KR100566479B1 - Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use - Google Patents

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Abstract

저온 충격 유도 유전자의 5' UTR의 조절 요소가 개시되어 있다. 이 요소는 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어 내는 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 연장하고, 생리적 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 억제하거나 또는 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어내는 조건하에서 저온 충격 유도 유전자들의 번역을 향상시킨다. 이러한 요소들을 가지고 있는 벡터 및 단백질 발현 방법이 개시되어 있다.Regulatory elements of the 5 'UTR of a cold shock induction gene are disclosed. This factor prolongs the expression of cold shock induction genes under conditions that elicit cold shock responses in bacteria, inhibits the expression of cold shock induction genes under physiological conditions, or cold shock induction conditions under conditions that elicit cold shock responses in bacteria. Improve their translation. Vectors and methods of protein expression with these elements are disclosed.

Description

저온 충격 조절인자, 이의 구성체 및 사용 방법{Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use}Cold-shock regulatory elements, constructs, and methods of use

본 발명은 박테리아 유전자 발현 조절에 관한 것으로서, 특히 생리적 스트레스의 조건하에서 박테리아 유전자 발현의 억제에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 박테리아의 저온 충격 (cold shock) 반응을 유도하는 생리적 스트레스의 조건하에서 박테리아 유전자 발현을 억제하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to the regulation of bacterial gene expression, and particularly to the inhibition of bacterial gene expression under conditions of physiological stress. More specifically, the present invention relates to inhibiting bacterial gene expression under conditions of physiological stress that induces cold shock response of bacteria.

박테리아 유전자 발현의 억제는, 특정 유전자로부터 mRNA의 전사 조절 또는 합성 조절; 리보좀에 의해 mRNA가 폴리펩티드 서열로 번역되는 번역 조절, 또는 번역효율의 조절; 및 세포내 특정 mRNA의 수가 분해감소되고 비활성화되는 곳에서의 mRNA 안정성 또는 효율을 포함하는 많은 수준에서 일어난다. 박테리아의 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스 조건하에서 박테리아 유전자 발현을 조절하는 것은 상술한 세가지 수준 전부에서의 억제를 포함한다.Inhibition of bacterial gene expression may include regulation of transcription or synthesis of mRNA from a particular gene; Translational regulation, or regulation of translation efficiency, in which mRNA is translated into polypeptide sequences by ribosomes; And mRNA stability or efficiency where the number of specific mRNAs in the cell is degraded and inactivated. Regulating bacterial gene expression under physiological stress conditions that elicit a cold shock response of bacteria involves inhibition at all three levels described above.

생리적 스트레스에 대한 박테리아의 반응은 세포가 스트레스에 적응하고 스트레스 조건하에서 기능하도록 작용하는 적은 수의 유전자 발현을 엄격하게 조절하는 것을 포함한다. 예를 들어, 박테리아 세포가 자신의 정상적인 생리적 온도보다 높은 온도에 노출되었을 때, 고온 충격 (heat shock) 유전자로 일컫는, 일련의 유전자가 발현된다. 올라간 온도에 대한 이러한 반응은 선행 기술에 공지되어 있고 설명되어 있다. 역으로, 박테리아 세포가 생리적 온도보다 낮은 온도에 노출되었을 때, 저온 충격 (cs) 유전자로 불리는 일련의 유전자가 발현된다. 저온충격 유전자들이 발현됨으로써, 세포가 먼저 생리적 스트레스에 적응되게 되고 후에 생리적 스트레스의 조건하에서 성장하게 된다. 본 발명은 저온충격 유전자의 발현을 억제하는 특정 과정에 관한 것이다.Bacteria's response to physiological stress involves tightly regulating the expression of a small number of genes that act to allow cells to adapt to stress and function under stress conditions. For example, when bacterial cells are exposed to temperatures higher than their normal physiological temperature, a series of genes, called heat shock genes, are expressed. Such reactions to elevated temperatures are known and described in the prior art. Conversely, when bacterial cells are exposed to temperatures lower than their physiological temperature, a series of genes called cold shock (cs) genes are expressed. By expressing cold shock genes, cells first adapt to physiological stress and then grow under conditions of physiological stress. The present invention relates to a specific process for inhibiting the expression of cryogenic shock genes.

대장균의 배양액을 37℃에서 15 또는 10℃로 옮기면, 저온 충격 단백질이라 불리는 많은 단백질들이 성장 지체기(growth lag period) 동안에 일시적으로 유도된다 (Jones 등, 1987: review 용, 참조, Thieringer 등, 1998; Yamanaka 등, 1998). 70개 아미노산 잔기로 구성된 cspA 가 주요 저온충격 단백질로 밝혀졌고 (Goldstein 등, 1990) 이의 3차원 구조가 X-선 결정구조분석 (Schindelin 등 1994) 및 핵자기 공명 분석 (Newkirk 등 1994; Feng 등 1998)에 의해 5개의 역평행 (antiparallel) 베타-사슬 구조로 이루어져 있다는 것으로 결정되었다. cspA는 높은 서열 특이성이 없이 단일가닥 DNA 및 RNA에 결합할 수 있고, 저온에서 RNA 샤퍼론 (chaperone)으로서 기능하는 것으로 제시되어 왔다 (Jiang 등 1997).When E. coli cultures are transferred from 37 ° C to 15 or 10 ° C, many proteins, called cold shock proteins, are transiently induced during the growth lag period (Jones et al., 1987: Review, see, Thieringer et al., 1998). Yamanaka et al., 1998). CspA, consisting of 70 amino acid residues, was identified as a major cold shock protein (Goldstein et al., 1990), and its three-dimensional structure was analyzed by X-ray crystal structure analysis (Schindelin et al. 1994) and nuclear magnetic resonance analysis (Newkirk et al. 1994; Feng et al. 1998). Was determined to consist of five antiparallel beta-chain structures. cspA has been shown to bind single stranded DNA and RNA without high sequence specificity and to function as an RNA chaperone at low temperatures (Jiang et al. 1997).

오늘날, 50 개가 넘는 CspA 동족체 단백질이 많은 원생동물에서 발견되었다. 또한, 인체 YB-1 및 제노푸스 FRGY-2와 같은 진핵 생물성 Y-박스 단백질 군의 소위 저온 충격 영역 (domain)의 부위는 대장균 cspA와 40% 동일성을 공유하고 있고 (review용, 참조 Wolffe 등 1992), 이것은 저온 충격 영역이 진화과정중에 잘 보존되어 있다는 것을 의미한다. 대장균에서, cspA-유형 단백질을 코딩하고 있는 아홉 개의 유전자, 즉, cspA 내지 cspI가 발견되었다 (참조 Yamanaka 등 1998). 이들 중에서, cspA, cspB 및 cspG는 저온충격으로 유도가능하고(Goldstein 등 1990; Lee 등, 1994; Nakashima 등, 1996), 그리고 흥미로운 것은 cspD가 정지기 및 영양 결핍시에 유도된다는 것이다 (Yamanaka 및 Inouye, 1997). 대장균의 넓은 cspA 군은 다른 환경적 스트레스에 반응하는 기능을 가질 수 있다고 보고되었다 (참조 Yamanaka 등, 1998).Today, more than 50 CspA homologue proteins have been found in many protozoa. In addition, the sites of the so-called cold shock domains of the eukaryotic bio Y-box protein families such as human YB-1 and Xenopus FRGY-2 share 40% identity with E. coli cspA (for review, see Wolffe et al. 1992), which means that the low temperature impact zone is well preserved during the evolution. In E. coli, nine genes encoding cspA-type proteins, namely cspA to cspI, have been found (see Yamanaka et al. 1998). Of these, cspA, cspB and cspG are inducible to cold shock (Goldstein et al. 1990; Lee et al., 1994; Nakashima et al., 1996), and it is interesting that cspD is induced during stationary and malnutrition (Yamanaka and Inouye). , 1997). It has been reported that the broad cspA family of Escherichia coli may have the ability to respond to other environmental stresses (see Yamanaka et al., 1998).

cspA 발현은 순응기라 불리우는 성장 지체기 동안에 저온 충격시 일시적으로 유도된다. 이러한 기간은 세포가 새로운 환경 조건에 적응하기 위해 요구된다고 생각된다. 실제, 순응기 동안 CsdA (Jones 등, 1996), RbfA (Jones 및 inouye, 1996) 및 CspA (Goldstein 등 1990)과 같은 번역과정에 연계된 단백질들이 특이적으로 생성되고, 이들은 저온에서 비-저온충격 단백질에 대하여 번역 효율을 향상시키는 데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다 (review 용, 참조 Yamanaka 등 1998). 이러한 저온 충격 단백질중에서, cspA가 그의 저온 충격 유도의 기작에 대하여 매우 광범위하게 조사되었다 (review 용, 참조 Yamanaka 등 1998). cspA 프로모터는 CspA가 37℃에서 거의 검출되지 않더라도, 이 온도에서 매우 활성적이다 (Fang 등 1997; Mitta 등 1997). cspA 프로모터가 주요 외막용 구성 (constitutive) 프로모터인, lpp 프로모터와 교체되더라도, cspA 발현은 여전히 저온 충격 유도성이며 (Fang 등, 1997), 이는 저온에서의 cspA 유도는 mRNA 안정성 및 이의 번역 수준에서 주로 일어난다는 것을 보여준다. cspA 프로모터는 그러나, 저온에서 효율적인 전사 개시에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 생각되는 -35 부위의 (Fang 등, 1997; Golenberg 등 1997; Mitta 등 1997) 상부로 AT가 풍부한 상부 요소 (UP 요소)를 포함한다. cspA mRNA는 저온 충격시 매우 안정해진다는 것이 밝혀졌고, 이것은 mRNA 안정성이 cspA의 저온 충격 유도에 결정적인 역할을 하는 것이라는 것을 증명한다 (Brandi 등 1996; Goldenberg 등 1996; Fang 등 1997).cspA expression is transiently induced upon cold shock during a growth retardation period called the acclimation phase. It is believed that this period is required for the cells to adapt to new environmental conditions. Indeed, during the acclimation period, proteins specifically involved in translation processes such as CsdA (Jones et al., 1996), RbfA (Jones and inouye, 1996), and CspA (Goldstein et al., 1990) are produced, which are non-low temperature shocks at low temperatures. It is thought to play an important role in improving translation efficiency for proteins (for review, Yamanaka et al. 1998). Among these cold shock proteins, cspA has been investigated very extensively for its mechanism of cold shock induction (for review, Yamanaka et al. 1998). The cspA promoter is very active at this temperature even though CspA is rarely detected at 37 ° C. (Fang et al. 1997; Mitta et al. 1997). Even though the cspA promoter is replaced with the lpp promoter, the major constitutive promoter, cspA expression is still cold shock inducible (Fang et al., 1997), which suggests that cspA induction at low temperatures is primarily at the mRNA stability and translational level. Shows that it happens. The cspA promoter, however, contains an AT-rich upper element (UP element) over the -35 site (Fang et al., 1997; Golenberg et al. 1997; Mitta et al. 1997), which is believed to play an important role in efficient transcription initiation at low temperatures. do. It has been found that cspA mRNA becomes very stable upon cold shock, demonstrating that mRNA stability plays a critical role in inducing cold shock of cspA (Brandi et al. 1996; Goldenberg et al. 1996; Fang et al. 1997).

cspA mRNA의 중요하고 유일한 특징은 159 염기로 구성된 특이하게 긴 5'-비번역 부위 (5'-UTR)에 있다 (Tanabe 등 1992). 이러한 특징은 cspB (Etchegaray 등 1996) 및 cspG (Nakashima 등 1996)과 같이, 온도를 저하시킨 후에 극적으로 유도되는 (review 용 참조 Thieringer 등 1998) 다른 Class I 저온 유전자에도 있다. 이 5'-UTR은 cspA의 저온 충격 유도에 있어서 결정적인 역할을 하는 것을 고려되고 있다 (Brandi 등 1996; Jiang 등 1996; Goldenberg 등 1996; Bae 등 1997; Fang 등 1997; Goldenberg 등 1997; Mitta 등 1997).An important and unique feature of cspA mRNA is the unusually long 5'-untranslated site (5'-UTR) of 159 bases (Tanabe et al. 1992). This feature is also found in other Class I low temperature genes, such as cspB (Etchegaray et al. 1996) and cspG (Nakashima et al. 1996), which are dramatically induced after temperature reduction (see Thieringer et al., 1998 for review). This 5'-UTR is considered to play a decisive role in inducing cold shock of cspA (Brandi et al. 1996; Jiang et al. 1996; Goldenberg et al. 1996; Bae et al. 1997; Fang et al. 1997; Goldenberg et al. 1997; Mitta et al. 1997). .

더욱이, 16S rRNA의 안티-하류 박스 (anti-downstream box)로 불리우는 부위 (Sprengart 등 1996)에 부분적으로 상보적인, cspA mRNA의 번역 개시 코돈의 12 염기 하류에 위치한, 14-염기의 하류 박스 (DB)가 저온에서의 효율적인 번역에서 중요한 역할을 하는 것이 최근에 밝혀졌다 (Mitta 등 1997). 하류 박스라고 지정된 RNA 서열의 이러한 부위는 E. coli 16S rRNA (항-DB 서열) 내의 염기 1469-1483에 상보적이다. DB와 항-DB 간의 이중 나선의 형성은 번역 증진과 관계가 있다고 여겨진다. 상기 DB 서열은 또한, 미번역 부위 및 SD 서열이 결핍된 mRNA인 λcI mRNA의 번역에 관계한다 (Shean 및 Gottesman 1992; Powers 등 1988). 흥미롭게는, λcI 번역이, 42℃에서 리보좀 단백질 S2의 양이 감소되는 온도 민감성 균주에서 42℃에서 향상된다는 것이다. S2 결핍 리보좀에서 역-DB 서열은 DB에 더 접근할 수 있게 되며, λcI mRNA의 번역 개시를 향상시키는 결과를 가져온다. 그러나 λcI 번역 개시에서의 DB 역할은 Resch 및 그의 공동연구자에 의해 논쟁점이 제기되어 있다 (Resch 등 1996). 이러한 저자들은 λcI 유전자와의 lacZ 번역 융합체를 제작하여 DB 기능을 시험하였다. 일부 DB 서열을 포함하는 6개 염기를 제거하여도 번역 개시 복합체의 형성을 저하시키지 않았기 때문에, DB 존재에 논박을 가하고 있다. 이러한 DB의 포착하기 어려운 역할 (Sprengart 및 Porter 1997)에도 불구하고, 본 발명자들은 저온 충격 mRNA들에 있어서 DB 서열 존재가 번역 효율에 중요한 역할을 한다고 밝혔으며, 상기 DB가 저온 리보좀 인자의 유도(Mitta) 이전에 저온에서 안정한 개시 복합체의 형성에 연관되어 있는 것으로 제안하였다. 따라서, cspA 발현은 전사, mRNA 안정성 및 번역 수준에서 복합적인 양상으로 억제된다.Furthermore, a 14-base downstream box (DB), located 12 bases downstream of the translation initiation codon of cspA mRNA, partially complementary to a site called the anti-downstream box of the 16S rRNA (Sprengart et al. 1996). ) Has recently been found to play an important role in efficient translation at low temperatures (Mitta et al. 1997). This site of the RNA sequence designated as the downstream box is complementary to bases 1469-1483 in E. coli 16S rRNA (anti-DB sequence). The formation of a double helix between the DB and the anti-DB is believed to be related to translation enhancement. The DB sequence also relates to the translation of λ cI mRNA, an mRNA that lacks untranslated sites and SD sequences (Shean and Gottesman 1992; Powers et al. 1988). Interestingly, λ cI translation is improved at 42 ° C. in temperature sensitive strains where the amount of ribosomal protein S2 is reduced at 42 ° C. In S2 deficient ribosomes, reverse-DB sequences become more accessible to the DB, resulting in improved translation initiation of λ cI mRNA. However, the DB role in the initiation of λ cI translation has been disputed by Resch and his collaborators (Resch et al. 1996). These authors tested the DB function by constructing a lacZ translational fusion with the λcI gene. The removal of six bases, including some DB sequences, did not reduce the formation of the translation initiation complex, and thus disputes the presence of the DB. Despite the difficult role of DB capture (Sprengart and Porter 1997), the inventors found that the presence of DB sequences plays an important role in translation efficiency in cold shock mRNAs. Previously suggested to be involved in the formation of a stable starting complex at low temperatures. Thus, cspA expression is suppressed in a complex fashion at the level of transcription, mRNA stability and translation.

여기서, cspA 의 5'-UTR에서 일련의 결손 변이체들을 제작하였고 mRNA의 양, mRNA 안정성 및 번역 효율을 조사함으로써 cspA 발현에 대한 이들의 효과를 분석하였다. mRNA 안정성외에, 5'-UTR은 cspA mRNA의 번역 효율에서 주요한 역할을 담당하여 저온 충격시 cspA 발현을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 5'-UTR의 특이 부위는 상술한 억제 과정을 중재하는 것으로 밝혀졌다.Here, a series of deletion variants were constructed at the 5'-UTR of cspA and their effects on cspA expression were analyzed by examining the amount of mRNA, mRNA stability and translational efficiency. In addition to mRNA stability, 5'-UTR has been found to play a major role in the translational efficiency of cspA mRNA, enhancing cspA expression upon cold shock. Specific sites of the 5'-UTR were found to mediate the inhibition process described above.

도 1은 플라스미드 pJJG78 및 염색체 cspA 발현 및 다른 세포 단백질의 합성에 대한 cspA 상류 부위의 효과를 나타내는 도면으로: (A) pJJG78, (B) 염색체 cspA 발현 및 다른 세포 단백질의 합성에 대한 cspA 상류 부위의 효과를 나타낸다.1 shows the effect of cspA upstream sites on plasmid pJJG78 and chromosomal cspA expression and synthesis of other cellular proteins: (A) pJJG78, (B) cspA upstream sites on chromosomal cspA expression and synthesis of other cellular proteins. Effect.

도 2는 pJJG78 및 pUC19-600에 의한 CspA의 연장된 발현 및 저온 충격 적응 저해를 나타낸다.2 shows prolonged expression of CspA and inhibition of cold shock adaptation by pJJG78 and pUC19-600.

도 3은 저온 충격 적응의 cspA 억제 기능 및 저해에 대한 cspA 상류 부위의 결손 분석을 나타낸다.3 shows the deletion analysis of cspA upstream sites for cspA inhibitory function and inhibition of cold shock adaptation.

도 4는 염색체 및 플라스미드 cspA로부터의 전사체 수준을 나타낸다.4 shows transcript levels from chromosomes and plasmid cspA.

도 5는 cspA의 연장된 발현 및 저온 충격 적응의 저해에 대한 cspA mRNA의 5' 미번역 부위의 전사 조건을 나타낸다.5 shows the transcriptional conditions of the 5 'untranslated region of cspA mRNA for prolonged expression of cspA and inhibition of cold shock adaptation.

도 6은 cspA mRNA의 5' 미번역 부위의 과생산에 따른 다른 저온충격 단백질 및 비저온충격 단백질의 생산에 대한 효과를 나타낸다.Figure 6 shows the effect on the production of other cold shock proteins and non-cold shock protein according to the overproduction of 5 'untranslated site of cspA mRNA.

도 7은 cspA mRNA의 5' 미번역 부위와 함께 cspA의 공동 과생산에 따른 저온 충격 반응에 대한 효과를 나타낸다.Figure 7 shows the effect on cold shock response according to the co-overproduction of cspA with the 5 'untranslated site of cspA mRNA.

도 8은 cspA 5' UTR의 처음 25 염기 서열의 과생산에 따른 CspA 생산에 대한 효과를 나타낸다.8 shows the effect on CspA production following overproduction of the first 25 nucleotide sequences of cspA 5 ′ UTR.

도 9는 베타-갈락토시다제의 저온 유도를 나타낸다: (A) cspA-lacZ 융합체의 제작. 야생형 cspA가 최상부에 나타나 있다. 각 발현 플라스미드에서 cspA-lacZ 융합체가 cspA 프로모터 상류 부위의 5' 말단서부터 lacZ까지 나타나 있다. 뉴클레오티드 번호가 +1로서 Tababe 등에 의해 결정된 전사 개시 위치에서 시작하고 있다. 십자 빗금되고, 개방되고, 부점되고, 깊게 트인 막대들은 cspA 프로모터, 이의 5' 미번역 부위, cspA 코딩 부위, 및 lacZ 코딩 부위를 각각 표시한다. 굵은 박스는 SD 서열을 가르킨다. 결손된 부위의 위치가 뉴클레오티드 번호고 나타나 있다. (B) 다양한 결손 구성체의 유도 패턴. 대수 증식기의 중간부분에서, 다양한 플라스미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 옮긴 후 0. 1, 2, 3, 5, 7 및 10 시간 후에 샘플을 취하고 베타-칼락토시다제 활성을 측정하였다. cspA-lacZ 융합체: pMM67 (o); pMM022(●); pMM023(□); pMM024(■); pMM025(△); 및 pMM026(▲). 9 shows cold induction of beta-galactosidase: (A) Construction of cspA-lacZ fusions. Wild type cspA is shown at the top. In each expression plasmid, the cspA-lacZ fusion is shown from the 5 'end of the cspA promoter upstream to lacZ. The nucleotide number is +1 and starts at the transcription start position determined by Tababe et al. Cross hatched, open, spotted and deep bars indicate the cspA promoter, its 5 'untranslated site, cspA coding site, and lacZ coding site, respectively. The bold boxes indicate the SD sequences. The location of the missing site is shown by nucleotide number. (B) Induction patterns of various deletion constructs. In the middle of the logarithmic growth phase, cultures of E. coli Ar137 containing various plasmids were transferred from 37 ° C. to 15 ° C. Samples were taken at 0.1, 2, 3, 5, 7 and 10 hours after transfer and beta-galactosidase activity was measured. cspA-lacZ fusion: pMM67 (o); pMM022 (●); pMM023 (□); pMM024 (■); pMM025 (Δ); And pMM026 (▲).

도 10은 mRNA 안정성의 분석을 나타낸다. (A) cspA-lacZ 융합체를 함유하는 세포의 프라이머 연장 분석. 대수증식기 중간에, 다앙한 플라스미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 37℃에서 mRNA 안정성을 측정하기 위해 15℃에서 30분간 항온 처리후 37℃로 다시 옮기고 배양액에 리팜피신을 200 ug/ml의 최종 농도가 될 때까지 첨가하였다. 리팜피신 첨가후 0 (레인 1), 1 (레인 2), 3 (레인 3), 및 5 분 (레인 4) 후에 RNA들을 추출하였다. 15℃에서의 mRNA 안정성을 측정하기 위해, 리팜피신을 저온 이전한 후 1 시간 후에 리팜피신을 첨가하고, RNA들을 리팜피신 첨가후 0 (레인 5), 5 (레인 6), 10 (레인 7), 및 20 분 (레인 8) 후에 추출하였다. 프라이머 연장을 실시하였다. (B) (A)에서 나타난 37℃ 및 15℃에 대한 결과의 그래프 제시. Phosphoimager를 사용하여 전사체의 방사성을 측정하고 전사체를 사용하여 0 시간을 100%로 하여 작성되었다: pMM022(●); pMM023(□); pMM024(■); pMM025(△); 및 pMM026(▲).10 shows an analysis of mRNA stability. (A) Primer extension analysis of cells containing cspA-lacZ fusions. In the middle of the logarithmic phase, the culture of E. coli Ar137 containing various plasmids was transferred from 37 ° C to 15 ° C. To measure mRNA stability at 37 ° C., incubate at 15 ° C. for 30 minutes, transfer back to 37 ° C., and add Rifampicin to the culture until a final concentration of 200 ug / ml. RNAs were extracted after 0 (lane 1), 1 (lane 2), 3 (lane 3), and 5 minutes (lane 4) after rifampicin addition. To measure mRNA stability at 15 ° C., rifampicin was added 1 hour after cold transfer of rifampicin and RNAs were added 0 (lane 5), 5 (lane 6), 10 (lane 7), and 20 after addition of rifampicin. Extracted after minutes (lane 8). Primer extension was performed. (B) Graph of the results for 37 ° C. and 15 ° C. shown in (A). The radioactivity of the transcript was measured using Phosphoimager and was prepared with 0% at 0% using the transcript: pMM022 (●); pMM023 (□); pMM024 (■); pMM025 (Δ); And pMM026 (▲).

도 11 mRNA 수준 및 번역 효율의 분석을 나타낸다. (A) cspA-lacZ 융합체의 프라이머 연장 분석. 대수증식기 중간에, 다앙한 플라즈미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 배양액으로부터 RNA들을 37℃에서 온도 저하 이동 후 0 시간 (레인 1), 0.5 시간 (레인 2), 1 시간 (레인 30, 2 시간 (레인 4), 및 3 시간 (레인 5) 후에 추출하였다. 상술한 바와 같이 (Mitta 등 1997) 프라이머 연장을 실시하였다. (B). mRNA 상대적인 양의 그래프 제시. 37℃에서의 pMM67의 전사체를 1로 사용하여 (A)에서 나타난 전사체의 방사성으로부터 mRNA의 양을 계산하였다. 상대적인 양은 각 컬럼의 상부에 나타나있다: 컬럼 1, 0 시간; 컬럼 2, 0.5 시간 후; 컬럼 3, 1 시간 후; 컬럼 4, 2시간 후; 컬럼 5, 3 시간 후. (C) cspA-lacZ mRNA의 상대적 번역 효율. 저온 충격 후 처음 2 시간 동안 베타 갈락토시다제 활성의 증가분을 하기 식을 사용하여 mRNA 양으로 나눔으로써 15℃에서의 번역효율을 계산하였다: [(Gal 2h)x(OD 2h)-(Gal 0h)x(OD 0h)]/(avg. mRNA), 상기식에서 (Gal 0h) 및 (Gal 2h)는 각각 온도 전이 후 0 및 2 시간 후의 베타-갈락토시다제 활성이고, (OD 0h) 및 (OD 2h)는 각각 온도 전이 후 0 및 2 시간 후의 배양액의 600 nm에서의 흡광도이고; 및 (avg. mRNA)는 온도 전이 후 0.5, 1 및 2 시간 후의 상대적인 평균 mRNA 양이다. 각 mRNA의 상대적인 번역 효율은 pMM 67의 mRNA의 효율을 100%로 간주하고 계산하였다. 컬럼 1, pMM67; 컬럼 2, pMM022; 컬럼 3, pMM023; 컬럼 4, pMM024; 컬럼 5, pMM025; 및 컬럼 6, pMM026.11 shows analysis of mRNA levels and translation efficiency. (A) Primer extension analysis of cspA-lacZ fusions. In the middle of the logarithmic phase, the culture of E. coli Ar137 containing various plasmids was transferred from 37 ° C to 15 ° C. RNAs were extracted from the culture after 0 hours (lane 1), 0.5 hours (lane 2), 1 hour (lane 30, 2 hours (lane 4), and 3 hours (lane 5) after the temperature drop shift at 37 ° C. Primer extension was performed as described (Mitta et al. 1997) (B) Graph of relative amounts of mRNA from the radioactivity of transcripts shown in (A) using pMM67 transcript at 37 ° C. as 1 The amounts were calculated: Relative amounts are shown at the top of each column: column 1, 0 hours; column 2, after 0.5 hours; column 3, after 1 hours; column 4, after 2 hours; column 5, after 3 hours. C) Relative translational efficiency of cspA-lacZ mRNA The translational efficiency at 15 ° C. was calculated by dividing the increase in beta galactosidase activity by the amount of mRNA using the following formula for the first two hours after cold shock: [(Gal 2h) x (OD 2h)-(Gal 0h) x (OD 0h)] / (avg.mRNA), wherein (Gal 0h) and (Gal 2h) are on, respectively. Beta-galactosidase activity 0 and 2 hours after degree transition, and (OD 0h) and (OD 2h) are absorbance at 600 nm of cultures 0 and 2 hours after temperature transition, respectively; and (avg. MRNA ) Is the relative mean mRNA amount after 0.5, 1 and 2 hours after the temperature transition The relative translation efficiency of each mRNA was calculated with the efficiency of mRNA of pMM 67 as 100%: Column 1, pMM67, Column 2, pMM022; Column 3, pMM023; column 4, pMM024; column 5, pMM025; and column 6, pMM026.

도 12는 SD 서열 주의의 cspA, cspB, cspG 및 cspI mRNA의 서열 유사성 및 cspA mRNA 및 16S rRNA 사이의 잠재적인 염기 결합을 나타낸다. cspA (Tanabe 등 1992), cspB (Etchegaray 등 1996), cspG (Nakashima 등 19960 및 cspI mRNA (Wang 등 1999)의 뉴클레오티드 번호가 주요 전사 개시 부위에서 +1로서 주어진다. 16S rRNA의 서열은 Brosius 등 (1978)으로부터 출처된 것이다. 세가지 csp mRNA들에서 동일한 뉴클레오티드는 굵은 활자체로 표시되어 있다. cspA, cspB, cspG 및 cspI에서 13-염기 동족 서열은 박스화 (상류 박스)되어 있다. SD 서열 및 개시 코돈의 위치는 밑줄쳐져 있다. cspA mRNA 및 16S rRNA 사이의 잠재적인 염기 쌍 결합은 수직선으로 표시되어 있다. RNase VI에 민감한 부위 (powers 등 1988)의 위치는 점선으로 표시되어 있다.12 shows the sequence similarity of cspA, cspB, cspG and cspI mRNAs of SD sequence attention and potential base binding between cspA mRNA and 16S rRNA. Nucleotide numbers of cspA (Tanabe et al. 1992), cspB (Etchegaray et al. 1996), cspG (Nakashima et al. 19960 and cspI mRNA (Wang et al. 1999) are given as +1 at the major transcription initiation sites. The same nucleotides in the three csp mRNAs are shown in bold type: The 13-base cognate sequences in cspA, cspB, cspG and cspI are boxed (upstream box). The location is underlined The potential base pair bonds between cspA mRNA and 16S rRNA are indicated by vertical lines The locations of sites sensitive to RNase VI (powers et al. 1988) are indicated by dotted lines.

도 13은 cspA-lacZ 발현시 cspA 5'-UTR 부위에서의 13-염기 상류 박스 서열의 역할을 나타낸다. (A) capA-lacZ 융합체 제작. SD 서열의 상류에 존재하는 13-염기 상류 박스 서열 5'-GCCGAAAGGCACA-3' (SEQ ID NO:48)을 나타내는 물결선의 박스를 제외하고는 도 9A에서 나타난 것과 동일한 방법으로 제작체를 그렸다. pKNJ37은 13-염기 서열이 결손된 것을 제외하고는 pMM007과 동일하다. pMM007 및 pKNJ37 둘 모두에서, cspA 는 lacZ에 번역적으로 융합되어 있다. pKNJ38은, XbaI 및 HindIII 간의 DNA 단편을 합성 올리고뉴클레오티드로 대체함으로써 13-염기 서열이 첨가된 것을 제외하고, pKM67 (Mitta 등 1997)과 동일하다. pKM67 및 pKNJ38 둘 모두에서, cspA는 lacZ에 번역적으로 융합되어 있다. (B) 베타-칼락토시다제의 저온 충격 유도. cspA-lacZ 융합체: pMM007 (○); pKNJ37 (●); pKM67 (△); 및 pKNJ38 (▲).13 shows the role of the 13-base upstream box sequence at the cspA 5′-UTR site in cspA-lacZ expression. (A) Preparation of capA-lacZ fusions. Constructs were drawn in the same manner as shown in FIG. 9A except for a box of wavy lines representing the 13-base upstream box sequence 5'-GCCGAAAGGCACA-3 '(SEQ ID NO: 48) upstream of the SD sequence. pKNJ37 is identical to pMM007 except that the 13-base sequence is deleted. In both pMM007 and pKNJ37, cspA is translated fused to lacZ. pKNJ38 is identical to pKM67 (Mitta et al. 1997), except that a 13-base sequence was added by replacing the DNA fragment between XbaI and HindIII with a synthetic oligonucleotide. In both pKM67 and pKNJ38, cspA is translated fused to lacZ. (B) cold shock induction of beta-galactosidase. cspA-lacZ fusions: pMM007 (o); pKNJ37 (●); pKM67 (Δ); And pKNJ38 (▲).

도 14는 결손 구성체에 대한 5'-UTR들의 이차 구조를 비교한 것이다. 각 결손 구성체의 5'-UTR의 이차 구조는 Zuker 및 Stieger, 1982의 방법에 근거한 뉴클레오티드 서열 분석 프로그램 (DNASIS-Mac; Hitachi Software Enginnering Co. Ltd)를 사용하여 예측하였다. 뉴클레오티드들은 전사 개시 부위를 +1로 시작하여 cspA mRNA에서의 위치에 번호가 매겨졌다. 각 변이체에서 결손 위치는 결손 부위의 뉴클레오티드 번호들을 사용하여 화살표로 나타낸다. 상류 박스로 지정된 SD 서열의 고도로 보존된 13-염기 서열이 박스로 표시되어 있다. 개시 코돈 및 SD 서열 또한 박스로 표시되어 있다.FIG. 14 compares secondary structure of 5′-UTRs for deletion constructs. The secondary structure of the 5'-UTR of each deletion construct was predicted using a nucleotide sequencing program (DNASIS-Mac; Hitachi Software Enginnering Co. Ltd) based on the method of Zuker and Stieger, 1982. Nucleotides were numbered in cspA mRNA starting with the transcription start site +1. Deletion positions in each variant are indicated by arrows using the nucleotide numbers of the deletion site. The highly conserved 13-base sequence of the SD sequence designated as the upstream box is indicated by a box. Initiation codons and SD sequences are also boxed.

도 15는 DB에 의한 cspB 번역향상을 나타낸다. (A) cspB-DB-역-DB 상보성: cspB-DB 서열은 박스화되어 있고, 코돈 5에서 9까지의 범위를 포함한다 (Mitta 등 1997). DB 하류에 있는 추가의 cspB mRNA-16S rRNA 간의 가능한 염기쌍 결합이 또한 나타나 있다. AUG 코돈은 원으로 표시되어 있고, SD 서열은 박스로 표시되어있고, L-모양 화살표는 cspB 유전자가 lacZ에 융합된 위치를 나타낸다 (B) 번역 cspB-lacZ 융합체 구성체. 상부에, E. coli cspB 유전자가 그의 5' 말단으로부터 도시되어 있다. pB3, pB13 및 pB17에 있어서, lacZ 유전자는 잔기 +177( 3aa), +200 (13 aa) 및 +212 (17aa)에서 cspB와 융합되어 있다. pB13sd 및 pB17sd는 각각 그들의 SD 서열이 5'-AGGA-3'에서 5'CTTC-3'로 전환된 것을 제외하고는 pB13 및 pB17과 동일하다. (C) 37℃에서 15℃로 온도 전이 전 (시간 0) 및 후 (1, 2 및 3사간 후)에 얻은 cspB-lacZ 구성체의 베타-갈락토시다제 활성. E. coli AR137 세포를 pB3, pB13, pB13sd, pB17 및 pB17sd로 형질전화하고 성장시킨 후, 대수 증식기 중간 (OD600=0.4)에, 배양액을 37℃에서 15℃로 전이하고, 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (D) 37℃에서 15℃로 온도 전이후 pB3, pB17 또는 pB13sd의 mRNA 수준: 온도 감소전이 전 (시간 0) 및 온도 전이 1, 2 및 3 시간 후 프라이머 연장에 의해 cspB-lacZ mRNA를 검출하였다. (E) pB3, pB13, pB17 및 pB13sd로부터의 mRNA 안정성: pB3, pB13, pB17sd로 형질 전환된 E. coli AR137 세포를 후술하는 조건에서 성장시켰다. 대수 증식기 중간에, 배양액을 15℃로 옮기고 30 분 후, 리팜피신을 최종 농도 0.2 mg/ml (시간 0)로 첨가하였다. 리팜피신 첨가 5, 10 및 20 분 후에 총 RNA를 추출하였다. cspB-lacZ mRNA들을 프라이머 연장에 의해 검출하였다.15 shows cspB translation improvement by DB. (A) cspB-DB-inverse-DB complementarity: The cspB-DB sequence is boxed and covers the range of codons 5 to 9 (Mitta et al. 1997). Possible base pair binding between additional cspB mRNA-16S rRNA downstream of the DB is also shown. AUG codons are circled, SD sequences are boxed, L-shaped arrows indicate where the cspB gene is fused to lacZ (B) Translation cspB-lacZ fusion construct. At the top, the E. coli cspB gene is shown from its 5 'end. For pB3, pB13 and pB17, the lacZ gene is fused with cspB at residues +177 (3aa), +200 (13 aa) and +212 (17aa). pB13sd and pB17sd are identical to pB13 and pB17 except that their SD sequences were converted from 5′-AGGA-3 ′ to 5′CTTC-3 ′, respectively. (C) Beta-galactosidase activity of cspB-lacZ constructs obtained before (time 0) and after (between 1, 2 and 3) temperature transition from 37 ° C. to 15 ° C. E. coli AR137 cells were transformed with pB3, pB13, pB13sd, pB17 and pB17sd and grown, and then in the middle of the logarithmic phase (OD600 = 0.4), the cultures were transferred from 37 ° C to 15 ° C and beta-galactosidase Activity was measured. (D) mRNA levels of pB3, pB17 or pB13sd after temperature transition from 37 ° C. to 15 ° C .: cspB-lacZ mRNA was detected by primer extension before temperature reduction transition (time 0) and 1, 2 and 3 hours after temperature transition. . (E) mRNA stability from pB3, pB13, pB17 and pB13sd: E. coli AR137 cells transformed with pB3, pB13, pB17sd were grown under the following conditions. In the middle of the logarithmic growth phase, the culture was transferred to 15 ° C. and after 30 minutes, rifampicin was added at a final concentration of 0.2 mg / ml (time 0). Total RNA was extracted 5, 10 and 20 minutes after rifampicin addition. cspB-lacZ mRNAs were detected by primer extension.

도 16은 cspA의 번역을 향상시키는 완전히 결합되는 DB의 효과를 나타낸다. (A) 번역 cspA-lacZ 융합 구성체. cspA 유전자 구조가 5' 말단으로부터 상부에 나타나 있다. pJJG78DB1 및 pJJG78DB2를 실험 절차에서 기술하는 바와 같이 pJJG78로부터 제작하였다. pJJG78DB1 (12 쌍) 및 pJJG78DB2 (15 쌍)의 DB 서열이 하부에 도시되어 있다. (B) 15℃에서 저온 충격 후 cspA-lacZ 융합체 구성체의 베타-갈락토시다제 활성. pJJG78, pJJG78DB1 또는 PJJG78DB2로 형질전환된 E. coli AR137 세포가 LB 배지에서 성장되었고, 대수 증식기 (OD600=0.4) 중간에, 배양액을 37℃에서 15℃로 전이하였다. 상기 전이 전 (시간 0) 및 전이 1, 2, 및 3 시간 후에 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (C) cspA-lacZ mRNA의 결손. pJJG78, pJJG78DB1 또는 PJJG78DB2을 함유하는 E. coli AR 137 세포로부터 상술한 바와 같이 총 RNA를 추출하고 프라이머 연장의 주형으로 사용하였다. (D) cspA-lacZ 구성체로부터의 mRNA 안정성. pJJG78, pJJG78DB1 및 pJJG78DB2로 형질전환된 E. coli AR137 세포를 상술한 바와 같이 성장시켰다. 대수 증식기 중간에, 배양액을 15℃로 전이하고 30 분 후에 리팜피신을 최종농도 0.2 mg/ml (시간 0)로 첨가하였다. 리팜피신 첨가 5, 10 및 40 분 후에 총 RNA를 추출하였다. cspA-lacZ mRNA를 프라이머 연장으로 검출하였다.16 shows the effect of a fully bound DB to enhance the translation of cspA. (A) Translation cspA-lacZ fusion construct. The cspA gene structure is shown from the 5 'end up. pJJG78DB1 and pJJG78DB2 were constructed from pJJG78 as described in the experimental procedure. The DB sequences of pJJG78DB1 (12 pairs) and pJJG78DB2 (15 pairs) are shown below. (B) Beta-galactosidase activity of cspA-lacZ fusion constructs after cold shock at 15 ° C. E. coli AR137 cells transformed with pJJG78, pJJG78DB1 or PJJG78DB2 were grown in LB medium and in the middle of the logarithmic growth phase (OD600 = 0.4), the cultures were transferred from 37 ° C. to 15 ° C. Beta-galactosidase activity was measured before (transmission time 0) and 1, 2, and 3 hours post-transition. (C) deletion of cspA-lacZ mRNA. Total RNA was extracted and used as a template for primer extension as described above from E. coli AR 137 cells containing pJJG78, pJJG78DB1 or PJJG78DB2. (D) mRNA stability from cspA-lacZ constructs. E. coli AR137 cells transformed with pJJG78, pJJG78DB1 and pJJG78DB2 were grown as described above. In the middle of the logarithmic growth phase, the cultures were transferred to 15 ° C. and 30 minutes later rifampicin was added at a final concentration of 0.2 mg / ml (time 0). Total RNA was extracted 5, 10 and 40 minutes after rifampicin addition. cspA-lacZ mRNA was detected by primer extension.

도 17은 완전 쌍 DB가 37℃에서 번역을 향상시키는 것을 나타낸다. (A) pIN-lacZ 구성체. pJJG78 또는 pJJG78DB2로부터 XbaI-SalI 단편을 pIN-III의 XbaI-SalI 부위에 삽입시켜 pINZ 및 pINZDB1을 각각 만들고 pINZDB2, pINDB3 및 pINZDB4를 제조하는데 사용하였다. (B) pINZ-lacZ 구성체의 베타-갈락토시다제 활성. pINZ, pINZDB1, pINZDB2, pINZDB3 및 pINZDB4로 형질전환된 E. coli AR 137 세포 배양물을 도 1에서 설명된 동일 조건하에서 37℃에서 성장시켰다. IPTG (1 mM)을 대수증식기 중간에 각 배양액에 첨가하였다. IPTG 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 2 및 3 시간 후에 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (C) SD, AUG 및 DB의 위치를 나타내는 pIN-lacZ 구성체의 mRNA 서열. pJJG78에서의 lacZ는 10-쌍 DB를 가진다. 다섯 번째 코돈 후에 위치하는 완전한 DB 쌍은 역 DB와 상보적인 16 잔기를 가진다. (D)은 pINZ-lacZ 구성체의 베타-갈라토시다제 합성율을 나타낸다. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli AR137 세포의 배양액을 상술한 조건하에서 37℃에서 성장시켰다. 각 배양액에 IPTG (1 mM)을 대수 증식기 중간에 첨가하였다. IPTG 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 2, 3 및 4 시간 후에 베타-갈락토시다제 합성율을 측정하였다. 세포를 트란스-[35S]-메티오닌으로 맥동-표지(pulse-labeled)시켰다. 각 시점으로부터 세포 추출물을 5% SDS-PAGE로 분석하고 포스포이메저(phosphorimager)로 베타-갈락토시다제 합성을 측정하였다. pINZ 및 pINZDB1의 베타-갈락토시다제 합성 비율이 각 시점에서 나타나 있다.17 shows that the complete pair DB improves translation at 37 ° C. (A) pIN-lacZ construct. XbaI-SalI fragments from pJJG78 or pJJG78DB2 were inserted into the XbaI-SalI site of pIN-III to make pINZ and pINZDB1 and used to prepare pINZDB2, pINDB3 and pINZDB4, respectively. (B) Beta-galactosidase activity of the pINZ-lacZ construct. E. coli AR 137 cell cultures transformed with pINZ, pINZDB1, pINZDB2, pINZDB3 and pINZDB4 were grown at 37 ° C. under the same conditions described in FIG. 1. IPTG (1 mM) was added to each culture in the middle of the logarithmic phase. Beta-galactosidase activity was measured before IPTG addition (time 0) and after 0.5, 1, 2 and 3 hours. (C) mRNA sequence of pIN-lacZ construct showing the location of SD, AUG and DB. lacZ at pJJG78 has a 10-pair DB. The complete DB pair located after the fifth codon has 16 residues complementary to the inverse DB. (D) shows the rate of beta-galactosidase synthesis of the pINZ-lacZ construct. Cultures of E. coli AR137 cells containing pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. under the conditions described above. IPTG (1 mM) was added to each culture in the middle of the logarithmic growth phase. Beta-galactosidase synthesis rates were measured before IPTG addition (time 0) and after 0.5, 1, 2, 3 and 4 hours. Cells were pulse-labeled with trans- [35S] -methionine. Cell extracts from each time point were analyzed by 5% SDS-PAGE and beta-galactosidase synthesis was measured by phosphorimager. The beta-galactosidase synthesis ratios of pINZ and pINZDB1 are shown at each time point.

도 18은 pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환된 E. coli JM83의 리보좀 분획을 나타낸다. 리보좀 입자는 Dammel 및 Noller 1995에 의해 설명된 바와 같이 분리하였다. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli JM83의 배양액을 50 mg/ml의 암피실린을 함유하는 LB 배지에서 37℃에서 성장시켰다. 대수증식기 중간에 (OD600=0.4) 1 mM IPTG을 각 배양액에 첨가하였다. 클로람페니콜 (0.1 mg/ml)을 IPTG 첨가 15, 30 및 60 분 후에 첨가하였다. 다음 세포 추출물을 5-40% (w/w) 수크로즈 구재물의 상부상에 깔았다. 폴리좀 및 리보좀 단위체을 151,000×g에서 2.5 시간 동안 4℃에서 원심분리하여 분리하였다. FPLC 시스템을 사용하여 폴리좀 프로필을 검출하였다 각 분획물 (0.5 ml)로부터 0.2 ml을, Minifolod II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell)을 사용하여 니트로셀룰로즈 막상에 옮겼다. lacZ mRNA를 [32P]-표지 M13-47을 사용하여 하이브리드화 함으로써 검출하였다. 상기 하이브리드화로부터의 포스포이메저 값을 우측에 도시하였다. pINZ 및 pINZDB1 mRNA들을 막힌 및 열린 사각형으로 각각 표시하였다.18 shows the ribosomal fraction of E. coli JM83 transformed with pINZ or pINZDB1. Ribosome particles were isolated as described by Dammel and Noller 1995. Cultures of E. coli JM83 containing pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. in LB medium containing 50 mg / ml ampicillin. In the middle of the logarithmic phase (OD600 = 0.4) 1 mM IPTG was added to each culture. Chloramphenicol (0.1 mg / ml) was added 15, 30 and 60 minutes after IPTG addition. Cell extracts were then spread on top of 5-40% (w / w) sucrose constructs. Polysomes and ribosomal units were separated by centrifugation at 15 ° C. for 2.5 hours at 4 ° C. Polysome Profiles were Detected Using the FPLC System 0.2 ml from each fraction (0.5 ml) was transferred onto nitrocellulose membranes using the Minifolod II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell). lacZ mRNA was detected by hybridization using [32P] -labeled M13-47. Phosphoriser values from the hybridization are shown on the right. pINZ and pINZDB1 mRNAs are indicated by blocked and open squares, respectively.

도 19는 37℃에서 완전히 결합하는 DB에 의한 번역 향상을 나타낸다. (A) pINZ 및 pINZDB1 mRNA의 측정. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli JM83의 배양액을 도 4에 설명한 조건하에서 37℃에서 배양하였다. IPTG (1 mM) 첨가 후 15, 30 및 60 분 후에 추출한 총 RNA를 상술한 절차에 따라 프라이머 연장용 주형으로 사용하였다. (B) 다중-복사 발현 시스템에서의 pINZ 및 pINZDB1의 베타-갈락토시다제 활성. pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환된 E. coli JM83을 도 20A에서 설명한 조건에서 37℃에서 성장시켰다. IPTG 91mM) 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 1.5, 2 및 2.5 시간 후 (개방 원 및 사각형)에서 베타-갈랄토시다제 활성을 측정하였다. 막힌 원 및 사각형은 IPTG 부재시의 활성을 나타낸다.19 shows translational enhancement by DB which fully binds at 37 ° C. (A) Measurement of pINZ and pINZDB1 mRNAs. Cultures of E. coli JM83 containing pINZ or pINZDB1 were incubated at 37 ° C. under the conditions described in FIG. 4. Total RNA extracted 15, 30 and 60 minutes after addition of IPTG (1 mM) was used as a template for primer extension according to the procedure described above. (B) Beta-galactosidase activity of pINZ and pINZDB1 in a multi-copy expression system. E. coli JM83 transformed with pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. under the conditions described in FIG. 20A. Beta-galaltosidase activity was measured before (hour 0) and 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 hours (open circles and squares) before addition. Blocked circles and squares indicate activity in the absence of IPTG.

도 20은 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제의 무세포 (cell free) 합성을 나타낸다. (A) pINZ 또는 pINZDB1 DNA (160 ng; 1ul)를 E. coli 30S 추출물 (20 ul) (Promega)에 첨가하고 전사-번역 결합 반응을 실시하였다. 레인 1, pINZ DNA; 레인 2, pINZDB1 DNA; 및 레인 3, 첨가된 DNA가 없는 대조 반응물. 샘플들을 아세톤으로 침전시키고 15% SDS-PAGE로 분석하여 베타-갈락토시다제의 생성을 검출하였다. (B) pIN 및 pINZDB1으로부터의 시간과정 시험관 합성을 상술한 바와 같이 실시하였다. 37℃에서 15, 30, 60 및 120 분간 항온처리후 샘플을 취하였다. (C) 상술한 각 시간 과정 실험으로부터의 각 반응을 비 방사성 메티오닌을 사용하여 이중으로 실시하고, 니트로셀룰로즈 막에 옮기고 [32P] 표지 M13-47 올리고뉴클레오티드와 하이브리드화시켰다.20 shows cell free synthesis of beta-galactosidase from pINZ and pINZDB1. (A) pINZ or pINZDB1 DNA (160 ng; 1 ul) was added to E. coli 30S extract (20 ul) (Promega) and subjected to transcription-translational binding reaction. Lane 1, pINZ DNA; Lane 2, pINZDB1 DNA; And lane 3, control reaction without added DNA. Samples were precipitated with acetone and analyzed by 15% SDS-PAGE to detect the production of beta-galactosidase. (B) Time course in vitro synthesis from pIN and pINZDB1 was performed as described above. Samples were taken after incubation at 37 ° C. for 15, 30, 60 and 120 minutes. (C) Each reaction from each of the time course experiments described above was run in duplicate using non-radioactive methionine, transferred to nitrocellulose membrane and hybridized with [ 32 P] labeled M13-47 oligonucleotide.

도 22는 S2-결핍 리보좀을 사용하여 세포내에서 pINZDB1의 번역 향상을 나타낸다. (A) pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제 활성. E. coli CS240 및 CS239 (Shean 및 Gottesman 1992)를 pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환시키고 LB 배지에서 30℃에서 성장시켰다. 대수증식기 중간에 세포를 IPTG 1 mM 존재하에서 42℃로 옮겼다. 42℃로 전이전 (시간 0) 및 0.5, 1, 1.5, 2.5 및 3.5 시간 후에 Miller 단위로 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (B) S2-결핍 리보좀을 사용한 pINZDB1 및 pINZ간의 세포내에서의 상대적 lacZ 발현 유도. 42℃로의 변이 전 (시간 0), CS240에 대한 CS239에서 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제 발현 비율을 1로서 측정하고 이에 따라 42℃로의 전이 후의 비율을 계산하였다.22 shows enhanced translation of pINZDB1 in cells using S2-deficient ribosomes. (A) Beta-galactosidase activity from pINZ and pINZDB1. E. coli CS240 and CS239 (Shean and Gottesman 1992) were transformed with pINZ or pINZDB1 and grown at 30 ° C. in LB medium. In the middle of the logarithmic phase the cells were transferred to 42 ° C. in the presence of 1 mM IPTG. Beta-galactosidase activity was measured in Miller units before transition to 42 ° C. (time 0) and after 0.5, 1, 1.5, 2.5 and 3.5 hours. (B) Induction of relative lacZ expression in cells between pINZDB1 and pINZ using S2-deficient ribosomes. Prior to the transition to 42 ° C. (time 0), the rate of beta-galactosidase expression from pINZ and pINZDB1 at CS239 for CS240 was determined as 1 and thus the rate after transition to 42 ° C. was calculated.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 박테리아에서 저온 충격을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 연장시키는 분리된 핵산 분자를 포함한다.The present invention encompasses isolated nucleic acid molecules that prolong the expression of cold shock inducing genes under conditions of physiological stress leading to cold shock in bacteria.

본 발명은 생리적 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 억제하는 분리된 핵산 분자를 또한 포함한다.The invention also encompasses isolated nucleic acid molecules that inhibit the expression of cold shock inducing genes under physiological conditions.

본 발명은 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 번역을 향상시키는 분리된 핵산 분자를 또한 포함한다.The invention also encompasses isolated nucleic acid molecules that enhance the translation of cold shock inducing genes under conditions of physiological stress that elicit cold shock responses in bacteria.

저온 충격 유도 단백질을 코딩하는 mRNA 전사체의 5'-미번역 부위 (5'-UTR)에 의해 중재되는, 박테리아의 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 발현되는 유전자의 억제를 조절하는 세가지 본질적인 과정이 발견되었다. 저온 충격 mRNA 전사체의 5'-UTR의 특수 부위가 (A) 저온 충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스에 세포가 노출된 후 cs 유전자 발현의 일시적 본성, (B) 생리적 온도에서 cs 유전자 발현의 억제, 및 (C) 리보좀에 의한 저온 충격 유도 mRNA 전사체의 번역 향상을 매개한다.Three essential factors that regulate the suppression of genes expressed under conditions of physiological stress that elicit a cold shock response in bacteria, mediated by the 5'-untranslated region (5'-UTR) of mRNA transcripts encoding cold shock inducing proteins The process was found. Special regions of the 5'-UTR of cold shock mRNA transcripts (A) transient nature of cs gene expression after cell exposure to physiological stresses that induce a cold shock response, (B) inhibition of cs gene expression at physiological temperature, And (C) mediate translation enhancement of cold shock induced mRNA transcripts by ribosomes.

이러한 억제 요소 단독 또는 이들 자체의 조합 또는 당해 분야에 공지된 다른 억제 서열, 예를 들어, 프로모터, 하류 박스 및 전사 종결 서열과의 조합을 코딩하고 있는 DNA 구성체를 박테리아의 저온 충격 반응을 유도하는 생리적 조건하에서 cs 유전자 또는 이형 유전자의 발현을 연장시키고 번역 효율을 향상시키며 및 정상 생리적 조건하에서 상기 유전자들의 발현을 억제하는 것에 대하여 이용할 수 있다. 이러한 것은, 생리적 온도에서 불안정할 수 있거나, 생리적 온도때 숙주 세포내에서 봉입체 (inclusion body)로 부적절하게 겹쳐지거나 존재하는, 또는 숙주세포에 의해 붕괴될 수 있는, 바람직한 단백질 생성물의 과량 발현 (hyper-expression)에 유리하다.DNA constructs encoding such inhibitory elements alone or in combinations thereof or in combination with other inhibitory sequences known in the art, such as promoters, downstream boxes and transcription termination sequences, may be used to induce physiological induction of bacterial low temperature shock response. It can be used for prolonging the expression of cs gene or heterologous gene under conditions, improving the translation efficiency and inhibiting the expression of these genes under normal physiological conditions. This may result in hyper-expression of the desired protein product, which may be unstable at physiological temperature, improperly overlap or exist in the inclusion body in the host cell at physiological temperature, or may be disrupted by the host cell. expression)

본 발명은 상기 바람직한 단백질 생성물이 과량 발현되는 조건하에서 정상 세포 단백질의 번역이 저해된다는 장점을 또한 제공한다. 이러한 것은 상기 바람직한 생성물이 숙주 세포에 축적되게하며 숙주 세포 폴리펩티드로부터 상기 바람직한 생성물을 분리하는 것을 단순하게 한다.The present invention also provides the advantage that the translation of normal cell proteins is inhibited under conditions in which the preferred protein product is overexpressed. This allows the desired product to accumulate in the host cell and simplifies the separation of the desired product from the host cell polypeptide.

따라서, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 상술한 요소를 포함하는 벡터를 가지고 있는 형질전환 박테리아 및 하나 또는 그 이상의 상술한 요소 및 발현용 목적 유전자 서열을 가지는 벡터를 가지는 형질 전환 박테리아를 또한 포함한다. 그러한 목적 서열은 저온 충격 유전자 서열 또는 이형 유전자일 수 있다.Accordingly, the present invention also encompasses transgenic bacteria having a vector comprising one or more of the aforementioned elements and a transgenic bacterium having one or more of the aforementioned elements and a vector having the gene sequence of interest for expression. Such target sequences may be cold shock gene sequences or heterologous genes.

Sprengart 등에 의해 보고된 바와 같이, 박테리아의 하류 박스(DB)는 단백질을 생성하는 mRNA의 번역에 중요한 역할을 한다. 상기 DB는 3' 말단 근처의 박테리아 16S rRNA의 일부와 결합하고 및 번역이 일어나도록 적절한 상대적인 위치에 상기 mRNA 및 rRNA를 위치시킨다.As reported by Sprengart et al., The bacterial downstream box (DB) plays an important role in the translation of mRNA producing proteins. The DB binds to a portion of the bacterial 16S rRNA near the 3 'end and places the mRNA and rRNA in appropriate relative positions for translation to occur.

ADB 가 과발현된 mRNA의 DB와 결합하는 시간 동안, 상기 16S rRNA는 상기 결합된 과발현된 mRNA보다는 세포 mRNA의 번역에 참가할 수 없다. 박테리아의 전체 단백질 제조 기구는 박테리아 모든 또는 실질적으로 모든 16S rRNA와 결합하는 16s RNA의 ADB에 상보적인 DB를 코팅하는 mRNA를 박테리아에 공급함으로써 그 활동이 중지될 수 있다.During the time when ADB binds to the DB of overexpressed mRNA, the 16S rRNA cannot participate in the translation of cellular mRNA rather than the bound overexpressed mRNA. Bacterial whole protein production machinery can be suspended by supplying the bacteria with an mRNA that coats the DB complementary to the ADB of the 16s RNA that binds all or substantially all of the 16S rRNAs.

본 명세서에서 사용된 용어 "상보적"은 "실질적으로 상보적"인 것을 포함한다. 따라서, 용어 "상보적"은 완전한 상보성을 요하지 않는다. 두 서열이 "상보적"이라는 것은 참조 문헌에 포함된 Kahl, Dictionary of Gene Technology VCH Publisher, InC (1995)에서 정의한 바대로 이다. 즉 두 뉴클레오티드 서열이 왓슨-크릭 염기 결합 법칙에 따라서 서로 수소 결합된 이중 나선을 형성할 수 있다면 상보적이다. 두 상보 RNA 서열 또는 RNA 및 DNA 서열은 A-U, G-C 또는 G-U의 결합을 형성한다. "완전한 상보성"이 필요치 않다.The term "complementary" as used herein includes "substantially complementary". Thus, the term "complementary" does not require complete complementarity. The two sequences are "complementary" as defined by Kahl, Dictionary of Gene Technology VCH Publisher, InC (1995), incorporated herein by reference. That is, it is complementary if the two nucleotide sequences can form a double helix that is hydrogen bonded to each other according to the Watson-Crick base binding law. Two complementary RNA sequences or RNA and DNA sequences form a bond of A-U, G-C or G-U. There is no need for "complete complementarity".

본 명세서에서 사용된 "동족체"는 참조된 핵산 서열과 실질적으로 동일한 분자 서열을 가지나, 첨가체, 결손체 또는 치환체를 포함할 수 있는 분자를 가르킨다. 동족체 분자는 저 또는 고 스트린젠시 (stringency) 조건하에서 참조 핵산 분자화 정밀하게 상보적인 핵산과 하이브리드하고 및 참조된 핵산과 동일한 기능을 수행하는 그러한 분자로서 정의된다.As used herein, "homolog" refers to a molecule that has a molecular sequence that is substantially the same as the referenced nucleic acid sequence, but may include an additive, a deletion or a substituent. Homologous molecules are defined as such molecules that hybridize with reference nucleic acid molecularly precisely complementary nucleic acids under low or high stringency conditions and perform the same function as the referenced nucleic acid.

제한적이지 않은 예를 들면, 하이브리드화를 위한 저 스트린젠시 조건은: DNA를 함유하는 필터를 40℃에서 6시간동안 35% 포름알데히드 5×SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, 0.1% PVP, 0.1% Ficoll, 1% BSA, 및 500 μg/ml 연어 정자 DNA, 10% (wt/vol) 덱스트란 설페이트, 및 5-20×106 cpm 32P-표지 탐침자를 함유하는 용액에서 예비 가열한다. 다음, 필터를 40℃에서 18-20 시간 동안 하이브리드 혼합물에서 항온처리하고 55℃에서 1.5 시간동안 2xSSC, 25 mM Tris-HCl (pH 7.4), 5 mM EDTA 및 0.1% SDS를 함유하는 용액에서 세척한다. 이 세척 용액은 새로운 세척 용액으로 교체되고 60℃에서 1.5 시간 더 항온처리한다. 상기 필터를 건조 블랏시키고 방사선 자동사진법을 수행하기 위해 노출시킨다. 바람직하게는 또는 필요하다면, 세 번째 세척 단계를 1.5 시간 동안 65-68℃에서 실시하고 상기 필터를 필름에 재 노출시킨다.For example, and not by way of limitation, low stringency conditions for hybridization are: a filter containing DNA was run at 40 ° C. for 6 hours at 35% formaldehyde 5 × SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM. Solution containing EDTA, 0.1% PVP, 0.1% Ficoll, 1% BSA, and 500 μg / ml salmon sperm DNA, 10% (wt / vol) dextran sulfate, and 5-20 × 10 6 cpm 32P-labeled probe Preheat at The filter is then incubated in the hybrid mixture at 40 ° C. for 18-20 hours and washed in a solution containing 2 × SSC, 25 mM Tris-HCl (pH 7.4), 5 mM EDTA and 0.1% SDS at 55 ° C. for 1.5 hours. . This wash solution is replaced with a fresh wash solution and incubated another 1.5 hours at 60 ° C. The filter is blotted dry and exposed to perform radiography. Preferably or if necessary, a third washing step is carried out at 65-68 ° C. for 1.5 hours and the filter is reexposed to the film.

제한적이지 않은 예를 들면, 고 스트린젠시 조건은 하기와 같다: 탐침될 핵산을 함유하는 필터를 65℃에서 8시간 내지 밤새, 6xSSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.02 % PVP, 0.02 % Ficoll, 0.02 % BSA 및 500 μg/ml 변성 연어 정자 DNA를 함유하는 완충액에서 예비 하이브리드화 시킨다. 이 필터를 65℃에서 48시간동안 100 μg/ml 변성 연어 정자 DNA 및 5-20x106 32P-표지 탐침자를 함유하는 예비 하이브리드화 혼합액에서 하이브리드화 된다. 필터의 세척은 37℃에서 1시간동안 2xSSC, 0.01 PVP, 0.01% Ficoll 및 0.01% BSA를 함유하는 용액내에서 시행된 후, 50℃에서 45분간 0.1xSSC내에서 세척한다. 필터를 건조 블랏시키고 자동 방사선 사진법을 수행하기 위해 노출시킨다. 당해 분야에 주지된 고 및 저 스트린젠시 하이브리드화에 대한 다른 방법이 대체 사용될 수 있다.For example, and not by way of limitation, high stringency conditions are as follows: the filter containing the nucleic acid to be probed was run at 65 ° C. for 8 hours to overnight, 6 × SSC, 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA, 0.02. Prehybridization is performed in a buffer containing% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA and 500 μg / ml denatured salmon sperm DNA. The filter is hybridized in a prehybridization mixture containing 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA and 5-20 × 10 6 32P-labeled probes at 65 ° C. for 48 hours. Washing of the filter was performed in a solution containing 2 × SSC, 0.01 PVP, 0.01% Ficoll and 0.01% BSA for 1 hour at 37 ° C., followed by washing in 0.1 × SSC for 45 minutes at 50 ° C. The filter is blotted dry and exposed to perform autoradiography. Alternative methods for high and low stringency hybridization, well known in the art, may be used alternatively.

주지된 바와 같이, ADB는 16S rRNA의 디코딩 부위 근처에 있는, 16S rRNA의 3' 말단 부위에 위치한 약 14 염기의 뉴클레오티드 서열이다. 알려진 박테리아의 16S rRNA 뉴클레오티드 서열은 공지되어 있고 GenBank 데이터베이스에서 발견할 수 있다. 따라서, 선택된 박테리아에 대하여, 서열이 알려진 박테리아, 예를 들어, E. coli에서 ADB의 서열과 비교함으로써 ADB는 용이하게 확인될 수 있다. 일단, ADB가 확인되면, 상기 ADB에 상보적인 DB를 제작할 수 있고 후술하는 바와 같이 적절한 mRNA에 함유되게 할 수 있다.As noted, the ADB is about 14 base nucleotide sequences located at the 3 'end portion of the 16S rRNA, near the decoding site of the 16S rRNA. Known bacteria 16S rRNA nucleotide sequences are known and can be found in the GenBank database. Thus, for a selected bacterium, the ADB can be readily identified by comparing the sequence of the ADB to a known bacterium, eg, E. coli. Once the ADB is identified, a DB complementary to the ADB can be prepared and allowed to be contained in the appropriate mRNA as described below.

본 발명의 mRNA는 분리된 mRNA 또는 분리된 DNA로부터 전사되어진 mRNA이다. 상기 mRNA는 개시코돈 바람직하게는 AUG인 코돈을 포함한다. 상기 mRN에 대한 다른 적합한 개시 코돈은 GUG 및 UUG를 포함한다.The mRNA of the present invention is mRNA isolated or mRNA transcribed from the isolated DNA. The mRNA comprises a codon that is an initiation codon, preferably AUG. Other suitable start codons for the mRN include GUG and UUG.

본 발명의 mRNA는 또한 통상적으로 개시코돈에 3'인 하류 박스 서열을 포함한다. DB의 코돈은 상기 개시코돈과 프레임내 (in-frame)에 있을 수 있거나 또는 없을 수 있다. 상기 DB 서열은 개시 코돈 바로 옆에 있을 수 있어서 간섭 (intervening) 뉴클레오티드가 없다. 일반적으로, 상기 DB는 1과 30 뉴클레오티드 크기사이의 간섭 뉴클레오티드에 의해 개시 코돈으로부터 떨어져 있다. 상기 간섭 서열의 염기 서열은 중요치 않고 임의의 뉴클레오티드 서열로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 간섭 뉴클레오티드 서열은 7 내지 15 뉴클레오티드 크기이고 가장 바람직하게는 12 뉴클레오티드 크기이다. 또한, 상기 DB는 상기 개시 코돈과 중첩될 수 있다. 즉, 본 발명의 mRNA의 개시 코돈의 세개 뉴클레오티드 중에서 임의의 하나가 DB의 5' 말단을 형성할 수 있다.MRNAs of the invention also typically comprise a downstream box sequence that is 3 'to the initiation codon. The codon of the DB may or may not be in-frame with the start codon. The DB sequence can be right next to the initiation codon so that there are no intervening nucleotides. Generally, the DB is separated from the start codon by interfering nucleotides between 1 and 30 nucleotides in size. The base sequence of the interference sequence is not critical and may consist of any nucleotide sequence. Preferably, the interfering nucleotide sequence is 7-15 nucleotides in size and most preferably 12 nucleotides in size. In addition, the DB may overlap with the start codon. That is, any one of the three nucleotides of the start codon of the mRNA of the present invention may form the 5 'end of the DB.

본 발명의 mRNA의 DB 서열은 박테리아의 16S rRNA의 ADB에 상보적인 뉴클레오티드 서열이다. DB가 20 염기이상일 수 있지만, 일반적으로, DB는 6 내지 20 염기 크기이고 바람직하게는 8 내지 14 염기 크기이다. 예를 들어, 상기 DB는 ADB에 3', 5' 또는 둘 다인 뉴클레오티드에 상보적인 뉴클레오티드를 함유할 수 있다. DB의 길이에 관계없이, DB와 ADB 간의 더 높은 상보성은 더 효과적인 결합(annealing)과 연관이 있고, 이는 본 발명의 방법에 따라서, 박테리아 단백질 합성을 더 효과적으로 저해하는 결과를 낳는다.The DB sequence of the mRNA of the present invention is a nucleotide sequence complementary to the ADB of the bacterial 16S rRNA. Although the DB may be at least 20 bases, in general, the DB is 6 to 20 bases in size and preferably 8 to 14 bases in size. For example, the DB may contain nucleotides that are complementary to nucleotides that are 3 ', 5' or both to ADB. Regardless of the length of the DB, higher complementarity between the DB and ADB is associated with more effective annealing, which results in more effective inhibition of bacterial protein synthesis, according to the method of the present invention.

개시 코돈, DB 및 임의의 간섭 서열외에, 본 발명의 mRNA 구성체는 개시 코돈의 5'에 또는 DB의 3'에 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다.In addition to the start codon, the DB and any interfering sequences, the mRNA constructs of the invention may comprise a nucleotide sequence at 5 'of the start codon or at 3' of the DB.

예를 들어, mRNA 구성체는 폴리펩티드를 코딩하는 DB의 3'에 서열을 포함하거나 종결코돈을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 mRNA 구성체는 미번역 서열 및/또는 샤인-달가노 서열을 개시코돈 5'에 함유할 수 있다.For example, the mRNA construct may comprise a sequence at 3 'of the DB encoding the polypeptide or include a stop codon. Likewise, the mRNA construct may contain an untranslated sequence and / or a shine-dalgano sequence at initiation codon 5 '.

5' 또는 3' 말단에 임의의 추가 뉴클레오티드를 제외하고, 개시코돈, 임의의 간섭 서열 및 DB를 포함하여, mRNA 구성체의 길이는 8 뉴클레오티드 및 45 뉴클레오티드 사이의 길이이다. 물론, 상기 mRNA가 샤인-달가노 서열과 같은 상기 필요 성분에 더하여 5' 또는 3' 서열을 포함하는 경우, mRNA는 더 길어져서 수백 뉴클레오티드 길이까지 될 수 있다.Except for any additional nucleotides at the 5 'or 3' end, the length of the mRNA construct, including the initiation codon, any interference sequence, and the DB, is between 8 nucleotides and 45 nucleotides in length. Of course, if the mRNA comprises a 5 'or 3' sequence in addition to the necessary components, such as the Shine-Dalgarno sequence, the mRNA can be longer to several hundred nucleotides in length.

바람직하게는, 필요하지 않더라도, 상기 mRNA 구성체는 RNA 엔도뉴클레아제에 대한 효소절단 장소가 없다. 특히 바람직하게는 상기 구성체의 필수 부분을 포함하는 mRNA 구성체의 일부분, 즉 개시 코돈 및 DB에 RNA 엔도뉴클레아제에 대한 효소절단 장소가 없는 것이고, 만약 그렇지 않으면, 상기 mRNA 구성체가 분해되며 박테리아 16S rRNA를 자유롭게하여 박테리아 mRNA에 결합하게 된다.Preferably, although not required, the mRNA construct lacks a site for enzymatic cleavage for RNA endonucleases. Particularly preferably there is no enzymatic cleavage site for the RNA endonuclease in the portion of the mRNA construct comprising the essential part of the construct, ie the start codon and the DB, otherwise the mRNA construct is degraded and the bacterial 16S rRNA Freely binds to bacterial mRNA.

본 발명의 mRNA 구성체는 박테리아에서 자연적으로 발견되는 mRNA 서열과 유사하거나 동일한 서열을 가질 수 있다. 예를 들어, E. coli 단백질 CspA, CspB, CspG, CsdA 및 RbfA 용 mRNA와 같은, 수개의 저온 단백질용 mRNA들은 샤인-달가노 서열, 개시 코돈 및 E. coli 16S rRNA의 ADB에 실질적으로 상보적인 하류 박스를 포함한다. 샤인-달가노 서열, 개시 코돈 및 E. coli ADB에 상보적인 하류 박스를 포함하는 다른 E. coli mRNA들은 RecA, Hns, NusA, InfB 및 CspD를 포함한다.MRNA constructs of the invention may have sequences that are similar or identical to mRNA sequences found naturally in bacteria. For example, several low-temperature mRNAs, such as mRNAs for the E. coli protein CspA, CspB, CspG, CsdA, and RbfA, are substantially complementary to the ADB of the shine-dalgano sequence, initiation codon, and E. coli 16S rRNA. And a downstream box. Other E. coli mRNAs, including the Shine-Dalgarno sequence, initiation codons and downstream boxes complementary to E. coli ADB, include RecA, Hns, NusA, InfB and CspD.

mRNA 구성체에 적합한 DB의 비 제한적 실시예가 하기에 제시된다. 하기 각각의 DB는 ADB가 가지는 E. coli 16S rRNA의 ADB에 실질적으로 상보적이다.Non-limiting examples of suitable DBs for mRNA constructs are provided below. Each DB below is substantially complementary to the ADB of E. coli 16S rRNA with ADB.

ADB 3'(-1481)UACUUAGUGUUUCA(-1469)5'(SEQ ID NO:1)ADB 3 '(-1481) UACUUAGUGUUUCA (-1469) 5' (SEQ ID NO: 1)

DB#1: 5'AUGACUGGUAUCGU3'(SEQ ID NO:2)DB # 1: 5'AUGACUGGUAUCGU3 '(SEQ ID NO: 2)

DB#2: 5'AUGACUGGUUUCGU3'(SEQ ID NO:3)DB # 2: 5'AUGACUGGUUUCGU3 '(SEQ ID NO: 3)

DB#3: 5'AUGACUGGUUUAGU3'(SEQ ID NO:4)DB # 3: 5'AUGACUGGUUUAGU3 '(SEQ ID NO: 4)

DB#4: 5'AUGAGUUAUGUAGA3'(SEQ ID NO:5)DB # 4: 5'AUGAGUUAUGUAGA3 '(SEQ ID NO: 5)

DB#5: 5'AUGGCGAAAAGAAU3'(SEQ ID NO:6)DB # 5: 5'AUGGCGAAAAGAAU3 '(SEQ ID NO: 6)

본 발명에 따른 적당한 mRNA 구성체는 상기 DB중 어느하나 또는 기타 적당한 DB를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면:Suitable mRNA constructs according to the invention can be prepared using any of the above or other suitable DBs. For example:

5'AUGX(n)AUGACUGGUAUCGU3'(SEQ ID NO:7)5'AUGX (n) AUGACUGGUAUCGU3 '(SEQ ID NO: 7)

상기 서열에서 n은 0 내지 30까지의 전체 수, X는 G, C, U 또는 A이고 각각의 X 발생은 또 다른 X 발생과 동일하거나 동일하지 않다. 대안적으로, DB의 5' 말단은 개시 코돈과 겹친다. Where n is the total number from 0 to 30, X is G, C, U or A and each X occurrence is the same or not the same as another X occurrence. Alternatively, the 5 'end of the DB overlaps the start codon.

본 발명의 DNA는 본 발명의 mRNA 구성체에 적당한 mRNA를 암호화한 분리 DNA이다. DNA는 추가로 개시코돈의 5' 방향쪽에 프로모터 서열을 포함한 부가 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 상기 프로모터 서열은 mRNA 구성체의 전사를 조절하는데 사용될 수 있다. DNA는 개시 코돈의 5' 방향으로 샤인-달가노 서열과 같은 프로모터 이외의 기능을 갖는 서열 및/또는 알 수 없는 작용을 갖는 서열을 포함할 수 있다. DNA는 mRNA 구성체의 DB를 코딩한 부분의 3' 방향으로 종결 코돈 서열, 또는 폴리펩티드를 인코딩한 서열 및 전사 종결에 요구되는 서열을 포함할 수 있다. The DNA of the present invention is isolated DNA encoding mRNA suitable for the mRNA construct of the present invention. The DNA may further comprise additional nucleotide sequences comprising a promoter sequence towards the 5 'direction of the start codon. The promoter sequence can be used to regulate the transcription of mRNA constructs. The DNA may comprise a sequence having a function other than a promoter such as a shine-dalgano sequence in the 5 'direction of the initiation codon and / or a sequence having an unknown action. The DNA may comprise a stop codon sequence in the 3 'direction of the portion encoding the DB of the mRNA construct, or a sequence encoding a polypeptide and a sequence required for transcription termination.

본 발명의 mRNA 구성체를 코딩하기에 적당한 DNA의 예로는 5'ATGY(n)ATGACTGGTATCGT3'(SEQ ID NO:8)이며, 상기 서열에서 n은 0 내지 30까지의 전체 수, Y는 G, C, T 또는 A이고, 각각의 Y 발생은 또다른 Y 발생과 동일하거나 동일하지 않다. 대안적으로, DB의 5' 말단은 개시코돈 ATG와 겹친다. DNA는 DNA의 5' 및/또는 3' 말단에 부가 서열을 포함할 수 있다. Examples of suitable DNA for encoding mRNA constructs of the invention are 5'ATGY (n) ATGACTGGTATCGT3 '(SEQ ID NO: 8), where n is the total number from 0 to 30, Y is G, C, T or A, and each Y occurrence is the same or not the same as another Y occurrence. Alternatively, the 5 'end of the DB overlaps the start codon ATG. DNA may include additional sequences at the 5 'and / or 3' ends of the DNA.

본 발명의 DNA 서열은 플라스미드 또는 파아지 벡터와 같은 매개체 또는 클로닝 벡터내에 포함될 수 있다. 벡터내의 DNA 서열은 개시코돈의 5' 방향에 위치한 프로모터 서열의 조절하에 위치시킬 수 있다. 본 발명의 DNA를 포함한 이들 벡터는 본 발명의 mRNA를 과다발현하는데 사용될 수 있는 숙주 박테리아를 형질전환하는데 사용될 수 있으며, 즉, 유사 비형질전환된 박테리아에서 생산되는 것 보다 높은 수준으로 형질전환된 박테리아에서 mRNA가 제조된다. 클로닝 벡터에 의해 형질전환될 수 있는 어떠한 박테리아도 본 발명의 DNA 서열의 숙주로 적당하다. 클로닝 벡터의 제조 및 박테리아 형질전환 방법은 본 분야에 널리 알려져 있으며, 예를 들면, 본원에 참고문헌으로 인용된 오수벨(Ausubel)등의 문헌 "최근 분자 생물학 프로토콜", J. Wiley & Sons, Inc.(1995)에 기재되어 있다. DNA sequences of the invention can be included in mediators or cloning vectors, such as plasmids or phage vectors. The DNA sequence in the vector can be located under the control of a promoter sequence located in the 5 'direction of the start codon. These vectors, including the DNA of the present invention, can be used to transform host bacteria that can be used to overexpress the mRNA of the present invention, ie bacteria transformed to higher levels than those produced in similar untransformed bacteria. MRNA is prepared. Any bacterium that can be transformed by the cloning vector is suitable as a host of the DNA sequences of the present invention. Methods of making cloning vectors and transforming bacteria are well known in the art, see, for example, Ausubel et al., "Recent Molecular Biology Protocols", J. Wiley & Sons, Inc. (1995).

본 발명의 mRNA 서열의 과다 발현은 박테리아에서 일반적으로 발현되는 것보다 높은 수준으로 mRNA를 생산하게 한다. mRNA가 과다 발현되는 정도에 따라서, 박테리아 단백질의 생산이 억제된다. 만일 mRNA가 높은 수준으로 발현된다면, 박테리아 단백질 생산은 완전히 정지될 것이며, 궁극적으로 이는 박테리아를 사멸하게 할 것이다. Overexpression of the mRNA sequences of the present invention results in the production of mRNA at levels higher than those normally expressed in bacteria. Depending on the extent of mRNA overexpression, the production of bacterial proteins is inhibited. If mRNA is expressed at high levels, bacterial protein production will be completely stopped, ultimately causing the bacteria to die.

그러므로, mRNA를 생산하는 구성체는 박테리아 성장을 억제 또는 사멸시키는 항생제로서 유용하다. mRNA 생산 구성체는 박테리오파아지에 충진될 수 있으며, 이는 mRNA를 감염예방제 또는 국부 항생물로서 사용될 수 있게 한다. 전달 전략이 인간, 개, 고양이, 소, 말 및 가금류등과 같은 식품 또는 동물 감염을 유발하는 박테리아의 형질전환을 허용하도록 고안될 것으로 사료된다.Therefore, constructs that produce mRNA are useful as antibiotics that inhibit or kill bacterial growth. The mRNA producing construct can be filled into bacteriophage, which allows the mRNA to be used as an infection prevention or topical antibiotic. The delivery strategy is thought to be designed to allow transformation of bacteria that cause food or animal infections, such as humans, dogs, cats, cattle, horses and poultry.

본 발명의 방법에 따라서, 개시코돈 및 박테리아의 16S rRNA의 ADB와 상보적인 DB를 포함한 mRNA는 박테리아내에서 과다발현되도록 유도되며, 이후 박테리아의 16S rRNA의 ADB와 어닐링시켜서, 박테리아내 다른 mRNA에 의해 코딩된 단백질 제조를 억제한다. According to the method of the present invention, mRNAs comprising the initiation codon and the DB complementary to the ADB of the bacterial 16S rRNA are induced to be overexpressed in the bacterium and then annealed with the ADB of the bacterial 16S rRNA, by another mRNA in the bacteria. Suppresses the production of encoded proteins.

본 발명의 mRNA의 과다발현을 유발하는 어떠한 전달수단도 본 발명의 방법에 적당하다. 예를 들면, 박테리아는 본 발명의 mRNA를 코딩한 DNA 서열을 함유한 매개체에 의해 형질전환될 수 있다.Any means of delivery that cause overexpression of the mRNA of the invention is suitable for the method of the invention. For example, the bacteria can be transformed by a medium containing a DNA sequence encoding the mRNA of the present invention.

필요하다면, 본 발명의 mRNA 서열의 발현은 유도가능 프로모터의 조절하에 DNA 서열을 위치시켜 조절된다. 예를 들면, 만일 유익한 박테리아와 경쟁하는 동안 해로운 박테리아를 사멸시키거나 또는 성장을 억제할 필요가 있다면, DNA 서열을 첫 번째 박테리아내에만 존재하는 생성물에게만 반응성이 있는 프로모터 조절하에 위치시킬 수 있다. If desired, expression of the mRNA sequences of the invention is controlled by placing the DNA sequence under the control of an inducible promoter. For example, if it is necessary to kill harmful bacteria or inhibit growth while competing for beneficial bacteria, the DNA sequence can be placed under promoter control that is only reactive to products present only in the first bacteria.

단백질 생산-억제 mRNA 서열의 발현을 조절하는 또다른 수단으로는 특정 조건하에서 불안정한 mRNA를 코딩한 DNA 서열을 사용하는 것이다. Another means of controlling the expression of protein production-inhibiting mRNA sequences is to use DNA sequences encoding mRNAs that are unstable under certain conditions.

예를 들면, 대장균 저온충격 단백질 CspA의 mRNA 5' 비번역 부위(5'UTR)은 약 37℃ 온도에서 RNase E에 의한 분해에 민감한 샤인-달가노 영역의 5' 영역을 포함한다. 그러므로, 5'UTR을 포함한 cspA mRNA는 약 12초의 반감기를 가지며, 정상 성장조건하에서 불안정하다. 기타 대장균 CspB 및 CsdA와 같은 저온충격 단백질은 그 자신들의 mRNA 불안정성으로 인하여 생리성장 온도에서 불안정하다. 15℃까지 감온되는 것과 같은 저온 충격하에서 cspA mRNA의 반감기는 약 15분까지 급격하게 증가하며, 이는 정상 생리성장온도에서 mRNA 안정성의 75배에 달한다. For example, the mRNA 5 ′ untranslated region (5′UTR) of E. coli cold shock protein CspA comprises a 5 ′ region of the shine-dalgano region that is sensitive to degradation by RNase E at a temperature of about 37 ° C. Therefore, cspA mRNA containing 5'UTR has a half-life of about 12 seconds and is unstable under normal growth conditions. Other cold shock proteins such as E. coli CspB and CsdA are unstable at menstrual growth temperatures due to their mRNA instability. Under low temperature shocks, such as cooling to 15 ° C., the half-life of cspA mRNA increases rapidly up to about 15 minutes, which is 75 times the mRNA stability at normal physiological growth temperature.

cspA mRNA의 5'UTR을 포함한 mRNA가 37℃에서 불한정하기 때문에 상기 영역, 또는 cspB 또는 csdA mRNA의 5'UTR은 본 발명의 mRNA 서열의 발현을 조절하는데 사용될 수 있으며, 저온 중격 조건하에서와 같은, 생리 성장 온도 이하에서만 오직 항생 효과가 발휘된다. 저온충격된 박테리아는 신규 리보좀 요소를 요구하며, 이의 합성은 DN 서열을 함유한 mRNA의 과다생산으로 억제되기 때문에, 본 발명 방법의 항생효과는 저온충격 조건하에서 증대된다. This region, or 5'UTR of cspB or csdA mRNA, can be used to modulate the expression of the mRNA sequence of the present invention, as mRNA containing the 5'UTR of cspA mRNA is indeterminate at 37 ° C. Antibiotic effect is only exerted at or below physiological growth temperature. Cold shocked bacteria require new ribosomal elements, and their synthesis is inhibited by overproduction of mRNA containing DN sequences, so the antibiotic effect of the method of the present invention is enhanced under cold shock conditions.

본 발명의 mRNA가 박테리아내에서 과다발현되도록 유발된 본 발명 방법의 항생효과는 발현될 mRNA의 복제수 증가와 동시에 증가한다. 즉, 본 발명의 mRNA의 최소 과다발현은 박테리아에 의한 단백질 생성을 억제하는 반면에, 상기 억제는 박테리아의 성장을 추가로 억제하거나 또는 박테리아를 사멸시키기에 충분하지 않을 것이다. 높은 수준의 mRNA 발현 결과는 단백질 생산 억제의 증가와 밀접하게 관련되어 있다. 복제수가 박테리아내에서 충분히 높을 경우, 단백질 생산은 완전히 억제될 것이다. The antibiotic effect of the method of the present invention, wherein the mRNA of the present invention is caused to be overexpressed in bacteria, increases simultaneously with the increase in the number of copies of the mRNA to be expressed. That is, minimal overexpression of the mRNA of the present invention inhibits protein production by bacteria, while the inhibition will not be sufficient to further inhibit the growth of bacteria or kill the bacteria. High levels of mRNA expression results are closely associated with increased protein production inhibition. If the copy number is high enough in bacteria, protein production will be completely suppressed.

이와 유사한 효과가 박테리아 16S rRNA의 ADB 및 과다발현 mRNA의 DB 상보성과 연관되어 알려져 있다. 100% 상보성을 갖는 DB를 포함한 mRNA의 과다발현은 보다 낮은(75%) 상보성을 가진 DB를 함유한 mRNA와 비교하여 ADB와 보다 효율적으로 결합할 것이다. 그러므로, 보다 높은 DB 상보성을 갖는 mRNA의 단백질 억제 효과는 보다 낮은 DB 상보성을 갖는 mRNA와 비교하여 보다 현저하게 될 것이다. 그러므로, 보다 낮은 DB 상보성을 갖는 mRNA를 사용할 경우에는 보다 높은 DB 상보성을 갖는 mRNA를 가진 것과 비교하여 동일하거나 또는 유사한 항생효과를 얻는 것은 보다 높은 복제수로 mRNA를 발현하는데 유용할 것이다. Similar effects are known to be associated with ADB of bacterial 16S rRNA and DB complementarity of overexpressed mRNA. Overexpression of mRNA containing DB with 100% complementarity will bind more efficiently with ADB compared to mRNA containing DB with lower (75%) complementarity. Therefore, the protein inhibitory effect of mRNA with higher DB complementarity will be more pronounced compared to mRNA with lower DB complementarity. Therefore, when using mRNA with lower DB complementarity, obtaining the same or similar antibiotic effect as compared to having mRNA with higher DB complementarity would be useful for expressing mRNA with higher copy number.

또한, 다운스트림 박스의 번역 억제 특성은 저온충격후 형질전환된 박테리아에서 이종성 유전자의 과다 발현에 이점이 있다. 내생성 박테리아 단백질의 번역 억제는 이종성 유전자 생성물을 형질전환된 유기체 내에서 높은 수준으로 축적되게 한다. 또한, 강력한 프로모터 및 감온하에서 mRNA 전사를 안정화시키는 작용을 하는 저온충격 유도 유전자의 5' 비번역 부위와 결합된 다운스트림 박스를 포함한 구성체는 감온하에서 이종성 유전자의 높은 수준으로의 발현을 효율적으로 조절할 것이다. In addition, the translation inhibition properties of the downstream box are advantageous for overexpression of heterologous genes in transformed bacteria after cold shock. Inhibition of translation of endogenous bacterial proteins causes high levels of heterologous gene products to accumulate in the transformed organism. In addition, constructs comprising a strong promoter and a downstream box coupled with the 5 'untranslated site of the cold shock inducing gene, which act to stabilize mRNA transcription under reduced temperature, will efficiently regulate the expression of high levels of heterologous genes under reduced temperature. .

본 발명의 또 다른 중요 구현예는 저온충격 적응에 있어서 대장균의 주요 저온충격 단백질인 cspA에 대한 mRNA의 5'-말단 비번역 부위의 역할에 관한 것이다.Another important embodiment of the present invention relates to the role of the 5′-terminal untranslated region of mRNA for cspA, the major cold shock protein of E. coli, in cold shock adaptation.

대수기로 성장하고 있는 대장균 세포의 배양온도가 37℃에서 10℃로 변경되었을 경우, 세포성장을 다시 개시하기전에 적응기간(lag period)가 있다(존스등, 1987). 고온충격반응과 유사하게, 대장균은 저온충격 단백질이라고 불리는 일련의 단백질 유도를 포함하여 저온충격반응이라고 불리는 특정형태의 유전자 발현을 유도하여 온도 강하에 반응한다(존스등, 1992; 존스 및 이노우에 1994). 저온충격 반응은 세포성장의 적응기간 동안에 발생하며, 이는 저온에 대한 세포적응에 요구된 다고 사료된다. When the incubation temperature of Escherichia coli cells growing in log phase is changed from 37 ° C. to 10 ° C., there is a lag period before starting cell growth again (Jones et al., 1987). Similar to the high temperature shock reaction, E. coli responds to temperature drops by inducing a specific type of gene expression called the low temperature shock reaction, including a series of protein induction called the low temperature shock proteins (Jones et al. 1992; Jones and Inoue 1994). . Cryogenic shock reactions occur during the period of adaptation of cell growth, which is thought to be required for cellular adaptation to low temperatures.

대장균내 주요 저온충격 단백질인 CspA는 온도 저하시 급격하게 유도되며, 이의 합성은 전체 단백질 합성의 13%에 도달한다(골드스테인, 1990). 그러나, 저온충격반응동안에 CspA 생산은 일시적이며, 저온에서 세포성장이 개시될 때에는 낮은 수준으로 떨어진다. CspA는 70개의 아미노산으로 이루어져 있으며, 유전자 조절 및 mRNA 마스킹과 연관되어 있다고 알려진 진핵 Y 박스 단백질류의 저온충격 도메인과 43% 동일성을 보인다(울페등, 1992; 울페, 1993). CspA의 삼차 구조가 측정되었으며, 이는 β-통구조를 형성하는 다섯 개의 안티-평행 β판으로 이루어져 있다(뉴커크등, 1994; 쉰델린 등, 1994). 2 개의 RNA 결합 부위 RNP1 및 RNP2는 β2 및 β3 판과 동일하다. 8개 발향족 잔기중 7개가 동일 표면에 위치하고 있으며, 단일가닥 DNA가 이들 표면 방향족 잔기들과 연결되어 있다(뉴커크등, 1994). CspA는 저온에서 번역 효율을 증가시키는 RNA 셰프론(chaperone)으로서 작용한다는 제안도 있다(존스 및 이노우에, 1994).CspA, the major cold shock protein in Escherichia coli, is induced rapidly when temperature drops, and its synthesis reaches 13% of total protein synthesis (Goldstein, 1990). However, CspA production during the cold shock reaction is temporary and drops to low levels when cell growth begins at low temperatures. CspA consists of 70 amino acids and is 43% identical to the cold shock domains of eukaryotic Y box proteins known to be involved in gene regulation and mRNA masking (Wolfe et al., 1992; Wolfe, 1993). The tertiary structure of CspA was measured, consisting of five anti-parallel β plates forming β-pipe structures (New Kirk et al., 1994; Schindelin et al., 1994). The two RNA binding sites RNP1 and RNP2 are identical to the β2 and β3 plates. Seven of the eight fragrant residues are located on the same surface, and single-stranded DNA is linked to these surface aromatic residues (Newkerk et al., 1994). It is also suggested that CspA acts as an RNA chaperone that increases translation efficiency at low temperatures (Jones and Inoue, 1994).

콜드 박스Cold box

본 발명의 한 구현예에 있어서, DNA 서열은 저온충격반응을 유발하는 생리적 스트레스에 박테리아가 적응하는 동안에 저온충격 유전자의 일시적인 발현을 지속하게 할 수 있다. 그러므로, 저온충격반응의 일시적인 성질 및 저온충격 유도 유전자의 정상적인 일시적 발현이 억제되며 발현은 보다 긴 시간동안, 약 2 내지 3시간동안, 높은 수준으로 계속된다. 이와같은 활성을 부여할 수 있는 DNA 서열은 저온충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스 조건하에서 활성을 갖는 5'-UTR 또는 적어도 저온충격 유도 mRNA 전사물의 5'UTR 부분 및 프로모터를 포함한다. 또한, 5'-UTR 전체가 필요하지 않으며, cspA와 같은 저온충격유전자의 일시적인 발현을 억제하는 서열이 5'-UTR의 첫 번째 25개 뉴클레오티드 내에 존재한다는 것을 발견하였다. In one embodiment of the invention, the DNA sequence can sustain the transient expression of cold shock genes while bacteria adapt to the physiological stresses that cause cold shock reactions. Therefore, the temporal nature of the cold shock reaction and normal transient expression of the cold shock inducing gene are suppressed and expression continues at a high level for a longer time, for about 2-3 hours. DNA sequences capable of conferring such activity include a 5'-UTR or at least a 5'UTR portion and promoter of a 5'-UTR that is active under physiological stress conditions that induce a cold shock response. In addition, it was found that the entire 5'-UTR is not needed, and that a sequence that inhibits the transient expression of a cold shock gene such as cspA is present in the first 25 nucleotides of the 5'-UTR.

이와 같은 활성을 갖는 뉴클레오티드 서열과 기타 저온충격 유전자와의 비교는 cspB, cspG 및 csdA가 그들의 5'-UTR내에 유사한 서열을 가지고 있으며 저온충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스에 대한 반응에 있어서 일시적인 방법으로 발현된다는 것을 나타낸다. 이는 상기 유전자들이 cspA와 유사한 방법으로 조절된다는 것을 의미한다. 상기 서열 비교에 근거하여, 이후 콜드 박스라고 명명된 상기 활성에 관여하는 서열이 cspA, cspB, cspG 및 csdA 5'-UTR의 +1 및 +11 뉴클레오티드 사이에 위치함을 알 수 있다.Comparison of nucleotide sequences with these activities with other cold shock genes revealed that cspB, cspG and csdA have similar sequences in their 5'-UTR and expressed in a transient manner in response to physiological stresses that induce a cold shock response. It is shown. This means that the genes are regulated in a similar way to cspA. Based on this sequence comparison, it can be seen that the sequences involved in the activity, hereinafter referred to as cold boxes, are located between +1 and +11 nucleotides of cspA, cspB, cspG and csdA 5'-UTR.

콜드박스는 정상적으로는 저온충격 유전자의 발현을 하향 조절하는 기능을 한다. 이는 대장균내 저온충격유도 유전자 발현의 연장을 유발하는 대장균내 cspA 5-UTR의 하이퍼발현에 의해 밝혀졌다. 콜드박스는 아마도 CspA 단백질 자체와 상호 작용하거나 또는 그의 작용이 CspA에 의존하는 또다른 단백질과 상호작용하는 것 같다. 이는 대장균내 CspA 단백질의 하이퍼 발현 및 지속적인 발현의 억제 관찰을 통하여 알 수 있었다. 그러므로, 콜드박스는 저온충격 유전자 유도 이후 저온충격 유전자의 발현을 억제하여 상기 유전자의 일시적 발현을 유발하는 작용을 하는 리프레서 결합자리를 함유하는 것 같다. CspA 단백질 수준이 유전자 유도 이후 증가한에 다라서 CspA는 콜드박스 서열과 직접 결합하거나 콜드박스와 상호작용하는 또다른 인자를 간접적으로 자극하여 콜드박스와 상호작용을 시작하며, 저온충격 유도 유전자의 억제를 유발한다. Coldboxes normally function to down-regulate the expression of cold shock genes. This was revealed by hyperexpression of cspA 5-UTR in Escherichia coli which leads to prolongation of E. coli cold shock gene expression. Coldboxes probably interact with the CspA protein itself or with another protein whose action depends on CspA. This was confirmed through observation of inhibition of hyperexpression and continuous expression of CspA protein in E. coli. Therefore, the cold box is likely to contain a repressor binding site that acts to suppress the expression of the cold shock gene after induction of the cold shock gene, thereby causing the transient expression of the gene. As CspA protein levels increase after gene induction, CspA initiates interactions with coldbox by directly binding to coldbox sequences or by indirectly stimulating another factor that interacts with coldbox and inhibits cold shock induction genes. cause.

생리온도에서의 저온충격유전자 발현 리프레서Low temperature shock gene expression refresher at physiological temperature

5'UTR은 대부분의 대장균 UTR보다 길어서 독특하다. 상기 5'UTR은 cspA 발현에 있어서 여러 기능을 담당한다. 이는 37℃에서 cspA 발현을 억제한다. 이와같은 상이한 활성은 야마나카등의 5'-UTR 부위를 통한 정의된 결실을 분석하고 제조하는 것을 통하여 지도화되었다. 37℃에서 cspA 발현억제에 관여하는 서열은 cspA 5'-UTR의 +56 내지 +117 사이에 존재한다(야마나카등의 비출판 원고 참조). 최적의 억제를 위해서는 5'-UTR내에 기타 서열을 요구하는 것 같다. 다시 말하면, +56 내지 +117 부위를 제거하는 효과가 중요하며, 완전한 5'UTR으로 관찰한 전체 억제 수준은 고려하지 않았다. 그러므로, 그는 또한 기타 서열도 37℃에서 cspA 발현을 억제하는데 중요한 역할을 한다고 결론지었다. 그러나, 5'-UTR의 특정 영역에 대한 최소한의 억제 활성 부분의 위치화는 신규하다. 5'-UTR은 작용 도메인으로 절단되기 시작하고 +56 내지 +117 부위는 신규 작용 부위를 나타낸다. 5'UTR is unique because it is longer than most E. coli UTRs. The 5'UTR is responsible for several functions in cspA expression. It inhibits cspA expression at 37 ° C. This different activity was mapped through the analysis and preparation of defined deletions through the 5'-UTR site of Yamanaka et al. The sequence involved in cspA expression suppression at 37 ° C is between +56 and +117 of cspA 5'-UTR (see Yamanaka et al., Unpublished manuscript). For optimal inhibition it seems likely to require other sequences in the 5'-UTR. In other words, the effect of removing the +56 to +117 sites is important and does not take into account the overall level of inhibition observed with complete 5'UTR. Therefore, he also concluded that other sequences also play an important role in inhibiting cspA expression at 37 ° C. However, the localization of the minimal inhibitory active moiety to a particular region of the 5'-UTR is novel. 5'-UTR begins to cleave into the action domain and the +56 to +117 sites represent new sites of action.

또한, UTR은 15℃에서 mRNA 안정성에 대하여 긍정적인 효과를 갖는다. 이는 UTR을 보유한 mRNA 구성체의 유사 안정수준으로의 증가를 통해 측정되었다. 그러나, 비록 많은수의 mRNA가 실험에 존재하였지만, mRNA는 DB가 존재하지 않으면 번역되지 않는다. UTRs also have a positive effect on mRNA stability at 15 ° C. This was measured through the increase to similar stability levels of mRNA constructs with UTRs. However, although a large number of mRNAs were present in the experiment, mRNAs are not translated unless a DB is present.

그러므로, mRNA 안정성 증가 및 mRNA 번역 증가 효과는 cspA 전사와 연관된 서열이 매개된다. 그러나 RNA 안정성을 매개하는 특정 서열은 상기 부위에서 잘 특성화되지 않았다. Therefore, the effect of increasing mRNA stability and increasing mRNA translation is mediated by sequences associated with cspA transcription. However, certain sequences that mediate RNA stability have not been well characterized at this site.

저온충격 mRNA의 번역 향상Improved translation of cold shock mRNA

5'-UTR은 +117 및 +143 사이에 위치한 서열을 통하여 cspA 전사의 번역정도를 향상시킨다. 상이한 저온충격 유도에 있어서 상기 부위를 비교하여 5'-GCCGAAAGGCACA-3' 서열을 갖는 13개 염기 서열(+123 - +135)이 cspA, cspB 및 cspGdp 모두 존재하며 번역을 향상시킨다는 것을 밝혀냈다. 그러므로, 상기 서열은 효율적인 mRNA 번역을 매개한다. 이와같은 13개 염기 부위는 앞서 관찰된 DB와 유사한 16S rRNA와 유사성을 보이며, 새로운 번역 향상 부위는 DB보다는 16S rRNA의 서로다른 부위와 상보적이다. 그러므로, 또한, 이와같은 5'-UTR 부위는 리보조옴 RNA와 상호작용하는 다운스트림 박스와 유사한 메카니즘으로 csp mRNA 번역을 돕는다.5'-UTR enhances the translation of cspA transcription through sequences located between +117 and +143. Comparison of these sites for different cold shock induction revealed that 13 base sequences (+ 123- + 135) with the 5'-GCCGAAAGGCACA-3 'sequence were present in both cspA, cspB and cspGdp and improved translation. Therefore, the sequence mediates efficient mRNA translation. These 13 base sites show similarity to 16S rRNA similar to the previously observed DB, and the new translational enhancement site is complementary to different sites of 16S rRNA rather than DB. Therefore, this 5'-UTR site also aids csp mRNA translation with a downstream box-like mechanism that interacts with ribosomal RNA.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 저온충격 유도 유전자 또는 이종성 유전자의 높은 수준으로 발현을 가능하게 하는 발현 플라스미드가 제조되었다. 상기 발현 플라스미드는 박테리아에서 저온충격 반응을 유도하는 생리 스트레스 조건하에서 작용하는 프로모터의 다운스트림에 위치한 하나이상의 조절요소를 포함한 5'UTR 또는 저온충격 유도 유전자 부위를 코딩한 DNA 단편을 포함한다. 상기 프로모터는 cspA, cspB, cspG 또는 csdA 프로모터, 대장균 lpp 프로모터, 또는 생리 스트레스 조건하에서 활성을 갖는 기타 프로모터를 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 발현 플라스미드는 또한 프로모터의 다운스트림 및 하나이상의 조절요소를 포함한 5'-UTR을 코딩한 DNA 단편 및 전사 종결 서열을 포함할 수 있다. 전사종결 서열의 예는 본 분야에 잘 알려져 있으며, 대중균 rrnB 종결제와 같은 서열을 포함한다. In another embodiment of the invention, expression plasmids have been prepared that allow expression at high levels of cryoshock inducing or heterologous genes. The expression plasmid comprises a DNA fragment encoding a 5′UTR or cold shock inducing gene region comprising one or more regulatory elements located downstream of a promoter that operate under physiological stress conditions inducing cold shock responses in bacteria. The promoter may be selected from the group comprising the cspA, cspB, cspG or csdA promoter, E. coli lpp promoter, or other promoters active under physiological stress conditions. The expression plasmid may also include DNA fragments encoding the 5′-UTR and transcription termination sequences, including one or more regulatory elements downstream of the promoter. Examples of transcription termination sequences are well known in the art and include sequences such as the popular strain rrnB terminator.

본 발명의 발현 플라스미드는 또한 이종성 유전자의 삽입을 용이하게 하기 위하여 제한 부위 또는 다중 제한 부위, 상기 부위, 또는 하나이상의 조절요소 및 전사 종결제를 코딩한 5'-UTR 사이에 위치한 부위를 포함할 수 있다. Expression plasmids of the invention may also comprise a restriction site or multiple restriction sites, said sites, or sites located between 5'-UTR encoding one or more regulatory elements and transcription terminators to facilitate insertion of heterologous genes. have.

최종적으로, 본 발명의 발현 플라스미드는 발현 유전자의 효율적인 전사를 용이하게 하기 위하여 본 분야에 알려진 부가 서열을 포함할 수 있다. 상기 서열은 5'UTR 서열 및 제한부위 사이에 위치한 샤인-달가노 서열, 샤인달가노 서열 및/또는 제한부위 사이에 위치한 다운스트림 박스를 코딩한 DNA 단편을 포함할 수 있다. 샤인달가노 서열의 출처는 특별히 제한되지 않으며, 저온충격 단백질로부터 유도될 수 있거나 또는 다른 유전자로부터 유도될 수 있다. 상기 발현 플라스미드는 박테리아의 저온충격 반응을 유발하는 생리 스트레스 조건하에서 연장된 시간동안 이종성 유전자의 높은 수준으로의 발현을 관여할 수 있다. 이와같은 조건하에서, 숙주 박테리아에 의한 내생성 단백질 합성이 억제되며, 이는 이종성 유전자 생성물이 세포내에 높은 수준으로 축적되게 한다. Finally, expression plasmids of the invention may comprise additional sequences known in the art to facilitate efficient transcription of the expression gene. The sequence may comprise a DNA fragment encoding a shine-dalgano sequence located between the 5′UTR sequence and a restriction site, a shinedallano sequence and / or a downstream box located between the restriction sites. The source of the shinedalgano sequence is not particularly limited and may be derived from cold shock proteins or may be derived from other genes. The expression plasmid may be involved in the expression of high levels of heterologous genes for prolonged periods of time under physiological stress conditions causing a cold shock response of bacteria. Under these conditions, endogenous protein synthesis by the host bacteria is inhibited, which allows the heterologous gene product to accumulate at high levels in the cell.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 발현 벡터는 프로모터, 5'UTR, 콜드 박스, 샤인달가노 서열 및 다운스트림 박스(DB)를 포함한다. 상기 발현 벡터는 목적 단백질을 코딩한 핵산 분자가 적어도 하나의 제한 부위를 사용하여 발현 벡터 내로 삽입되도록 하기 위하여 사용될 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the expression vector comprises a promoter, 5′UTR, cold box, Shindalgano sequence and downstream box (DB). The expression vector can be used to allow the nucleic acid molecule encoding the protein of interest to be inserted into the expression vector using at least one restriction site.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 불안정하거나 또는 생리 온도하의 박테리아 숙주 세포내에서 부적절하게 형성된 단백질을 코딩한 핵산분자는 속주세포의 생리 온도보다 낮은 온도에서 발현될 수 있다. 상기 핵산분자는 바람직하게는 제한부위 프레임 내로 또는 핵산 전사 및 mRNA 번역을 허용하는 부위에 삽입될 수 있다. 상기 조건은 적절한 단백질 형성을 용이하게 하며, 안정성을 증가시키고 또는 발현 생성물의 분해 속도를 감소시킨다. In another embodiment of the invention, nucleic acid molecules encoding proteins that are unstable or improperly formed in bacterial host cells at physiological temperatures can be expressed at temperatures lower than the physiological temperature of the host cells. The nucleic acid molecule may preferably be inserted into a restriction site frame or at a site that allows nucleic acid transcription and mRNA translation. These conditions facilitate proper protein formation, increase stability or reduce the rate of degradation of the expression product.

플라스미드 또는 벡터는 본 분야에 알려진 특정 방법, 염화칼슘 형질전환, 전기투과등을 포함하지만 여기에 한정하지 않은 방법으로 박테리아를 형질전환하는데 사용될 수 있다. 형질전환될 박테리아 종류도 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 구현예로서 대장균이 사용된다. 형질전환 박테리아는 목적 단백질을 과다발현하기 위해 사용되거나, 또는 실질적인 분리 또는 정화용 대량의 플라스미드 또는 벡터를 생산하는데 사용될 수 있다. Plasmids or vectors can be used to transform bacteria by any method known in the art, including, but not limited to, calcium chloride transformation, electropermeation, and the like. The type of bacteria to be transformed is also not particularly limited. As a preferred embodiment E. coli is used. Transgenic bacteria can be used to overexpress the desired protein or can be used to produce large quantities of plasmids or vectors for substantial isolation or purification.

목적 단백질의 과다발현을 위한 바람직한 구현예에 있어서, 목적 단백질을 코딩한 핵산 분자는 하나이상의 제한부위, 바람직하게는 만일 개시코돈이 목적 단백질용 삽입 부위의 상류에 존재하고 있다면 개시코돈 프레임을 사용하여 플라스미드에 삽입된다. 대안적으로, 만일 목적 단백질을 코딩한 핵산분자가 자체 개시코돈을 보유하고 있다면, 목적 단백질을 코딩한 핵산은 플라스미드에 삽입될 수 있으며 자체 개시코돈은 전사에 있어서 개시코돈으로 제공될 것이다. In a preferred embodiment for the overexpression of the protein of interest, the nucleic acid molecule encoding the protein of interest uses one or more restriction sites, preferably if the start codon is upstream of the insertion site for the protein of interest, using an initiation codon frame. Inserted into plasmid. Alternatively, if the nucleic acid molecule encoding the protein of interest has its own initiation codon, the nucleic acid encoding the protein of interest can be inserted into the plasmid and the self initiation codon will be provided as an initiation codon for transcription.

구성체는 선택적 마커를 포함하도록 고안되고 제조될 수 있다. 즉, 예를 들면, 비형질전환 박테리아의 성장을 억제하는 약품 존재하에 형질전환 박테리아가 성장할 수 있도록 하는 약품 내성 유전자가 있다. 본 분야에 알려진 어떠한 선택적 마커도 사용될 수 있다. 선택적 마커의 예로는 암피실린 내성, 네오마이신 내성, 카나마이신 내성 및 테트라시클린 내성을 포함하며 여기에 한정되지는 않는다. Constructs can be designed and manufactured to include selective markers. That is, for example, there is a drug resistance gene that allows the transgenic bacteria to grow in the presence of a drug that inhibits the growth of the non-transgenic bacteria. Any optional marker known in the art can be used. Examples of selective markers include, but are not limited to, ampicillin resistance, neomycin resistance, kanamycin resistance, and tetracycline resistance.

구성체는 또한 유도 프로모터를 포함할 수 있다. 유도 프로모터는 목적 단백질의 합성을 유도할 수 있다. 예를 들면, 배양액에 IPTG를 첨가하여 유도될 수 있는 lacZ 프로모터를 포함할 수 있지만 여기에 한정되지는 않는다. Constructs may also include inducible promoters. Induction promoters can induce the synthesis of the protein of interest. For example, it may include, but is not limited to, a lacZ promoter that can be induced by adding IPTG to the culture.

바람직한 구현예에 있어서, 구성체는 형질전환 박테리아를 포함한 배양배지의 온도를 10 내지 15℃로 변경하는 것과 같은 박테리아에서 저온충격 반응을 유발하는 조건하에서 활성을 갖는 프로모터를 포함할 것이다. 바람직하게는, 저온충격반응을 유발하는 조건하에서의 목적 단백질 과다발현은 하나이상의 고유 박테리아 단백질 합성을 감소하게 한다. 보다 바람직하게는, 많은 수의 고유 단백질 합성이 감소되거나 억제된다. In a preferred embodiment, the construct will comprise a promoter having activity under conditions that induce a cold shock response in bacteria such as changing the temperature of the culture medium containing the transforming bacteria to 10-15 ° C. Preferably, overexpression of the target protein under conditions that induce a cold shock reaction results in reduced synthesis of one or more native bacterial proteins. More preferably, a large number of native protein synthesis is reduced or inhibited.

하기 실시예는 본 발명의 일면을 기술하기 위하여 제공되며 청구범위에서 한정된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 않된다. The following examples are provided to illustrate one aspect of the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention as defined in the claims.

실시예Example

실시예 1: 플라스미드 제조Example 1: Plasmid Preparation

PJJG02는 pJJG01(골든스타인등, 1990)로부터 하기의 방법으로 제조되었다: 전체 cspA 유전자를 포함한 998-bp 단편을 pJJG01로부터 HindIII 및 XmnI 절단을 통하여 수득하였다. 이 단편을 이후 DNA 중합효소의 클레노우 단편으로 처리하고, pUC9의 SmaI 위치에 삽입하였다. PJJG02 was prepared from pJJG01 (Goldenstein et al., 1990) by the following method: A 998-bp fragment containing the whole cspA gene was obtained from HindIII and XmnI cleavage from pJJG01. This fragment was then treated with a cleno fragment of DNA polymerase and inserted into the SmaI position of pUC9.

pJJG21은 하기의 샤인-달가노 서열의 상류에 XbaI 부위를 창출하여 pJJG02로부터 제조되었다:pJJG21 was prepared from pJJG02 by creating an XbaI site upstream of the following Shine-Dalgano sequence:

+13AATTT(A)C(T)TAG(A)AGGTAA+153(SEQ ID NO:9)(괄호안의 고유 뉴클레오티드는 밑줄친 뉴클레오티드로 치환되었다). pJJG81은 하기의 서열을 갖는 cspA의 전사개시부위 상류에 XbaI 부위를 창출하여 pJJG02로부터 제조되었다: +1ACGGTTCTAGACGTA+15(SEQ ID NO:10)(밑줄친 뉴클레오티드는 삽입 염기를 의미한다)+13 AATTT (A) C (T) TAG (A) AGGTAA + 153 (SEQ ID NO: 9) (the native nucleotides in parentheses were replaced with underlined nucleotides). pJJG81 was prepared from pJJG02 by creating an XbaI site upstream of the transcription initiation site of cspA having the following sequence: + 1ACGGTTCTAGACGTA + 15 (SEQ ID NO: 10) (underlined nucleotide refers to insertion base)

pJJG78은 하기의 방법으로 혼성화된 lacZ 및 0.6kb cspA 상류 부위의 전사 혼성물이다: pJJG21로부터의 cspA를 포함한 1-kb EcoRI/BamHI 단편은 클레노우 효소로 충진되어 있으며, pUC19의 SmaI 부위에 삽입되었다. 이후 cspA 조절 부위(-457 내지 +143)를 포함한 0.6-kb XbaI 단편을 자르고 정방향으로 pKM005(이노우에, 엠 등, 1983)내 XbaI 부위에 삽입되었다.pJJG78 is a transcription hybrid of the lacZ and 0.6 kb cspA upstream sites hybridized by the following method: The 1-kb EcoRI / BamHI fragment containing cspA from pJJG21 was filled with a Klenow enzyme and inserted into the SmaI site of pUC19. . The 0.6-kb XbaI fragments, including cspA regulatory sites (-457 to +143), were then cut and inserted into the XbaI site in pKM005 (Inoue, M et al., 1983) in the forward direction.

pUC 19-600을 0.6-kb EcoRI/XbaI 단편을 pJJG21에서 pUC19의 EcoRI/XbaI 부위로 삽입하여 작제하였다. 단편 1(도면3)을 포함하는 pJJG81/X, S는 pJJG81에서 0.74-kb XbaI/SalI 단편을 제거함으로써 작제되었다. 양 말단을 클레노우(Klenow) 단편으로 처리한 후 자체 연결시켰다. 도면 3에 나타나 있는 모든 다른 구조는 PCR(베립거만하임 프로토콜)에 의하여 제조되었다. PCR 확장된 단편은 pUC19의 SmaI 부위 내로 삽입하였다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거등, 1977)에 의하여 확인하였다.pUC 19-600 was constructed by inserting a 0.6-kb EcoRI / XbaI fragment into the EcoRI / XbaI site of pUC19 in pJJG21. PJJG81 / X, S, including fragment 1 (Figure 3), was constructed by removing the 0.74-kb XbaI / SalI fragment from pJJG81. Both ends were self-linked after treatment with Klenow fragments. All other structures shown in FIG. 3 were prepared by PCR (Beibmannheim Protocol). PCR extended fragments were inserted into the SmaI site of pUC19. All PCR products were identified by DNA sequence (Rank et al., 1977).

p2JTEK는 다음과 같이 작제하였다. 프라이머p2JTEK was constructed as follows. primer

3549 5'- CGGCATTAAGTAAGCAGTTG- 3' (SEQ ID NO:11)3549 5'- CGGCATTAAGTAAGCAGTTG- 3 '(SEQ ID NO: 11)

과 프라이머And primer

4428 5'- CTGGATCCTTTAATGGTCTGTACGTCAAACCGT- 3'(SEQ ID NO:12)4428 5'- CTGGATCCTTTAATGGTCTGTACGTCAAACCGT-3 '(SEQ ID NO: 12)

에 의한 PCR 생성물은 pUC19의 SmaI 부위 내로 클론되었다. cspA 전사 출발 부위가 +1로 정의되기 때문에 이 PCR 생성물은 -146에서 +25의 CSPA를 포함한다. 그 후 cspA의 전사 테미네이터를 프라이머The PCR product by was cloned into the SmaI site of pUC19. This PCR product contains a CSPA from -146 to +25 because the cspA transcription start site is defined as +1. Subsequently primers cspA transcription terminator

6290 5'- CGGAATTCAGCCTGTAATCTCT- 3' (SEQ ID NO:13)6290 5'- CGGAATTCAGCCTGTAATCTCT- 3 '(SEQ ID NO: 13)

프라이머 4860 5'- CTGTCGACTTACTTACGGCGTTGC- 3' (SEQ ID NO.14)Primer 4860 5'- CTGTCGACTTACTTACGGCGTTGC-3 '(SEQ ID NO.14)

을 사용하여 PCR로 증폭되었다. 이 후 PCR 생성물을 EcoRI를 사용하여 다이제스트한 후 EcoRI 및 SspI로 다이제스트한 상기 기재된 플라스미드 안으로 클론시켰다. 블루스크립트 ⅡSK로부터 52-bp Kpn 및 EcoRI를 EcoRI 및 KpnI 부위로 클론시켰다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거 등, 1977)에 의하여 확인하였다.Amplified by PCR using. PCR products were then cloned into the plasmids described above digested with EcoRI and then digested with EcoRI and SspI. 52-bp Kpn and EcoRI from BlueScript IISK were cloned into EcoRI and KpnI sites. All PCR products were identified by DNA sequence (Sang et al., 1977).

p6m TEK는 첫 번째 PCR이 다른 프라이머들;프라이머p6m TEK is the first PCR different primers; primers

3552 5'- GACAGGATTAAAAATCGAG- 3' (SEQ ID NO:15)3552 5'- GACAGGATTAAAAATCGAG- 3 '(SEQ ID NO: 15)

및 프라이머 6196 5'- AACCGTTGATGTGCA- 3' (SEQ ID NO:16)And primer 6196 5'- AACCGTTGATGTGCA-3 '(SEQ ID NO: 16)

을 사용하며 수행하는 것을 제외하고 p2JTEK와 동일한 방법으로 작제하였다. cspA 전사출발 부위가 +1로 정의되기 때문에 PCR 생성물은 cspA를 포함한다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거등, 1977)로 확인하였다.It was constructed in the same way as p2JTEK except that it was performed using. The PCR product contains cspA because the cspA transcription start site is defined as +1. All PCR products were identified by DNA sequence (Rank et al., 1977).

펄스-라벨 실험을 상기에서 기재된 방법(지앙 등, 1993)에 의하여 수행하였다. 폴리아크릴아미드 SDS-겔 전기영동(이노우에 에스 등, 1982) 또는 상기에서 기재된 바와 같은 2차원 전기영동(존 등, 1987) 중 어느 한 방법으로 단백질을 분석하였다.Pulse-label experiments were performed by the method described above (Jiang et al., 1993). Proteins were analyzed either by polyacrylamide SDS-gel electrophoresis (Inoue et al., 1982) or by two-dimensional electrophoresis (John et al., 1987) as described above.

각 5'-UTR 삭제는 2단계 PCR에 의하여 도입하였다. 첫 번째 단계로서 2개의 PCR을 각 변이에 대하여 수행하였다. 한 반응은 프라이머,Each 5′-UTR deletion was introduced by two step PCR. As a first step, two PCRs were performed for each variant. One reaction is primer,

67F, 5'- ccttgctagCCGATTAATCATAAATATG- 3'(SEQ ID NO:17)67F, 5'- ccttgctagCCGATTAATCATAAATATG-3 '(SEQ ID NO: 17)

(cpsA의 뉴클레오티드 -67 내지 -49) 및 바람직한 변이 서열을 포함하고 cspA에 보조인 변이 프라이머 #4311, (nucleotides -67 to -49 of cpsA) and a variant primer # 4311 comprising a preferred variant sequence and assisting in cspA,

5'- ccggatccagGTTGAACCATTTT- 3' (SEQ ID NO:18)5'- ccggatccagGTTGAACCATTTT- 3 '(SEQ ID NO: 18)

(+186 내지 +198에 상보적)과 또한 동일한 변이체를 포함하고 cspA에 동일한 방향인 변이 프라이머 F를 사용하여 수행하였다. 보다 낮은 케이스는 NheI 또는 BamHI 부위(밑줄친 부분)를 제작하기 위한 외부 뉴클레오티드이고, 수치는 +1에 있는 주요 전사 도입부를 사용하여 주어지며, 다나베 등(1992)에 의하여 결정되었다. pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 및 pMM026의 작제에 관해서는 프라이머 DIR,(Complementary to +186 to +198) and also using a variant primer F which contains the same variant and is in the same direction in cspA. The lower case is the outer nucleotide for constructing the NheI or BamHI site (underlined) and the values are given using the major transcriptional introductory at +1 and determined by Tanabe et al. (1992). Regarding the construction of pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 and pMM026, primer DIR,

5'- ACTACACT/TTGATGTGCATTAGC-3' (SEQ ID NO:19) (-15에서 +1까지/+28에서 +35까지의 서열에 상보적),5'- ACTACACT / TTGATGTGCATTAGC-3 '(SEQ ID NO: 19) (complementary with sequences from -15 to +1 / +28 to +35),

프라이머 D2R,Primer D2R,

5'- CAACGATAA/GCTTTAATGGTCTGT- 3' (SEQ ID NO:20) (+13에서 +27/+56에서 +64까지의 서열에 상보적),5'- CAACGATAA / GCTTTAATGGTCTGT-3 '(SEQ ID NO: 20) (complementary with sequences from +13 to + 27 / + 56 to +64),

프라이머 D3R,Primer D3R,

5'- TAAAGG/CTCTTGAAGGGACTT- 3' (SEQ ID NO:21)(+41에서 +55까지/+86에서 +91까지의 서열에 상보적),5′-TAAAGG / CTCTTGAAGGGACTT-3 ′ (SEQ ID NO: 21) (complementary with sequences from +41 to + 55 / + 86 to +91),

프라이머 D4R, Primer D4R,

5'- CGGCGATAT/AATGTGCACTACGAGGG- 3'(SEQ ID NO: 22)(+69에서 +85/+118에서 +126까지의 서열에 상보적),5'- CGGCGATAT / AATGTGCACTACGAGGG-3 '(SEQ ID NO: 22) (complementary with sequences from +69 to + 85 / + 118 to +126),

및 프라이머 D5R,And primer D5R,

5'- TACCTTTAA/GGCGTGCTTTACAGATT- 3' (SEQ ID NO: 23)(+101에서 +117/+144에서 ++152까지의 서열에 상보적)5'- TACCTTTAA / GGCGTGCTTTACAGATT-3 '(SEQ ID NO: 23) (complementary with sequences from +101 to + 117 / + 144 to ++ 152)

변이체 프라이머 R로서 사용하였으며, 프라이머 D1F,Was used as variant primer R, primer D1F,

5'- GCACATCAA/AGTGTAGTAAGGCAA- 3' (SEQ ID NO: 24)(뉴클레오티드 -*에서 +1까지/ +28에서 +42까지), 프라이머 D2F, 5'- TAAAGC/TTATCGTTGATACCC- 3' (SEQ ID NO: 25)(뉴클레오티드 +22에서 +27까지/+56에서 +70까지), 프라이머 D3F, 5'- TCAAGAG/CCTTTAACGCTTCAAAA- 3'(SEQ ID NO: 26)(뉴클레오티드 +49에서 +55/+86에서 +102), 프라이머 D4F, 5'- GCACATT/ATATCGCCGAAAGGC- 3'(SEQ ID NO: 27)(뉴클레오티드 +79에서 +85까지/+118에서 +132까지), 및 프라이머 D5F, 5'- AAAGCACGCC/TTAAAGGTAATACACT- 3' (SEQ ID NO: 28)(뉴클레오티드 +108에서 +117까지/+144에서 +159까지)5'- GCACATCAA / AGTGTAGTAAGGCAA-3 '(SEQ ID NO: 24) (nucleotide-* to +1 / +28 to +42), primer D2F, 5'- TAAAGC / TTATCGTTGATACCC-3' (SEQ ID NO: 25) (nucleotides +22 to +27 / +56 to +70), primer D3F, 5'- TCAAGAG / CCTTTAACGCTTCAAAA-3 '(SEQ ID NO: 26) (+ 55 / + 86 to nucleotide +49) 102), primer D4F, 5'-GCACATT / ATATCGCCGAAAGGC-3 '(SEQ ID NO: 27) (nucleotides +79 to +85 / +118 to +132), and primers D5F, 5'-AAAGCACGCC / TTAAAGGTAATACACT- 3 '(SEQ ID NO: 28) (nucleotides +108 to +117 / +144 to +159)

를 변이체 프라이머 F로서 각각 사용하였고, 각 삭제의 위치가 슬레시로 나타나 있다. 와일드 타입 cspA를 포함하는 플라스미드, pJJG02(골드스타인 등, 1990)를 템플레이트 DNA로 사용하였다. 그 후 첫 번째 PCR 생성물의 각 세트를 혼합하고, 변성시키고, 애닐링하고, Taq 폴리머라제로 확장시켰다. 프라이머 67F 및 프라이머 #4311을 사용하여 생성물을 추가로 확장시켰다. 최종 PCR 생성물은 NheI 또는 BamHI를 사용하여 절단하고, pKM005의 XbaI-BamHI 부위안으로 삽입하였다.(이노우에 1983). pKNJ37에 대하여 PCR 단편을 독특한 SmaI 부위를 Xbal 부위로 변화시키는 pRS424X, pRS414 유도체(시몬스 등, 1987) 내로 클론시켰다.Were used as variant primers F, respectively, and the position of each deletion is indicated by a slash. A plasmid containing wild type cspA, pJJG02 (Goldstein et al., 1990) was used as template DNA. Each set of first PCR products was then mixed, denatured, annealed and expanded with Taq polymerase. The product was further expanded using primer 67F and primer # 4311. The final PCR product was digested with NheI or BamHI and inserted into the XbaI-BamHI site of pKM005 (Inoue 1983). For pKNJ37, PCR fragments were cloned into pRS424X, pRS414 derivatives (Simons et al., 1987), which transformed the unique SmaI site into an Xbal site.

pMM007의 작제에 관하여, 프라이머로서 프라이머 67F 및 프라이머 #4311과 템플레이트로서 pJJG02를 사용하여 수행하였다. PCR 단편을 NheI 또는 BamHI를 사용하여 다이제스트하고, pRS414X의 XbaI-BamHI 부위 안으로 삽입하였다. Regarding the construction of pMM007, primer 67F and primer # 4311 as primers and pJJG02 as templates were performed. PCR fragments were digested with NheI or BamHI and inserted into the XbaI-BamHI site of pRS414X.

pKNJ38은 다음과 같이 작제하였다.: 올리고뉴클레오티드 #8509,pKNJ38 was constructed as follows: Oligonucleotide # 8509,

5'- CTAGCCGAAAGGCACAAATTAAGAGGGTATTAATAATGAAAGGGGGAATTCCA- 3' (SEQ ID NO: 29), 및 올리고뉴클레오티드 #8510, 5'- AGCTTGGAATTCCCCCTTTCATTATTAATACCCTCTTAATTTGTGCCTTTCGG- 3' (SEQ ID NO: 30)를5'- CTAGCCGAAAGGCACAAATTAAGAGGGTATTAATAATGAAAGGGGGAATTCCA-3 '(SEQ ID NO: 29), and oligonucleotides # 8510, 5'- AGCTTGGAATTCCCCCTTTCATTATTAATACCCTCTTAATTTGTGCCTTTCGG-3' (SEQ ID NO: 30)

먼저 어닐링한 후 pKM67(미타 등, 1997)을 Xbal 및 HindⅢ를 사용하여 절단하였다.After annealing first, pKM67 (Mita et al., 1997) was cleaved using Xbal and HindIII.

모든 작제물의 DNA 서열은 체인 터미네이션 방법(상거 등, 1977)을 사용하여 DNA서열을 확인하였다.DNA sequences of all constructs were identified for DNA sequences using the chain termination method (Sang et al., 1977).

E.coli AR137을 보유한 상이한 플라스미드를 37℃에서 성장시켜 125 ml 플라스크를 사용하여 15ml M9-카사미노 산 배지에서 중간-대수기까지 성장시켰다. 배양물을 15℃ 세이킹 워터 베쓰(shaking water bath)로 이동시켰다. 배양 온도는 사용된 조건하에서 2 내지 3분 동안에 15℃에서 37℃로 승온시켰다. 온도를 감온(0 시간) 하기 전에 1.5 ml 배양물을 즉시 채취하고 온도를 냉각시킨 후 1, 2, 3, 5, 7 및 10시간에 채취하였다. 밀러(1972) 등의 방법에 따라서 배양물의 베타-갈락토시다제(β-galactosidase) 활성을 측정하였다. 각 시간 점에서 이중으로 분석을 수행하였다.Different plasmids with E. coli AR137 were grown at 37 ° C. and grown to medium-log phase in 15 ml M9-casamino acid medium using a 125 ml flask. Cultures were transferred to a 15 ° C. shaking water bath. Incubation temperature was raised from 15 ° C. to 37 ° C. for 2-3 minutes under the conditions used. 1.5 ml cultures were taken immediately before the temperature was reduced (0 hours) and cooled at 1, 2, 3, 5, 7 and 10 hours. Beta-galactosidase activity of the culture was measured according to the method of Miller (1972) et al. The analysis was performed in duplicate at each time point.

cspB DNA 단편은 5' 말단에서 BamHI 부위를 포함하는 합성 올리고뉴클레오티드 프라이머를 사용하여 PCR로 증폭시켰다. 와일드형 cspB 유전자를 운반하는 플라스미드, pSJ7(리 등, 1994)을 주형 DNA로서 사용하여 PCR 단편 B3, B13 및 B17을 제조하였다. 상기 PCR 반응의 각 단계에서 사용된 5'-말단 올리고뉴클레오티드 프라이머는 5'- CCGGATCCAGCTTTAATATAGCT- 3' (SEQ ID NO: 31)이다.cspB DNA fragments were amplified by PCR using synthetic oligonucleotide primers containing a BamHI site at the 5 'end. PCR fragments B3, B13 and B17 were prepared using the plasmid carrying the wild type cspB gene, pSJ7 (Lee et al., 1994) as template DNA. The 5'-terminal oligonucleotide primer used in each step of the PCR reaction is 5'-CCGGATCCAGCTTTAATATAGCT-3 '(SEQ ID NO: 31).

PCR 생성물 B3, B13 및 B17에 관한 3'-말단 올리고뉴클레오티드 프라이머는 각각The 3'-terminal oligonucleotide primers for PCR products B3, B13 and B17 are respectively

5'- CCGGATCCAGCTTTAATATAGCT- 3' (SEQ ID NO:32), 5'- CCGGATCCAGGTTAAACCATTT- 3' (SEQ ID NO: 33), 및 5'- CCGGATCCAGACCTTTATCAGCGTT- 3' (SEQ ID NO: 34).5′-CCGGATCCAGCTTTAATATAGCT-3 ′ (SEQ ID NO: 32), 5′-CCGGATCCAGGTTAAACCATTT-3 ′ (SEQ ID NO: 33), and 5′-CCGGATCCAGACCTTTATCAGCGTT-3 ′ (SEQ ID NO: 34).

cspB 유전자에서 SD 서열의 결실은 퀵체인지(QuickChange) 상표 사이트 디렉티드 뮤타제네시스 키트(스트라타젠)을 사용한 부위 지향성(site-direction) 돌연변이화를 통하여 제조되었다. PCR 반응은 pSJ7 플라스미드를 주형으로 사용하고 올리고뉴클레오티드 Deletion of the SD sequence in the cspB gene was made through site-direction mutagenesis using the QuickChange brand site directed mutagenesis kit (stratagen). PCR reaction uses pSJ7 plasmid as template and oligonucleotide

Bsd1 (5' - CATTCTACATGAAGTAACTTGAGCCTTTC- 3') (SEQ ID NO: 35) 및 Bsd2 (5'- CATTCTACATGAAGTAACTTGAGCCTTTC- 3') (SEQ ID NO: 36)를Bsd1 (5'-CATTCTACATGAAGTAACTTGAGCCTTTC-3 ') (SEQ ID NO: 35) and Bsd2 (5'-CATTCTACATGAAGTAACTTGAGCCTTTC-3') (SEQ ID NO: 36)

사용하여 pSJ7sd를 제조한다. pSJ7sd를 주형으로 사용하여 PCR 생성물 B13sd 및 B17sd를 제조한다. 이들 PCR 반응에서 사용된 5' 및 3' 말단 올리고뉴티드 프라이머는 PCR 단편 B13 및 B17에서 사용된 방법과 동일하다. 상기 모든 PCR 생성물을 pRS414 벡터(시몬스 등, 1987; 리 등 1944)의 BamHI 부위에서 클론하여 pB3, pB13 및 pB13sd, pB17 및 pB17SD 구성체를 제조하였다. To prepare pSJ7sd. PCR products B13sd and B17sd are prepared using pSJ7sd as a template. The 5 'and 3' terminal oligonucleotide primers used in these PCR reactions are the same as those used in PCR fragments B13 and B17. All of the PCR products were cloned at the BamHI site of the pRS414 vector (Simmons et al., 1987; Lee et al. 1944) to prepare pB3, pB13 and pB13sd, pB17 and pB17SD constructs.

cspA-lacZ 융합 구조물은 어닐링된 올리고뉴클레오티드를 pJJG78의 EcoRI 부위에 삽입시켜서 제조되었다(Jiang 등, 1996). DB1' (5'- AATTCCCACTTTGTGATT- 3')과 어닐링된 올리고뉴클레오티드 DB1 (5'- AATTAATCACAAAGTGGG- 3') (SEQ ID BO: 37), 또는 DB2' (5'- AATTCCCACTTTGTGATTCAT- 3')(SEQ ID NO: 40)과 어닐링된 DB2(5'- AATTATGAATCACAAAGTGGG- 3') (SEQ ID NO: 39)를 사용하여 각각 pJJG78DB1 또는 pJJG78DB2 구조물을 제조하였다.The cspA-lacZ fusion construct was prepared by inserting annealed oligonucleotides into the EcoRI site of pJJG78 (Jiang et al., 1996). Oligonucleotides annealed with DB1 '(5'- AATTCCCACTTTGTGATT-3') DB1 (5'- AATTAATCACAAAGTGGG-3 ') (SEQ ID BO: 37), or DB2' (5'- AATTCCCACTTTGTGATTCAT-3 ') (SEQ ID NO PJJG78DB1 or pJJG78DB2 constructs were prepared using annealed DB2 (5'-AATTATGAATCACAAAGTGGG-3 ') (SEQ ID NO: 39), respectively.

pIN-lacZ 융합 구조물은 pJJG78 또는 pJJG78DB2로부터의 XbaI-SalI 단편을 pINIII의 XbaI-SalI 부위에 삽입시켜서 각각 pINZ 및 pINZDB1을 형성시킴으로써 제조하였다(Jiang 등, 1996). 이후, The pIN-lacZ fusion construct was prepared by inserting XbaI-SalI fragments from pJJG78 or pJJG78DB2 into the XbaI-SalI site of pINIII to form pINZ and pINZDB1, respectively (Jiang et al., 1996). after,

ZDB2' (5'- AATTCCCACTTTGTGATTCATAATTCCCCCTTTCATTATTAATAAGGG- 3')(SEQ ID NO: 42) 과 어닐링된 올리고뉴클레오티드 ZDB2 (5'- CTAGCCCTTATTAATAATGAAAGGGGGAATTATGAATCACAAAGTGGG- 3')(SEQ ID NO: 41)를Oligonucleotide ZDB2 (5'- CTAGCCCTTATTAATAATGAAAGGGGGAATTATGAATCACAAAGTGGG-3 ') (SEQ ID NO: 41) annealed with ZDB2' (5'- AATTCCCACTTTGTGATTCATAATTCCCCCTTTCATTATTAATAAGGG-3 ') (SEQ ID NO: 42)

pINZ의 XbaI-EcoRI 부위에 삽입시켜서 pINZDB2를 제조하였다.pINZDB2 was prepared by inserting into the XbaI-EcoRI site of pINZ.

ZDB3' (5'- AATTCCCACTTTGTGATTCATTATTAATAAGGG- 3')(SEQ ID NO: 44)과 어닐링된 올리고뉴클레오티드 ZDB3 (5'- CTAGCCCTTATTAATAATGAATCACAAAGTGGG- 3') (SEQ ID NO: 43) 또는 ZDB4' (5'- AATTCCCACTTTGTG-ATTCATTATTAATACCCT- 3') (SEQ ID NO: 46)과 어닐링된 ZDB4 (5'- CTAGAGGG-TATTAATAATGAATCACAAAGTGGG- 3')(SEQ ID NO: 45)를 각각 pINZ의 XbaI-EcoRI 부위에 삽입시켜서 pINZDB3 및 pINZDB4를 제조하였다.Oligonucleotide ZDB3 (5'- CTAGCCCTTATTAATAATGAATCACAAAGTGGG-3 ') (SEQ ID NO: 43) or ZDB4' (5'- AATTCCCATTATTA GAG) annealed with ZDB3 '(5'- AATTCCCACTTTGTGATTCATTATTAATAAGGG-3') (SEQ ID NO: 44) PINZDB3 and pINZDB4 were prepared by inserting annealed ZDB4 (5'-CTAGAGGG-TATTAATAATGAATCACAAAGTGGG-3 ') (SEQ ID NO: 45) into the XbaI-EcoRI site of pINZ, respectively. .

β-갈락토시다제 활성β-galactosidase activity

상이한 플라스미드들을 함유하고 있는 E.coli AR137(pcnB-) (Harlocker 등, 1993) 또는 JM83(pcnB-)를 125ml 플라스크에 50㎍/ml의 앰피실린이 함유된 20ml의 LB 배지에서 37℃로 중간 대수기(mid-log) 단계까지 성장시켰다. 이 후, 이 배양물을 15℃의 진동 수조로 옮기거나, 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노시드(IPTG)를 최종 농도 1mM로 되도록 가하였다. 각 시점에서 배양물을 100ml씩 취하였다. 밀러(Miller)의 방법(Miller, 1972)에 따라 β-갈락토시다제 활성을 측정하였다.E. coli AR137 (pcnB-) (Harlocker et al., 1993) or JM83 (pcnB-) containing different plasmids was treated at 37 ° C. in a 20 ml LB medium containing 50 μg / ml ampicillin in a 125 ml flask. Grow up to mid-log stage. This culture was then transferred to a vibration bath at 15 ° C. or isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM. At each time point, 100 ml of culture was taken. Β-galactosidase activity was measured according to the method of Miller (Miller, 1972).

실시예 2: RNA의 분리, 프라이머의 연장 및 리보소옴 분석Example 2: Isolation of RNA, Extension of Primers and Ribosome Analysis

상이한 플라스미드들을 함유하는 E.coli AR137을 전술한 β-갈락토시다제 분석에 사용된 것과 동일한 조건에서 성장시켰다. cspA-lacZ mRNA의 양을 측정하기 위해, 각 시점에서 1.5 ml 배양물을 취하고, Sarmientos 등(1983)에 따른 고온(hot) 페놀 추출법으로 RNA를 추출하였다.E. coli AR137 containing different plasmids was grown under the same conditions as used for the β-galactosidase assay described above. To determine the amount of cspA-lacZ mRNA, 1.5 ml cultures were taken at each time point and RNA was extracted by hot phenol extraction according to Sarmientos et al. (1983).

15℃에서 mRNA의 안정성 실험을 위해, 온도가 저하된지 1시간 후에 리팜피신을 가하여 최종 농도가 200㎍/ml로 되도록 하여 전사를 중단시키고, 각 시점에서 배양물을 1.5ml씩 취하였다. 37℃에서 mRNA의 안정성 실험을 위해, 먼저 15℃로 30분간 처리하여 mRNA를 축적시켰다. 그 다음에는, 5ml의 배양물을 취하여, 37℃의 진동식 수조에 들어 있는 유리 플라스크에 400㎍/ml 리팜피신이 들어 있는 배지 5ml와 혼합하였다. 배지를 60℃로 예열시켰다. 이 방법을 사용하여 배양물의 온도가 1분 이내에 32℃에서 37℃로 즉시 상승되었다.For the stability test of mRNA at 15 ° C., 1 hour after the temperature was lowered, rifampicin was added so that the final concentration was 200 μg / ml, and transcription was stopped, and 1.5 ml of the culture was taken at each time point. For the stability test of mRNA at 37 ° C, mRNA was accumulated by first treating at 15 ° C for 30 minutes. Next, 5 ml of culture was taken and mixed with 5 ml of medium containing 400 μg / ml rifampicin in a glass flask in a 37 ° C. vibratory bath. The medium was preheated to 60 ° C. Using this method the temperature of the culture was immediately raised from 32 ° C. to 37 ° C. within 1 minute.

전술한 프라이머 연장방법(Jiang 등)에 의해 lacZ의 5'-말단 코드 서열에 상보적인 32P-표지화 프라이머 M13-47, 5'- CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC- 3' (SEQ ID NO: 47)을 사용하여 cspA-lacZ mRNA를 검출하였다. 생성물을 변성 폴리아크릴아미드 겔(6%)상에서 분리시키고, Phosphorimager(BioRad)를 사용하여 정량하였다.CspA-lacZ using 32P-labeled primers M13-47, 5'- CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC-3 '(SEQ ID NO: 47), complementary to the 5'-terminal code sequence of lacZ by the primer extension method described above (Jiang et al.) mRNA was detected. The product was separated on a modified polyacrylamide gel (6%) and quantified using Phosphorimager (BioRad).

펄스 표지화Pulse labeling

pINZ 또는 pINZDB1을 포함한 E.coli AR137(pcnB-)의 배양물을 전술한 β-갈락토시다제 분석에 사용된 것과 동일한 조건에서 4 리터 플라스크내의 600ml LB 배지에서 성장시켰다. 중간 대수기(mid-log) 단계에서, 각 배양물에 IPTG(1mM)를 첨가하였다. Dammel과 Noller의 방법(1995)에 의해 리보소옴 입자들을 단리하되, 상기 방법을 다음과 같이 변형하였다: 원 배양물로부터의 100ml 분취액을 각 시점에 취하고 클로암페니콜(chloramphenicol)을 가하여 최종 농도가 0.1mg/ml로 되도록 하여 세포의 성장을 정지시켰다. 원심분리(4℃에서 10분간 5000×g로)에 의해 세포들을 즉시 수집하고, 완충액[20mM Tris-HCl(pH 7.6), 10mM MgCl2, 6mM β-머캡토에탄올 및 1 mg/ml 리소자임]에 재현탁시킨 다음, -80℃로 수시간동안 동결시켰다. 세포들을 동결-해동법(Ron 등, 1996)에 의해 용혈시켰다. 그 다음에는, 세포 추출물(0.5ml)을 5-40%(W/W) 수크로오스 구배(7.5ml)의 최상층에 깔고, 폴리좀과 리보소옴 하위단위를, Becjman SW-41 로터를 사용하여 4℃에서 2.5시간동안 151,000×g로 원심분리하여 분리시켰다. FPLC 시스템에 의해 폴리좀의 특성을 검출하고, 각각 0.5ml씩 총 15개 분획을 수집하였다.Cultures of E. coli AR137 (pcnB-) containing pINZ or pINZDB1 were grown in 600 ml LB medium in a 4 liter flask under the same conditions used for the β-galactosidase assay described above. In the mid-log stage, IPTG (1 mM) was added to each culture. The ribosomal particles were isolated by Dammel and Noller's method (1995), but the method was modified as follows: 100 ml aliquots from the original culture were taken at each time point and chloramphenicol was added to give a final concentration. The growth of the cells was stopped at 0.1 mg / ml. Cells were immediately collected by centrifugation (5000 × g for 10 min at 4 ° C.) and reproduced in buffer [20 mM Tris-HCl (pH 7.6), 10 mM MgCl 2, 6 mM β-mercaptoethanol and 1 mg / ml lysozyme] It was suspended and then frozen at -80 ° C for several hours. Cells were hemolyzed by freeze-thaw (Ron et al., 1996). Cell extracts (0.5 ml) are then placed on top of a 5-40% (W / W) sucrose gradient (7.5 ml), and the polysomes and ribosomes subunits at 4 ° C. using a Becjman SW-41 rotor. Separation was performed by centrifugation at 151,000 x g for 2.5 hours. The polysomes were detected by FPLC system and a total of 15 fractions were collected, 0.5 ml each.

lacZ-mRNA의 검출detection of lacZ-mRNA

각각의 폴리좀 분획(0.5ml)들로부터, Manifold??II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell)을 사용하여 0.2ml를 니트로셀룰로오스 막에 스폿팅하였다. 32P-표지화된 M13-47 프라이머(S. Inouye and M. Inouye, 1991)를 사용하여 혼성화시킴으로써 lacZ-mRNA를 검출하고, Phosphorimager를 사용하여 그 양을 측정하였다.From each polysome fraction (0.5 ml), the Manifold ?? 0.2 ml were spotted onto nitrocellulose membrane using II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell). The lacZ-mRNA was detected by hybridization using 32P-labeled M13-47 primer (S. Inouye and M. Inouye, 1991) and the amount was measured using Phosphorimager.

실험실 조건에서의 번역Translation under laboratory conditions

E.coli S30 Extract System for Linear Templates Kit(Promega)를 사용하여, 제조사의 프로토콜에 따라 전사-번역 반응을 다음과 같이 수행하였다: 메티오닌을 제외한 모든 아미노산을 함유하는 20㎕의 프리믹스(Pre-mix)에, 10μCi의 트랜스-[35S]메티오닌(1,175 Ci/mmol; NEN Life Science Products)과 E.coli S30 추출물, 160ng의 pINZ 또는 pINZDB1(1㎕)를 가하고, 혼합물을 37℃에서 45분간 배양하였다. 생성물을 침전시키고, 15% SDS-PAGE로 어닐링하였다.Using the E. coli S30 Extract System for Linear Templates Kit (Promega), the transcription-translation reaction was performed according to the manufacturer's protocol as follows: 20 μl of Pre-mix containing all amino acids except methionine. To 10 μCi of trans- [35S] methionine (1,175 Ci / mmol; NEN Life Science Products) and E. coli S30 extract, 160 ng of pINZ or pINZDB1 (1 μl) were added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 45 minutes. The product was precipitated and annealed by 15% SDS-PAGE.

실시예 3: 저온충격에 대한 cspA 업스트림 영역의 멀티카피 효과Example 3: Multicopy Effect of cspA Upstream Region on Cold Shock

온도가 37℃로부터 15 또는 10℃로 저하된 직후에 cspA 유전자가 유도되고, CspA 제조율은 상기 온도가 1시간 후에 15℃로, 그리고 2시간 후에 10℃로 하강된 후에 최고조에 달하는 것으로 밝혀졌다(Goldstein 등, 1990). 이 시점 후에는, CspA 제조가 다시 기저 수준으로 강하된다. CspA의 이러한 일시적 제조기간은 소위 Jag 기간으로 공지된 성장기간에 해당되며, 이는 저온충격 후에 관찰되는 것이다(Jones 등, 1987). 따라서, 이러한 일시적 CspA의 발현은 저온에 대한 세포의 적응에 요구되는 것으로 생각된다.The cspA gene was induced immediately after the temperature had dropped from 37 ° C. to 15 or 10 ° C., and the CspA production rate was found to peak after the temperature had dropped to 15 ° C. after 1 hour and to 10 ° C. after 2 hours. (Goldstein et al., 1990). After this point, CspA production drops back to baseline levels. This temporary production period of CspA corresponds to the growth period known as the Jag period, which is observed after cold shock (Jones et al., 1987). Thus, it is believed that this transient expression of CspA is required for the adaptation of cells to low temperatures.

이러한 일시적 CspA의 발현을 특정하기 위해, 본 발명자들은 상기 적응기간 동안에 capA의 발현조절에 필요한 영역을 확인하고자 하였다. 이러한 목적으로, 우선 pJJG78을 구성하였는데, 여기에는 600 bp의 cspA 상류 영역이 lacZ 유전자에 전사 방식으로 융합되어 있다(도 1 참조). 600 bp의 cspA 상류 영역에는 -457부터 +143까지의 영역이 포함되어 있고, 이 영역은 cspA 전사 개시 부위가 +1이므로 cspA의 샤인-달가노 서열 직전에 있게 된다(Goldstein 등, 1990). E.coli 주 CL83은 pJJG78로 형질전환되고, β-갈락토시다제의 제조는, 온도가 37℃에서 15℃로 저하된지 0, 0.5 및 3시간 후에 [35S]-메티오닌으로 펄스-표지화된 세포들에 의해 검사하였다. 대조군으로서, 벡터 pKM005(Inouye, 1983)로 형질전환된 CL83 세포 뿐만 아니라 CL83 세포 단독을 사용하였다. 도 1B로부터 CL83 및 CL83/pKM005 모두에 대하여 cspA의 발현이 온도가 저하된지 0.5시간 후에 고도로 유발되는 것을 알 수 있었다(도 1B, 레인 2 및 5). 그러나, 전술된 바(Goldstein 등, 1990)와 같이, 상기 고도의 발현은 일시적이며, 3시간째에는 다시 기저 수준으로 저하된다(도 1B, 레인 3 및 6). 시점 0에서는 cspA 발현이 전혀 검출되지 않았고(도 1B, 레인 1 및 4), 상기 2개 주 모두에서 모든 시점에 β-갈락토시다아제가 전혀 생산되지 않았다(도 1B, 레인 1 내지 6).In order to specify the expression of this transient CspA, the present inventors tried to identify the region required for the regulation of capA expression during the adaptation period. For this purpose, pJJG78 was first constructed, in which a 600 bp cspA upstream region was fused to the lacZ gene in a transcriptional manner (see FIG. 1). The cspA upstream region of 600 bp includes a region from -457 to +143, which is immediately before the shine-dalgano sequence of cspA because the cspA transcription initiation site is +1 (Goldstein et al., 1990). E. coli strain CL83 is transformed with pJJG78, and preparation of β-galactosidase was pulse-labeled with [35S] -methionine at 0, 0.5 and 3 hours after the temperature had dropped from 37 ° C. to 15 ° C. It was examined by them. As a control, CL83 cells alone as well as CL83 cells transformed with the vector pKM005 (Inouye, 1983) were used. It can be seen from FIG. 1B that the expression of cspA was highly induced for both CL83 and CL83 / pKM005 0.5 hours after the temperature was lowered (FIG. 1B, lanes 2 and 5). However, as described above (Goldstein et al., 1990), this high level of expression is transient and falls back to basal level at 3 hours (FIG. 1B, lanes 3 and 6). No cspA expression was detected at time point 0 (FIG. 1B, lanes 1 and 4), and no β-galactosidase was produced at all time points in both states (FIG. 1B, lanes 1-6).

CL83 및 CL83/pKM005 와는 대조적으로, pJJG78을 가진 세포에서는 온도하강시에 β-갈락토시다아제의 발생이 명백하였으며(도 1B, 레인 7 내지 9), 이는 cspA의 600bp 상류 영역이 저온충격 유발에 충분함을 시사한다. 놀랍게도, cspA의 제조는, 일시적이지 않으며, pJJG78을 가진 세포에서 저온충격 유발후 3시간이 경과되어도 높은 수준으로 유지된다(도 1B, 레인 9를 레인 3 및 6과 비교). pJJG78은 cspA 코드 서열을 가지지 않으므로, 저온충격 유발후 3시간 경과후의 CspA의 높은 제조율은 염색체 cspA 유전자에 기인되는 것이다. 사용된 조건하에서, 염색체 cspA 유전자는 억제되지 않는 것으로 보이며, 다시 말해서, 억제가 해제되는 것이다. 흥미롭게도, 도 1B의 X 표시 부분에는 또 다른 밴드가 있는데, 이것의 발현 패턴은 cspA의 것과 거의 동일하다. 이것은 저온충격 단백질이며, 이것의 제조 또한 pJJG78의 존재에 의해 억제가 해제된다. 이 저온충격 단백질 X는 리보소옴과 관련된 CsdA인 것으로 최근에 확인되었다(Jones 등, 1994).In contrast to CL83 and CL83 / pKM005, the development of β-galactosidase was apparent in cells with pJJG78 (Fig. 1B, lanes 7-9), indicating that the 600bp upstream region of cspA was responsible for inducing cold shock. Imply sufficient. Surprisingly, the preparation of cspA is not transient and remains high at 3 hours after cold shock induction in cells with pJJG78 (Figure 1B, lane 9 compared to lanes 3 and 6). Since pJJG78 does not have a cspA code sequence, the high production rate of CspA 3 hours after cold shock induction is due to the chromosomal cspA gene. Under the conditions used, the chromosomal cspA gene does not appear to be inhibited, that is, inhibition is released. Interestingly, there is another band in the X-marked portion of Fig. 1B, whose expression pattern is almost the same as that of cspA. It is a cold shock protein, the preparation of which is also inhibited by the presence of pJJG78. This cold shock protein X has recently been identified as CsdA associated with ribosomes (Jones et al., 1994).

대부분의 세포 단백질의 합성은 저온에서, pJJG78을 가지는 세포에 있어서 CL83 및 CL83/pKM005에서보다 더 큰 규모로 차단된다(도 1B, 레인 8 및 9를 레인 2, 3, 5, 6과 비교). 이러한 결과는, 세포가 csp 유전자의 일부를 가지는 멀티카피 플라스미드를 보유할 때의 더 심한 저온충격 반응에 의해 저온에 대한 세포의 적응이 손상된다는 것을 시사한다.Synthesis of most cellular proteins is blocked on a larger scale at low temperatures than in CL83 and CL83 / pKM005 for cells with pJJG78 (compare FIG. 1B, lanes 8 and 9 with lanes 2, 3, 5, 6). This result suggests that the adaptation of cells to low temperatures is impaired by a more severe cold shock response when the cells carry a multicopy plasmid with part of the csp gene.

저온충격 후의 cspA의 지속적 합성은 pJJG78에 의해 유발되므로, pJJG78에 클로닝된 600bp cspA 상류 영역은 저온충격 후에 cspA 제조의 억제를 담당하는 인자를 격리시켜서 cspA의 지속적 발현 또는 억제 해지를 초래할 수 있다는 추론을 할 수 있다. 이 가설을 검증하기 위해, cspA의 600bp 상류 영역을 pUC19에 다시 클로닝하였다. 플라스미드는 pUC19-600으로 지칭된다. pUC19의 복사체 수(300복사체/세포)는 pBR322로부터 유래된 pJJG78(30복사체/세포)보다 10배 많다. 펄스 표지화 시험을 전술한 바와 같이 수행하였다(Jiang 등, 1993). 도 2에서 보는 바와 같이, CL83 세포에서는, 15℃에서 CspA 제조가 1.5시간 후에 높아졌고 3시간 후에는 기저 수준으로 낮아졌다(도 2, 레인 1 내지 6). pJJG78을 가진 CL83 세포에서는 15℃에서 24시간 후에도 CspA 제조가 관찰되었다(도 2, 레인 7 내지 12). pUC19-600을 가진 CL83 세포에서의 cspA 제조 패턴은 pJJG78의 경우와 유사하다(도 2, 레인 13 내지 18). 그러나, cspA의 발현 수준은 3 내지 5시간 후 CspA 제조로부터 판단해 보면, pJJG78을 가질 때보다 pUC19-600을 가졌을 때 훨씬 높다. 따라서, cspA의 복사체 수가 많을수록 cspA의 발현이 강력해진다는 것이다. 다시 말해서, CsdA(X 표시)는 도 2의 모든 레인들을 볼 때 CspA와 동일한 발현 패턴을 정확히 나타낸다.Since the sustained synthesis of cspA after cold shock is induced by pJJG78, the 600 bp cspA upstream region cloned into pJJG78 may insulate the factor responsible for the inhibition of cspA production after cold shock, leading to the inferred that sustained expression or termination of cspA may result. can do. To test this hypothesis, the 600bp upstream region of cspA was cloned back into pUC19. The plasmid is referred to as pUC19-600. The number of copies of pUC19 (300 copies / cell) is 10 times greater than pJJG78 (30 copies / cell) derived from pBR322. Pulse labeling tests were performed as described above (Jiang et al., 1993). As shown in FIG. 2, in CL83 cells, CspA production was elevated after 1.5 hours at 15 ° C. and lowered to basal levels after 3 hours (FIG. 2, lanes 1 to 6). CL83 cells with pJJG78 also observed CspA production after 24 hours at 15 ° C. (FIG. 2, lanes 7-12). The cspA production pattern in CL83 cells with pUC19-600 is similar to that for pJJG78 (FIG. 2, lanes 13 to 18). However, the expression level of cspA is much higher with pUC19-600 than with pJJG78, as judged from CspA preparation after 3-5 hours. Therefore, the greater the number of copies of cspA, the stronger the expression of cspA. In other words, CsdA (marked X) exactly shows the same expression pattern as CspA when looking at all lanes in FIG. 2.

도 1B와 같이, pJJG 함유 세포는 낮은 온도에서 일반 단백질 합성에 특정한 억제를 보였다. (도 2에서 렌즈 8에서 11을 렌즈 2에서 5와 각각 비교하라) 중대하게도 단백질 합성 비율과 억제 시간의 측면에서 이 억제는 pUC19-600를 함유한 세포가 pJJG78을 함유한 세포에서보다 더 명확했다. (도 2에서 렌즈 14에서 17을 렌즈 8에서 11과 비교하라) cspA 600-bp 상위부분의 복제수가 많아지면 다른 셀 단백질 합성에 더 강한 억제의 효과를 가진다. 이는 저온 충격 적응이 억제되는 것을 의미한다.As shown in FIG. 1B, pJJG containing cells showed specific inhibition in general protein synthesis at low temperatures. (Comparing lenses 8 to 11 with lenses 2 to 5 in FIG. 2, respectively.) Significantly in terms of protein synthesis rate and inhibition time, this inhibition was more apparent in cells containing pUC19-600 than in cells containing pJJG78. . (Compare lenses 14 to 17 in FIG. 2 with lenses 8 to 11) The higher copy number of the cspA 600-bp upstream has a stronger inhibitory effect on other cell protein synthesis. This means that low temperature shock adaptation is suppressed.

실시예 4: cspA mRNA의 5` 변성되지 않은 비번역 부분의 과도 생성Example 4: Transient Generation of 5 ′ Undenatured Untranslated Portions of cspA mRNA

cspA 억제와 저온에서 저온 충격 적응 억제에 필수적인 600-bp내의 정확한 부분을 발견하기 위하여 도 3에서 보이는 바와 같이 일련의 내부 프레그먼트들이 PCR에 의해 생성하여 pUC19의 SmaI 지점으로 클론되었다. 이러한 배열은 DNA 배열로 확인된다. CspA 발현을 저지하고 15도에서 각각 구성체의 저온 충격 적응을 억제하는 능력은 박동 분류 실험으로 연구되었다. 첫째로 삭제 변이가 600-bp 프레그먼트 5` 말단에서 생성되었다. 도 3에서 보여지듯, 프레그먼트 3(186-베이스 삭제), 프레그먼트 2(312-베이스 삭제) 프레그먼트 2E(366-베이스 삭제), 프레그먼트2G(390-Q 베이스 삭제) 모두가 저지 기능을 유지했다. 다음으로, 프레그먼트 2 는 도 3에서 보여지듯 23bp만큼 일치하는 프레그먼트 2A와 2B로 분리되었다. 놀랍게도 2A와 2B는 모두 이 기능을 잃었다. 프레그먼트 2B보다 5`말단에서 33bp 만큼 긴 프레그먼트 2F가 또한 생성되었는데, 이것은 기능을 유지하고 있었다. 이에 cspA 저지가능한 구성체는 또한 저온 충격 적응 억제로 결과하며 그 반대도 성립한다는 것이 밝혀졌다.A series of internal fragments were generated by PCR and cloned into the SmaI site of pUC19 as shown in FIG. 3 to find the exact portion within 600-bp that is essential for cspA inhibition and cold shock adaptation inhibition at low temperatures. This arrangement is identified as a DNA sequence. The ability to inhibit CspA expression and inhibit the cold shock adaptation of the constructs at 15 degrees in each was studied by pulsatile classification experiments. First, deletion mutations were generated at the 5 ′ end of the 600-bp fragment. As shown in FIG. 3, fragment 3 (186-base erased), fragment 2 (312-base erased) fragment 2E (366-base erased), fragment 2G (390-Q base erased) Kept the jersey function. Next, fragment 2 was separated into fragments 2A and 2B, which matched by 23bp as shown in FIG. 3. Surprisingly, both 2A and 2B lost this feature. Fragment 2F, which is 33bp longer at the 5 'end than fragment 2B, was also generated, which remained functional. It has been found that cspA resistant constructs also result in inhibition of cold shock adaptation and vice versa.

프레그먼트 2가 cspA 저지와 저온 충격적응 억제의 기능이 있는 반면 프레그먼트 2A가 그렇지 않은 사실은 cspA 프로모터 부분 단독으로는 600bp 프레그먼트의 기능에 충분하지 않다는 것을 암시한다. 또한 기능 프레그먼트 2G가 비기능 프레그먼트 2F보다 5`말단에서 31bp 만큼 길다는 것은 두 기능 모두 cspA mRNA의 5`UTR의 전사를 위해서 완벽한 cspA 프로모터를 필요로 한다는 가능성을 제시한다. cspA mRNA가 5`말단에 159-베이스의 변형되지 않은 배열을 지닌다는 것을 주의하라(골든 등,1990). 이러한 가능성을 검증하기 위하여 프라이머 확장으로 클론된 프레그먼트(프레그먼트 2, 2A, 2B, 2E, 2F)에서 생성된 cspA 전사체를 연구했다. 15℃에서 1시간동안 배양된 다양한 플라스미드를 함유한 세포에서 분리된 총 RNA 부분을 사용하여 프라이머 확장이 두가지 독립적인 프라이머- 5`UTR에서 +124에서 +143까지 배열레 해당하는 프라이머3550 과 cspA 코딩 배열 +224에서 +243까지의 부분에 해당하는 프라이머 3551-를 가지고 실시되었다. 전자의 프라이머는 플라스미드와 염색체에서 전사된 cspA mRNA를 발견했으며 후자는 플라스미드가 cspA 코딩 부분을 보유하지 않았으므로 오직 염색체적 cspA 유전자에서 mRNA를 발견했다.The fact that fragment 2 has the function of cspA inhibition and cold shock adaptation while fragment 2A does not suggest that the cspA promoter portion alone is not sufficient for the function of the 600bp fragment. The fact that functional fragment 2G is 31bp longer at the 5 ′ end than nonfunctional fragment 2F suggests that both functions require a complete cspA promoter for the transcription of 5′UTR of cspA mRNA. Note that cspA mRNA has an unmodified sequence of 159-bases at the 5 ′ end (Golden et al., 1990). To verify this possibility, cspA transcripts generated from fragments cloned by primer extension (fragments 2, 2A, 2B, 2E, 2F) were studied. Primer 3550 and cspA coding corresponding to primer expansion ranging from +124 to +143 in two independent primers-5`UTR using total RNA sections isolated from cells containing various plasmids incubated for 1 hour at 15 ° C. With primers 3551- corresponding to the parts of the arrays +224 to +243. The former primer found cspA mRNA transcribed in plasmids and chromosomes, while the latter only found mRNA in the chromosomal cspA gene because the plasmid did not contain the cspA coding portion.

도 4에서 보여지듯, 프라이머 3551에 의해 나타난 염색체 cspA 유전자로부터의 전사양은 기본적으로 모든 구성체에서 동일하다.(도 4, 선1-6) 대조적으로, 프라이머 3550에 의해 나타난 5`UTR를 둘러싼 cspA 전사량양은 두가지 상이한 수준을 보인다. 비기능성 구성체(pUC19-2A, pUC19-2B, pUC-2F)에서는 프라이머 3500에 의해 검출된 전사양(도 4의 각각3,4,6 선)이 거의 pUC19(도4의 1선)의 전사량과 동일하다. 이는 이 플라스미드에 클론된 cspA의 부분이 전사되지 않았음을 의미한다. 또 다른 한편으로, 기능적 구성체(pUC19-2,pUC19-2E)에서는 pUC19와 비교하여(도 4의 선1) 프라이머 3550에 의해 검출된 cspA 전사가 더 높게 나타났다(도4에서 각각 선 2와 5). 이러한 결과는 cspA mRNA의 5`UTR이 프레그먼트 2와 2E에서는 전사되나 프레그먼트 2A, 2B, 2F에서는 전사되지 않는다는 것을 증명한다. 따라서 cspA 출현을 연장하고 저온에서 저온 충격 적응을 제지하는 능력은 cspA mRNA의 5`UTR 전사와 밀접히 상관되어 있다.As shown in FIG. 4, the amount of transcription from the chromosomal cspA gene represented by primer 3551 is basically the same in all constructs (FIG. 4, lines 1-6). In contrast, cspA transcription surrounding 5′UTR shown by primer 3550 Volume amounts show two different levels. In nonfunctional constructs (pUC19-2A, pUC19-2B, pUC-2F), the amount of transcription detected by primer 3500 (lines 3, 4, and 6, respectively, in FIG. 4) was almost the amount of transcription of pUC19 (1, line 1 in FIG. Is the same as This means that the part of cspA cloned to this plasmid has not been transcribed. On the other hand, functional constructs (pUC19-2, pUC19-2E) showed higher cspA transcription detected by primer 3550 compared to pUC19 (line 1 in FIG. 4) (lines 2 and 5 in FIG. 4, respectively). . These results demonstrate that 5′UTR of cspA mRNA is transcribed in fragments 2 and 2E but not in fragments 2A, 2B and 2F. Therefore, the ability to prolong cspA appearance and inhibit cold shock adaptation at low temperatures is closely correlated with 5′UTR transcription of cspA mRNA.

cspA mRNA의 5`UTR 전사가 cspA 저지와 저온 충격 적응 억제에 필수적이라는 것을 명백하게 증명하기 위하여 총 프로모터 프레그먼트(-457에서-1)와 6 베이스(+1에서 +6)부분이 pUC19에 클론되었다. 이 프레그먼트를 프레그먼트 1로 지칭한다(도 3 참조). 따라서 대부분의 cspA mRNA의 5`UTR은 프레그먼트 1에서 결실되었다. 도 5B에서 보여지는 박동분류 실험에 의하여 프레그먼트 1은 cspA 프로모터부터의 전사가 프라이머 연장에 의해 명백히 발견되었다는 사실에도 불구하고 cspA를 저지할 수 있다(도 5A). 이러한 결과로부터 적어도 cspA 5`UTR의 +1에서 +143까지의 부분이 cspA 출현과 저온 충격 적응에 영향을 주기 위해 전사되어야 한다는 결론이 도출된다. To clearly demonstrate that 5'UTR transcription of cspA mRNA is essential for cspA inhibition and cold shock adaptation inhibition, total promoter fragments (-457 to -1) and 6 bases (+1 to +6) were cloned into pUC19. It became. This fragment is referred to as fragment 1 (see FIG. 3). Thus 5′UTR of most cspA mRNA was deleted in fragment 1. Fragmentation experiments shown in FIG. 5B may fragment cspA despite the fact that transcription from the cspA promoter was apparently found by primer extension (FIG. 5A). From these results it is concluded that at least +1 to +143 portions of cspA 5′UTR must be transcribed to affect cspA appearance and cold shock adaptation.

실시예 5: cspA mRNA의 5`UTR 과다생성에 영향을 받는 저온 충격 유전자Example 5 Cold Shock Gene Affected by 5′UTR Overproduction of cspA mRNA

다음으로 cspA mRNA가 다른 저온 충격 유전자 출현에 영향을 주는지를 결정하기 위하여 cspA mRNA의 5`UTR의 과다생성에 관하여 연구하였다. cspA 5`UTR 을 과다 생성하는 저온 충격 세포의 단백질 출현 형태는 이차원 전기 영동(two-dimensional electrophoresis)에 의해 분석되었다. 플라스미드 pJJG21/X,S는 전체 cspA 프로모터와 대부분의 cspA mRNA(+1에서+143까지)의 5`UTR을 보유하고, pJJG81/X,S는 전체 cspA 프로모터와 cspA mRNA의 5`UTR의 첫 6 베이스 부분만을 보유한다. 이러한 플라스미드를 보유한 세포는 이미 설명된 바대로 순간 표지된다(지앙등, 1993). 37℃에서 단백질 합성 비율과 단백질 형태는 양쪽 모두에 매우 유사하다.(도 6, A와 B);저온 충격 단백질이 발견되지 않음에 주목하라. 이러한 세포들이 1시간동안 15℃의 온도로 이동되면(도 6, C와D) 저온 충격 단백질 (1) cspA (2) CspB` (3) CspB (4) CsdA의 합성이 매우 활발해진다. CspB`가 CspB에 의해 동반 유도되며, CspB의 변형된 형태이거나 혹은 아직 미확인된 저온 충격 단백질이라는 예측을 주목하라(에취가레이 등, 1996). 양쪽 구성체의 저온 충격 단백질 합성 비율은 지점의 밀집도에 따라 비교가능하다. 대부분 다른 세포 단백질의 합성이 37℃일 때 보다 양쪽모두에 상당히 감소하긴 했으나, pJJG21/X,S로 변형된 세포에서 더 강한 억제 효과가 관찰되었다. 세포가 15℃에서 3시간동안 배양되는 때에는 대부분 세포 단백질의 합성이 pJJG81/X,S을 보유한 세포내 전체 저온 충격 단백질의 감소와 더불어 정상 수준으로 회복했다.(도 6F). 반면에 pJJG21/X,S를 보유한 세포의 경우에는 전체 저온 충격 단백질(1에서 4로 표시됨) 생성이 여전히 매우 높은 수준으로 유지되었으며 다른 세포 단백질의 생성은 감소했다.(도 6E) 이러한 결과는 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성이 cspA의 억제 뿐만아니라 다른 저온 충격 유전자를 억제한다는 결과를 보여주며, 저온 충격 단백질 유전자가 일반적인 기작에 의해 조절되고 있음을 제시한다. 또한 저온 충격 적응의 억제가 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성이 다른 세포 단백질의 합성을 저지하기 때문이라는 사실도 확인되었다.Next, we investigated the overproduction of 5'UTR of cspA mRNA to determine if cspA mRNA influences the appearance of other cold shock genes. The protein appearance of cold shock cells that overproduce cspA 5′UTR was analyzed by two-dimensional electrophoresis. Plasmid pJJG21 / X, S has 5`UTR of the whole cspA promoter and most cspA mRNAs (+1 to +143), and pJJG81 / X, S has the first 6 of 5`UTR of the whole cspA promoter and cspA mRNA Hold only the base part. Cells bearing these plasmids are momentarily labeled as previously described (Jiang et al., 1993). The protein synthesis rate and protein morphology at 37 ° C. are very similar for both (FIG. 6, A and B); note that no cold shock protein was found. When these cells were moved to a temperature of 15 ° C. for 1 hour (FIG. 6, C and D), the synthesis of cold shock protein (1) cspA (2) CspB ′ (3) CspB (4) CsdA was very active. Note the prediction that CspB ′ is accompanied by CspB and is either a modified form of CspB or an unidentified cold shock protein (Ezegarei et al., 1996). The rate of cold shock protein synthesis of both constructs is comparable according to the density of the sites. Although the synthesis of most other cellular proteins was significantly reduced in both than at 37 ° C, stronger inhibitory effects were observed in cells modified with pJJG21 / X, S. When cells were incubated for 3 hours at 15 ° C., the synthesis of most cellular proteins recovered to normal levels with a decrease in the overall cold shock protein in cells with pJJG81 / X, S (FIG. 6F). On the other hand, for cells with pJJG21 / X, S, production of total cold shock proteins (labeled 1 to 4) was still very high and production of other cellular proteins was reduced (FIG. 6E). The 5′UTR overproduction of mRNA results in inhibition of cspA as well as other cold shock genes, suggesting that cold shock protein genes are regulated by general mechanisms. It was also confirmed that the inhibition of cold shock adaptation was due to the 5′-UTR overproduction of cspA mRNA that inhibited the synthesis of other cellular proteins.

상기 진술된 결과에 기초하여 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성은 다른 세포 단백질의 억제를 수반한다. 이는 저온 충격시 세포의 성장이 일반 형태의 세포에서 보다 cspA mRNA의 5`UTR 을 과다 생성하는 세포에 더 심각하게 억제 영향을 미친다는 것을 의미한다. pUC19-600 나 pUC19-2G(도 3. 보라)를 함유한 세포의 성장은 실제로 심각하게 억제되었다. 이것은 오랜 성장 지체 기간으로 인해 발생한다. (자료 없음)Based on the results stated above, 5′UTR overproduction of cspA mRNA involves the inhibition of other cellular proteins. This means that the cell growth during cold shock has a more severe inhibitory effect on cells that overproduce 5′UTR of cspA mRNA than on normal forms of cells. The growth of cells containing pUC19-600 or pUC19-2G (see Figure 3.) was indeed severely inhibited. This is caused by a long period of growth retardation. (no data)

실시예 6: cspA 과다생성의 영향Example 6: Effect of cspA Overproduction

cspA mRNA의 5`UTR의 과다 출현은 CspA의 연장된 과다 생성을 야기한다(도 2 참조). 따라서 상기 관찰된 효과는 cspA mRNA의 5`UTR보다는 CspA과다 생성이 그 이유일 가능성이 있다. 이러한 가능성은 전체 cspA 유전자를 보유하고 pJJG02 를 함유하는 CL83 세포를 이용하여 실험할 수 있다. 박동 분류 실험은 상기 묘사된 바 대로 진행된다. 도 7에서 보여지듯, pUC19을 포함하는 CL83과 함께 cspA 와 csdA (단백질X 유전자)가 15℃로 온도 변화후 1시간에 유도되었으며(레인1, 2), 온도 변화 후 3시간에 기초 수준으로 돌아왔다.(레인 3). 다른 한편으로 세포가 pJJG02와 변형될 시에는 cspA 출현은 15℃에서 유도되었을 뿐만 아니라, 두 측면의 젤라틴 전기 영동으로 측정된 바대로는 pUC19을 포함하는 세포보다 높았다(데이타 없음). 높은 CspA생성이 15℃에서 3시간동안에 관찰됨을 주목하라(레인 6). 저온 충격 후 3시간 동안의 CspA 과다 생성이 이미 제시된 cspA 5`UTR 과다 생성의 경우와 매우 유사함에도 불구하고 세포 성장의 오랜 성장 지체 기간이 없음과 CspB와 CsdA 와 같은 다른 저온 충격 단백질의 지체된 생성이 없음이 동일한 시간에 관찰되었다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이는 cspA mRNA의 5`UTR와 CspA의 동반 생성이 오직 5`UTR의 과다 생성의 영향을 저지했으며, 저온 충격 이후 3시간에서 높은 수준의 CspA 생성이 이와 같은 영향의 원인이 아니라는 것을 의미한다. Excessive appearance of 5′UTR of cspA mRNA results in prolonged overproduction of CspA (see FIG. 2). Therefore, the observed effect may be due to CspA overproduction rather than 5`UTR of cspA mRNA. This possibility can be experimented with CL83 cells carrying the entire cspA gene and containing pJJG02. The beat classification experiment proceeds as described above. As shown in FIG. 7, cspA and csdA (protein X gene) with CL83 containing pUC19 were induced 1 hour after temperature change to 15 ° C. (lanes 1 and 2) and returned to basal level at 3 hours after temperature change. (Lane 3). On the other hand, when cells were transformed with pJJG02, the appearance of cspA was not only induced at 15 ° C., but also higher than cells containing pUC19 as measured by gelatin electrophoresis on both sides (no data). Note that high CspA production is observed at 15 ° C. for 3 hours (lane 6). Although CspA overproduction for 3 hours after cold shock is very similar to the previously shown cspA 5`UTR overproduction, there is no long growth retardation period for cell growth and delayed production of other cold shock proteins such as CspB and CsdA. It is important to note that this absence was observed at the same time. This implies that the combined production of 5'UTR and CspA of cspA mRNA inhibited the effects of overproduction of 5UTR only, and that high levels of CspA production at 3 hours after cold shock were not the cause of this effect.

실시예 7: 억제제 결합 위치의 동정Example 7: Identification of Inhibitor Binding Sites

우리는 cspA mRNA의 5`UTR 내 cspA 억제에 책임이 있는 특정 부분을 발견하기 위해 노력했다. cspA, cspB, csdA내 5`UTR에서 일반적으로 발견되는 11개 염기서열 때문에, cspA mRNA의 5`UTR의 +1 부터 +25까지 위치의 배열을 포함하는 이 부분이 실험되었다. 이 부분은 p2JTEK구성을 위해 pUC19내 cspA 프로모터의 조절하에 놓여졌다. p2JTEK를 포함하는 세포는 37℃에서 15℃로의 온도 변화 후 3시간에 총 단백질 합성의 형태를 살펴보기 위해 연구되었다. 도 8의 레인 3에서 보여지듯, CspA 와 CsdA 생성은 확실히 저지되었고 다른 세포 단백질의 억제도 수반되었는데 이는 pUC19 함유의 세포와 비교할 때 더 밝은 배경을 가진 것으로 알 수 있다.(도 8, 레인 1) p6mTEK를 포함하는 세포는 오직 cspA mRNA(도 8, 레인 2) +1부터 +6까지의 부분만을 전사했고, pUC19세포(도 8, 레인 1)와 동일한 형태를 보인다. 이는 cspA 저지의 부분이 cspA mRNA의 5`UTR 의 첫 25개 염기서열내에 존재한다는 것을 지시한다. We sought to identify specific parts of cspA mRNA responsible for cspA inhibition in the 5`UTR. Because of the 11 base sequences commonly found in 5'UTRs in cspA, cspB, and csdA, this region was tested, which included an array of positions from +1 to +25 of the 5'UTR of cspA mRNA. This portion was placed under the control of the cspA promoter in pUC19 for p2JTEK construction. Cells containing p2JTEK were studied to examine the morphology of total protein synthesis three hours after a temperature change from 37 ° C. to 15 ° C. As shown in lane 3 of FIG. 8, CspA and CsdA production was obviously inhibited and accompanied by inhibition of other cellular proteins, which can be seen to have a brighter background compared to cells containing pUC19 (FIG. 8, lane 1). Cells containing p6mTEK only transcribed cspA mRNA (Fig. 8, lane 2) +1 to +6 and showed the same shape as pUC19 cells (Fig. 8, lane 1). This indicates that the portion of cspA inhibition is present in the first 25 nucleotide sequences of 5′UTR of cspA mRNA.

실시예 8: cspA 5`UTR 의 결실 분석Example 8: Deletion Analysis of cspA 5′UTR

이미 우리는 두 종류의 lacZ 유전자가 전사적으로 cspA mRNA의 +26(pKM67; Mitta et al.,1997)혹은 +143(pJJG78; Jiang et al., 1996)에서 cspA에 융합되는 cspA-lacZ 융합을 구성했다. pJJG78을 포함하는 세포의 베타 갈락토시다아제 활성은 37℃에서는 매우 낮았고 15℃로 온도 변화 후 2시간 동안에 약 10배로 증가했다. 반면 pKM67을 포함하는 세포의 베타 갈락토시다아제 활성은 37℃에서도 매우 높았다.(미타등, 1997) cspA mRNA의 5`UTR내 +26에서 +143까지의 부분이 저온 충격 유도에 다음 3가지의 가능한 기능을 하는 것으로 판단된다: (I) 37℃에서의 cspA 발현 억제, (II) 저온충격에 대한 mRNA 안정화, (III) 15℃에서의 번역 효율성(Mitta et al., 1997).Already we construct cspA-lacZ fusions in which two lacZ genes are fused to cspA transcriptionally at +26 (pKM67; Mitta et al., 1997) or +143 (pJJG78; Jiang et al., 1996) of cspA mRNA. did. Beta galactosidase activity of cells containing pJJG78 was very low at 37 ° C. and increased approximately 10-fold over 2 hours after temperature change to 15 ° C. On the other hand, beta galactosidase activity of pKM67-containing cells was very high even at 37 ° C (Mita et al., 1997). It is believed to function as: (I) inhibition of cspA expression at 37 ° C., (II) mRNA stabilization against cold shock, (III) translation efficiency at 15 ° C. (Mitta et al., 1997).

5'-UTR의 어느 부분이 cspA 발현의 양성 또는 음성조절에 관여하는 가를 조사하기 위하여 우리는 5'-UTR의 결실 분석을 시도하고, cspA의 저온-충격 유도 상에서 여러 가지 결실효과를 시험하였다. 이를 위하여 약 30개 염기마다 26개 내지 32개 염기 결실이 있는 일련의 5'-UTR 결실 돌연변이체를 작제하고, 생성된 5'-UTR을 cspA의 13번째 아미노산 잔기에서 번역적으로 lacZ에 융합시킨다. 생성된 플라스미드 pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 및 pMM026은 각각 +2에서 +27까지, +28에서 +55까지, +56에서 +86까지, +86에서 +117까지, +118에서 +143까지의 5'-UTR내 결실 돌연변이를 포함한다(도 9A). pMM024의 경우 +56에서 +85의 결실은 원래 디자인되어 있으나 형질전환체를 분석하면 +86 위치에서 외부 염기 결실을 포함한다. 야생형 cspA-lacZ 번역 융합 작제물인 플라스미드 pMM67(미타 등, 1997)은 대조구로서 사용되었다. 작제된 유전자가 자신의 발현에 다중복제 영향을 주는 것을 피하게 하기 위하여, 낮은 복제수 하에서 pBR322 유도체를 유지시킨다고 알려져 있는 pcnB 돌연변이체인 E. coli AR137(로필라토 등, 1986)는 형질전환의 숙주로서 사용되었다.To investigate which part of the 5'-UTR is involved in the positive or negative regulation of cspA expression, we attempted a deletion assay of 5'-UTR and tested various deletion effects on cold-shock induction of cspA. To this end, a series of 5'-UTR deletion mutants with 26 to 32 base deletions per about 30 bases are constructed and the resulting 5'-UTRs are translated fused to lacZ at the 13th amino acid residue of cspA. . The resulting plasmids pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 and pMM026 are +2 to +27, +28 to +55, +56 to +86, +86 to +117, +118 to +143, respectively. And deletion mutations in the '-UTR (FIG. 9A). The deletion of +56 to +85 for pMM024 was originally designed, but analysis of the transformants included external base deletions at the +86 position. Plasmid pMM67 (Mita et al., 1997), a wild type cspA-lacZ translational fusion construct, was used as a control. In order to avoid the multiplication effect of the constructed gene on its expression, E. coli AR137 (Rofilato et al., 1986), a pcnB mutant known to maintain pBR322 derivatives under low copy numbers, is a host of transformation. Was used.

형질전환된 세포는 37℃에서 M9-카사미노 산 배지에서 성장시키고, 온도를 37℃에서 15℃로 감온시킨 후 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. 37℃(도 9B에서 0 시간 점)에서, 베타-갈락토시다제 활성은 야생형 pMM67을 함유하는 세포에서 보다 pMM024(△56-86) 및 pMM025(△86-117)를 함유하는 세포에서 10 배 더 높은 활성을 보인 반면, 다른 결실 돌연변이체 [pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM026(△118-143)]는 매우 낮은 베타-갈락토시다제 활성을 나타내었다. 이들 결과는 염기 +56에서 +117까지의 5'-UTR 영역이 37℃에서 cspA의 발현억제 영역에 포함된다는 것을 제시한다. 흥미롭게도 베타-갈락토시다제 활성은 온도 감온 후에 pMM024(△56-86)을 사용할 경우에는 거의 5배가 증가한 반면 pMM025(△86-117)을 사용할 경우에는 단지 2배 이하로 증가하였으며, 이는 pMM025(△86-117)에서 절단된 영역이 cspA의 저온-충격 유도에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 제시하는 것이다. pMM025(△86-117)를 사용한 결과와 유사하게, pMM023(△28-55)를 사용한 베타-갈락토시다제 활성은 저온에서는 거의 유도되지 않았다. 특히 베타-갈락토시다제 활성이 37℃ 및 15℃ 양쪽에서 매우 낮기 때문에 pMM026(△118-143)에서 절단된 영역이 cspA 발현에서는 고온과 저온 양쪽에서 결정적인 역할을 하는 것으로 보인다(도 9B). cspA 자동 조절(지앙 등, 1996)에 포함되어 있는 콜드-박스 서열을 포함하는 염기 +2 내지 +27(pMM022) 영역의 결실은 예상할 수 있는 바와 같이 cspA의 저온-충격 유도에는 거의 효과가 없다. Transformed cells were grown in M9-casamino acid medium at 37 ° C., and the beta-galactosidase activity was measured after the temperature was reduced from 37 ° C. to 15 ° C. At 37 ° C. (time point 0 in FIG. 9B), beta-galactosidase activity was 10-fold in cells containing pMM024 (Δ56-86) and pMM025 (Δ86-117) than in cells containing wild type pMM67. While showing higher activity, other deletion mutants [pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55), and pMM026 (Δ118-143)] showed very low beta-galactosidase activity. These results suggest that the 5'-UTR region from base +56 to +117 is included in the expression suppression region of cspA at 37 ° C. Interestingly, beta-galactosidase activity increased almost fivefold with pMM024 (Δ56-86) after temperature reduction, but only less than two times with pMM025 (Δ86-117), which was pMM025. It is suggested that the region cleaved at (Δ86-117) plays an important role in the cold-shock induction of cspA. Similar to the results with pMM025 (Δ86-117), beta-galactosidase activity with pMM023 (Δ28-55) was hardly induced at low temperatures. In particular, since the beta-galactosidase activity is very low at both 37 ° C. and 15 ° C., the cleaved region at pMM026 (Δ118-143) appears to play a decisive role both at high and low temperatures in cspA expression (FIG. 9B). Deletion of the base +2 to +27 (pMM022) region, including the cold-box sequence, included in cspA autoregulation (Jiang et al., 1996), as would be expected, has little effect on cold-shock induction of cspA. .

실시예 9: cspA-lacZ mRNA의 분석Example 9: Analysis of cspA-lacZ mRNA

상기에서 기술한 바와 같이, pMM022(Δ2-27)를 제외한 5'-UTR의 모든 결실 돌연변이는 cspA의 저온충격 유도에 영향을 준다. cspA 프로모터는 심지어 37℃에서도 활성이 있다고 알려져 있다(골든버그등, 1997; 팡등, 1997; 미타등, 1997). 모든 결실 구성체가 완전한 cspA 프로모터를 갖고 있기 때문에(도 9A), 상기 구성체의 전사 효율이 동일할 것으로 사료된다. 한편, cspA mRNA 안정성은 성장 온도에 의존하여 상당히 상이하다(브랜디등, 1996; 골든버그등, 1996; 배등, 1997; 팡등, 1997; 골든버그등, 1997; 미타등, 1997). 그러므로, 저온에서의 cspA 발현에 있어서 결실 돌연변이 효과는 구성체의 상이한 mRNA 안정성에 기인할 수 있다. 이와같은 부분을 조사하기 위하여, 37℃ 및 15℃에서 리팜피신 첨가후 상이한 시간에 각 돌연변이에 대한 cspA-lacZ 양을 정량화하여 프라이머 확장 분석을 실시하였다(도 10A). 양성 또는 음성 다중복제 효과를 피하기 위하여 pcnB 돌연변이인 균주 AR137을 사용하였다. 각 반응 시간에서의 전사물 양은 포스포이미저를 사용하여 측정하였으며, 잔존 mRNA 양(제로 시간에서의 양 퍼센트)은 도 10B에서 도시된 바와 같이 플롯되었다. 모든 전사물은 30 내지 45초로 측정된 반감기를 가지며 37℃에서 불안정하였다. 그러나, 15℃에서는 이들의 반감기가 20 내지 40분으로 매우 안정하게 되었다. 이들 반감기는 야생형 염색체 cspA(팡등, 1997; 골든버그등 1997)의 반감기 뿐만 아니라 앞서 수득한 야생형 구성체 pMM67의 반감기와 유사하다(미타등, 1997). 저온에서의 유사 mRNA 반감기와 비교하여 15℃에서 유도된 β-갈락토시다아제 활성은 도 9B에 도시된 바와 같이 모든 구성체에 있어서 다양하다. As described above, all deletion mutations in the 5'-UTR except pMM022 (Δ2-27) affect the cold shock induction of cspA. The cspA promoter is known to be active even at 37 ° C (Goldenberg et al., 1997; Fang et al, 1997; Mita et al., 1997). Since all deletion constructs have a full cspA promoter (FIG. 9A), the transcriptional efficiency of these constructs is believed to be the same. CspA mRNA stability, on the other hand, varies considerably depending on growth temperature (Brandy et al., 1996; Goldenberg et al., 1996; Breed, 1997; Fang et al., 1997; Goldenberg et al., 1997; Mita et al., 1997). Therefore, deletion mutation effects on cspA expression at low temperatures may be due to the different mRNA stability of the construct. To investigate this portion, primer extension analysis was performed by quantifying cspA-lacZ amounts for each mutation at different times after addition of rifampicin at 37 ° C. and 15 ° C. (FIG. 10A). Strain AR137, a pcnB mutant, was used to avoid positive or negative multiplication effects. The amount of transcript at each reaction time was measured using a phosphoimator, and the remaining mRNA amount (percentage amount at zero time) was plotted as shown in FIG. 10B. All transcripts had a half-life measured between 30 and 45 seconds and were unstable at 37 ° C. However, at 15 ° C., their half lives became very stable at 20 to 40 minutes. These half-lives are similar to those of the wild-type construct pMM67 obtained earlier (Mita et al., 1997) as well as the half-life of wild-type chromosome cspA (Pang et al, 1997; Goldenberg et al. 1997). The β-galactosidase activity induced at 15 ° C. compared to similar mRNA half-life at low temperatures is varied for all constructs as shown in FIG. 9B.

상기 결과는 β-갈락토시다아제 활성으로 측정된 cspA 유도 효율이 각 결실 구성체의 mRNA 안정성과 연관되어 있지 않고, 오히려 각 구성체의 mRNA 양 및/또는 번역 효율과 관련되어 있다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 발명의 발명자는 프라이머 확장 방법을 사용하여 저온 충격 후 상이한 시간 포인트에서 각 구성체에 대한 mRNA 양을 조사하였다. 이 결과는 도 11A에 도시되어 있으며 전사물의 양은 포스포이미저(phosphoimager)로 측정하였다. 이들의 상대적 양은 제로 시간에서의 pMM67 전사물양을 1로 하여 계산되었다(도 11B). 37℃에서, pMM022(Δ2-27) 및 pMM024(Δ56-86)에 대한 전사물의 양은 야생형 구성체 pMM67(도 11B의 컬럼 1)과 유사하였다. 37℃에서의 pMM024(Δ56-86)의 β-갈락토시다아제 활성은 pMM022(Δ2-27)보다 10배 이상 높았다는 사실을 주지하여야 한다(도 9B). pMM023(Δ28-55), pMM025(Δ86-117) 및 pMM026(Δ118-143)의 경우에 있어서, 37℃에서 전사물의 양은 pMM67의 약 절반이었다. 또한, pMM025(Δ86-117)의 β-갈락토시다아제 활성이 pMM023(Δ28-55) 및 pMM026(Δ118-143)보다 10배 이상 높았다는 사실을 주지하여야 한다(도 9B). 이와같은 결과는 37℃에서 전사물 양과 β-갈락토시다아제 활성사이에 연관이 없음을 나타낸다.The results indicate that cspA induction efficiency measured by β-galactosidase activity is not related to mRNA stability of each deletion construct, but rather to the mRNA amount and / or translation efficiency of each construct. Therefore, the inventors of the present invention investigated the amount of mRNA for each construct at different time points after cold shock using the primer extension method. This result is shown in FIG. 11A and the amount of transcript was measured with a phosphoimager. Their relative amounts were calculated with the amount of pMM67 transcripts at zero time as 1 (FIG. 11B). At 37 ° C., the amount of transcript for pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86) was similar to wild type construct pMM67 (column 1 of FIG. 11B). It should be noted that the β-galactosidase activity of pMM024 (Δ56-86) at 37 ° C. was at least 10 times higher than pMM022 (Δ2-27) (FIG. 9B). For pMM023 (Δ28-55), pMM025 (Δ86-117) and pMM026 (Δ118-143), the amount of transcript at 37 ° C. was about half of pMM67. It should also be noted that the β-galactosidase activity of pMM025 (Δ86-117) was at least 10 times higher than pMM023 (Δ28-55) and pMM026 (Δ118-143) (FIG. 9B). This result indicates that there is no association between transcript amount and β-galactosidase activity at 37 ° C.

실시예 10: 5'-UTR에 의한 전사 조절Example 10 Transcription Control by 5′-UTR

온도를 하향조정(다운시프트)한 후, 모든 구성체에서 급격히 증가된 cspA-lacZ mRNA의 양과 유도 패턴을 도 11A 및 11B에 나타내었다. 이들은 온도를 다운시프트 한 시간 후 최대유도가 관찰되어지는 야생형 pMM67과 전사물의 축적에 있어서 매우 유사한 패턴을 보였다. mRNA 수준의 패턴은 pMM67과 pMM024(△56-86)간에는 매우 유사한 반면, 나머지 다른 구성체들의 경우 비록 각각의 시간 포인트에서 그들의 mRNA 양들이 pMM67 mRNA 양의 약 절반정도이지만 유사한 유도 패턴을 나타내었다. 모든 결실 구성체의 프로모터 활성이 동일하다고 여겨지며, 그들의 mRNA 안정성 또한 야생형 구성체(도 10B)의 안정성과 매우 유사하기 때문에, pMM024(△56-86)를 제외한 모든 결실 구성체에서의 보다 낮은 mRNA 양은 5'-UTR 내의 보다 느린 전사 연장율 및/또는 전사 감쇠에 기인하는 것 같다. 주목할만한 발견으로는 저온충격 후에 축적된 pMM026(△118-143)에 대한 mRNA의 양이 pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)에 대한 mRNA 양과 동일한 것이었다(도 11B 참조). 그럼에도 불구하고 β-갈락토시다아제 활성의 저온 충격 유도는 pMM023(△118-143)에 대해서 저온충격처리 기간동안 내내 매우 낮았으며, 이는 상기 구성체에 대한 mRNA가 매우 불완전하게 번역되었다는 것을 의미한다. 15℃에서의 상대적 번역 효율은 모든 구성체에 대해서 저온 충격동안의 β-갈락토시다아제 활성 증가 및 mRNA 양으로 계산된다(도 11의 도면 기호설명의 간략한 설명을 참조). 도 11C에 도시된 바와 같이, pMM026(△118-143) mRNA의 번역 효율은 극히 불량하였으며, pMM67 mRNA 번역 효율의 9.5%로 계산되었다(도 11C의 6 열). 즉, 5'-UTR의 +118에서 +143까지의 염기 결실은 번역에 부정적 영향을 미친다는 것은 분명하다. pMM026(△118-143) 이외에도, pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117) mRNA의 번역 효율도 비교적 낮은 수준이며, 각각 pMM67 mRNA 번역효율의 54% 및 36%로 계산되었다. 이와같은 결과는 mRNA의 번역 효율이 cspA 발현 조절에 있어서 중요한 역할을 하며, 특히, 5'-UTR의 +118 내지 +143 염기 영역은 변형 효율에 중요한 역할을 한다는 것을 분명하게 나타낸다.After down-regulation of the temperature, the amount and induction pattern of cspA-lacZ mRNA rapidly increased in all constructs are shown in FIGS. 11A and 11B. They showed a very similar pattern in the accumulation of transcripts and wild-type pMM67, where maximum induction was observed after one hour of downshift. The pattern of mRNA levels was very similar between pMM67 and pMM024 (Δ56-86), while the other constructs showed a similar induction pattern, although at each time point their mRNA amounts were about half the amount of pMM67 mRNA. Since the promoter activity of all deletion constructs is considered to be the same, and their mRNA stability is also very similar to that of the wild type construct (FIG. 10B), the lower mRNA amount in all deletion constructs except pMM024 (Δ56-86) is 5′-. It is likely due to slower rate of transcription extension and / or transcription attenuation in the UTR. Notable findings indicate that the amount of mRNA for pMM026 (Δ118-143) accumulated after cold shock and the amount of mRNA for pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) It was the same (see FIG. 11B). Nevertheless, the cold shock induction of β-galactosidase activity was very low throughout the cryoshock treatment period for pMM023 (Δ118-143), indicating that the mRNA for the construct was very incompletely translated. Relative translation efficiency at 15 ° C. is calculated as the increase in β-galactosidase activity and mRNA levels during cold shock for all constructs (see brief description in Fig. 11 symbol description). As shown in FIG. 11C, the translational efficiency of pMM026 (Δ118-143) mRNA was extremely poor and was calculated as 9.5% of pMM67 mRNA translation efficiency (column 6 in FIG. 11C). That is, it is clear that base deletions from +118 to +143 of the 5'-UTR negatively affect translation. In addition to pMM026 (Δ118-143), the translational efficiency of pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) mRNAs was also relatively low, calculated as 54% and 36% of pMM67 mRNA translation efficiency, respectively. These results clearly show that the translational efficiency of mRNA plays an important role in the regulation of cspA expression, in particular the +118 to +143 base region of the 5'-UTR plays an important role in the modification efficiency.

저온 충격 유발 유전자인 cspA, cspB 및 cspG의 5'-UTR 영역의 뉴클레오티드 서열 비교를 통하여 도 12에 도시된 바와 같이 이들 유전자에 공통적으로 매우 잘 보존된 13개 염기 서열(cspA의 +123에서 +135번 염기)이 존재한다는 것을 알 수 있다.The comparison of the nucleotide sequences of the 5'-UTR regions of the cspA, cspB and cspG genes, which are the cold shock inducing genes, showed the 13 well-conserved base sequences (+123 to +135 of cspA in common) as shown in FIG. Base) is present.

흥미롭게도 이들 13개 염기서열은 샤인-달가노(Shine-Dalgarno) 서열 바로 가까이의 상부에 위치되고 안정한 이차 구조를 형성하도록 팔린드로믹(palindromic) 서열을 함유한다(△G=-9.5 kcal; 도 12 및 14 참조). 또한 16S rRNA의 1023 내지 1035 염기 영역에 상보적이다(도 12). pMM026(△118-143) mRNA에 있어서, 이와같은 상류 박스 영역이 결실되어 있으며, 이는 낮은 mRNA 번역효율의 주된 원인이 될 수 있다. Interestingly, these 13 sequences contain a palindromic sequence located at the top just near the Shine-Dalgarno sequence and forming a stable secondary structure (ΔG = -9.5 kcal; 12 and 14). It is also complementary to the 1023 to 1035 base regions of 16S rRNA (FIG. 12). In the pMM026 (Δ118-143) mRNA, this upstream box region is deleted, which may be a major cause of low mRNA translation efficiency.

번역 효율에 있어서의 상류 박스의 역할을 특징화하기 위해서, 2개의 새로운 작제물을 제조하였다. 이중 하나의 작제물(pKNJ37)에는 정확히 13개 염기 상류-박스 서열이 야생형 cspA-lacZ 작제물(pMM007)로부터 결실되었고 또 다른 작제물(pKNJ38)에는 13개 염기 서열이 도 13A에 도시된 것처럼 pKM67(Mitta et al., 1997)의 SD의 상류 영역에 첨가되었다. pKM67에 있어서 lacZ 유전자는 +26 염기에서 혼성화되고, 5'UTR에서의 실질적인 삭제 결과로서 저온 충격에 따른 어떠한 추가적인 유도 없이 37℃에서 β-갈락토시다아제가 발현되었다는 것을 나타낸다. 두 pMM007 및 pMM67은 각각 pRS414와 pKM005의 상이한 벡터에서 정확히 동일한 삽입물 cspA를 보유한다는 것을 주지하여야 한다. 이들 2개 플라스미드(pMM007 및 pMM67)의 β-갈락토시다아제 활성도의 저온 충격 유도 패턴은 서로 유사하다(데이타는 표시하지않음). pKNJ37, pMM007, pKNJ38 및 pKM67으로 세포를 형질전환시키고, β-갈락토시다아제의 저온 충격 유도를 조사하였다. 상류 박스(pKNJ37)의 결실은 37℃에서 뿐만 아니라 저온 충격에 의해서도 β-갈락토시다아제 활성을 크게 낮추었다. 이같은 결과와는 반대로, 상부 박스가 pKM67의 SD 서열의 13개 상류염기에 삽입될 경우, 37℃에서 β-갈락토시다아제의 본질적 발현이 약 20% 증가된다(도 13B). 또한 상기 증가는 저온 충격에서도 유지된다. 상기 결과는 상류-박스 서열이 cspA의 효과적 번역과 관련이 있다는 개념을 뒷받침한다. 본 발명에서 유용한 5'-UTR의 특정 서열은 5'- GCCGAAAGGCACA- 3'(SEQ ID NO: 48), 5'- GCCGAAAGGCUCA- 3'(SEQ ID NO: 49) 및 5'- GCCGAAAGGCCCA- 3'(SEQ ID NO: 50)을 포함한다(도 12 참조).To characterize the role of upstream boxes in translation efficiency, two new constructs were prepared. In one of these constructs (pKNJ37) exactly 13 base upstream-box sequences were deleted from wild type cspA-lacZ construct (pMM007) and in another construct (pKNJ38) 13 base sequences were shown in pKM67 as shown in FIG. 13A. (Mitta et al., 1997) to the upstream region of SD. The lacZ gene for pKM67 hybridizes at +26 bases, indicating that β-galactosidase was expressed at 37 ° C. without any further induction following cold shock as a result of substantial deletion at 5′UTR. It should be noted that both pMM007 and pMM67 carry exactly the same insert cspA in different vectors of pRS414 and pKM005, respectively. The cold shock induction patterns of the β-galactosidase activity of these two plasmids (pMM007 and pMM67) are similar to each other (data not shown). Cells were transformed with pKNJ37, pMM007, pKNJ38 and pKM67 and investigated the cold shock induction of β-galactosidase. The deletion of the upstream box (pKNJ37) significantly lowered β-galactosidase activity not only at 37 ° C. but also by cold shock. Contrary to these results, when the top box is inserted into 13 upstream bases of the SD sequence of pKM67, the essential expression of β-galactosidase is increased by about 20% at 37 ° C. (FIG. 13B). The increase is also maintained in low temperature shocks. The results support the notion that upstream-box sequences are associated with effective translation of cspA. Particular sequences of 5'-UTRs useful in the present invention are 5'- GCCGAAAGGCACA-3 '(SEQ ID NO: 48), 5'- GCCGAAAGGCUCA-3' (SEQ ID NO: 49) and 5'- GCCGAAAGGCCCA-3 '( SEQ ID NO: 50) (see FIG. 12).

현재는 하기와 같이 cspA 발현이 전사, mRNA 안정성 및 번역 수준에서 조절된다고 사료된다: (ⅰ) cspA 유전자는 UP 요소가 구비된 강한 프로모터를 포함하며, 비록 cspA 유전자의 전사가 저온 충격에 따른 어떠한 새로운 단백질 합성을 요구하지는 않지만 이는 37℃ 및 15℃ 모두에서(fang et al., 1997; goldenberg et al., 1997; Mitta et al., 1997) 작용한다. (ⅱ) cspA mRNA는 개시 코돈의 하류에 하류-박스(DB) 서열을 포함하며, 상기 cspA mRNA는 낮은 온도에서의 번역 개시능을 향상시키는데 중요한 역할을 한다(Etchegaray and Inouye, unpublished: Mitta et al., 1997). (ⅲ) cspA mRNA는 159개 염기로 구성된 흔치않게 긴 5'-UTR(Tanabe et al., 1992)를 포함하며, 37℃에서 매우 불안정하다(Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1996; Bae et al., 1997; Fang et al., 1997; Jiang et al., 1997; Goldenbert et al., 1997; Mitta et al., 1997). 저온 충격 즉시, cspA mRNA는 안정화된다. 다시말해서, 상기 저온 충격에 따른 mRNA의 안정화는 초기의 어떠한 새로운 단백질 합성을 요구하지 않는다. 5'-UTR의 +26 내지 +143 영역이 cspA-lacZ 혼성 작제물로부터 삭제될 경우, 심지어 37℃ 하에서도 높은 β-갈락토시다제 활성이 획득된다(Mitta et al., 1997). 5'-UTR에 있어서, SD 서열의 상류 바로 위에 RNaseE 절단 자리로 추정되는 서열이 존재한다(Fang et al., 1997). 상기 영역에서 3개 염기 치환 변이로 인하여 150 배 향상된 mRNA 안정성을 야기시키므로 상기 절단 자리는 cspA mRNA의 심한 불안정성에 관련된 것으로 사료되며, 심지어 37℃에서도 높은 CspA 생산이 가능하다(Fang et al. 1997). 즉, cspA mRNA의 예외적으로 긴 5'-UTR은 37℃에서의 불안정성에 책임이 있다는 것은 분명하다. cspA가 저온 충격에 의해 유도될 수 있는 것과 마찬가지 방법으로, 5'-UTR은 37℃에서 극히 불안정한 cspA mRNA를 제조한다고 추측할 수 있다. 비록, cspA mRNA가 안정되어지고 온도 민감성 RNaseE 변이주에서 허용되지 않는 온도하에서 축적되지만, CspA 생산이 상기 조건하에서 검출되지 않으며(Fang et al., 1997), 이는 mRNA 안정성 이외의 또다른 역할이 5'-UTR에서 존재할 수 있다는 것을 제시한다는 점에서 가치있는 언급이라고 할 수 있다. It is currently believed that cspA expression is regulated at the level of transcription, mRNA stability and translation as follows: (iii) The cspA gene contains a strong promoter with an UP element, although the transcription of the cspA gene may cause any new Although protein synthesis is not required, it operates at both 37 ° C. and 15 ° C. (fang et al., 1997; goldenberg et al., 1997; Mitta et al., 1997). (Ii) cspA mRNA comprises a downstream-box (DB) sequence downstream of the initiation codon, which cspA mRNA plays an important role in improving translation initiation at low temperatures (Etchegaray and Inouye, unpublished: Mitta et al. , 1997). (Iii) cspA mRNA contains an unusually long 5'-UTR of 159 bases (Tanabe et al., 1992) and is very unstable at 37 ° C (Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1996 Bae et al., 1997; Fang et al., 1997; Jiang et al., 1997; Goldenbert et al., 1997; Mitta et al., 1997). Immediately after cold shock, cspA mRNA is stabilized. In other words, stabilization of mRNA following cold shock does not require any new protein synthesis in the early days. When the +26 to +143 region of the 5'-UTR is deleted from the cspA-lacZ hybrid construct, high β-galactosidase activity is obtained even under 37 ° C (Mitta et al., 1997). For the 5'-UTR, there is a sequence presumed to be the RNaseE cleavage site upstream of the SD sequence (Fang et al., 1997). The cleavage site is thought to be related to severe instability of cspA mRNA because it results in 150-fold enhanced mRNA stability due to three base substitution mutations in this region, even at high temperatures of 37 ° C. (Fang et al. 1997). . In other words, it is clear that the exceptionally long 5′-UTR of cspA mRNA is responsible for instability at 37 ° C. In the same way that cspA can be induced by cold shock, it can be inferred that 5'-UTR produces extremely unstable cspA mRNA at 37 ° C. Although cspA mRNA stabilizes and accumulates at temperatures that are unacceptable in temperature sensitive RNaseE mutants, CspA production is not detected under these conditions (Fang et al., 1997), suggesting another role other than mRNA stability is 5 '. It's a valuable statement in that it suggests that it can exist in the -UTR.

cspA 발현에 있어서, cspA mRNA의 예외적으로 긴 5'-UTR의 역할을 추가로 밝히려고 시도하였다. 전체 5'-UTR을 포함하는 일련의 26 내지 32 베이스 결실 변이주들을 제조하였다. 이와같이 변이된 5-'UTR 영역은 DB 서열 다음의 CspA의 13번째 아미노산 잔기에서 lacZ에 번역적으로 융합되었다. 37℃에서, pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM026(△118-143)은 야생형 pMM67과 유사한 β-갈락토시다아제 활성을 나타내었으며, pMM024(△56-86) 및 pMM025(△86-117)은 pMM67에 비해 10배 높은 β-갈락토시다아제 활성을 나타내었으며, 이는 +56 에서 +117번 염기 영역이 37℃에서의 cspA 발현 억제에 포함된다는 것을 의미한다.Attempts were made to further elucidate the role of the exceptionally long 5'-UTR of cspA mRNA in cspA expression. A series of 26-32 base deletion mutants were prepared comprising the entire 5'-UTR. This mutated 5-'UTR region was translated fused to lacZ at the 13th amino acid residue of CspA following the DB sequence. At 37 ° C., pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55) and pMM026 (Δ118-143) exhibited β-galactosidase activity similar to wild type pMM67, pMM024 (Δ56-86) And pMM025 (Δ86-117) showed 10-fold higher β-galactosidase activity than pMM67, meaning that the base region at +56 to +117 is involved in inhibition of cspA expression at 37 ° C.

온도를 하향조정(downshift)한 후의 β-갈락토시다아제 활성에 기초하여, 변이주(mutant)를 3 부류로 나눌 수 있다; Ⅰ부류 [pMM022(△2-27) 및 pMM024(△56-86)]에 있어서 β-갈락토시다아제는 pMM67과 유사한 형태로 유도되고, Ⅱ부류[pMM023(△28-55) 및 pMM(△86-117)]에 있어서 β-갈락토시다아제의 저온 충격 유도는 빈약하며, Ⅲ부류[pMM026(△118-143)는 저온 충격 전후 모두에서 매우 낮은 β-갈락토시다아제 활성을 나타내었다. 이와같은 차이점들은 도 10 및 도 11로부터 알 수 있듯이 mRNA의 양이나 안정성에 기인하지 않는다는 것은 가치있는 언급이다. 상기 언급한 바와 같이 이와같은 결과는 5'-UTR이 mRNA의 안정성 이외에도 추가적으로 번역 효율에서 또 다른 역할을 한다는 개념을 뒷받침하고 있다.Based on β-galactosidase activity after downshifting the temperature, the mutants can be divided into three classes; In class I [pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86)], β-galactosidase is induced in a form similar to pMM67, and in class II [pMM023 (Δ28-55) and pMM (Δ). 86-117), the cold shock induction of β-galactosidase is poor, and class III [pMM026 (Δ118-143) showed very low β-galactosidase activity both before and after cold shock. It is worth noting that these differences are not due to the amount or stability of the mRNA as can be seen from FIGS. 10 and 11. As mentioned above, these results support the notion that 5'-UTR plays another role in translation efficiency in addition to mRNA stability.

상이한 구성체에 대한 온도 하향조정 후의 상대 번역 효율은 매우 상이한 차이를 나타내었으며(도 11C), 이는 위에서 언급한 바와 같이 15℃에서의 구성체 분류와 잘 일치한다. pMM022(△2-27)과 pMM024(△56-86)(Ⅰ부류)의 번역 효율은 야생형 pMM67의 번역 효율보다 약간 좋으며, pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)(Ⅱ부류)의 번역 효율은 pMM67 번역 효율의 40 내지 50% 수준이고, pMM026(△118-143)(Ⅲ부류)의 번역 효율은 pMM67 번역 효율의 10% 이하이다.The relative translation efficiency after temperature downregulation for the different constructs showed a very different difference (FIG. 11C), which is in good agreement with the construct classification at 15 ° C. as mentioned above. The translation efficiencies of pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86) (Class I) are slightly better than those of wild type pMM67, and pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) (Class II) ), The translational efficiency of pMM67 translational efficiency is 40-50%, and the translational efficiency of pMM026 (Δ118-143) (Class III) is 10% or less of pMM67 translational efficiency.

pMM026(△118-143)에 있어서, 결실 변이는 mRNA의 안정성 뿐만 아니라 번역 효율에도 분명히 영향을 미친다. 상기 결실된 영역은 저온 충격 유발 cspA 군, cspA, cspG, 및 cspI에 대한 mRNA에서 잘 보존된 13-염기 서열(+123 내지 +135 염기)을 함유하는 것으로 밝혀졌다(도 12 참조). 이와같은 서열 지정된 상류 박스는 야생형 pMm67과 Ⅰ부류 구성체[pMM022(△2-27) 및 pMM024(△56-86)] 모두에서 별개의 2차 구조를 형성할 수 있다(도 14). Ⅰ부류 구성체는 야생형과 유사한 번역 효율을 나타낸다. 야생형 번역 효율의 50%를 나타낸 Ⅱ부류[pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)]에서는, 이와같은 2차 구조가 나타나지 않지만, 이와같은 구성체내 SD 서열 부근의 추측된 2차 구조가 야생형 구성체와 여전히 유사하다. 이와는 반대로, 상류 박스 영역이 결실되면[pMM026(△118-143); 매우 나쁜 번역 효율을 나타내는 Ⅲ부류], SD 영역은 보다 안정한 2차 구조를 형성한다. 이는 pMM026(△118-143)에서 나쁜 번역 효율을 야기시키는 리보솜에 의한 mRNA 인식을 억제하는 것 같다. 그러므로 상류 박스는 리보솜에 매우 접근하기 쉽게 하는 SD 서열 바로 상류의 안정한 2차 구조의 형성을 중단시키도록 작용할 수 있다. 대안적으로, 상류 박스 서열이 16S rRNA 서열의 1023 내지 1035 염기 서열과 상보적이기 때문에(도 12), 상류 박스 서열은 SD 서열과 하부 박스 이외에도 16S rRNA와 결합물을 형성함으로써 번역 효율을 향상시키는 또 다른 cis-요소가 될 수 있다(Mitta et al., 1997). 전체 구성체는 lacZ에 융합되도록 cspA의 동일한 위치를 사용하기 때문에, 번역 효율에서 관찰된 차이들은 번역 연장 수준에서가 아니라 번역 개시 수준에서 존재하는 것으로 사료된다. 이와같은 mRNA와 16S rRNA 사이의 상호 작용은 번역 개시에서 중요한 역할을 한다는 사실이 제시되었다(McCarthy and Brimacombe, 1994). 1052 위치의 U 잔기가 개시 코돈으로부터 6번째 염기와 직접적으로 상호작용한다는 사실에 기초하여 30S 리보솜이 mRNA와 상호작용하는 위치 부근에 16S rRNA의 1023 내지 1035 염기 영역이 존재한다는 것이 밝혀졌다(Dontsova et al., 1992;Rinke-Appel et al., 1993). 또한, G1020, A1021 및 A1022에서의 RNase V1 민감도가 30S 리보솜 서브유니트의 조립 후 즉시 증가되었으며, 이는 이들 잔기들을 포함하는 위치가 표면에 노출된다는 것을 의미한다라고 보고되었다(Power et al., 1998).For pMM026 (Δ118-143), deletion mutations clearly affect not only mRNA stability but also translation efficiency. The deleted region was found to contain well-preserved 13-base sequences (+123 to +135 bases) in mRNA for the cold shock induced cspA group, cspA, cspG, and cspI (see FIG. 12). Such sequenced upstream boxes can form distinct secondary structures in both wild type pMm67 and Class I constructs (pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86)) (FIG. 14). Class I constructs exhibit translation efficiencies similar to wild type. Class II (pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117), which showed 50% of the wild type translation efficiency, did not show such secondary structure, but the estimated secondary near the SD sequence in such a construct. The structure is still similar to wild type constructs. In contrast, if the upstream box region is deleted [pMM026 (Δ118-143); Class III, which shows very poor translation efficiency], the SD region forms a more stable secondary structure. This seems to inhibit the mRNA recognition by ribosomes leading to poor translation efficiency in pMM026 (Δ118-143). The upstream box can therefore act to stop the formation of a stable secondary structure directly upstream of the SD sequence, which makes the ribosomes very accessible. Alternatively, since the upstream box sequence is complementary to the 1023 to 1035 base sequences of the 16S rRNA sequence (FIG. 12), the upstream box sequence forms a conjugate with the 16S rRNA in addition to the SD sequence and the lower box, thereby improving translation efficiency. It can be another cis-element (Mitta et al., 1997). Since the entire construct uses the same location of cspA to fuse to lacZ, the differences observed in translation efficiency are thought to exist at the translation initiation level, not at the translation extension level. This interaction between mRNA and 16S rRNA has been suggested to play an important role in translation initiation (McCarthy and Brimacombe, 1994). Based on the fact that the U residue at position 1052 interacts directly with the sixth base from the initiation codon, it has been found that there are 1023 to 1035 base regions of 16S rRNA near the position where 30S ribosomes interact with mRNA (Dontsova et al., 1992; Rinke-Appel et al., 1993). In addition, RNase V1 sensitivity in G1020, A1021 and A1022 was increased immediately after assembly of the 30S ribosomal subunits, which was reported to mean that the sites containing these residues were exposed to the surface (Power et al., 1998). .

번역에 있어서 상류 박스의 제시된 역할과 동일하게, 상류 박스 서열을 pMM67에 첨가하는 것은 20% 정도의 β-갈락토시다아제 활성 증가를 야기시켰다. 한편, 정확히 13-염기 상류 박스 서열[도 13에서 pKNJ37(△123-135)]의 결실은 37℃에서 β-갈락토시다아제의 활성이 50% 감소되고 보다 낮은 수준의 저온 충격 유도를 야기시켰다. pKNJ37(△123-135)의 SD 서열을 둘러싸고 있는 추측된 2차 구조가 야생형과 동일다하는 것을 주지하라(도 14).In the same manner as the upstream box's role in translation, adding the upstream box sequence to pMM67 resulted in an increase in β-galactosidase activity by 20%. On the other hand, deletion of the exactly 13-base upstream box sequence (pKNJ37 (Δ123-135) in FIG. 13) resulted in a 50% reduction in β-galactosidase activity at 37 ° C. and a lower level of cold shock induction. . Note that the estimated secondary structure surrounding the SD sequence of pKNJ37 (Δ123-135) is identical to the wild type (FIG. 14).

가열 충격 반응에 있어서, 가열 충격 시그마 인자 σ32의 합성은 번역 수준에서 조절되며, rpoH mRNA의 2차 구조는 상기 조절에 있어서 중요한 역할을 한다(Nagi et al., 1991;Yuzawa et al., 1993). 최근에, rpoH mRNA의 2차 구조가 화학적 및 효소적 프로브(probe) 검정을 통하여 결정되었고, 그 결과는 앞서 제시된 추측한 rpoH 2차 구조와 완벽하게 일치한다(Morita et al., 1999). 또한 mRNA 안정성을 감소시키는 것으로 추측된 rpoH mRNA에서의 돌연변이는 rpoH 발현을 증대시키고 그 반대의 경우도 증가시켰다는 것을 나타내고 있다(Morita et al., 1999). 야생형 ropH mRNA 및 30S 리보솜을 사용한 토프린팅(Toeprinting) 검정은 토프린팅(toeprinting) 출현이 완전히 온도 의존적이며, 이는 리보솜에 접근 가능한 42℃에서의 rpoH mRNA 2차 구조가 30℃에서의 구조와 상이하고 및 ropH mRNA 구조 자체는 기타 다른 요인과 관계없이 rpoH 발현에 대한 결정요인이라는 것을 보여주고 있다(Mirita et al., 1999). 즉, rpoH mRNA는 RNA 열센서로서 작용한다고 제시되었다(Morita et al., 1999). Storz(1999)는 Yersinia pestis의 lcrF mRNA(Hoe et al., 1993) 및 λ파아지 cIII mRNA(Altuvia et al., 1989)가 RNA 열센서의 또 다른 예일 수 있다는 것을 제시하였다.In the heat shock response, the synthesis of heat shock sigma factor σ 32 is regulated at the translation level, and the secondary structure of rpoH mRNA plays an important role in the regulation (Nagi et al., 1991; Yuzawa et al., 1993). ). Recently, the secondary structure of rpoH mRNA has been determined through chemical and enzymatic probe assays, and the results are in perfect agreement with the previously assumed rpoH secondary structure (Morita et al., 1999). It has also been shown that mutations in rpoH mRNA that are believed to reduce mRNA stability increased rpoH expression and vice versa (Morita et al., 1999). Toeprinting assays using wild-type ropH mRNA and 30S ribosomes are completely temperature dependent for the appearance of toeprinting, which differs from the structure at 30 ° C for the rpoH mRNA secondary structure at 42 ° C accessible to ribosomes. And ropH mRNA structure itself is a determinant of rpoH expression regardless of other factors (Mirita et al., 1999). In other words, rpoH mRNA has been suggested to act as an RNA thermal sensor (Morita et al., 1999). Storz (1999) suggested that lcrF mRNA (Hoe et al., 1993) and λ phage cIII mRNA (Altuvia et al., 1989) from Yersinia pestis may be another example of an RNA thermal sensor.

요약하면, 저온 충격에 따른 cspA mRNA의 안정화는 CspA 생산을 위한 필수조건이다. 이와같은 안정화는 어떠한 새로운 단백질 합성도 요구하지 않는다. 본원에 기술된 바와 같이, cspA mRNA의 SD 서열을 둘러싼 5'-UTR의 2차 구조를 포함할 수 있는 번역 효율은 mRNA 안정성 이외에도 cspA 발현에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 즉, cspA mRNA는 rpoH mRNA에서 제시된 바와 같은 RNA 서모미터(Thermometer)로서 역할을 수행하는 것이 가능하다. 보다 정확한 cspA 발현 조절의 분자 매카니즘을 이해하기 위하여, cspA mRNA의 2차 구조 결정 및 2차 구조와 번역 효율 사이의 관계를 밝히는 것이 남아 있다. 본원에 기술된 결실분석 이외에도 점 돌연변이 분석이 cspA mRNA의 5'-UTR의 구조 및 기능에 관한 분자구조에 관한 정보를 우리에게 제공할 것이다.In summary, stabilization of cspA mRNA following cold shock is a prerequisite for CspA production. Such stabilization does not require any new protein synthesis. As described herein, translational efficiency, which may include the secondary structure of the 5'-UTR surrounding the SD sequence of cspA mRNA, has been found to play an important role in cspA expression in addition to mRNA stability. That is, cspA mRNA can serve as an RNA thermometer as shown in rpoH mRNA. In order to understand the molecular mechanism of more precise cspA expression regulation, it remains to determine the secondary structure of cspA mRNA and to clarify the relationship between secondary structure and translational efficiency. In addition to the deletion assays described herein, point mutation analysis will provide us with information regarding the molecular structure of the structure and function of the 5'-UTR of cspA mRNA.

실시예 11 : cspB의 저온 충격 유도에서 DB의 역할 및 이상적인 매칭 DB의 효과Example 11 Role of DB and Effect of Ideal Matching DB on Induction of CspB Cold Impact

앞서, 우리는 낮은 온도에서의 cspB의 발현이 mRNA 수준에서 제어된다는 것을 증명하였다(Etchegaray et al., 1996). 여기서, 우리는 DB가 낮은 온도에서 cspB의 번역적 유도에 중요한 공헌자라는 것을 제일먼저 밝힌다. 낮은 카피(low copy)하에서 pBR322 유도체 플라스미드를 유지하는 E. coli AR 137, pcnB 변이주(Lopilato et al., 1986)는 일련의 cspB-lacZ 번역 융합체에 의해 형질전환되었다(도 15A 및 15B). 도 15C는 37℃로부터 15℃로 온도를 변화시킨 후 다양한 시간에서의 β-갈락토시다아제 활성을 나타내고 있다. 15℃에서 3시간 후, pB13 및 pB17은 가장높은 수준의 β-갈락토시다아제 활성을 나타내었으며, 이는 코돈 3 부터 13까지의 영역(DB 포함)이 낮은 온도에서의 높은 cspB 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. SD 결실 구성체인 pB 13sd 및 pB 17sd로부터의 β-갈락토시다아제유니트 수준은 SD가 cspB의 유도를 위해 필요하다는 것을 증명하고 있다. 프라이머 연장 분석(도 15D)을 통하여 pB3 및 pB17의 mRNA 수준은 거의 동일하지만, pB17의 β-갈락토시다아제 활성은 pB3의 β-갈락토시다아제 활성보다 7배 높은 것을 나타내고 있으며, 이는 개시 코돈의 서열 하부에서의 차이가 mRNA의 양이 아니라 mRNA 번역 효율에 상당한 영향을 미친다는 것을 증명하고 있다. 포스포이미저(phosphorimager)를 사용하여 측정된 mRNA의 양과 저온충격 유도 후 1 내지 2 시간 사이의 β-갈락토시다아제 활성의 증가량에 기초하여, pB17의 번역능이 pB 13의 번역보다 18배 높고 pB13보다 6배 높은 것으로 측정된다. 이것은 도 15A에 도시된 것처럼 cspB-mRNA(pB17)과 16S rRNA 사이에 부가의 염기쌍을 형성하는 퍼텐셜에 의해 설명될 수 있다. 이는 보다 긴 DB(pB17)가 보다 짧은 DB(pB13)보다 벅역에 보다 효과적이라는 것을 의미한다. SD 서열이 pB 13으로부터 결실될 경우, 번역 효율이 심지어 pB3의 번역 효율보다 낮게 되었으며, 이는 SD 및 DB 모두가 낮은 온도에서 cspB의 완전한 발현을 요구한다는 것을 의미한다.Earlier, we demonstrated that the expression of cspB at low temperatures is controlled at the mRNA level (Etchegaray et al., 1996). Here, we first identify that DB is an important contributor to the translational induction of cspB at low temperatures. E. coli AR 137, pcnB variant (Lopilato et al., 1986), which retained the pBR322 derivative plasmid under low copy, was transformed with a series of cspB-lacZ translational fusions (FIGS. 15A and 15B). 15C shows β-galactosidase activity at various times after varying the temperature from 37 ° C. to 15 ° C. FIG. After 3 hours at 15 ° C., pB13 and pB17 showed the highest levels of β-galactosidase activity, which plays an important role in high cspB expression at low temperatures in the region of codons 3 to 13 (including DB). I mean. Β-galactosidase unit levels from the SD deletion constructs pB 13sd and pB 17sd demonstrate that SD is required for the induction of cspB. The primer extension assay (FIG. 15D) shows that the mRNA levels of pB3 and pB17 are nearly identical, but the β-galactosidase activity of pB17 is 7 times higher than the β-galactosidase activity of pB3, which indicates an initiation codon It is demonstrated that the differences in the lower sequences of s have a significant impact on mRNA translation efficiency, not on the amount of mRNA. Based on the amount of mRNA measured using a phosphorimager and the increase in β-galactosidase activity between 1 and 2 hours after cold shock induction, the translational capacity of pB17 is 18 times higher than that of pB13. It is measured to be 6 times higher than pB13. This can be explained by the potential to form additional base pairs between cspB-mRNA (pB17) and 16S rRNA as shown in FIG. 15A. This means that a longer DB (pB17) is more effective at buck than the shorter DB (pB13). When the SD sequence was deleted from pB 13, the translation efficiency was even lower than the translation efficiency of pB3, meaning that both SD and DB require full expression of cspB at low temperatures.

mRNA 안정성은 cspA의 저온 충격 유도에 있어서 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다(Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1997;Fang et al., 1997). 그러나, lacZ 발현에 대한 DB의 극적인 효과는 DB를 갖고 있거나 갖고 있지 않은 구성체들 사이에서의 15℃하의 mRNA 안정성 차이를 설명할 수 없다. 도 15E는 pB3, pB13, pB13sd 및 pB17에 대한 반수명(half-life)이 각각 12, 22, 15 및 20 분인 것을 도시하고 있다.mRNA stability was found to play an important role in inducing cold shock of cspA (Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1997; Fang et al., 1997). However, the dramatic effect of DB on lacZ expression could not explain the difference in mRNA stability under 15 ° C. between constructs with or without DB. 15E shows that the half-life for pB3, pB13, pB13sd and pB17 is 12, 22, 15 and 20 minutes, respectively.

DB가 낮은 온도에서의 CspA 생산에 필수적이라는 것은 앞서 기술되었다(Mitta et al., 1997). 그러나, cspA의 야생형 DB는 16S rRNA내 항-DB에 대한 15개의 가능한 쌍중 10쌍을 보유하고 있다(Mitta et al., 1997). 그러므로, 우리는 하기 첨가물이 15℃하에서 lacZ 발현을 향상시키는지 여부를 조사하기 위하여 16S rRNA의 항-DB와 상보적인 12(pJJG78DB1) 또는 15(pJJG78DB2) 염기의 DB를 pJJG78내 cspA 제어 시스템하에 lacZ의 5번째 코돈 이후 위치에 첨가하였다(도 15A참조). 37℃에서 성장한 중간-대수기 세포(pcnB)를 15℃로 온도를 하향조정시키고 β-갈락토시다아제 활성을 온도변경 후 1, 2 및 3 시간째에 측정하였다. 도 15B는 15℃에서 온도하향 후 1 시간째에 pJJG78DB1과 pJJG78DB2의 β-갈락토시다아제 활성이 pJJG78보다 각각 3배 및 8배 높은 사실을 도시하고 있다. 15℃에서 2시간 및 3시간 후, pJJG78DB1과 pJJG78G2의 β-갈락토시다아제 활성이 pJJG78보다 각각 3.5배 및 10.5배 증가되었다. 또한, 37℃에서 DB 효과를 관찰되었으며, 상기 관찰에서 pJJG78DB1과 pJJG78DB2의 β-갈락토시다아제 활성이 pJJG78 보다 2배 및 4배 정도 높았다. mRNA 안정성 이외에도 lacZ mRNA 양(도 15C)은 이들 구성체간에 현저하게 다양하지 않았다. pJJG78, pJJ78DB1과 pJJG78DB2로부터의 lacZ mRNA 반수명은 각각 27, 23, 및 25분으로 계산되었다. 또한, 컴퓨터 분석(Zuker 및 Stieger 1982)을 통해 pJJG78, pJJ78DB1 및 pJJG78DB2 사이의 mRNA 2차 구조에 현저한 차이가 없는 것을 알 수 있었으며, 이는 완벽히 매칭되는 DB의 삽입이 그들의 β-갈락토시다아제 발현의 차이를 설명할 수 있는 mRNA 2차 구조에 특별한 효과를 가지지 않은 수 있다는 것을 제시하고 있다. 이와 같은 결과는 DB가 번역 향상제로서 작용하다는 것과 항-DB에 대한 보다 큰 상보성은 번역 효율을 개선시키고/거나 pJJG78DB2 유래 DB의 첫번째 3개의 뉴클레오티드와 같은 특정 염기쌍이 DB 활성에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 의미하고 있다.It has been described previously that DB is essential for CspA production at low temperatures (Mitta et al., 1997). However, the wild-type DB of cspA has 10 pairs of 15 possible pairs for anti-DB in 16S rRNA (Mitta et al., 1997). Therefore, we investigated the DB of 12 (pJJG78DB1) or 15 (pJJG78DB2) bases complementary to the anti-DB of 16S rRNA under the cspA control system in pJJG78 to investigate whether the following additives enhance lacZ expression under 15 ° C. Was added at the position after the fifth codon of (see FIG. 15A). Mid-log phase cells (pcnB) grown at 37 ° C. were downregulated to 15 ° C. and β-galactosidase activity was measured 1, 2 and 3 hours after temperature change. FIG. 15B shows that β-galactosidase activity of pJJG78DB1 and pJJG78DB2 was three and eight times higher than pJJG78, respectively, at 1 hour after temperature drop at 15 ° C. After 2 and 3 hours at 15 ° C., β-galactosidase activity of pJJG78DB1 and pJJG78G2 was increased 3.5-fold and 10.5-fold higher than pJJG78, respectively. In addition, a DB effect was observed at 37 ° C., wherein β-galactosidase activity of pJJG78DB1 and pJJG78DB2 was about 2 and 4 times higher than that of pJJG78. In addition to mRNA stability, lacZ mRNA amounts (FIG. 15C) did not vary significantly between these constructs. The lacZ mRNA half-life from pJJG78, pJJ78DB1 and pJJG78DB2 was calculated to be 27, 23, and 25 minutes, respectively. In addition, computer analyzes (Zuker and Stieger 1982) showed that there was no significant difference in mRNA secondary structure between pJJG78, pJJ78DB1 and pJJG78DB2, which indicates that the insertion of a perfectly matched DB was responsible for their β-galactosidase expression. It suggests that there may be no particular effect on the mRNA secondary structure that may explain the difference. These results indicate that DB acts as a translation enhancer and that greater complementarity to anti-DB improves translation efficiency and / or that certain base pairs, such as the first three nucleotides of pJJG78DB2 derived DB, may play an important role in DB activity. It means.

실시예 12 : DB 작용 분석Example 12 DB Action Analysis

상기 기술된 실험은 15℃에서 수행하였다. DB가 37℃에서 작용하는지 여부를 조사하기 위하여, pJJG78과 pJJG78DB2의 SD 상류의 cspA 저온 충격 조절 영역은 pINIII 벡터(Inouy, M. 1983)를 사용하여 구성적 lpp 프로모터 및 lac 프로모터-오퍼레이터 분획으로 대체되어, 각각 pINZ 및 pINZDBI(도 17)를 생성하였다. pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환된 세포(pcnB)는 lac 프로모터 유도제인 IPTG 부존재하에 매우 낮은 β-갈락토시다아제 활성을 나타내었다. 1mM IPTG의 첨가에 따라, β-갈락토시다아제 활성이 양쪽 모두의 세포에서 유도되었다. 유도 3시간 후, pINZ 및 pINSDB1의 β-갈락토시다아제 활성이 각각 18배 및 37배로 증가한다(도 17). 그러나, β-갈락토시다아제 활성 수준은 상기 두 구성체 사이에 현격한 차이를 나타내고 있다. 즉, DB를 보유한(pINZDB1) 활성이 DB를 보유하지 않은(pINZ) 활성보다 34배가 높았으며, 이와 같은 사실은 DB가 37℃에서 훌륭히 작용한다는 것을 의미한다.The experiment described above was performed at 15 ° C. To investigate whether the DB operates at 37 ° C, the cspA cold shock control region upstream of SD of pJJG78 and pJJG78DB2 was replaced with the constitutive lpp promoter and lac promoter-operator fraction using the pINIII vector (Inouy, M. 1983). To produce pINZ and pINZDBI (FIG. 17), respectively. Cells transformed with pINZ or pINZDB1 (pcnB) showed very low β-galactosidase activity in the absence of IPTG, the lac promoter inducer. Following the addition of 1 mM IPTG, β-galactosidase activity was induced in both cells. After 3 hours of induction, the β-galactosidase activity of pINZ and pINSDB1 increased 18-fold and 37-fold, respectively (FIG. 17). However, β-galactosidase activity levels show a marked difference between the two constructs. That is, the activity with DB (pINZDB1) was 34 times higher than the activity without DB (pINZ), which means that the DB works well at 37 ° C.

벡터 pINZ 및 pINZDB1로부터 제조된 β-갈락토시다아제의 특이적 활성은 거의 동일하며(데이타 도시하지 않음), pINZDB1(DB로 인한)의 β-갈락토시다아제 서열에 존재하는 5개 아미노산의 첨가는 효소 활성에 영향을 미치지 못한다. 또한, pINZ 및 pINZDB1으로부터 제조된 β-갈락토시다아제의 안정성은 약 3시간의 반수명과 동일한다(데이타 도시하지 않음).The specific activity of β-galactosidase prepared from the vectors pINZ and pINZDB1 is almost identical (data not shown), and the addition of five amino acids present in the β-galactosidase sequence of pINZDB1 (due to DB) Does not affect enzyme activity. In addition, the stability of β-galactosidase prepared from pINZ and pINZDB1 is equivalent to half life of about 3 hours (data not shown).

이후, 본 발명자는 DB가 초기 리보솜 결합 자리인 SD와 개별적으로 작용하는지 여부를 조사하였다, 이와같은 목적으로, pINZDB1, GAGG의 SD 서열을 GCCC로 변경시켜 pINZDB2를 제조하였다(도 17A 및 17B). pINZDB2 유도의 β-갈락토시다아제 수준은 pINZDB1 수준의 1/7로 감소했으나, IPTG 유도 후 3시간째에도 여전히 pINZ의 수준보다 3배 정도 높다(도 17). 그러나, DB 삽입 결과 pINZDB2가 6개 코돈 하류에 2차 AUG 코돈을 갖기 때문에 lacZ 유전자에 대한 2차 개시 코돈으로서의 역할을 할 수 있다. 실로, N-말단 서열 분석은 1차 AUG 코돈에서 90% 이상이 개시되는 pINZDB1(데이타를 표시하지 않음)과 비교하여 pINZDB2로부터 생성된 100% β-갈락토시다아제가 2차 AUG 코돈에서 개시된다는 것을 나타내주고 있다. 또한, 2차 AUG 코돈은 2번째 및 3번째 코돈에 해당하는 영역에서의 열악한 SD 서열(AAGG)에 의해서가 아니라 포텐셜에 의해 선행된다(밑줄; 도 17B). 사실, 이와같은 2차 SD가 15-염기 서열의 결실에 의해 제거될 경우(코돈 1 내지 5; 도 17B에서 pINZDB3), 모든 시간포인트에서의 β-갈락토시다아제 활성은 백그라운드 수준으로 감소되며(도 17C), 이는 2차 SD가 pINZDB2 lacZ mRNA의 번역에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다(도 17C). SD 서열이 pINZDB3에서 5개 염기가 치환되어 재창조될 경우(pINZDB4; 도 17B), 이와같은 구성체의 β-갈락토시다아제 활성이 pINZDB1의 활성과 비교할 수 있는 수준으로 회복되었다(도 17C). 1차 AUG 코돈에서 시작하는 DB 서열이 pINZDB4에서 제거되었다는 것을 주목하는 것이 중요하다(도 17B). 따라서, pINZDB1 및 pINZDB4로부터의 β-갈락토시다아제의 높은 발현은 완전하게 매칭된 DB 서열에 기인한다(도 17B). 이와같은 결과는 (a)DB가 SD가 존재할 때만 기능하고, (b)DB의 위치가 코돈 1 또는 6 모두에서 탄력적으로 개시된다는 것을 의미한다.The inventors then examined whether the DB acted individually with SD, the initial ribosome binding site. For this purpose, pINZDB2 was prepared by changing the SD sequences of pINZDB1 and GAGG to GCCC (FIGS. 17A and 17B). The β-galactosidase level of pINZDB2 induction was reduced to 1/7 of the pINZDB1 level, but still three times higher than the level of pINZ even 3 hours after IPTG induction (FIG. 17). However, as DB insertion results in pINZDB2 having secondary AUG codons downstream of the six codons, it may serve as a secondary start codon for the lacZ gene. Indeed, N-terminal sequencing indicates that 100% β-galactosidase generated from pINZDB2 is initiated in the second AUG codon compared to pINZDB1 (not shown data), which initiates at least 90% in the primary AUG codon. It is showing. In addition, secondary AUG codons are preceded by potential rather than by poor SD sequences (AAGG) in the regions corresponding to the second and third codons (underlined; FIG. 17B). In fact, when such secondary SD is removed by deletion of the 15-base sequence (codons 1 to 5; pINZDB3 in FIG. 17B), β-galactosidase activity at all time points is reduced to background levels ( FIG. 17C), meaning that secondary SD plays an important role in the translation of pINZDB2 lacZ mRNA (FIG. 17C). When the SD sequence was recreated with 5 base substitutions in pINZDB3 (pINZDB4; FIG. 17B), the β-galactosidase activity of such constructs was restored to a level comparable to that of pINZDB1 (FIG. 17C). It is important to note that the DB sequence starting at the first AUG codon was removed in pINZDB4 (FIG. 17B). Thus, high expression of β-galactosidase from pINZDB1 and pINZDB4 is due to the perfectly matched DB sequence (FIG. 17B). This result means that (a) the DB only functions when SD is present and (b) the location of the DB is elastically initiated at both codons 1 or 6.

실시예 13: DB에 의한 번역 향상Example 13: Translation Improvement by DB

도 17C에 도시된 β-갈락토시다아제 활성은 DB가 pINZDB1의 번역을 향상시킨다는 것을 의미한다. 그러므로, 번역 효율에 대한 DB의 효과를 검사하기 위하여 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 β-갈락토시다아제 합성속도를 분석하였다. β-갈락토시다아제 합성속도는 세포를 보유한 pINZ 및 pINZDB1를 사용하여 IPTG 첨가 후 [35S]-메티오닌으로 5분 동안 펄스-표지로 측정하였다. SDS-PAGE 후, 방사성 표지된 β-갈락토시다아제의 양을 포스포이미저(phosphorimager)를 사용하여 측정하였다(도 17D). IPTG를 첨가하기 전에는, pINZ 및 pINZDB1로부터의 β-갈락토시다아제 합성속도는 동일하였다. 그러나, IPTG 유도에 따른 pINZDB1으로부터 β-갈락토시다아제 합성속도는 각 시간점에서 계속적으로 증가한 반면 pINZ로부터의 β-갈락토시다아제 합성속도는 거의 영향을 받지 않았다. IPTG 첨가 4 시간 후, pINZDB1로부터의 β-갈락토시다아제 합성속도는 pINZ보다 6.5배 높았다. 이와같은 결과는 DB가 β-갈락토시다아제의 합성 증가에 비례하여 pINZDB1의 번역 효율을 증가시킨다는 것을 증명한다.Β-galactosidase activity shown in FIG. 17C means that the DB enhances the translation of pINZDB1. Therefore, the rate of β-galactosidase synthesis from pINZ and pINZDB1 was analyzed to examine the effect of DB on translation efficiency. β-galactosidase synthesis rate was measured by pulse-labeling for 5 minutes with [ 35 S] -methionine after IPTG addition using pINZ and pINZDB1 with cells. After SDS-PAGE, the amount of radiolabeled β-galactosidase was measured using a phosphorimager (FIG. 17D). Prior to the addition of IPTG, the rate of β-galactosidase synthesis from pINZ and pINZDB1 was the same. However, the rate of β-galactosidase synthesis from pINZDB1 following IPTG induction increased continuously at each time point, while the rate of β-galactosidase synthesis from pINZ was little affected. 4 hours after IPTG addition, β-galactosidase synthesis rate from pINZDB1 was 6.5 times higher than pINZ. These results demonstrate that DB increases the translational efficiency of pINZDB1 in proportion to the increased synthesis of β-galactosidase.

DB가 번역 개시를 향상시키는지 여부를 조사히기 위하여 본 발명자들은 폴리솜을 형성하는 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 lacZ mRNA의 능력을 분석한다. 이와같은 실험을 위하여, pcnB 세포를 DB 효과를 증폭시키는데 사용하였다. 흥미롭게도, pINZDB1를 보유한 세포는 1mM IPTG의 존재시에 LB 플레이트에 콜로니를 형성할 수 없었지만, pINZ를 보유한 세포는 콜로니를 형성하였다. pINZDB1을 보유한 세포에 대한 IPTG의 살균 효과는 β-갈락토시다아제의 과발현에 기인한 것으로 사료된다. IPTG 첨가 후, 세포 성장은 15, 30 및 60분에서의 클로람페니콜 첨가(0.1mg/ml)에 의해 정지되고 폴리솜 프로파일을 도 17D에 도시된 것과 같이 조사하였다. 각 구배 분획(500ml)으로부터, 200ml를 니트로셀룰로스 막상에 점적시키고 24-염기 항-센스 올리고뉴클레오티드(M13-47 올리고뉴클레오티드)를 사용하여 lacZ mRNA의 양을 분석하였다. 포스포이미저를 사용하여 lacZ mRNA 양을 측정하고 도 17D에 도시하였다. 폴리솜 프로파일은 비슷한 반면, lacZ mRNA의 분포에는 큰 차이가 있다. 즉, 15분에서 lacZ mRNA는 주로 pINZ를 보유한 구배(70S 내지 30S 리보솜에 해당하는 분획 8 내지 14)의 상부 절반에 존재하는 반면에, pINZDB1를 보유한 경우 주요 피크(분획 3 내지 8)가 구배의 하부 절반에 형성된다. 30분에서, pINZ로부터의 lacZ mRNA는 70s 리보솜의 위치로 이동되는 반면, pINZDB1로부터의 lacZ mRNA는 15분에서와 유사한 패턴을 유지하였다. 60분에서 pINZ로부터의 lacZ mRNA의 주요 분획은 구배의 상부 절반에 남아있었지만, pINZDB1으로부터의 lacZ mRNA는 보다 높은 순서의 폴리솜으로부터 70S 리보솜 분획까지 넓게 분포하였다. 따라서, 세포를 보유한 pINZDB1가 1mM IPTG를 함유한 LB 플레이트상에 콜로니를 형성시킬 수 없는 이유는 높은수준으로 번역가능한 DB-함유 mRNA(vind et al., 1993)의 대량 발현의 결과에 따른 자유 리보솜의 농축을 감소시키는데 기인할 수 있다. 이와같은 결과는 아마도 번역개시 향상에 의해서 DB가 폴리솜 형성 효율을 증가시킨다는 것을 의미한다.To investigate whether DB improves translation initiation, we analyze the ability of lacZ mRNA from pINZ and pINZDB1 to form polysomes. For this experiment, pcnB cells were used to amplify the DB effect. Interestingly, cells bearing pINZDB1 could not form colonies on LB plates in the presence of 1 mM IPTG, while cells bearing pINZ formed colonies. The bactericidal effect of IPTG on cells bearing pINZDB1 may be due to overexpression of β-galactosidase. After IPTG addition, cell growth was stopped by chloramphenicol addition (0.1 mg / ml) at 15, 30 and 60 minutes and the polysomal profile was examined as shown in FIG. 17D. From each gradient fraction (500 ml), 200 ml were deposited on nitrocellulose membrane and the amount of lacZ mRNA was analyzed using 24-base anti-sense oligonucleotides (M13-47 oligonucleotides). The amount of lacZ mRNA was measured using a phosphoizer and shown in FIG. 17D. While the polysomal profile is similar, there is a big difference in the distribution of lacZ mRNA. That is, at 15 minutes, the lacZ mRNA is mainly in the upper half of the gradient with pINZ (fractions 8-14, corresponding to 70S-30S ribosomes), whereas with pINZDB1 the main peak (fractions 3-8) is of the gradient. It is formed in the lower half. At 30 minutes, lacZ mRNA from pINZ shifted to the position of 70s ribosomes, while lacZ mRNA from pINZDB1 maintained a similar pattern as at 15 minutes. At 60 minutes, the major fraction of lacZ mRNA from pINZ remained in the upper half of the gradient, but lacZ mRNA from pINZDB1 was widely distributed from higher order polysomes to the 70S ribosomal fraction. Thus, the reason why pINZDB1 with cells could not form colonies on LB plates containing 1 mM IPTG was due to the high level of free ribosome as a result of mass expression of translatable DB-containing mRNA (vind et al., 1993). It may be due to reducing the concentration of. This result probably means that the DB increases polysomal formation efficiency by improving translation initiation.

상기 실험으로부터 DB의 정확한 효과를 측정하기 위해서, lacZ mRNA의 양 및 β-갈락토시다아제 활성을 폴리솜 프로파일에서 취한 동일한 시간점(IPTG 유도후 15,30 및 60분)에서 측정했다. 도 18A에 도시된 바와 같이, lacZ mRNA의 양은 pINZ 및 pINZDB1 모두에 대해 15분에서 거의 최대 수준에 도달하였다. 상기 결과의 포스포이미저 분석은 pINZDB1 mRNA의 양이 15, 30 및 60분에서 pINZ mRNA 보다 각각 1.5, 1.4 및 1.3배 높다는 것을 나타내고 있다. pINZDB1에 대한 높은 mRNA 수준은 mRNA를 안정화시킬 수 있는 pINZDB1의 매우 효과적인 폴리솜 형성에 기인하는 것으로 사료된다(Iost and Dreyfus 1995). β-갈락토시다아제 활성의 유도를 도 18B에 도시하였다. pINZDB1의 경우, 활성은 IPTG가 없을 때 매우 높고, IPTG의 첨가에 따라, 2.5시간 배양 후에 18,500 내지 64,000(3.5배)로 증가한다. pINZ의 경우에, IPTG 유도 이전의 배경 활성은 매우 낮고, 2.5 시간에서 900 내지 2,900 단위(3 배)로 증가한다. 30 내지 60분 사이의 pINZDB1의 β-갈락토시다아제 활성 증가는 pINZ보다 35배 높으며, 이로서 pINZDB1에 대한 β-갈락토시다아제 생성 효율은 mRNA의 양에 기초하여 pINZ에 대한 효율에 비하여 26배 높은 것으로 측정된다. 따라서, pINZDB1으로부터의 보다 높은 β-갈락토시다아제 생성 수준은 높은 효율의 폴리솜 형성에 기인한다.To determine the exact effect of the DB from the experiment, the amount of lacZ mRNA and β-galactosidase activity were measured at the same time points (15,30 and 60 minutes after IPTG induction) taken in the polysome profile. As shown in FIG. 18A, the amount of lacZ mRNA reached nearly maximum levels at 15 minutes for both pINZ and pINZDB1. The results of the phosphoimizer analysis indicated that the amount of pINZDB1 mRNA was 1.5, 1.4 and 1.3 times higher than pINZ mRNA at 15, 30 and 60 minutes, respectively. High mRNA levels for pINZDB1 are believed to be due to the highly effective polysome formation of pINZDB1 that can stabilize mRNA (Iost and Dreyfus 1995). Induction of β-galactosidase activity is shown in FIG. 18B. For pINZDB1, the activity is very high in the absence of IPTG and increases to 18,500 to 64,000 (3.5-fold) after 2.5 hours of incubation with the addition of IPTG. In the case of pINZ, the background activity before IPTG induction is very low and increases from 900 to 2,900 units (3 fold) at 2.5 hours. The increase in β-galactosidase activity of pINZDB1 between 30 and 60 minutes is 35 times higher than pINZ, such that β-galactosidase production efficiency for pINZDB1 is 26 times higher than that for pINZ based on the amount of mRNA. It is measured to be high. Thus, higher β-galactosidase production levels from pINZDB1 are due to high efficiency polysome formation.

또한, DB의 번역-증가 효과를 보다 직접적으로 증명하기 위하여 β-갈락토시다아제 합성을 pINZ 및 pINZDB1을 사용하는 세포 부재 시스템에서 실험했다. pINZDB1를 사용하여 [35S]메티오닌을 β-갈락토시다아제(G 밴드)로 삽입시키는 것(레인 2, 도 19)은 pINZ를 사용하는 삽입(레인 1)에 비하여 8배 정도 높은 반면, β-락타마아제(L 밴드)의 생산은 양쪽 레인 모두에서 거의 동일하였다.In addition, β-galactosidase synthesis was tested in a cell-free system using pINZ and pINZDB1 to more directly demonstrate the translation-increasing effect of DB. Insertion of [ 35 S] methionine into β-galactosidase (G band) using pINZDB1 (lane 2, FIG. 19) is about eight times higher than insertion (lane 1) using pINZ, while β The production of lactase (L band) was nearly identical in both lanes.

리보솜 단백질 S2의 부재하에서의 16S rRNA 내 구조적 변화는 두 번째 스탬(stem)으로부터의 안티 DB 서열의 방출을 야기시키며, 이는 DB를 보유한 염기쌍에 보다 높은 접근가능성을 부여한다라는 사실이 제시되었다(Shean and Gottesman 1992; Powers et al., 1988). 본 발명자들은 S2 온도-민감성 변이 유전자를 보유한 E. coli CS 239에서의 pINZ, pINZDB1의 β-갈락토시다아제 발현을 분석했다(Shean and Gottesman, 1992). 도 20A에는 pINZDB1의 β-갈락토시다아제 활성이 S2ts 균주(CS239)에서는 30에서 42℃로의 온도 변경에 따라 급격하게 증가한 반면에(0 내지 3.5시간동안 6.3배), 야생형 균주(CS240)에서는 상기 활성이 약간 증가된 것을 도시하고 있다(0 내지 3.5시간 동안 1.1배). 만일 0 시간에서의 CS240의 활성에 대한 CS239의 활성의 초기 비율을 1로 간주하면, 상기 비율은 현격하게 증가하여, 온도 변경 후 3.5시간만에 5.8 다다른다(도 20B). 반대로, DB가 없는 lacZ 유전자는 CS240과 CS239 사이에서의 발현에 있어서 큰 차이를 보이지 않으며, CS240의 활성에 대한 CS239의 활성 비율은 배양시간 전체에 걸쳐 초기 수준으로 유지된다(도 20B). pINZDB3(SD-, DB+)으로 유사한 실험을 수행하였으며, CS240에서의 활성에 대한 CS239에서의 활성 비율은 온도 변경후 3.5시간에서 3.4배 증가하였다(데이타는 표시하지 않음). 이와같은 결과는 42℃에서의 낮은 수준의 S2 단백질이 오직 lacZ 유전자가 DB를 포함할 경우에만 lacZ 발현의 현저한 자극을 유발시킨다는 것을 분명하게 입증하였으며, 이는 Shean 및 Gottesman(1992)의 제안과 일치한다.It has been suggested that structural changes in 16S rRNA in the absence of ribosomal protein S2 result in release of anti-DB sequences from the second stem, which gives higher accessibility to base pairs bearing DB (Shean and Gottesman). 1992; Powers et al., 1988). We analyzed the β-galactosidase expression of pINZ, pINZDB1 in E. coli CS 239 carrying the S2 temperature-sensitive mutation gene (Shean and Gottesman, 1992). In FIG. 20A, β-galactosidase activity of pINZDB1 increased rapidly with temperature change from 30 to 42 ° C. in S2 ts strain (CS239) (6.3 times for 0 to 3.5 hours), whereas in wild-type strain (CS240). The activity is slightly increased (1.1-fold for 0-3.5 hours). If the initial ratio of CS239's activity to CS240's activity at time 0 is considered to be 1, the rate increases significantly, reaching 5.8 in 3.5 hours after temperature change (FIG. 20B). In contrast, the lacZ gene without DB showed no significant difference in expression between CS240 and CS239, and the CS239 activity ratio to the activity of CS240 was maintained at the initial level throughout the incubation time (FIG. 20B). Similar experiments were performed with pINZDB3 (SD , DB + ) and the activity ratio in CS239 to activity in CS240 increased 3.4 fold at 3.5 hours after temperature change (data not shown). These results clearly demonstrated that low levels of S2 protein at 42 ° C. cause significant stimulation of lacZ expression only when the lacZ gene contains DB, which is consistent with the suggestion of Shean and Gottesman (1992). .

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<110> THE UNIVERSITY OF MEDICINE AND DENTISTRY OF NEW JERSEY <120> COLD-SHOCK REGULATORY ELEMENTS, CONSTRUCTS THEREOF, AND METHODS OF USE <130> 10-2000-7004441 <140> PCT/US99/19030 <141> 1999-08-20 <150> US 60/096,938 <151> 1998-08-20 <150> US 09/293,427 <151> 1999-04-16 <150> US 60/143,380 <151> 1999-07-12 <160> 71 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 1 acuuugugau ucau 14 <210> 2 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 2 augacuggua ucgu 14 <210> 3 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 3 augacugguu ucgu 14 <210> 4 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 4 augacugguu uagu 14 <210> 5 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 5 augaguuaug uaga 14 <210> 6 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 6 auggcgaaaa gaau 14 <210> 7 <211> 47 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: mRNA construct, n = g, c, u or a This sequence may encompass a construct wherein the "n" region may be 0-30. <400> 7 augnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnaugacug guaucgu 47 <210> 8 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: DNA which encodes for the mRNA construct, n = g, c, t, or a, This sequence may encompass a construct wherein the "n" region may be 0-30. <400> 8 atgnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnatgactg gtatcgt 47 <210> 9 <211> 15 <212> DNA <213> E. coli <400> 9 aatttctaga ggtaa 15 <210> 10 <211> 15 <212> DNA <213> E. coli <400> 10 acggttctag acgta 15 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 11 cggcattaag taagcagttg 20 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 12 ctggatcctt taatggtctg tacgtcaaac cgt 33 <210> 13 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 13 cggaattcag cctgtaatct ct 22 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 14 ctgtcgactt acttacggcg ttgc 24 <210> 15 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 15 gacaggatta aaaatcgag 19 <210> 16 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 16 aaccgttgat gtgca 15 <210> 17 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 17 ccttgctagc cgattaatca taaatatg 28 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 18 ccggatccag gttgaaccat ttt 23 <210> 19 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 19 actacacttt gatgtgcatt agc 23 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 20 caacgataag ctttaatggt ctgt 24 <210> 21 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 21 taaaggctct tgaagggact t 21 <210> 22 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 22 cggcgatata atgtgcacta cgaggg 26 <210> 23 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 23 tacctttaag gcgtgcttta cagatt 26 <210> 24 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 24 gcacatcaaa gtgtagtaag gcaa 24 <210> 25 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 25 taaagcttat cgttgatacc c 21 <210> 26 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 26 tcaagagcct ttaacgcttc aaaa 24 <210> 27 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 27 gcacattata tcgccgaaag gc 22 <210> 28 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 28 aaagcacgcc ttaaaggtaa tacact 26 <210> 29 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Oligonucleotide #8509 <400> 29 ctagccgaaa ggcacaaatt aagagggtat taataatgaa agggggaatt cca 53 <210> 30 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Oligonucleotide #8510 <400> 30 agcttggaat tccccctttc attattaata ccctcttaat ttgtgccttt cgg 53 <210> 31 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 31 ccggatccag ctttaatata gct 23 <210> 32 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 32 ccggatccag atttgacatt ctaca 25 <210> 33 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 33 ccggatccag gttaaaccat ttt 23 <210> 34 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 34 ccggatccag acctttatca gcgtt 25 <210> 35 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 35 gaaaggctca agttacttca tgtagaatg 29 <210> 36 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 36 cattctacat gaagtaactt gagcctttc 29 <210> 37 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 37 aattaatcac aaagtggg 18 <210> 38 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 38 aattcccact ttgtgatt 18 <210> 39 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 39 aattatgaat cacaaagtgg g 21 <210> 40 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 40 aattcccact ttgtgattca t 21 <210> 41 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 41 ctagccctta ttaataatga aagggggaat tatgaatcac aaagtggg 48 <210> 42 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 42 aattcccact ttgtgattca taattccccc tttcattatt aataaggg 48 <210> 43 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 43 ctagccctta ttaataatga atcacaaagt ggg 33 <210> 44 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 44 aattcccact ttgtgattca ttattaataa ggg 33 <210> 45 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 45 ctagagggta ttaataatga atcacaaagt ggg 33 <210> 46 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed oligonucleotide <400> 46 aattcccact ttgtgattca ttattaatac cct 33 <210> 47 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 47 cgccagggtt ttcccagtca cgac 24 <210> 48 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 48 gccgaaaggc aca 13 <210> 49 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 49 gccgaaaggc uca 13 <210> 50 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 50 gccgaaaggc cca 13 <210> 51 <211> 47 <212> RNA <213> E. coli <400> 51 uugacaucca cggaaguuuu cagagaugag aaugugccuu cgggaac 47 <210> 52 <211> 40 <212> RNA <213> E. coli <400> 52 gccgaaaggc acacuuaauu auuaaaggua auacacuaug 40 <210> 53 <211> 32 <212> RNA <213> E. coli <400> 53 gccgaaaggc ucaaguuaag gaauguagaa ug 32 <210> 54 <211> 34 <212> RNA <213> E. coli <400> 54 gccgaaaggc ccaaaaugaa ggaaguaaaa uaug 34 <210> 55 <211> 162 <212> RNA <213> E. coli <400> 55 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuccuuu aacgcuucaa aaucuguaaa gcacgccaua 120 ucgccgaaag gcacacuuaa uuauuaaagg uaauacacua ug 162 <210> 56 <211> 136 <212> RNA <213> E. coli <400> 56 aaguguagua aggcaagucc cuucaagagu uaucguugau accccucgua gugcacauuc 60 cuuuaacgcu ucaaaaucug uaaagcacgc cauaucgccg aaaggcacac uuaauuauua 120 aagguaauac acuaug 136 <210> 57 <211> 134 <212> RNA <213> E. coli <400> 57 acgguuugac guacagacca uuaaagcuua ucguugauac cccucguagu gcacauuccu 60 uuaacgcuuc aaaaucugua aagcacgcca uaucgccgaa aggcacacuu aauuauuaaa 120 gguaauacac uaug 134 <210> 58 <211> 131 <212> RNA <213> E. coli <400> 58 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagagcuuua 60 acgcuucaaa aucuguaaag cacgccauau cgccgaaagg cacacuuaau uauuaaaggu 120 aauacacuau g 131 <210> 59 <211> 130 <212> RNA <213> E. coli <400> 59 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuauauc gccgaaaggc acacuuaauu auuaaaggua 120 auacacuaug 130 <210> 60 <211> 136 <212> RNA <213> E. coli <400> 60 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuccuuu aacgcuucaa aaucuguaaa gcacgccuua 120 aagguaauac acuaug 136 <210> 61 <211> 65 <212> RNA <213> E. coli <400> 61 uuaaggaaug uagaauguca aauaaaauga cugguuuagu aaaaugguuu aacgcugaua 60 aaggu 65 <210> 62 <211> 39 <212> RNA <213> E. coli <400> 62 cuuaaccuuc gggagggcgc uuaccacuuu gugauucau 39 <210> 63 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 63 uacuuagugu uucac 15 <210> 64 <211> 12 <212> RNA <213> E. coli <400> 64 aaucacaaag ug 12 <210> 65 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 65 augaaucaca aagug 15 <210> 66 <211> 47 <212> RNA <213> E. coli <400> 66 ucuagagggu auuaauaaug aaagggggaa uuccaagcuu ggauccg 47 <210> 67 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 67 cacuuuguga uucau 15 <210> 68 <211> 48 <212> RNA <213> E. coli <400> 68 ucuagagggu auuaauaaug aaagggggaa uuaugaauca caaagugg 48 <210> 69 <211> 48 <212> RNA <213> E. coli <400> 69 ucuagcccuu auuaauaaug aaagggggaa uuaugaauca caaagugg 48 <210> 70 <211> 33 <212> RNA <213> E. coli <400> 70 ucuagcccuu auuaauaaug aaucacaaag ugg 33 <210> 71 <211> 33 <212> RNA <213> E. coli <400> 71 ucuagagggu auuaauaaug aaucacaaag ugg 33 <110> THE UNIVERSITY OF MEDICINE AND DENTISTRY OF NEW JERSEY <120> COLD-SHOCK REGULATORY ELEMENTS, CONSTRUCTS THEREOF, AND       METHODS OF USE <130> 10-2000-7004441 <140> PCT / US99 / 19030 <141> 1999-08-20 <150> US 60 / 096,938 <151> 1998-08-20 <150> US 09 / 293,427 <151> 1999-04-16 <150> US 60 / 143,380 <151> 1999-07-12 <160> 71 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 1 acuuugugau ucau 14 <210> 2 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 2 augacuggua ucgu 14 <210> 3 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 3 augacugguu ucgu 14 <210> 4 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 4 augacugguu uagu 14 <210> 5 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 5 augaguuaug uaga 14 <210> 6 <211> 14 <212> RNA <213> E. coli <400> 6 auggcgaaaa gaau 14 <210> 7 <211> 47 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: mRNA construct,       n = g, c, u or a       This sequence may encompass a construct wherein       the "n" region may be 0-30. <400> 7 augnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnaugacug guaucgu 47 <210> 8 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: DNA which       encodes for the mRNA construct, n = g, c, t, or a,       This sequence may encompass a construct wherein       the "n" region may be 0-30. <400> 8 atgnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnatgactg gtatcgt 47 <210> 9 <211> 15 <212> DNA <213> E. coli <400> 9 aatttctaga ggtaa 15 <210> 10 <211> 15 <212> DNA <213> E. coli <400> 10 acggttctag acgta 15 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 11 cggcattaag taagcagttg 20 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 12 ctggatcctt taatggtctg tacgtcaaac cgt 33 <210> 13 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 13 cggaattcag cctgtaatct ct 22 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 14 ctgtcgactt acttacggcg ttgc 24 <210> 15 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 15 gacaggatta aaaatcgag 19 <210> 16 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 16 aaccgttgat gtgca 15 <210> 17 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 17 ccttgctagc cgattaatca taaatatg 28 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 18 ccggatccag gttgaaccat ttt 23 <210> 19 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 19 actacacttt gatgtgcatt agc 23 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 20 caacgataag ctttaatggt ctgt 24 <210> 21 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 21 taaaggctct tgaagggact t 21 <210> 22 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 22 cggcgatata atgtgcacta cgaggg 26 <210> 23 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 23 tacctttaag gcgtgcttta cagatt 26 <210> 24 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 24 gcacatcaaa gtgtagtaag gcaa 24 <210> 25 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 25 taaagcttat cgttgatacc c 21 <210> 26 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 26 tcaagagcct ttaacgcttc aaaa 24 <210> 27 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 27 gcacattata tcgccgaaag gc 22 <210> 28 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 28 aaagcacgcc ttaaaggtaa tacact 26 <210> 29 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:       Oligonucleotide # 8509 <400> 29 ctagccgaaa ggcacaaatt aagagggtat taataatgaa agggggaatt cca 53 <210> 30 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:       Oligonucleotide # 8510 <400> 30 agcttggaat tccccctttc attattaata ccctcttaat ttgtgccttt cgg 53 <210> 31 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 31 ccggatccag ctttaatata gct 23 <210> 32 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 32 ccggatccag atttgacatt ctaca 25 <210> 33 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 33 ccggatccag gttaaaccat ttt 23 <210> 34 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 34 ccggatccag acctttatca gcgtt 25 <210> 35 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 35 gaaaggctca agttacttca tgtagaatg 29 <210> 36 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 36 cattctacat gaagtaactt gagcctttc 29 <210> 37 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 37 aattaatcac aaagtggg 18 <210> 38 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 38 aattcccact ttgtgatt 18 <210> 39 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 39 aattatgaat cacaaagtgg g 21 <210> 40 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 40 aattcccact ttgtgattca t 21 <210> 41 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 41 ctagccctta ttaataatga aagggggaat tatgaatcac aaagtggg 48 <210> 42 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 42 aattcccact ttgtgattca taattccccc tttcattatt aataaggg 48 <210> 43 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 43 ctagccctta ttaataatga atcacaaagt ggg 33 <210> 44 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 44 aattcccact ttgtgattca ttattaataa ggg 33 <210> 45 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 45 ctagagggta ttaataatga atcacaaagt ggg 33 <210> 46 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: annealed       oligonucleotide <400> 46 aattcccact ttgtgattca ttattaatac cct 33 <210> 47 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Primer <400> 47 cgccagggtt ttcccagtca cgac 24 <210> 48 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 48 gccgaaaggc aca 13 <210> 49 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 49 gccgaaaggc uca 13 <210> 50 <211> 13 <212> RNA <213> E. coli <400> 50 gccgaaaggc cca 13 <210> 51 <211> 47 <212> RNA <213> E. coli <400> 51 uugacaucca cggaaguuuu cagagaugag aaugugccuu cgggaac 47 <210> 52 <211> 40 <212> RNA <213> E. coli <400> 52 gccgaaaggc acacuuaauu auuaaaggua auacacuaug 40 <210> 53 <211> 32 <212> RNA <213> E. coli <400> 53 gccgaaaggc ucaaguuaag gaauguagaa ug 32 <210> 54 <211> 34 <212> RNA <213> E. coli <400> 54 gccgaaaggc ccaaaaugaa ggaaguaaaa uaug 34 <210> 55 <211> 162 <212> RNA <213> E. coli <400> 55 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuccuuu aacgcuucaa aaucuguaaa gcacgccaua 120 ucgccgaaag gcacacuuaa uuauuaaagg uaauacacua ug 162 <210> 56 <211> 136 <212> RNA <213> E. coli <400> 56 aaguguagua aggcaagucc cuucaagagu uaucguugau accccucgua gugcacauuc 60 cuuuaacgcu ucaaaaucug uaaagcacgc cauaucgccg aaaggcacac uuaauuauua 120 aagguaauac acuaug 136 <210> 57 <211> 134 <212> RNA <213> E. coli <400> 57 acgguuugac guacagacca uuaaagcuua ucguugauac cccucguagu gcacauuccu 60 uuaacgcuuc aaaaucugua aagcacgcca uaucgccgaa aggcacacuu aauuauuaaa 120 gguaauacac uaug 134 <210> 58 <211> 131 <212> RNA <213> E. coli <400> 58 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagagcuuua 60 acgcuucaaa aucuguaaag cacgccauau cgccgaaagg cacacuuaau uauuaaaggu 120 aauacacuau g 131 <210> 59 <211> 130 <212> RNA <213> E. coli <400> 59 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuauauc gccgaaaggc acacuuaauu auuaaaggua 120 auacacuaug 130 <210> 60 <211> 136 <212> RNA <213> E. coli <400> 60 acgguuugac guacagacca uuaaagcagu guaguaaggc aagucccuuc aagaguuauc 60 guugauaccc cucguagugc acauuccuuu aacgcuucaa aaucuguaaa gcacgccuua 120 aagguaauac acuaug 136 <210> 61 <211> 65 <212> RNA <213> E. coli <400> 61 uuaaggaaug uagaauguca aauaaaauga cugguuuagu aaaaugguuu aacgcugaua 60 aaggu 65 <210> 62 <211> 39 <212> RNA <213> E. coli <400> 62 cuuaaccuuc gggagggcgc uuaccacuuu gugauucau 39 <210> 63 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 63 uacuuagugu uucac 15 <210> 64 <211> 12 <212> RNA <213> E. coli <400> 64 aaucacaaag ug 12 <210> 65 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 65 augaaucaca aagug 15 <210> 66 <211> 47 <212> RNA <213> E. coli <400> 66 ucuagagggu auuaauaaug aaagggggaa uuccaagcuu ggauccg 47 <210> 67 <211> 15 <212> RNA <213> E. coli <400> 67 cacuuuguga uucau 15 <210> 68 <211> 48 <212> RNA <213> E. coli <400> 68 ucuagagggu auuaauaaug aaagggggaa uuaugaauca caaagugg 48 <210> 69 <211> 48 <212> RNA <213> E. coli <400> 69 ucuagcccuu auuaauaaug aaagggggaa uuaugaauca caaagugg 48 <210> 70 <211> 33 <212> RNA <213> E. coli <400> 70 ucuagcccuu auuaauaaug aaucacaaag ugg 33 <210> 71 <211> 33 <212> RNA <213> E. coli <400> 71 ucuagagggu auuaauaaug aaucacaaag ugg 33

Claims (67)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에서 하류에 위치한 유전자의 번역을 증강시키는 서열번호 48 내지 50으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 폴리뉴클레오타이드; 및 다운스트림 박스를 포함하는 핵산 벡터.Any one of a polynucleotide selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 48 to 50 which enhances the translation of a gene located downstream under conditions which cause a cold shock reaction in the bacterium; And a nucleic acid vector comprising a downstream box. 제 16항에 있어서, 샤인-달가노 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 벡터.The nucleic acid vector of claim 16 comprising a shine-dalgano sequence. 제 16항에 있어서, cspA, cspB, cspG 및 csdA로 이루어진 군에서 선택되는 저온충격 유발 유전자의 5' UTR의 +1 내지 +11의 뉴클레오타이드로 이루어진 핵산 분자를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.17. The vector according to claim 16, further comprising a nucleic acid molecule consisting of +1 to +11 nucleotides of 5 'UTR of the cold shock inducing gene selected from the group consisting of cspA, cspB, cspG and csdA. . 제 16항에 있어서, cspA 5' UTR의 +56 내지 +117의 뉴클레오타이드로 이루어진 핵산 분자를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.17. The vector of claim 16, further comprising a nucleic acid molecule consisting of +56 to +117 nucleotides of the cspA 5 'UTR. 제 16항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 16, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 18항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.19. The vector of claim 18, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 19항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.20. The vector of claim 19, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 16항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 16, wherein the gene is a heterologous gene. 제 18항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.19. The vector of claim 18, wherein said gene is a heterologous gene. 제 19항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.20. The vector of claim 19, wherein said gene is a heterologous gene. 제 16항에 있어서, 프로모터; 및 상기 폴리뉴클레오타이드와 상기 다운스트림 박스의 하류에 위치하는, 추가의 DNA 단편의 삽입을 위한 1개 이상의 제한효소 인식부위를 추가로 더 포함하는 벡터.17. The method of claim 16, further comprising: a promoter; And one or more restriction enzyme recognition sites for insertion of additional DNA fragments located downstream of the polynucleotide and the downstream box. 제 18항에 있어서, 프로모터; 및 상기 폴리뉴클레오타이드와 상기 다운스트림 박스의 하류에 위치하는, 추가의 DNA 단편의 삽입을 위한 1개 이상의 제한효소 인식부위를 추가로 더 포함하는 벡터.The device of claim 18, further comprising: a promoter; And one or more restriction enzyme recognition sites for insertion of additional DNA fragments located downstream of the polynucleotide and the downstream box. 제 19항에 있어서, 프로모터; 및 상기 폴리뉴클레오타이드와 상기 다운스트림 박스의 하류에 위치하는, 추가의 DNA 단편의 삽입을 위한 1개 이상의 제한효소 인식부위를 추가로 더 포함하는 벡터.The system of claim 19, further comprising: a promoter; And one or more restriction enzyme recognition sites for insertion of additional DNA fragments located downstream of the polynucleotide and the downstream box. 제 26항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.27. The vector of claim 26, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 27항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화 하는 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 27, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 28항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.29. The vector of claim 28, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 26항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.27. The vector of claim 26, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 27항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 27, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 28항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.29. The vector of claim 28, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 16항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 16. 제 18항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 18. 제 19항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 19. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 16항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 16; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 18항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 18; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 19항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 19; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 제 38항에 있어서, 상기 과잉발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.39. The method of overexpression of a gene according to claim 38, wherein the expression of one or more endogenous proteins is reduced by said overexpression. 제 39항에 있어서, 상기 과잉발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.40. The method of overexpressing a gene according to claim 39, wherein the expression of one or more endogenous proteins is reduced by the overexpression. 제 40항에 있어서, 상기 과잉발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.41. The method of overexpressing a gene according to claim 40, wherein the expression of one or more endogenous proteins is reduced by the overexpression. 제 38항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.39. The method of over-expression of a gene according to claim 38, wherein the conditions for generating a cold shock response include placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 39항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.40. The method of overexpressing a gene according to claim 39, wherein the conditions for generating a cold shock reaction include placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 40항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.41. The method of overexpressing a gene according to claim 40, wherein the condition for generating a cold shock reaction comprises placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 44항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.45. The method of overexpressing a gene according to claim 44, wherein said low temperature is 10-15 [deg.] C. 제 45항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자 의 과잉발현 방법.46. The method of overexpressing a gene according to claim 45, wherein said low temperature is 10-15 [deg.] C. 제 46항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.47. The method of overexpression of a gene according to claim 46, wherein said low temperature is 10-15 [deg.] C. 프로모터; cspA, cspB, cspG 및 csdA로 이루어진 군에서 선택되는 저온충격 유발 유전자의 5' UTR의 +1 내지 +11의 뉴클레오타이드로 이루어진 핵산 분자; cspA 5' UTR의 +56 내지 +117의 뉴클레오타이드로 이루어진 핵산 분자; 서열번호 48 내지 50으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 폴리뉴클레오타이드; 샤인-달가노 서열; 번역 개시 코돈; 저온충격 유발 유전자의 다운스트림 박스; 및 추가의 핵산 단편의 삽입을 위한 1개 이상의 제한효소 인식부위를 차례대로 포함하는 벡터.Promoter; nucleic acid molecules consisting of +1 to +11 nucleotides of the 5 'UTR of the cold shock inducing gene selected from the group consisting of cspA, cspB, cspG and csdA; nucleic acid molecules consisting of +56 to +117 nucleotides of the cspA 5 ′ UTR; Any one polynucleotide selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 48 to 50; Shine-dalgano sequence; Translation initiation codon; Downstream boxes of cold shock inducing genes; And one or more restriction enzyme recognition sites for insertion of additional nucleic acid fragments. 제 50항에 있어서, 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 추가의 핵산 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.51. The vector of claim 50 comprising an additional nucleic acid fragment encoding a cold shock inducing gene. 제 50항에 있어서, 이종 유전자를 코드화하는 추가의 핵산 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.51. The vector of claim 50 comprising an additional nucleic acid fragment encoding a heterologous gene. 제 50항에 따른 벡터를 포함하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium comprising the vector according to claim 50. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 50항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 50; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 제 54항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.55. The method of claim 54, wherein the condition causing the cold shock response comprises placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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