 M sodium chloride. Elution was carried out using a concentration gradient, and the results were loaded into SDS-PAGE to collect only the protease portion derived from hepatitis C virus BK strain.

상기 각 단계에서 얻어진 단백질 분해효소의 양과 수율을 표로 나타내면 하기의 표 2와 같다.Table 2 shows the amounts and yields of the proteolytic enzymes obtained in the above steps.

분석시료Analytical Sample 부피(ml)Volume (ml) HCP(mg/ml)HCP (mg / ml) HCP(mg)HCP (mg) 수율(%)yield(%) 실시예 3Example 3 200200 0.260.26 52.652.6 100100 SP 세파로즈 컬럼 전개 후After SP Sepharose Column Deployment 3636 1.251.25 45.145.1 85.785.7 헤파린 컬럼 전개 후After Heparin Column Deployment 3535 0.890.89 31.331.3 59.559.5 세파크릴 S-200 컬럼 전개 후After Separcryl S-200 Column Deployment 3636 0.740.74 26.726.7 50.850.8

상기 표 1과 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 정제를 마쳤을 때의 수율을 비교하여 보면, 본 발명에서의 수율은 68.4 %이고, 머크사의 정제방법의 경우에는 50.8 %로 본 발명의 정제방법의 수율이 높음을 알 수 있다.As can be seen in Table 1 and Table 2, when comparing the yield when the purification is finished, the yield in the present invention is 68.4%, in the case of the purification method of Merck company 50.8% of the purification method of the present invention It can be seen that the yield is high.

한편 머크사의 정제방법을 사용할 경우 정제에 걸리는 시간이 74 시간이 걸렸고, 본 발명의 정제방법을 사용할 경우에는 30시간이 걸렸다. 머크사의 정제방법에 소요되는 시간이 본 발명의 정제방법에 요구되는 시간보다 2배 이상 걸림을 알 수 있었다.On the other hand, when using the purification method of Merck, it took 74 hours, and when using the purification method of the present invention, it took 30 hours. It was found that the time required for the purification method of Merck's company took two times or more than the time required for the purification method of the present invention.

[실시예 8]Example 8

상기 실시예 7에서의 세 번째 컬럼인 SP 세파로즈 컬럼을 전개한 후 얻은 단백질 분해효소를 상기 실시예 6에서와 같은 방법으로 순도를 계산하였더니 순도는 97.1 % 였다. 본 발명에서의 순도인 96.8 %와 별다른 차이가 없음을 알 수 있다.Purity was calculated in the same manner as in Example 6 when the proteolytic enzyme obtained after the development of the SP Sepharose column, which is the third column in Example 7, was 97.1%. It can be seen that there is no difference from the purity of 96.8% in the present invention.

따라서, 본 발명의 정제방법이 머크사의 정제방법에 비하여 수율이 높고 정제에 요구되는 시간이 상당이 적게 걸림을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the purification method of the present invention has a higher yield and requires less time than the purification method of Merck.

상기한 바와 같이, 본 발명은 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제에 있어서 수율이 높아지고 정제에 걸리는 시간이 단축되어 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제에 유용하다.As described above, the present invention is useful for the purification of hepatitis C virus protease due to the high yield and the time required for purification of the hepatitis C virus protease.

Claims (5)

C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법에 있어서,In the method for purifying hepatitis C virus protease, C형 간염 바이러스 단백질 분해효소를 포함하는 상등액을 SP 세파로즈 컬럼으로 전개하여 정제하는 1차 정제공정;과A first purification step of purifying the supernatant containing hepatitis C virus protease by SP sepharose column; and 상기 1차 정제된 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소를 세파크릴 S-100 컬럼 또는 세파크릴 S-200 컬럼으로 전개하여 정제하는 2차 정제공정;A second purification step of purifying the first purified hepatitis C virus protease by developing into a Sephacryl S-100 column or Sephacryl S-200 column; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법.Purification method of hepatitis C virus protease, characterized in that it comprises a. 제 1항에 있어서, 상기 2차 정제공정은 세파크릴 S-200 컬럼으로 실시하는 것을 특징으로 하는 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법.The method of claim 1, wherein the secondary purification step is performed with Sephacryl S-200 column. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 1차 정제공정 및 2차 정제공정에서 사용되는 컬럼 전개 완충용액은The method of claim 1, wherein the column development buffer used in the first purification step and the second purification step 20 내지 80 mM의 염화인산(pH 6.5);20 to 80 mM phosphoric acid chloride (pH 6.5); 5 내지 20 v/v%의 글리세롤; 및5-20 v / v% of glycerol; And 1 내지 10 mM의 다이티오트레이톨(Dithiothreitol);Dithiothreitol of 1 to 10 mM; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법.Purification method of hepatitis C virus protease, characterized in that it comprises a. 제 4항에 있어서, 상기 완충용액은The method of claim 4, wherein the buffer solution 45 내지 55 mM의 염화인산(pH 6.5);45-55 mM phosphoric acid chloride (pH 6.5); 8 내지 12 v/v%의 글리세롤; 및Glycerol at 8-12 v / v%; And 4 내지 6 mM의 다이티오트레이톨(Dithiothreitol);4 to 6 mM Dithiothreitol; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 간염 바이러스 단백질 분해효소의 정제방법.Purification method of hepatitis C virus protease, characterized in that it further comprises.
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