KR100515767B1 - HlyU, Regulator of in vivo expressed virulence factors of Vibrio vulnificus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus)의 생체내 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주를 제조하고, 이 돌연변이 균주를 사용하여 항 비브리오 패혈증 백신 및 치료약제를 개발하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the hlyU gene, which is a virulence expression regulator in vivo of sepsis Vibrio vulnificus , and more particularly, to prepare a mutant strain which selectively deletes the hlyU gene, which is a virulence expression regulator, And to develop anti-Vibrio sepsis vaccines and therapeutic agents.

Description

패혈증 비브리오균의 생체내 독력발현 조절인자 HlyU{HlyU, Regulator of in vivo expressed virulence factors of Vibrio vulnificus}In Vitro Virulence Factors of Sepsis Vibrio HH y U {HlyU, Regulator of in vivo expressed virulence factors of Vibrio vulnificus}

본 발명은 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus)의 생체내 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주를 제조하고, 이 돌연변이 균주를 사용하여 항 비브리오 패혈증 백신 및 치료약제를 개발하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the hlyU gene, which is a virulence expression regulator in vivo of sepsis Vibrio vulnificus , and more particularly, to prepare a mutant strain which selectively deletes the hlyU gene, which is a virulence expression regulator, And to develop anti-Vibrio sepsis vaccines and therapeutic agents.

Vibrio vulnificus 감염증은 역사가 비교적 짧으나 전 세계적으로 임상증례가 계속 보고 되고 있으며 새로이 주목받고 있는 질환중의 하나이다. 비록 전세계적으로 절대적인 발병례는 콜레라나 살모넬라 식중독보다 적지만 높은 치명율과 비극적인 임상증상 때문에 심각한 사회적 문제를 야기하고 있다. Vibrio vulnificus infections have a relatively short history, but clinical cases have been reported all over the world and are one of the new attentions. Although absolute cases worldwide are less than cholera and salmonella food poisoning, they are causing serious social problems because of their high lethality and tragic clinical symptoms.

병원성 세균으로서 V. vulnificus가 최초로 주목받기 시작한 것은 1976년 미국 CDC(Centers for Disease Control)의 Hollis 등이 그 전 11년 동안 사람에서 분리된 새로운 호염성 Vibrio 균의 세균학적 성상을 보고한 후부터 이다. 이 새로운 Vibrio 균은 기존에 동정되어 분류되었던 Vibrio 종들과는 확실히 구분되는 생화학적 검사소견을 나타내었으며, 특징적으로 유당(lactose)을 분해하여 Lac(+) 또는 lactose-fermenting Vibrio라 명명되었다. 이 새로운 Vibrio 균에 의한 감염증의 disease entity는 1979년에 최초로 역시 미국 CDC의 Blake등에 의하여 정립되었다. 그들은 그 때까지 CDC에 보고된 39명의 환자들의 자료를 역학적으로 분석하여 임상증상에 따라 원발성 패혈증(primary septicemia)군과 창상감염(wound infection)군으로 분류하였다. 1979년도에 Farmer에 의하여 새로운 종으로서 Vibrio vulnificus (vulnus=wound, ficus=forming)라 명명되어 오늘에 이르고 있다. V. vulnificus first became the first pathogenic bacterium after Hollis et al. In 1976 in the US Centers for Disease Control (CDC) reported the bacteriological properties of new basophilic Vibrio bacteria isolated from humans for the previous 11 years. The new Vibrio bacterium showed biochemical test results that were clearly distinguished from previously identified and classified Vibrio species, and were specifically named Lac (+) or lactose-fermenting Vibrio by breaking down lactose. The disease entity of this new Vibrio infection was first established in 1979 by Blake et al. Of the US CDC. Until then, they analyzed the data of 39 patients reported in the CDC and classified them into primary septicemia and wound infection according to clinical symptoms. In 1979, it was named by Vibrio vulnificus (vulnus = wound, ficus = forming) as a new species by Farmer.

V. vulnificus 패혈증은 대부분 40대 이상(약 90-95%)의 남자(90% 이상)에서 발생하며, 정상인에서는 거의 볼 수 없고 기저질환을 가지고 있는 환자들에서 주로 발병한다. 원발성 패혈증의 경우 전 세계의 발생증례를 분석해보면 거의 대부분의 환자들이 만성질환을 가지고 있다. 가장 대표적인 것으로 간질환과 음주벽을 들 수 있다. 간질환으로서는 간경변, 만성간염, 간암 등이 주종을 이룬다. 그 외 당뇨병, 폐결핵, 만성골수염, 류마티스성 관절염 등의 기저질환이 확인되지만 5% 이하에서는 특별한 기저질환을 찾을 수 없는 경우도 있다. 미국의 경우 당뇨병, 악성종양, 혈색소증(hemochromatosis), 지중해빈혈(thalassemia) 등의 빈도가 비교적 높게 나타난다. 최근에는 AIDS 환자들에서 V. vulnificus 패혈증의 발생보고가 나오고 있어 미국 CDC에서는 AIDS 환자들에게 여름철에는 생굴 등의 해산물을 생식하지 말 것을 권고하고 있다. V. vulnificus sepsis mostly occurs in men over 40 years old (about 90-95%) (more than 90%), and is rarely seen in normal people and occurs mainly in patients with underlying diseases. In the case of primary sepsis, analysis of cases around the world shows that most patients have chronic diseases. The most common ones are liver disease and drinking wall. Liver diseases include cirrhosis, chronic hepatitis and liver cancer. Other underlying diseases such as diabetes, pulmonary tuberculosis, chronic osteomyelitis, and rheumatoid arthritis have been identified, but less than 5% of the underlying diseases may not be found. In the United States, diabetes, malignant tumors, hemochromatosis and thalassemia are relatively high. Recently, the incidence of V. vulnificus sepsis has been reported in AIDS patients, and the US CDC recommends AIDS patients not to eat raw fish such as raw oysters in summer.

V. vulnificus는 강 하구에 서식하고 있는 어패류에 오염이 된 상태로 섭취되어 장관에 이르고, 장관 내에서는 점액질을 통과하여 장관 상피세포에 부착한 후, 이를 파괴하고 장관 점막층으로 침입하여 혈관으로 들어가는 것으로 생각되고 있다. 간장 질환 등의 기저질환을 가지고 있는 감수성이 높은 환자들의 혈류로 들어간 V. vulnificus는 활발하게 증식하는데 이 상태를 패혈증이라 한다. V. vulnificus is contaminated by fish and shellfish inhabiting the estuary and reaches the intestine. In the intestine, it passes through mucous, attaches to the intestinal epithelial cells, destroys it, invades the intestinal mucosa and enters the blood vessels. It is thought. V. vulnificus enters the bloodstream of highly susceptible patients with underlying diseases such as hepatic disease. The condition is called sepsis.

V. vulnificus 패혈증은 잠복기가 짧고, 일단 발병하면 전격적으로 진행하여 효과적 항균제 치료 타이밍을 놓치기 쉽다. V. vulnificus에 의한 발병 기작에 관한 연구는 1980년 중반부터 본격적으로 시작되었다. 초기에는 주로 다른 Vibrio 속들과는 달리 V. vulnificus가 패혈증을 잘 일으키는 이유와 원발성 패혈증이 주로 간장질환이 있는 환자들에서 발생하는 이유를 구명하기 위한 연구가 진행되었다. 연구가 본격적으로 시작된지 20여년이 지난 오늘에 이르기까지 V. vulnificus 패혈증의 증상들과 병의 경과를 완벽하게 설명해주는 포괄적인 학설은 정립되지 못하고 있다. V. vulnificus sepsis has a short incubation period and, once developed, progresses rapidly and misses the timing of effective antimicrobial treatment. Research into the pathogenesis of V. vulnificus began in earnest in the mid-1980s. Initially, research was conducted to determine why V. vulnificus is more likely to be sepsis, unlike other Vibrio genera, and why primary sepsis occurs mainly in patients with hepatic disease. To date, more than 20 years after the study began in earnest, no comprehensive theories have been established that fully explain the symptoms and course of V. vulnificus sepsis.

병원성 세균들은 자연환경에 존재할 때와 인체 내에서 감염증을 일으킬 때 서로 다른 유전자군을 선택적으로 발현한다. 자연환경에 적응하여 살아가는데 필요한 유전자들의 스위치는 생체 내에서는 꺼지고, 병을 일으키는데 필요한 유전자들의 스위치가 선택적으로 켜져 특징적 병태 생리를 유발한다. V. vulnificus는 자연환경에서는 주로 염도 2.5%, 온도 25℃의 하구 바닷물에서 서식하다가, 어패류와 함께 사람에 섭취되어 기회감염(opportunistic infection)을 일으키는데, 인체에 들어오면 염도가 0.9%로 감소되고 온도는 37℃로 상승하게 된다. 이 두가지 환경인자로만 생각하더라도 감염 과정 중에 V. vulnificus는 엄청난 환경변화를 경험하고, 새로운 환경에 적응하기 위해 전혀 다른 유전자들을 새로이 발현할 것이고 이들이 주요 독력인자(virulence factor)로 작용할 것으로 추정된다. 생체 내에서 선택적으로 발현되는 유전자 산물들은 백신 개발은 물론 새로운 치료 표적으로 유용하게 사용될 수 있다(Handfield and Levesque, FEMS Microbiol. Lett. 23:69-91, 1999).Pathogenic bacteria selectively express different gene groups when they exist in the natural environment and when they cause infection in the body. The switches of genes necessary to adapt to the natural environment are turned off in vivo, and the switches of genes necessary to cause disease are selectively turned on to cause characteristic pathophysiology. V. vulnificus lives in estuary waters of 2.5% salinity and 25 ° C in natural environments, but is ingested with humans to cause opportunistic infections. Will rise to 37 ℃. Thinking of these two environmental factors alone, V. vulnificus will experience tremendous environmental changes during the infection process and will express a whole new set of genes to adapt to the new environment, presumably acting as a major virulence factor. Gene products selectively expressed in vivo can be useful for vaccine development as well as new therapeutic targets (Handfield and Levesque, FEMS Microbiol. Lett. 23: 69-91, 1999).

본 발명자들은 V. vulnificus가 주위 환경변화를 감지하여 독력인자들의 발현을 조절하는 global regulatory system을 가지고 있는 사실을 확인하고 이를 분자생물학적으로 구명하는 연구를 수행한 결과, 생체내 V. vulnificus의 독력인자 발현이 정족수 인식 시스템(quorum sensing system) 또는 Vv-ToxRS 시스템 등의 범독력인자 발현 조절인자(global virulence regulator)들에 의하여 조절되는 증거들을 잡고 이를 더 심층적으로 구명하는 연구에 매진하게 되었다.The present inventors have confirmed that V. vulnificus has a global regulatory system that detects changes in the environment and regulates the expression of virulence factors, and then studies molecular molecular biological results. As a result, virulence factors of V. vulnificus in vivo Efforts have been made to grasp the evidence that expression is regulated by global virulence regulators, such as quorum sensing systems or Vv-ToxRS systems.

즉, 본 발명자들은 생체내 감염된 패혈증 비브리오균에서 선택적으로 발현되는 항원 유전자를 찾는 연구를 수행하였고, 생체내 범독력인자 발현 조절인자인 hlyU 유전자를 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.That is, the present inventors conducted a study to search for an antigen gene selectively expressed in infected sepsis Vibrio in vivo, and found the hlyU gene, which is a regulatory factor expression regulator in vivo, to complete the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 생체내 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자 및 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a mutant strain which selectively deletes the hlyU gene and hlyU gene, which are in vivo virulence expression regulators.

또한, 본 발명의 목적은 상기 생체내 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주를 이용하는 항 비브리오 패혈증 백신 및 치료약제 개발 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide an anti-Vibrio sepsis vaccine and a therapeutic drug development method using a mutant strain that selectively deletes the hlyU gene, which is a virulence expression regulator in vivo.

본 발명은 DNA 서열 1 또는 아미노산 서열 2로 표시되는 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus) 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to the hlyU gene, which is a vibrio vulnificus virulence expression regulator represented by DNA sequence 1 or amino acid sequence 2.

또한 본 발명은 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus) 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주 및 이 hlyU 유전자 결실 돌연변이 균주를 함유시켜 제조한 항비브리오 패혈증 백신에 관한 것이다.The present invention also relates to a mutant strain that selectively deletes the hlyU gene, which is a vibrio vulnificus virulence expression regulator, and an anti-Vibrio sepsis vaccine prepared by containing the hlyU gene deletion mutant strain.

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

자연환경과 인체를 오가며 병을 일으키는 병원성 세균은 전혀 다른 환경에서 생존해야만 한다. 인체 내에서는 자연환경에서 생존하는데만 필요한 유전자들의 발현은 선택적으로 억제하고, 인체 내에서 생존하고 병을 일으키는데 필요한 독력인자 유전자들의 발현을 선택적으로 유도한다. 이러한 인체내 발현 독력인자들은 면역계가 인지하여 반응하는 주요 항원이 된다. Pathogenic bacteria that travel between the natural environment and the human body must survive in completely different environments. In the human body, it selectively inhibits expression of genes necessary only for survival in the natural environment, and selectively induces expression of virulence genes necessary for survival and disease in the human body. These virulence factors in the human body are the main antigens that the immune system recognizes and responds to.

본 발명에서는 인체 내에서 선택적으로 발현이 증가하는 항원을 찾아내기 위하여 패혈증으로부터 살아남은 회복기 환자의 혈청을 이용하여 항원발현 라이브러리를 스크리닝하여 해당 유전자를 동정기술을 사용한다. 도 1은 이러한 생체내 유도된 항원 유전자 동정기술(IVIAT)을 보여주는 것으로서, 우선 회복기 환자 혈청을 동량씩 혼합하여 혼합혈청을 만들고, 이를 자연환경과 비슷한 25℃에서 배양한 패혈증 비브리오균 균체, 파쇄항원 등으로 철저하게 흡수시켜 시험관내 발현 항원들과 반응하는 항체들을 최대한 제거한다. 이 흡수 혈청에는 선택적으로 인체 내에서 발현한 항원과 반응할 수 있는 항체만 남아 있게 된다. 이 혈청과 반응하는 발현 라이브러리 클론 DNA의 서열을 밝히고 해당 유전자들을 동정하여, 여러 가지 분자생물학적 및 동물 실험 등을 통하여 그 유전자들의 병인론적 의의를 증명한다.In the present invention, in order to find antigens that selectively increase expression in the human body, the antigen expression library is screened by using the serum of the recovering patient who survived sepsis, and the gene is identified. Figure 1 shows such an in vivo induced antigen gene identification technique (IVIAT), first, the serum of the recovery phase patient by mixing the same amount of serum to create a sepsis Vibrio cells, crushed antigen cultured at 25 ℃ similar to the natural environment Absorb thoroughly with or the like to remove as many antibodies as possible from the in vitro expressed antigens. In this absorbing serum, only antibodies that can selectively react with antigens expressed in the human body remain. The sequence of the expression library clone DNA that reacts with the serum is identified and the genes are identified to demonstrate the pathological significance of the genes through various molecular biological and animal experiments.

본 발명에 의한 hlyU 유전자의 검출방법은 아래의 단계를 포함한다:The method of detecting the hlyU gene according to the present invention includes the following steps:

1) 유전체 발현 라이브러리를 제조하는 단계;1) preparing a genomic expression library;

2) 패혈증 환자의 혈청을 이용하여 생체내에서 선택적으로 발현 유전자를 스크리닝하는 단계;2) selectively screening the expressed gene in vivo using the serum of the sepsis patient;

3) 발견된 유전자의 병태 생리학적 의미를 규명하기 위해 선택적 결실 돌연변이주를 제조하는 단계; 및3) preparing selective deletion mutants to characterize the pathophysiological significance of the found genes; And

4) 제조된 돌연변이주의 세포독성과 마우스 치사력을 자연형 균주와 비교하여 유의성 판단하는 단계.4) comparing the cytotoxicity and mouse lethality of the prepared mutant strain with the natural strain.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited only to these Examples.

[실시예 1]Example 1

< 유전체 발현 라이브러리 제조 ><Genome Expression Library Preparation>

V. vulnificus MO6-24/O 표준균주(미국 University of Maryland School of Medicine의 Division of Hospital Epidemiology의 J. Glenn Morris Jr.로부터 획득)의 염색체 DNA를 제한효소 Sau3A를 사용하여 부분 소화시킨 후 0.5-1.5 kbp 크기의 DNA 조각들만을 pET30abc 발현 벡터(Novagen Co.)의 BamHI 부위에 클로닝시킨 다음, E. coli DH5α에 일렉트로포레이션에 의하여 형질전환하였다. 형질전환 균주들을 모두 모아 동시에 배양하여 플라스미드를 분리하여 발현 전용 숙주세포인 E. coli BL21(Novagen Co.)에 다시 일렉트로포레이션 시켜얻어진 형질전환 균주 6만여 클론을 유전체 발현 라이브러리로 사용하였다.Chromosome DNA of V. vulnificus MO6-24 / O standard strain (obtained from J. Glenn Morris Jr. of the Division of Hospital Epidemiology of the University of Maryland School of Medicine, USA) was partially digested with restriction enzyme Sau 3A and then 0.5- Only 1.5 kbp DNA fragments were cloned into the Bam HI site of the pET30abc expression vector (Novagen Co.) and transformed by electroporation to E. coli DH5α. All of the transformed strains were collected and cultured at the same time to isolate the plasmid and electroporated again to the expression-only host cell E. coli BL21 (Novagen Co.) was used as a genome expression library of over 60,000 clones.

< 회복기 환자의 혈청을 준비 ><Preparation of Serum from Recovery Patients>

전남대학교병원에 입원했던 비브리오 패혈증 회복기 환자 혈청들 중 균분리에 의하여 확진되었으며, 완전 회복되었던 환자들로부터 분리된 혈청들을 1㎖씩 혼합하여 사용하였다. 음성대조로서 해산물 생식 경험이 전혀 없는 어린이의 혈청을 사용하였다. 혼합 혈청을 인산완충식염수에 부유된 25℃에서 heart infusion 액체배지(Difco Co.)에서 배양된 1011 마리의 V. vulnificus와 4℃에서 서서히 진탕하면서 하룻저녁 작용시켜 시험관내 발현 항원에 작용하는 항체를 제거하였다. 세포질 및 세포막 존재 항원에 대한 항체를 흡수시키기 위하여 세포 용균액을 니트로셀룰로스 여과지에 흡착시킨 후 혈청과 4℃에서 하룻저녁 작용시키는 과정을 3회 반복하였다. 마지막으로 세포 용균액을 끓는 물에서 10분 동안 중탕하여 니트로셀룰로스 여과지에 흡착시킨 후 여기에 혈청을 한 번 더 흡수시켜 변성된 항원들에 대한 항체까지 완전히 흡수하였다. 이렇게 준비된 환자 혈청에는 25℃ 시험관 내에서 배양된 V. vulnificus가 발현하는 항원들과 작용하는 항체들은 모두 흡수되어 없고, 생체 내에서 발현되는 항원들과 결합할 수 있는 항체들만이 남았다.Among the sera of Vibrio sepsis recovering patients who were admitted to Chonnam National University Hospital, they were confirmed by the bacteriological separation, and the serum separated from the fully recovered patients was used by mixing 1 ml. As a negative control, serum from a child who had never experienced seafood reproduction was used. In the 25 ℃ suspended in phosphate buffered saline with serum mixture heart infusion broth (Difco Co.) to react with 11 of 10 V. vulnificus and slowly shaken at 4 ℃ overnight incubation at evening antibodies acting on the in vitro expression of antigen Was removed. In order to absorb the antibody against the cytoplasm and cell membrane antigen, the cell lysate solution was adsorbed onto nitrocellulose filter paper and then reacted with serum and overnight at 4 ° C. three times. Finally, the cell lysate was soaked in boiling water for 10 minutes and adsorbed onto nitrocellulose filter paper, and then the serum was absorbed once more to completely absorb the antibody against the denatured antigens. Patient serum prepared in this way was not absorbed all the antibodies that work with antigens expressed in V. vulnificus cultured in vitro at 25 ℃, only antibodies that can bind to the antigens expressed in vivo.

< 발현 라이브러리 스크리닝 ><Expression Library Screening>

1) 제조된 발현 라이브러리를 순차 희석하여 한 평판 배지 당 약 500 집락씩 도말한 후에 하룻저녁 배양하였다. 이를 멸균된 벨벳천을 이용하여 이소프로필 b-D티오갈락토시드(isopropyl b-D-thiogalactoside; IPTG) 함유 배지에 레플리카 평판 배양 한 후 5시간 배양하여 클론된 유전자로부터 항원의 발현을 유도하였다.1) The prepared expression library was serially diluted and plated with about 500 colonies per plate medium, followed by incubation overnight. Sterile velvet cloth was used to incubate replica plates in isopropyl b-D-thiogalactoside (IPTG) -containing medium for 5 hours and then induce antigen expression from cloned genes.

2) 균 배양 평판을 클로로포름 증기에 15분 정도 노출시켜 세균이 용균되어 발현된 단백질이 노출되도록 하였다. 그 후 니트로셀룰로스 여과지를 이 위에 15분 정도 중첩하여 단백질을 전이되도록 하였다.2) The bacterial culture plate was exposed to chloroform vapor for about 15 minutes so that the bacteria were lysed and the expressed protein was exposed. The nitrocellulose filter paper was then superimposed on this for 15 minutes to allow protein transfer.

3) 단백질이 전이된 여과지는 5% 탈지분유, 0.5% Tween 20, pH 7.2 인산완충식염수로 4℃ 냉장고에서 하룻저녁동안 차단하였다.3) Protein transfer filter paper was blocked with 5% skim milk powder, 0.5% Tween 20, pH 7.2 phosphate buffered saline in a 4 ℃ refrigerator overnight.

4) 1차 항체로 흡수시킨 회복기 환자 혈청을 1:5000 이상 희석하여 실온에서 1시간 정도 작용시켰다.4) The recovery phase patient serum absorbed with the primary antibody was diluted 1: 5000 or more and operated for 1 hour at room temperature.

5) 2차 항체로 peroxidase-conjugated anti-human immunoglobulin antibody를 작용시키고, ECL chemiluminescence kit(Amersham Co.)를 이용하여 반응성 집락을 찾아낸 결과 12개의 클론을 선발하였다.5) After the reaction with peroxidase-conjugated anti-human immunoglobulin antibody as a secondary antibody and the detection of reactive colonies using ECL chemiluminescence kit (Amersham Co.), 12 clones were selected.

< 인체내 발현 독력 유전자들의 클로닝 >Cloning of Virulence Genes Expressed in the Human Body

1) 위와 같은 스크리닝 과정을 2-3회 반복하여 흡수 혈청과 강력하고 확실하게 반응하는 클론 하나를 선택하여 pET30 primer(Novagen Co.)를 사용하여 양쪽방향에서 DNA sequencing을 실시하였다.1) The above screening process was repeated 2-3 times to select one clone that reacted strongly and reliably with absorbed serum, and DNA sequencing was performed in both directions using pET30 primer (Novagen Co.).

2) 얻어진 DNA 염기서열과 상동성을 나타내는 유전자를 BLAST 분석(미국 National Center for Biological Information의 GenBank 데이터베이스)을 통하여 찾아보았다. 그 결과 하나의 클론이 콜레라균의 hlyU 유전자와 아미노산 수준에서 64% 일치하는 사실을 발견하였다. 따라서, 검출된 독력 발현 유전자를 hlyU 유전자라고 명명하였다.2) Genes showing homology with the obtained DNA sequences were searched through BLAST analysis (GenBank database of the National Center for Biological Information). As a result, one clone was found to be 64% identical at the amino acid level with the cholera hlyU gene. Thus, the detected virulence expressing genes were named hlyU genes.

클로닝한 생체내 독력 발현 유전자인 hlyU의 DNA 염기서열은 서열 1로 나타내었고, 아미노산 서열은 서열 2로 나타내었다.The DNA base sequence of the cloned in vivo virulence expression gene hlyU is shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2.

< hlyU 결실 돌연변이주의 제조 >< Preparation of hlyU deletion Mutant strains >

hlyU 유전자의 상부와 하부를 두 쌍의 프라이머(PhlyU-1, cgggatcctcgatatcgtcaactatag, PhlyU-2:cgggatccttttaagttcatgtgttgg와 PhlyU-3:cgggatccgaataatgcttttgcgtg, PhlyU-4:tacgtcggcactggcacctg, 클로닝을 위해 삽입한 제한효소 BamHI 인식부위를 밑줄로 그어 표시하였음)를 사용하여 중합효소연쇄반응에 의하여 증폭하였다. 이때, 프라이머 PhlyU-1과 PhlyU-2를 사용한 hlyU 유전자 상부의 증폭과 PhlyU-3과 PhlyU-4를 사용한 hlyU 하부 DNA 조각들은 초기변성 95℃ 4분 후, 변성 94℃ 30초, 어닐링 62℃ 30초, 확장 72℃ 60초, 25회 반복한 후 마지막 72℃에서 10분 반응시키는 조건으로 중합효소연쇄반응을 이용하여 증폭하였다. 증폭된 두개의 DNA 조각을 서로 연결하기 위해서 먼저 프라이머 PhlyU-3과 PhlyU-4 에 의해 증폭된 DNA 조각을 PCR 2.1-TOPO 클로닝 벡터(Invitrogen Co.)에 클로닝하였다. 이 재조합 DNA를 BamHI으로 자른 다음, 프라이머 PhlyU-1과 PhlyU-2의 의해 증폭된 DNA 조각을 같은 제한효소 BamHI 으로 자른후 클로닝하였다. hlyU의 상하부가 같은 방향으로 클로닝된 재조합 TOPO 벡터에서 XbaI 과 SacI 제한효소를 사용하여 hlyU 상하부를 잘라낸 후 같은 제한효소로 자른 pDM4 플라스미드(스웨덴 Umea University의 Department of Molecular Biology의 Debra Milton으로부터 획득)에 클로닝하였다. 이렇게 제조된 재조합 플라스미드를 E. coli SM 10 λpir에 일렉트로포레이션시켜 생성된 형질전환 균주를 V. vulnificus와 접합시켜 재조합 플라스미드가 전달되게 한다. V. vulnificus 안에서는 증식하지 못하는 pDM4의 hlyU 결실 DNA 조각과 염색체의 자연형 DNA 조각 사이에 대립형질 상호교환(allelic exchange)에 의하여 결실이 유발된 돌연변이 V. vulnificus 균주는 PhlyU-1과 PhlyU-4 프라이머 짝을 이용한 중합효소 연쇄반응에 의하여 확인하였다.the upper and lower portions of hlyU gene, two pairs of primers (PhlyU-1, cg ggatcc tcgatatcgtcaactatag , PhlyU-2: cg ggatcc ttttaagttcatgtgttgg and PhlyU-3: cg ggatcc gaataatgcttttgcgtg, PhlyU-4: tacgtcggcactggcacctg, a restriction enzyme BamH inserted for cloning I recognition sites are underlined) to amplify by polymerase chain reaction. At this time, the amplification of the upper hlyU gene using the primers PhlyU-1 and PhlyU-2, and the DNA fragments below the hlyU using PhlyU -3 and PhlyU-4 were initially denatured at 95 ° C for 4 minutes, denatured at 94 ° C for 30 seconds, and annealed at 62 ° C. Second, expansion 72 ℃ 60 seconds, it was repeated 25 times and then amplified using a polymerase chain reaction under the condition that the reaction for the last 10 minutes at 72 ℃. In order to connect the two amplified DNA fragments with each other, the DNA fragments amplified by the primers PhlyU-3 and PhlyU-4 were first cloned into a PCR 2.1-TOPO cloning vector (Invitrogen Co.). The recombinant DNA was cut with BamH I, and then DNA fragments amplified by the primers PhlyU-1 and PhlyU-2 were cut with the same restriction enzyme BamH I and cloned. pDM4 plasmid cut from the top and bottom of hlyU using Xba I and Sac I restriction enzymes from recombinant TOPO vectors cloned in the same direction and cut with the same restriction enzymes (obtained from Debra Milton, Department of Molecular Biology, Umea University, Sweden) Cloned into. The recombinant plasmid thus prepared is electroporated to E. coli SM 10 λ pir , and the resulting transformed strain is conjugated with V. vulnificus to allow the recombinant plasmid to be delivered. V. vulnificus inside can not proliferate hlyU deletion DNA fragment with a deletion mutation is caused by allelic exchange (allelic exchange) between naturally occurring DNA fragment of the chromosome of V. vulnificus pDM4 strain PhlyU-1 and 4-primer PhlyU It was confirmed by the polymerase chain reaction using a partner.

[시험예 1] hlyU 결실 돌연변이주의 세포독성 검사Test 1 Cytotoxicity test of hlyU deletion mutant strain

hlyU 돌연변이주의 세포독성은 HeLa 세포주로부터의 젖산 탈수소효소(lactate dehydrogenase; LDH) 유리 정도를 미국 Promega사의 CytoTox™ Non-Radioactive cytotoxic assay kit를 사용하여 측정하였다. 돌연변이주와 자연형 균주를 DMEM 세포배양 배지(Gibco Co.)에 부유하여 세균대 HeLa 세포의 비를 100으로 하여 37℃ 5% CO2 배양기에서 90분과 180분 동안 배양하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2를 살펴보면, 자연형은 90분에서는 약 70%, 180분에서는 80% 이상의 HeLa 세포를 사멸시켰다. 반면에 hlyU 결실 돌연변이주는 사멸효과를 90분에서는 거의 나타내지 않았고, 180분에서는 20% 미만의 사멸효과를 나타내었다. Cytotoxicity of the hlyU mutant strain was measured by lactate dehydrogenase (LDH) release from HeLa cell line using CytoTox ™ Non-Radioactive cytotoxic assay kit from Promega, USA. The mutant strain and the natural strain were suspended in DMEM cell culture medium (Gibco Co.) and incubated for 90 minutes and 180 minutes in a 37 ° C. 5% CO 2 incubator with a bacterial to HeLa cell ratio of 100. The results are shown in FIG. Referring to Figure 2, the natural type killed about 70% or more HeLa cells at 90 minutes, at 180 minutes. On the other hand, hlyU deletion mutants showed little killing effect at 90 minutes and less than 20% killing at 180 minutes.

[시험예 2] 마우스에 대한 치사력 조사Test 2 Examination of lethality in mice

SPF(specific pathogen free) 8주령 CD-1 마우스의 복강내로 10배 순차 희석한 hlyU 결실 돌연변이주와 자연형 균주를 각각 주사하고 치사여부를 48 시간 동안 관찰하였다. 그 결과 hlyU 결실 돌연변이주의 50% 치사용량(LD50)은 2.1x108 마리로 나타났다. 반면에, 자연형 균주의 LD50는 4.0x106 마리로 나타나 hlyU 결실 돌연변이에 의하여 균치사력이 53배 감소한 것으로 나타났다.SPF (specific pathogen free) 8-week-old CD-1 mice were injected with 10-fold serially diluted hlyU deletion mutant strains and natural strains, and lethality was observed for 48 hours. As a result, the 50% lethal dose (LD 50 ) of the hlyU deletion mutant strain was 2.1 × 10 8 . On the other hand, LD 50 of the natural strain was found to be 4.0 × 10 6 , indicating a 53-fold reduction in homogenous history by hlyU deletion mutations.

이상에서 살펴본 바와 같이, 생체내에서 선택적으로 발현이 증가하는 hlyU 유전자를 발견하여 특이적 결실 돌연변이주를 제조하여 검사하였던 바 독력이 유의하게 감소하였음을 발견하였다. 이 유전자는 비브리오 패혈증을 효과적으로 예방하고 치료할 수 있는 생균백신과 새로운 항균요법 개발에 사용될 것이다.As described above, it was found that hlyU gene which selectively increases expression in vivo and produced and deleted specific deletion mutant strains significantly reduced virulence. The gene will be used to develop live vaccines and new antimicrobial therapies that can effectively prevent and treat Vibrio sepsis.

도 1은 생체내 유도된 항원 유전자 동정기술(IVIAT)을 보여준다.1 shows in vivo induced antigen gene identification (IVIAT).

도 2는 hlyU 결실 돌연변이주의 세포독성 검사 결과를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the cytotoxicity test results of hlyU deletion mutant strains .

<110> CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> HlyU, regulator of in vivo expressed virulence factors of Vibrio vulnificus <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 297 <212> DNA <213> Vibrio vulnificus <400> 1 atgaacttaa aagatatgga gcagaattct gctaaagctg tcgtattact caaagccatg 60 gccaatgaaa gacgcctgca aatcttatgc atgctacaca atcaagagct atcggtcggg 120 gaactttgtg ccaaattgca attaagtcag tctgcattgt ctcagcatct ggcatggttg 180 cgtcgtgatg gtttggtgac cacgcgtaaa gaagcacaaa cggtttacta cactctgaaa 240 agtgaagaag taaaagcaat gattaaactg ctgcacagtc tttattgcga agaataa 297 <210> 2 <211> 98 <212> PRT <213> Vibrio vulnificus <400> 2 Met Asn Leu Lys Asp Met Glu Gln Asn Ser Ala Lys Ala Val Val Leu 1 5 10 15 Leu Lys Ala Met Ala Asn Glu Arg Arg Leu Gln Ile Leu Cys Met Leu 20 25 30 His Asn Gln Glu Leu Ser Val Gly Glu Leu Cys Ala Lys Leu Gln Leu 35 40 45 Ser Gln Ser Ala Leu Ser Gln His Leu Ala Trp Leu Arg Arg Asp Gly 50 55 60 Leu Val Thr Thr Arg Lys Glu Ala Gln Thr Val Tyr Tyr Thr Leu Lys 65 70 75 80 Ser Glu Glu Val Lys Ala Met Ile Lys Leu Leu His Ser Leu Tyr Cys 85 90 95 Glu Glu<110> CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> HlyU, regulator of in vivo expressed virulence factors of Vibrio vulnificus <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 297 <212> DNA <213> Vibrio vulnificus <400> 1 atgaacttaa aagatatgga gcagaattct gctaaagctg tcgtattact caaagccatg 60 gccaatgaaa gacgcctgca aatcttatgc atgctacaca atcaagagct atcggtcggg 120 gaactttgtg ccaaattgca attaagtcag tctgcattgt ctcagcatct ggcatggttg 180 cgtcgtgatg gtttggtgac cacgcgtaaa gaagcacaaa cggtttacta cactctgaaa 240 agtgaagaag taaaagcaat gattaaactg ctgcacagtc tttattgcga agaataa 297 <210> 2 <211> 98 <212> PRT <213> Vibrio vulnificus <400> 2 Met Asn Leu Lys Asp Met Glu Gln Asn Ser Ala Lys Ala Val Val Leu 1 5 10 15 Leu Lys Ala Met Ala Asn Glu Arg Arg Leu Gln Ile Leu Cys Met Leu 20 25 30 His Asn Gln Glu Leu Ser Val Gly Glu Leu Cys Ala Lys Leu Gln Leu 35 40 45 Ser Gln Ser Ala Leu Ser Gln His Leu Ala Trp Leu Arg Arg Asp Gly 50 55 60 Leu Val Thr Thr Arg Lys Glu Ala Gln Thr Val Tyr Tyr Thr Leu Lys 65 70 75 80 Ser Glu Glu Val Lys Ala Met Ile Lys Leu Leu His Ser Leu Tyr Cys 85 90 95 Glu glu

Claims (2)

DNA 서열 1로 표시되거나 또는 아미노산 서열 2를 코딩하는 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus) 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자.The hlyU gene, which is represented by DNA sequence 1 or encodes amino acid sequence 2, is a vibrio vulnificus virulence expression regulator. 제 1항에 의한 패혈증 비브리오균(Vibrio vulnificus) 독력발현 조절인자인 hlyU 유전자를 선택적으로 결실시킨 돌연변이 균주를 유효성분으로 하는 항비브리오 패혈증 생백신.An anti-Vibrio sepsis live vaccine comprising as an active ingredient a mutant strain which selectively deletes the hlyU gene, which is a vibrio vulnificus virulence expression regulator according to claim 1.
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