KR100654949B1 - Screening method of the genes involved in cancers using fission yeast S.pombe system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능 미확인 유전자의 기능 분석 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 기능 미확인 유전자가 삽입된 분열 효모 S.pombe 의 발현 벡터를 제조하고 이를 분열 효모에 도입하여 과발현시켜 분열 효모의 형질 변화를 관찰함으로써 상기 유전자의 기능을 분석하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 완전히 그 기능이 밝혀지지 않은 유전자의 생물학적 기능 분석 및 상기 유전자가 관여하는 생체 경로 규명의 연구에 유용하게 사용될 수 있다. The present invention relates to a method for analyzing a function of an unidentified gene. Specifically, an expression vector of a cleavage yeast S.pombe into which an unidentified gene is inserted is prepared and introduced into the cleavage yeast, and overexpressed by observing trait changes of the cleavage yeast. It relates to a method for analyzing the function of the gene. The method of the present invention can be usefully used for the analysis of biological functions of genes whose function is not fully known and for the study of the biological pathways in which the genes are involved.

분열 효모(S.pombe), 유전자의 기능 분석 방법, 치사도 시험Cleavage yeast (S.pombe), gene function analysis method, lethality test

Description

분열 효모 S.pombe 시스템을 이용한 암 관련 유전자의 스크리닝 방법{Screening method of the genes involved in cancers using fission yeast S.pombe system}Screening method of the genes involved in cancers using fission yeast S.pombe system}

도 1은 기본 벡터(vector)로 이용된 S. pombe 발현 벡터인 pSLF173-티아민 유도 플라스미드(thiamine inducible plasmid, pSLF173)의 개열 지도이고, 1 is a cleavage map of pSLF173-thiamine inducible plasmid (pSLF173), a S. pombe expression vector used as a base vector,

도 2는 인간 유전자를 손쉽게 옮길 수 있는 S. pombe 목적 벡터(destination vector)인 pDES173의 제조 과정 모식도이고, Figure 2 is a schematic diagram showing the manufacturing process of pDES173, which is a S. pombe destination vector that can easily carry human genes,

도 3은 제조된 S. pombe 목적 벡터(destination vector)에 인간 유전자를 클로닝하는 과정을 나타내는 모식도이고, 3 is a schematic diagram showing a process of cloning a human gene into the prepared S. pombe destination vector,

도 4는 위암 또는 간암 관련 인간 유전자들이 S. pombe에서 과발현되었을 때 나타나는 치사도 시험(lethality test) 결과이고, 4 is a result of a lethality test when gastric cancer or liver cancer-related human genes are overexpressed in S. pombe .

도 5는 위암 또는 간암 관련 인간 유전자들이 S. pombe에서 과발현되었을 때 나타나는 세포 모양의 변화를 나타내는 사진이고, FIG. 5 is a photograph showing changes in cell shape when gastric cancer or liver cancer-related human genes are overexpressed in S. pombe .

도 6은 위암 또는 간암 관련 인간 유전자들이 S. pombe에서 과발현되었을 때 나타나는 세포 성장 및 세포 분열 주기 이상에 관한 분석 결과를 나타내는 그래프 이고, FIG. 6 is a graph showing the results of analysis of cell growth and cell division cycle abnormality when gastric cancer or liver cancer-related human genes are overexpressed in S. pombe . FIG.

도 7은 위암 또는 간암 관련 인간 유전자들과 상동성을 보이는 S.pombe 유전자들의 결실 돌연변이체(deletion mutant)의 항암제 민감도 측정 및 인간 유전자들의 과발현에 의한 민감도 회복 결과를 나타내는 사진이고, 7 is a photograph showing the anticancer agent sensitivity measurement of deletion mutants of S.pombe genes showing homology with gastric cancer or liver cancer-related human genes and the recovery of sensitivity by overexpression of human genes.

도 8은 암 관련성 검증을 위해 선별된 인간 유전자 중 하나인 hnRNP A1의 위암 또는 간암 세포주에서의 발현 수준을 비교한 결과이고, 8 is a result of comparing expression levels of gastric cancer or liver cancer cell lines of hnRNP A1, one of the human genes selected for cancer relevance verification,

도 9는 비형질전환 세포주인 NIH3T3 세포에 hnRNP A1을 도입한 후 야기된 세포 형질 변화를 나타내는 사진이다. Figure 9 is a photograph showing the cell trait change caused after the introduction of hnRNP A1 into NIH3T3 cells, a non-transformed cell line.

본 발명은 기능 미확인 유전자의 기능 분석 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 기능 미확인 유전자가 삽입된 분열 효모 S.pombe 의 발현 벡터를 제조하고 이를 분열 효모에 도입하여 과발현시켜 분열 효모의 형질 변화를 관찰함으로써 상기 유전자의 기능을 분석하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for analyzing a function of an unidentified gene. Specifically, an expression vector of a cleavage yeast S.pombe into which an unidentified gene is inserted is prepared and introduced into the cleavage yeast, and overexpressed by observing trait changes of the cleavage yeast. It relates to a method for analyzing the function of the gene.

최근 인간 게놈 프로젝트(human genome project)가 완성됨에 따라 인간 게놈의 서열이 모두 밝혀졌다. 추정되는 인간 유전자의 개수는 약 35,000~40,000개 인데 이들 대부분이 염기서열만 밝혀져 있을 뿐 기능이 밝혀지지 않은 상태이다. 이 에 기능을 알지 못하는 인간 유전자의 기능에 대한 연구가 활발해지고 있다. 유전자의 기능을 이해하기 위하여 모델 생물체(model organism)를 이용하는데, 일반적으로 인간과 같은 고등 동물에서 기능이 밝혀지지 않은 유전자의 생물학적 기능을 분석하기 위한 가장 좋은 방법은 형질 전환 동물(transgenic animal)이나 넉-아웃(knock-out) 동물 모델을 이용하는 것이 가장 이상적이지만, 동물 모델의 경우 형질전환이나 넉-아웃하기가 쉽지 않고, 연구 비용과 시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있어 실제 기능분석에 이용되는데는 한계가 있다. 한편, 분열 효모(fission yeast)인 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 출아 효모(budding yeast)인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 캐노하브디티스 엘레강스(Caenorhabditis elegans), 생쥐(mouse), 초파리(Drosophila melanogaster) 등은 이미 유전자의 염기 서열이 모두 밝혀져 있고, 저렴한 비용으로 배양이 가능하며 유전학적인 연구 및 조작이 용이하고 생화학적, 생리적 기능 분석 시스템의 확립이 잘 이루어져 있어 모델 생물체로서 이용이 가능하며, 기능이 밝혀지지 않은 유전자의 생물학적 기능분석, 생체 경로 규명, 질병 기전 과정의 연구와 약물 효능 평가 등에 널리 활용될 수 있다. 그 중 출아 효모인 S.cerevisiae는 진핵세포 중 가장 간단한 모델 세포로서 인간의 질병을 유발하는 유전자의 기능을 밝히기 위한 모델 세포로 많이 이용되고 있다(Lum, P.K. et al., Cell., 116:121-137, 2004). With the recent completion of the human genome project, all of the sequences of the human genome have been revealed. The estimated number of human genes is about 35,000 ~ 40,000, most of which have only known sequences but no function. There is a lot of research into the function of human genes that do not know their function. Model organisms are used to understand the function of genes. In general, the best way to analyze the biological function of an unknown gene in higher animals such as humans is to use transgenic animals or It is ideal to use knock-out animal models, but animal models are not easy to transform or knock-out, and have a drawback of costly and time-consuming research. There is a limit. Meanwhile, Schizosaccharomyces pombe , a fission yeast, Saccharomyces cerevisiae , a budding yeast, and Caenorhabditis elegans , mice (mouse), Drosophila melanogaster ( Drosophila melanogaster ) has already revealed all the nucleotide sequence of the gene, can be cultured at a low cost, easy genetic research and manipulation, well established biochemical and physiological function analysis system model It can be used as an organism, and can be widely used for biological function analysis of genes whose function is not known, biologic path studies, disease mechanism research and drug efficacy evaluation. Among them, the germinating yeast S. cerevisiae is the simplest model cell of eukaryotic cells. It is widely used as a model cell to reveal the function of genes causing disease (Lum, PK et al. , Cell ., 116: 121-137, 2004).

한편, 분열 효모인 S.pombe는 최근 염기서열 분석이 완결되었다. S.pombe S.cerevisiae와 마찬가지로 자낭균류(ascomycetes)에 속하지만, 진화적으로 그리 밀접하게 연관되어 있지는 않다. S.pombe(Wood V. et al., Nature. 45:871-880, 2002)는 S. cerevisiae(Goffeau A. et al., Science, 274:546-567, 1996) 이후 진핵 세포 중 유전체의 염기서열 분석이 완성된 6번째 생물체이다. On the other hand, S.pombe , a split yeast, has recently completed sequencing. S.pombe , like S. cerevisiae , belongs to the ascomycetes, but is not so closely related to evolution. S.pombe (Wood V. et al ., Nature. 45: 871-880, 2002) is a genome base in eukaryotic cells after S. cerevisiae (Goffeau A. et al ., Science , 274: 546-567, 1996). The sixth organism has completed sequencing.

분석 결과에 따르면 S.pombe는 지금까지 염기서열이 결정된 진핵 세포 중 유전자의 기능적 반복성이 적은 효율적인 염색체 구조를 하고 있으며, 단백질을 결정하는 유전자가 4,824개로 가장 적지만 43%의 유전자가 인트론(intron)을 함유하고 있는 것으로 보고되었다.According to the analysis results, S.pombe has an efficient chromosome structure with low functional repeatability of genes among the eukaryotic cells whose sequencing has been determined so far, with 4,824 genes determining the smallest but 43% of the genes are introns. It has been reported to contain.

S.pombe에는 세포 주기 조절, 단백질 분해(proteolysis), 단백질 인산화(protein phosphorylation), RNA 스플라이싱(RNA splicing) 등 진핵 세포내에서 중요한 관련 유전자들이 매우 잘 보존되어 있다. S. pombe has very well preserved important genes in eukaryotic cells such as cell cycle regulation, proteolysis, protein phosphorylation and RNA splicing.

또한, S.pombe의 31% 유전자가 S.cerevisiae 유전자와 다르고 오히려 인간에 더 가까운 것으로 보고됨에 따라 S.pombe 유전자의 기능을 연구하여 S.cerevisiae와 비교함으로써 인간 유전자의 기능을 연구하는 것이 효율적인 방법으로 고려되고 있다. 또한, 인간의 질병과 관련된 유전자와 유사한 유전자가 172여종 발견되었으며, 그 중 특히 암과 관련된 유전자는 23종으로 보고된 바 있다. In addition, since 31% of S.pombe genes are reported to be different from S.cerevisiae genes, but rather closer to humans, it is an efficient way to study the function of human genes by studying the function of S.pombe genes and comparing them with S.cerevisiae genes. Is considered. In addition, 172 kinds of genes similar to those related to human diseases have been found, and among them, 23 kinds of genes related to cancer have been reported.

이밖에도 현재 인간의 질병과 관련된 유전자와 유사한 유전자가 S.pombe에 상당부분 존재할 것으로 추정하고 있으며, S.pombe를 이용하여 유전자의 기능을 규명함으로써 암을 비롯한 여러가지 질병에 직접 또는 간접적으로 관여하는 유전자의 생물학적 기능 분석이 가능할 것이다. 이에 본 발명자들은 S.pombe를 이용한 인간 유전자의 기능 분석 방법에 대하여 연구한 결과, 그 분석 방법을 확립하였고, 그 방법에 의하면 실제로 인간 유전자의 기능을 분석할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In addition, it is estimated that genes similar to those related to human disease are present in S. pombe , and the functions of genes that are directly or indirectly involved in various diseases including cancer by identifying the function of the gene using S. pombe . Biological function analysis will be possible. The present inventors have studied the method for analyzing the function of human genes using S.pombe , and established the analysis method. .

본 발명의 목적은 분열 효모 S.pombe 시스템을 이용하여 그 기능이 명확히 밝혀지지 않은 인간 유전자의 기능 분석 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to use a cleavage yeast S.pombe system It is to provide a method for analyzing the function of human genes whose function is not clear.

본 발명은The present invention

i) 분열 효모 S.pombe에서 목적 유전자(기능 미확인 유전자)의 과발현을 유도할 수 있는 목적 벡터(destination vector)를 제조하는 단계; i) preparing a destination vector capable of inducing overexpression of a target gene (unidentified gene) in cleavage yeast S.pombe;

ii) 단계 i)의 목적벡터를 이용하여 목적 유전자가 삽입된 발현벡터를 제조하는 단계;ii) preparing an expression vector into which a target gene is inserted using the target vector of step i);

iii) 단계 ii)의 발현 벡터를 정상 분열 효모에 도입하여 목적 유전자를 과발현시키는 단계; 및iii) introducing the expression vector of step ii) into normal cleavage yeast to overexpress the desired gene; And

iv) 단계 iii)의 효모의 형질 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 목적 유전자의 기능 분석 방법을 제공한다.iv) providing a method for analyzing the function of the gene of interest comprising the step of observing the transformation of the yeast of step iii).

또한 본 발명은 상기 방법에 이용되는 벡터 pDES173을 제공한다.The present invention also provides a vector pDES173 for use in the method.

아울러, 본 발명은 상기 방법에 의하여 스크리닝된 유전자를 제공한다.In addition, the present invention provides a gene screened by the above method.

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

본 발명은The present invention

i) 분열 효모 S.pombe에서 목적 유전자의 과발현을 유도할 수 있는 목적 벡터를 제조하는 단계;i) preparing a target vector capable of inducing overexpression of the target gene in cleavage yeast S.pombe;

ii) 단계 i)의 목적벡터를 이용하여 목적 유전자가 삽입된 발현 벡터를 제조하는 단계;ii) preparing an expression vector into which a target gene is inserted using the target vector of step i);

iii) 단계 ii)의 발현 벡터를 정상 분열 효모에 도입하여 목적 유전자를 과발현시키는 단계; 및iii) introducing the expression vector of step ii) into normal cleavage yeast to overexpress the desired gene; And

iv) 단계 iii)의 효모의 형질 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 목적 유전자의 기능 분석 방법을 제공한다.iv) providing a method for analyzing the function of the gene of interest comprising the step of observing the transformation of the yeast of step iii).

상기 분석 방법은 상기 단계 i), ii), iii), iv) 이외에The analysis method is in addition to the steps i), ii), iii), iv)

i) 항암제를 이용하여 인간 유전자와 효모 유전자간의 기능적 상보성(functional complementation)을 확인하는 단계; 또는i) identifying functional complementation between the human gene and the yeast gene using an anticancer agent; or

ii) 인간 암 세포주를 이용하여 목적 유전자의 암 관련성을 검증하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. ii) verifying cancer relatedness of the gene of interest using the human cancer cell line.

본 발명의 목적은 S.pombe 시스템을 이용하여 마이크로어레이(microarray)등을 통하여 대량 스크리닝된 인간 유전자들의 기능 분석 방법을 제공하는 것이다. S.pombe는 인간 및 고등 동물과 유사한 생체 조절 경로를 가지고 있는데, 이는 많은 유전자들의 기능이 두 생물체에서 보존되어 있기 때문이다. 그 예로서, 인간에서 세포 분화에 관련된 것으로 알려진 ROD1과 S.pombe에서 교배 경로(mating pathway) 조절에 관련한 역할을 하는 nrd1이라는 유전자가 상호 기능적인 상보성(functional complementation)을 갖는다는 사실이 실험을 통하여 증명되었고(Yamanoto H, et al.. Mol. Cell. Biol., May;19(5)3829-3841), 이는 인간의 분화(differentiation) 기작과 S.pombe의 교배/포자 형성(mating/sporulation) 기작이 보존되어 있어 서로 유사하다는 의미로 볼 수 있다. 또한 인간 유전자 중 세포 주기 조절에 관여하며 암 발생 기작과 관련되어 있다고 알려진 CDK4(cyclin dependent kinase 4)의 경우 S.pombe의 유일한 싸이클린 의존성 인산화효소(cyclin-dependent kinase)인 cdc2와 그 기능이 유사한 것으로 보고된 바 있다(Wood et al., Nature, 45:871-880, 2002). 본 발명자들은 상기와 같은 사실에 기초하여 S.pombe를 인간 유전자의 기능을 분석하는 모델 생물체로 선택하였다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for analyzing the function of human genes that have been mass screened through a microarray using S.pombe system. S. pombe has bioregulatory pathways similar to humans and higher animals because the function of many genes is preserved in both organisms. As an example, experiments have shown that ROD1 , known to be involved in cell differentiation in humans, and nrd1 , a gene responsible for regulating mating pathways in S. pombe , have a functional complementation. was demonstrated (Biol Yamanoto H, et al Mol Cell, May;..... 19 (5) 3829-3841), which human differentiation (differentiation) form mating / spores mechanisms and S.pombe (mating / sporulation) Mechanisms are preserved, which means that they are similar to each other. In addition, cyclin dependent kinase 4 (CDK4), which is known to be involved in cell cycle regulation and is known to be involved in cancer development, is similar in function to cdc2, the only cyclin-dependent kinase of S.pombe. It has been reported (Wood et al ., Nature, 45: 871-880, 2002). The present inventors selected S. pombe as a model organism to analyze the function of human genes based on the above facts.

본 발명에서는 정상적인 조직과 비교하여 위암, 간암의 조직에서 마이크로어레이 기법을 통하여 발현량에 차이를 보이는 유전자들의 2차 스크리닝 및 검증을 위하여, 분열 효모 S.pombe를 이용한 분석 시스템을 구축하고자 하였다.
보다 구체적으로 본 발명에서 ' S. pombe 시스템'은 S. pombe 기본 발현 벡터를 변형하여 다량의 인간 유전자를 쉽게 옮길 수 있도록 하기 위한 것으로서, S. pombe의 유도 발현벡터인 pSLF73 (Invitrogen)에 전환카세트를 도입하여 제조된 S. pombe 목적벡터(pDES173)와 상기 목적벡터에 의해 형질전환되는 분열효모(S. pombe)를 이용한 암 관련 인간 유전자 스크리닝 시스템'을 의미한다.
또한 본원발명에서 '2차 스크리닝'이라 함은 ⅰ) 상기 S. pombe 목적벡터를 포함하는 분열효모의 세포형질변화를 관찰하여 암 관련 후보유전자를 선별하는 '스크리닝 과정(1차)' 및 ⅱ) 선별된 암 관련 후보유전자와 염기서열 상동성을 가진 S. pombe 유전자들이 결실된 분열효모 이형접합 결실 돌연변이체를 이용한 항암제 민감도 및 치사도 회복여부를 확인함으로써 인간 유전자와 S. pombe 유전자 간의 기능적 상보성을 확인하는 '스크리닝 과정(2차)'을 뜻하는 것이다.
본 발명자들은 상기 분열 효모 S.pombe를 이용한 분석 시스템 구축을 위하여 수백 종의 인간 유전자를 효모에서 다량으로 쉽게 발현하고자 GatewayTM 시스템(Invitrogen, USA)을 이용하였다. 구체적으로, S. pombe 유도 발현 벡터인 pSLF173 기본 벡터(도 1 참조)의 SmaⅠ 부위를 절단(digestion)한 다음, 전환 카세트(conversion cassette)를 연결하여 클로닝하고 완성된 플라스미드를 pDES173이라 명명하였다(도 2 참조). 이 플라스미드는 대장균에 형질전환 하여 생명공학연구원 유전자 은행에 2005년 1월 6일자로 기탁하였다(기탁번호: KCTC 10757BP). 상기 전환 카세트를 이용한 S. pombe 발현 클론의 제조는 여러 종류의 인간 유전자를 S. pombe에서 과발현시키고자 할 때, 각각의 유전자 cDNA 컨스트럭트를 다시 얻어 개별적으로 S.pombe 발현벡터 시스템에 맞게 클로닝해야 하는 번거로움을 줄이는 이점이 있다. 완성된 pDES173 벡터에 도입 벡터(entry vector)에 클로닝되어 있는 위암 또는 간암 관련 후보 인간 유전자들을 융합시킨 후 후보 유전자들이 발현되도록 최종 유전자 발현 클론을 제조하였다(도 3 참조).
In the present invention, an analysis system using cleavage yeast S.pombe for secondary screening and verification of genes showing differences in expression levels in the tissues of gastric cancer and liver cancer compared to normal tissues by microarray technique.
More specifically, in the present invention, the ' S. pombe system ' is intended to easily transfer a large amount of human genes by modifying the S. pombe basic expression vector, and converting cassette into pSLF73 (Invitrogen) which is an induced expression vector of S. pombe . Cancer-related human gene screening system using S. pombe object vector (pDES173) prepared by the introduction and the cleavage yeast ( S. pombe ) transformed by the object vector 'means.
In addition, in the present invention, ' secondary screening ' iii) 'screening process (primary)' for selecting cancer-related candidate genes by observing cell type changes of cleavage yeast containing the S. pombe target vector and ii) Functional complementarity between human and S. pombe genes was confirmed by identifying anticancer drug sensitivity and lethality recovery using a split yeast heterozygous deletion mutant lacking the S. pombe genes with sequence homology with the selected cancer-related candidate genes. It means 'screening process (secondary)' to confirm.
The present inventors used the Gateway TM system (Invitrogen, USA) to easily express hundreds of human genes in yeast in order to construct an analysis system using the cleavage yeast S.pombe . Specifically, after digesting the SmaI site of the pSLF173 base vector (see FIG. 1 ), which is an S. pombe induced expression vector, the conversion cassette was linked and cloned, and the completed plasmid was named pDES173 ( FIG. 2 ). The plasmid was transformed into E. coli and deposited with the Biotechnology Research Institute Gene Bank on January 6, 2005 (Accession No .: KCTC 10757BP). Production of S. pombe expression clone using the conversion cassette, when overexpression of several kinds of human genes in S. pombe , each of the gene cDNA constructs are re-obtained and cloned individually for S.pombe expression vector system This has the advantage of reducing the hassle of doing. Final gene expression clones were prepared to fuse candidate human genes related to gastric or liver cancer cloned into entry vectors to the completed pDES173 vector (see FIG. 3 ).

상기와 같이 위암, 간암 관련 후보 유전자들을 분열 효모 발현 벡터에 클로닝한 후 이의 과발현시 나타나는 세포 형질 변화와 세포 성장 저해의 정도를 확인하였다. 위암, 간암 관련 후보 인간 유전자들을 S.pombe의 정상 반수체(haploid) 균주인 ED665(h-)에 리튬 아세테이트(lithium acetate) 방법으로 형질 전환(transformation) 하였다. 암 관련 후보 유전자들을 ED665(h-)에서 발현시키기 위하여 티아민(thiamine)을 2uM 첨가한 최소 배지(minimal media, EMM+AL+thia)와 티아민을 첨가하지 않은 배지(EMM+AL)를 사용하였다. 대조군으로 암 관련 후보 유전 자가 들어있지 않은 pDES173 벡터를 함께 발현시켰다. EMM+AL 고체 배지와 EMM+AL+thia 고체 배지에 자란 콜로니의 수 및 성장 정도를 비교하여 인간 유전자 과발현시 세포 성장에 이상을 나타내거나 세포 성장이 완전히 저해된 형질을 확인하였다(도 4도 5 참조). As described above, the candidate genes related to gastric cancer and liver cancer were cloned into the cleavage yeast expression vector, and then cell trait changes and the extent of cell growth inhibition which occurred upon its overexpression were confirmed. Transformed with the lithium acetate (lithium acetate) method of stomach cancer, liver cancer-related candidate human genes for the ED665 (h-) normal haploid (haploid) strains were S.pombe (transformation). In order to express cancer related candidate genes in ED665 (h-), a minimal medium (EMM + AL + thia) and a thiamine-free medium (EMM + AL) with 2 μM of thiamine were used. As a control, pDES173 vector was expressed without the cancer related candidate genes. By comparing the number and growth of colonies grown in EMM + AL solid medium and EMM + AL + thia solid medium, the traits showing abnormalities in cell growth or completely inhibited cell growth during human gene overexpression were confirmed ( FIG. 4 and FIG . 4) . 5 ).

또한, 세포 형질 변화를 확인하기 위하여 EMM+AL 액체 배지와 EMM+AL+thia (2uM) 액체 배지에 형질 전환된 세포들을 접종하여 배양 후 얻어진 세포들을 광학 현미경으로 관찰하였다. 인간 유전자가 과발현 되었을 때 나타나는 세포 형질 변화를 정상 세포의 형질과 비교 분석하였고, 인간 유전자가 제대로 발현되었는지는 발현 단백질의 N-말단 부위에 있는 HA-tag를 인식하는 항체를 이용하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다. 인간 유전자가 과발현되어 세포 주기에 이상이 생기는 것은 세포에 PI(propidium iodide)를 처리하여 염색체 DNA(chromosomal DNA)를 염색한 후 DNA 함량을 분석하는 FACScanTM(Becton, Dickinson and company)을 이용하여 분석하였다(도 6 참조).In addition, in order to confirm the change in cell transformation, transformed cells were inoculated in EMM + AL liquid medium and EMM + AL + thia (2uM) liquid medium, and the cells obtained after the culture were observed under an optical microscope. Cell trait changes that occur when human genes are overexpressed were compared with those of normal cells, and the expression of human genes was confirmed by Western blot using antibodies that recognize HA-tags in the N-terminal region of the expressed protein. It was. Overexpression of human genes and abnormality in the cell cycle are analyzed using FACScan (Becton, Dickinson and company), which analyzes DNA content after staining chromosomal DNA (PI) by treating PI (propidium iodide) in cells. (See FIG. 6 ).

다음으로, 상기 실험에서 형질 변화가 일어나는 유전자들을 선택하여 S.pombe에서 이들 선택된 유전자들과 염기 서열이 상동성을 보이는 유전자가 결실된 분열 효모 결실 돌연변이체를 제조하였다. Next, by selecting the genes in which the trait change occurs in the above experiment, a cleavage yeast deletion mutant in which the genes showing homology with these selected genes in S. pombe was deleted.

일반적으로 S.pombe를 모델 생물체로 이용한 효과적인 연구 방법으로 결실 돌연변이체의 풀(pool) 제조 방법이 알려져 있고, 이는 인간 유전자의 기능 분석, 약물 스크리닝, 올리고 마이크로칩 등 여러 측면에서의 활용도가 높은 방법이다.In general, a method for preparing a pool of deletion mutants is known as an effective research method using S.pombe as a model organism, and it is a high-utility method in various aspects such as functional analysis of human genes, drug screening, and oligo microchips. to be.

변이체 제조 방법의 예로서, 표적 돌연변이(targeted mutagenesis) 방법은 변이시키고자 하는 유전자 염기서열에 대한 사전 정보를 가지고 있어야 하고, 상동재조합(homologous recombination)이 가능한 생명체여야 한다는 점 및 결실 돌연변이체의 제조에 장시간이 소요되며, 제조비용이 무작위 돌연변이(random mutagenesis) 방법에 비하여 높다는 단점을 가지고 있으나, 게놈 수준에서 모든 유전자에 대한 결실 돌연변이체의 제조가 가능하고 사전에 얻어진 유전자의 염기서열 정보를 바탕으로 보다 정확한 결실 돌연변이체를 만들 수 있으며, 대량으로 정량적인 분석이 가능하다는 장점을 가지고 있다(Daniel D. et al., Nat. Genet., 14:450-456, 1996)As an example of a variant preparation method, the targeted mutagenesis method must have prior information about the gene sequence to be mutated, be a living organism capable of homologous recombination, and in the preparation of the deletion mutant. Although it takes a long time and has a disadvantage in that the manufacturing cost is higher than that of random mutagenesis method, it is possible to prepare a deletion mutant for all genes at the genome level, and based on the sequence information of previously obtained genes Accurate deletion mutants can be produced and have the advantage of being capable of quantitative analysis in large quantities (Daniel D. et al. , Nat. Genet. , 14: 450-456, 1996).

본 발명자 등은 인간 유전자와 상동성을 가지는 유전자가 결실된 이형 접합체 돌연변이체(heterozygote mutants)를 확인한 후 이 돌연변이체에 항암제로 알려져 있는 독소루비신(doxorubicin, Kule C. et al., Mol. Pharmacol., 46:1234-1240, 1994), 라파마이신(rapamycin, Ai, W. et al., Mol. Cell., 10:1295-1305, 2002), 캠토데신(camptothecin, Thomas C. J. et al., Bioorg. Med. Chem., April 1; 12(7):1585-1604, 2004), 하이드라지노커큐민(hydrazinocurcumin, Shim et al., Bioorg. Med. Chem., 10:2439-2444, 2002) 등을 포함하는 8 종의 항암제를 처리하여 각 약물에 대한 민감도(sensitivity)를 스크리닝 하였다. 이어, 처리한 약물에 대한 민감성 여부를 확인하여 인위적으로 치사(synthetic lethal)하도록 하였다. 각각의 약물은 IC50 값을 기준으로 처리하였다. S.pombe 이형 접합체 돌연변이체에서 나타나는 항암 약물에 대한 민감성 치사도(lethality)를 통해 결실 돌연변이체를 선별하여 결실 돌연변이체에서 결실된 유전자와 상동성을 가진 인간 유전자를 과발현 시켰을 때 약물에 대한 민감도가 없어짐을 확인함으로써 S.pombe 유전자에 대한 인간 유전자의 기능적 상보성(functional complementation)을 확인하였다(도 7 참조). 즉 약물에 대한 민감도를 나타내는 S.pombe 결실 돌연변이체에 그 결실된 유전자와 상동성을 가지는 인간 유전자를 도입하여 발현시킨 결과 민감도가 회복되는 것을 확인하였고, 상기 결과로부터 결실된 S.pombe 유전자와 도입된 인간 유전자의 기능이 서로 상보적임을 알 수 있다.The present inventors have identified heterozygote mutants in which genes having homology with human genes have been deleted, and then doxorubicin, Kule C. et al. , Mol. Pharmacol. 46: 1234-1240, 1994), rapamycin (Ai, W. et al. , Mol. Cell. , 10: 1295-1305, 2002), camptothecin, Thomas CJ et al. , Bioorg.Med Chem., April 1; 12 (7): 1585-1604, 2004), hydrazinocurcumin (Hizazinocurcumin, Shim et al. , Bioorg.Med . Chem. , 10: 2439-2444, 2002) and the like. Eight anticancer drugs were treated to screen for sensitivity to each drug. Then, the sensitivity of the treated drug was confirmed by artificial lethal (synthetic lethal). Each drug was treated based on IC 50 values. Sensitivity to Anti-cancer Drugs in S.pombe Heterozygous Mutants Mutants are selected by lethality to overexpress human genes homologous to the genes deleted from the deletion mutants. The functional complementation of the human gene to the S.pombe gene was confirmed by confirming disappearance (see FIG. 7 ). That is, it was confirmed that the sensitivity was restored by introducing and expressing a human gene having homology with the deleted gene to the S.pombe deletion mutant indicating the sensitivity to the drug, and introduced with the deleted S.pombe gene. It can be seen that the function of human genes is complementary to each other.

분열 효모 시스템을 이용한 상기 과발현 실험과 항암 약물 영향성 검증을 통하여 2차 스크리닝된 암 관련 후보 인간 유전자가 실제로 암과 연관성이 있는지 알아보기 위하여 본 발명자 등은 아직 그 기능이 확실히 밝혀지지 않은 hnRNP A1 유전자를 선택하였다. 인간 위암, 간암 세포주 및 정상 세포에서 노던 블랏(northern blot)과 RT-PCR을 실시하여 분석함으로써 hnRNP A1이 위암, 간암 세포주에서 특이적으로 발현이 증가됨을 확인하였고(도 8 참조), 비형질전환된 포유류 세포주인 NIH3T3에서 CMV 프로모터를 이용하여 상기 hnRNP A1 유전자를 과발현시켰을 때 예상대로 형태가 변화되는 양상을 관찰할 수 있었다(도 9 참조). In order to find out whether the second screened cancer-related candidate human gene is actually associated with cancer through the overexpression experiment using the cleavage yeast system and the anticancer drug effect verification, the present inventors and the like have not yet confirmed the function of the hnRNP A1 gene. Was selected. Northern blot and RT-PCR were analyzed in human gastric cancer, liver cancer cell lines and normal cells to confirm that hnRNP A1 specifically increased expression in gastric cancer and liver cancer cell lines (see FIG. 8 ). When the hnRNP A1 gene was overexpressed using the CMV promoter in NIH3T3, a mammalian cell line, the morphological changes were observed (see FIG. 9 ).

따라서, 본 발명의 S.pombe를 이용한 목적 유전자의 기능 분석 방법은 기능 이 알려지지 않은 유전자의 기능 분석에 실제로 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the functional analysis method of the target gene using S.pombe of the present invention can be actually useful for the functional analysis of the unknown gene.

또한, 본 발명은 상기 방법에 이용되는 벡터 pDES173(기탁번호 : KCTC 10757BP)를 제공한다.The present invention also provides a vector pDES173 (Accession No .: KCTC 10757BP) used in the above method.

본 발명에서는 정상적인 조직과 비교하여 위암, 간암의 조직에서 마이크로어레이(microarray) 기법을 통하여 발현량에 차이를 보이는 유전자들을 분열 효모 S.pombe를 이용하여 기능 분석 시스템을 구축하고자 하였다. In the present invention, a functional analysis system was constructed by using a cleavage yeast S.pombe genes showing differences in expression levels in the tissues of gastric cancer and liver cancer compared to normal tissues through a microarray technique.

이를 위하여 수백 종의 인간 유전자를 효모에서 다량으로 쉽게 발현하고자 GatewayTM시스템(Invitrogen)을 이용하였다. 구체적으로, S.pombe 유도 발현 벡터인 pSLF173 기본 벡터(도 1 참조)의 SmaⅠ 부위를 절단한 다음 전환 카세트(conversion cassette)를 연결하여 클로닝하고 완성된 플라스미드는 pDES173이라 명명하였다(도 2 참조). 상기 플라스미드는 대장균에 형질전환 하여 생명공학연구원 유전자 은행에 2005년 1월 6일자로 기탁하였다(기탁번호: KCTC 10757BP).To this end, the Gateway TM system (Invitrogen) was used to easily express hundreds of human genes in yeast in large quantities. Specifically, S.pombe induction The SmaI site of the expression vector pSLF173 base vector (see Figure 1 ) was cleaved and cloned by concatenation of a conversion cassette and the completed plasmid was named pDES173 (see Figure 2 ). The plasmid was transformed into Escherichia coli and deposited with the Biotechnology Research Institute Gene Bank on January 6, 2005 (Accession No .: KCTC 10757BP).

상기 전환 카세트를 이용한 S.pombe 발현 클론의 제조는 여러 종류의 인간 유전자를 S.pombe에서 과발현 시키고자 할 때, 각각의 유전자 cDNA 컨스트럭트를 다시 얻어 개별적으로 S.pombe 발현 벡터 시스템에 맞게 클로닝해야 하는 번거로움을 줄이는 이점이 있으므로 유용하게 사용될 수 있다. Production of S.pombe expression clones using the conversion cassette, when overexpressing several types of human genes in S.pombe , re-acquired each gene cDNA construct and cloned individually to the S.pombe expression vector system. This has the advantage of reducing the hassle of doing so can be useful.

아울러, 본 발명은 상기 방법에 의하여 스크리닝된 유전자를 제공한다.In addition, the present invention provides a gene screened by the above method.

분열 효모 시스템을 이용하여 2차 스크리닝된 암 관련 후보 인간 유전자가 실제로 암과 연관성이 있는지 알아보기 위하여, 아직 그 기능이 확실히 밝혀지지 않은 hnRNP A1 유전자의 발현 정도를 인간 위암, 간암 세포주 및 정상 세포에서 노던 블랏과 RT-PCR을 실시하여 분석함으로써, 암과의 관련성을 검증한 결과, 본 발명의 S.pombe 시스템을 통하여 스크리닝된 유전자 중 하나인 hnRNP A1은 위암, 간암 세포주에서 특이적으로 발현이 증가됨을 확인하였고(도 8 참조), 비형질전환된 세포주인 NIH3T3에서 CMV 프로모터를 이용하여 과발현시켰을 때 예상대로 형태가 변화되는 양상을 관찰할 수 있었다(도 9 참조). To determine whether cancer-related candidate human genes screened secondarily using the cleavage yeast system were actually associated with cancer, the expression level of the hnRNP A1 gene, whose function has not yet been clearly identified, was determined in human gastric cancer, liver cancer cell lines and normal cells. As a result of verifying the association with cancer by analyzing Northern blot and RT-PCR, hnRNP A1, one of the genes screened through the S.pombe system of the present invention, is specifically expressed in gastric cancer and liver cancer cell lines. (See FIG. 8 ), the morphological changes were observed as expected when overexpressed using the CMV promoter in the non-transformed cell line NIH3T3 (see FIG. 9 ).

본 발명의 S.pombe 시스템을 이용하여 스크리닝된 유전자들은 암 특이적 분자 마커 또는 새로운 약물 디자인을 위한 스크리닝 방법 등에 이용될 수 있다.Genes screened using the S.pombe system of the present invention can be used for cancer specific molecular markers or screening methods for new drug design.

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

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> GatewayExample 1 Gateway TMTM 시스템을 이용한 인간 유전자의 클로닝 Cloning of Human Genes Using the System

S. pombe의 유도 발현 벡터인 pSLF173(Invitrogen)에 전환 카세트를 도입하여 S. pombe 목적 벡터 pDES173을 제조하였다. 구체적으로, pSLF173를 제한 효소 SmaⅠ으로 25℃에서 1~2시간 반응시킨 후, 전기영동하여 아가로스 젤에서 알맞은 크기를 확인하였다. 전환 카세트 DNA 10ng과 상기 SmaⅠ처리된 pSLF173 DNA 20-50ng을 T4 연결효소(ligase)로 16℃에서 16시간 반응시켜 연결하고 전기천공법(electrophoration) 으로 대장균 DB3.1 균주에 도입하였다. 앰피실린(ampicillin)이 첨가된 LB 배지(LB+amp)에 도말한 후 37℃에서 16시간 배양하여 형질전환체 콜로니를 얻고, 이를 LB+amp 액체배지 2-3ml에서 37℃, 16시간 동안 배양한 후 플라스미드 추출 키트(Bioneer, Korea)을 이용하여 플라스미드 DNA를 추출하였다. 전환 카세트 내에 있는 SalⅠ과 pSLF173 내에 있는 BamHⅠ 부위를 이용하여 클로닝 여부 및 클로닝 위치를 확인하였고, 클로닝이 확인된 플라스미드는 염기서열을 확인하여 S. pombe 목적 벡터(destination vector)로 최종 결정하였다(pDES173). 상기 플라스미드는 대장균에 형질전환 하여 생명공학연구원 유전자 은행에 2005년 1월 6일자로 기탁하였다(기탁번호: KCTC 10757BP). 확인된 벡터를 GatewayTM LR Clonase Enzyme Mix(Invitrogen)를 이용하여 암 관련 인간 유전자들이 들어있는 엔트리 클론과 상호융합(co-integration)시켜 S. pombe에서 발현될 수 있는 컨스트럭트를 제조하였다. 제조된 클론들은 특이적 제한 효소로 확인한 후 최종 선택하였다(도 2 도 3 ). S. pombe target vector pDES173 was prepared by introducing a conversion cassette into pSLF173 (Invitrogen), an induction expression vector of S. pombe . Specifically, pSLF173 was reacted with a restriction enzyme SmaI at 25 ° C. for 1 to 2 hours, followed by electrophoresis to determine a suitable size in an agarose gel. 10 ng of the conversion cassette DNA and 20-50 ng of the SmaI- treated pSLF173 DNA were ligated with a T4 ligase at 16 ° C. for 16 hours. E. coli by electrophoration Introduced into DB3.1 strain. After transfection into LB medium (LB + amp) to which ampicillin was added (LB + amp), cultured at 37 ° C. for 16 hours to obtain transformant colonies, which were cultured in 2-3 ml of LB + amp liquid medium at 37 ° C. for 16 hours. Then, plasmid DNA was extracted using plasmid extraction kit (Bioneer, Korea). Conversion was confirmed whether the cloning and cloning location using a site in the BamHⅠ SalⅠ and pSLF173 in the cassette, the cloned plasmid was confirmed the final decision by checking the base sequence in S. pombe object vector (destination vector) (pDES173) . The plasmid was transformed into Escherichia coli and deposited with the Biotechnology Research Institute Gene Bank on January 6, 2005 (Accession No .: KCTC 10757BP). The identified vector was co-integrated with an entry clone containing cancer-related human genes using the Gateway TM LR Clonase Enzyme Mix (Invitrogen), and the resulting vector was cloned in S. pombe . Constructs that can be expressed were prepared. Clones prepared were identified after specific restriction enzymes and finally selected ( FIGS. 2 and 3 ).

<실시예 2> 인간 유전자의 과발현 효과 확인Example 2 Confirmation of Overexpression Effect of Human Gene

상기 <실시예 1>에서 제조된 S. pombe 발현벡터(pDES173)에 구축된 인간 유 전자들을 S. pombe의 반수체 균주인 ED665(h-)(ATCC, USA)에 리튬 아세테이트 방법으로 형질 전환하였다. 형질 전환체의 확인을 위한 선택 배지는 플라스미드 pSLF173의 마커 특징과 균주의 영양 요구성을 고려하여 EMM 배지에 아데닌과 류신을 첨가시킨 배지(이하, EMM+AL로 표기함)를 사용하였다.Human genes constructed in the S. pombe expression vector (pDES173) prepared in Example 1 were transformed into a lithium acetate method of ED665 (h-) (ATCC, USA), a haploid strain of S. pombe . As a selection medium for identification of transformants, a medium in which adenine and leucine were added to the EMM medium (hereinafter referred to as EMM + AL) was used in consideration of the marker characteristics of the plasmid pSLF173 and the nutritional requirements of the strain.

암 관련 인간 유전자들을 ED665(h-)에서 발현시키기 위하여 티아민(Thiamine)을 2uM 첨가한 EMM+AL+thia 배지와 첨가하지 않은 EMM+AL 배지를 각각 사용하였다. 대조군으로, 인간 유전자가 들어있지 않은 pDES173을 함께 발현시켰다. 30℃에서 3일간 배양한 후, EMM+AL 고체 배지와 EMM+AL+thia 고체 배지에서 자란 콜로니를 비교함으로써, 세포 성장에 이상이 있거나 세포성장이 완전히 저해된 형질을 확인하였다.In order to express cancer-related human genes in ED665 (h-), EMM + AL + thia medium with 2 μM of thiamine and EMM + AL medium without TAM were used, respectively. As a control, pDES173 without human genes was expressed together. After incubation for 3 days at 30 ℃, by comparing the colonies grown in EMM + AL solid medium and EMM + AL + thia solid medium, it was confirmed that the abnormality in cell growth or completely inhibited cell growth.

또한, 세포 형질 변화를 확인하기 위하여, EMM+AL+thia 고체배지에서 자란 콜로니를 EMM+AL+thia 액체 배지 10ml에 30℃에서 16시간 가량 배양하였다. 유도시켰을 때와 시키지 않았을 때 세포에 미치는 영향을 비교하기 위하여 배양한 세포를 멸균한 증류수로 3번 세척하고 티아민을 완전히 제거한 후, EMM+AL 액체 배지와 EMM+AL+thia (2uM) 액체 배지 각각 10ml에 다시 O.D.600 값이 0.3이 되도록 접종 하였다. 6 내지 8시간 동안 30℃에서 배양 후 다시 각각 동일한 배지에 O.D.600 값을 0.1이 되도록 희석하여 16시간 배양하였다. In addition, in order to confirm cell trait changes, colonies grown in EMM + AL + thia solid medium were incubated in 10 ml of EMM + AL + thia liquid medium at 30 ° C. for about 16 hours. In order to compare the effects on the cells with and without induction, the cultured cells were washed three times with sterile distilled water, completely removed with thiamin, and then EMM + AL liquid medium and EMM + AL + thia (2uM) liquid medium, respectively. 10 ml again was inoculated so that the OD 600 value is 0.3. After incubation at 30 ° C. for 6 to 8 hours, the OD 600 was diluted to 0.1 in the same medium, and then incubated for 16 hours.

상기에서 얻어진 세포들을 광학 현미경으로 관찰하여 인간 유전자가 S. pombe에 과발현 되었을 때 나타나는 세포 형질 변화를 확인하였고, 인간 유전자가 제대로 발현되었는지 여부는 웨스턴 블랏(western blot)으로 확인하였다. 웨스턴 블랏시 유전자의 N-말단 부위에 tag 되어있는 HA 모티프(motif)에 대한 단일 클론 항체(monoclonal antibody)를 사용하였다.The cells obtained above were observed under an optical microscope to confirm cell trait changes that occur when human genes were overexpressed in S. pombe , and whether or not human genes were properly expressed was confirmed by western blot. A monoclonal antibody against the HA motif tagged at the N-terminal part of the Western blosi gene was used.

그 결과, 형질 변화 뿐 아니라 S. pombe에서 각각의 인간 유전자가 과발현되었을 때 나타나는 세포 성장이 저해됨을 확인하였다. 500여개의 유전자 중에서 145개의 유전자가 세포 형질의 변화를 나타내었고, 76개의 유전자는 세포 성장에 영향을 보였다(도 4, 5 6 참조). 세포 형질 변화를 보인 인간 유전자들과 세포성장을 저해하였던 인간 유전자들은 세포분열 주기 조절에 관여하거나 세포성장 및 생존에 중요한 작용을 하리라 추정할 수 있다.As a result, it was confirmed that not only the trait change but also the cell growth that appeared when each human gene was overexpressed in S. pombe . Of the 500 genes, 145 genes showed changes in cell traits, and 76 genes affected cell growth (see FIGS. 4 , 5 and 6 ). Human genes showing cellular trait changes and human genes that inhibited cell growth may be involved in the regulation of cell division cycle or may play an important role in cell growth and survival.

<실시예 3> 인간 유전자와 상동성이 있는 Example 3 Homologous to Human Genes S. pombe S. pombe 유전자들이 결실된 변이체를 이용한 항암제 민감도 조사 및 인간 유전자 과발현을 통한 인위적 치사도 억제 Investigation of sensitivity of anticancer drugs using variants lacking genes and inhibition of artificial lethality through overexpression of human genes

변이체 균주를 우라실(uracil)과 류신(leucin)이 들어있는 EMM+UL 액체 배지 3ml에 30℃에서 16시간 배양한 후 초기 O.D.600 값을 0.3으로 맞추어 같은 액체 배지 3ml에 8 내지 9시간 배양하였다. 최종 O.D.600 값을 1.0으로 맞추어 1:4의 비율로 6번 희석하여 항암제가 들어있는 EMM+UL 배지와 항암제가 들어있지 않은 배지에 각각 스팟팅(spotting)을 하였다. 스팟팅 후 30℃에서 3 내지 4일간 배양하고 항암제에 민감성이나 저항성을 보이는 변이체를 스크리닝하였다. 항암제에 대하여, 성장 저해를 보인 변이체의 경우, 각각의 변이체에서 결실된 유전자에 상동성이 있 는 인간 유전자를 도입하여 민감성이나 치사도를 회복할 수 있는지 즉, 기능적 상보성(functional complementation)이 가능한지 여부를 확인하였다. Variant strains were incubated for 16 hours at 30 ° C. in 3 ml of EMM + UL liquid medium containing uracil and leucin, and then incubated for 8-9 hours in 3 ml of the same liquid medium with an initial OD 600 of 0.3. The final OD 600 was adjusted to 1.0 and diluted six times at a ratio of 1: 4 to spot the EMM + UL medium containing the anticancer agent and the medium containing the anticancer agent, respectively. After spotting, the cells were incubated at 30 ° C. for 3 to 4 days and screened for variants showing sensitivity or resistance to anticancer drugs. In the case of anticancer drugs, whether the growth inhibitory variants can restore sensitivity or lethality by introducing human genes homologous to the genes deleted from each variant, ie whether functional complementation is possible. It was confirmed.

본 실험을 위하여 인간 유전자와 상동성을 가진 S. pombe 변이체를 분석한 결과, 총 500여개의 인간 유전자 중 131개 유전자(약 28%)가 상동성이 있음을 확인할 수 있었다. 약물 민감성을 보인 결실 돌연변이체에 결실된 유전자와 상동성을 가지는 인간 유전자를 도입함으로써, 각 변이체의 약물 민감도가 감소하는 것을 확인하였다(도 7 참조). 따라서, S. pombe 결실 돌연변이체를 이용한 약물 민감도를 통하여 인간 유전자와 S. pombe 유전자 사이에 염기 서열상으로 뿐만 아니라 기능상으로도 상호 상보성이 있다는 것을 확인할 수 있었다.As a result of analyzing the S. pombe variant having homology with human genes for this experiment, it was confirmed that 131 genes (about 28%) out of a total of 500 human genes were homologous. By introducing a human gene having homology with the deleted gene to a deletion mutant showing drug sensitivity, it was confirmed that the drug sensitivity of each variant was reduced ( see FIG. 7 ). Thus, drug sensitivity using the S. pombe deletion mutant showed that the human gene and the S. pombe gene have mutual complementarity not only in nucleotide sequence but also in function.

<실시예 4> <Example 4> S. pombeS. pombe 시스템에서 2차 스크리닝을 통하여 선별된 인간 유전자들의 암 관련성의 검증  Validation of Cancer Relevance of Selected Human Genes Through Secondary Screening in the System

S. pombe 시스템에서 2차 스크리닝을 통하여 선별된 인간 유전자들의 암 관련성의 검증을 위하여 다양한 위암, 간암 세포주에서 이들 유전자의 발현 정도를 노던 블랏과 RT-PCR을 이용하여 분석하였다. 예시적으로, 선별된 유전자 171종 중 hnRNP A1 유전자를 이용하여 RT-PCR과 노던 블랏을 수행한 결과, hnRNP A1은 정상 세포주와 비교하여 대부분의 인간 위암, 간암 세포주에서 그 RNA 레벨이 확실히 증가됨을 확인할 수 있었다(도 8). In order to verify the cancer relevance of human genes selected through secondary screening in S. pombe system, the expression levels of these genes in various gastric and liver cancer cell lines were analyzed using Northern blot and RT-PCR. For example, RT-PCR and Northern blot analysis using hnRNP A1 gene among 171 selected genes showed that hnRNP A1 significantly increased its RNA level in most human gastric and liver cancer cell lines compared to normal cell lines. It could be confirmed ( FIG. 8 ).

또한, 비형질전환 정상 세포주인 NIH3T3(mouse embryonicfibroblast cell line)에 상기 hnRNP A1을 과발현시켰을 때, 세포 증식이 증가하고 세포들간에 서로 뭉치면서 형태가 변화하는 변환된 형질로 변화됨을 관찰하였다(도 9 참조). 따라서, hnRNP A1을 비롯한 S. pombe 시스템에서 스크리닝되어 선별된 171종의 인간 유전자들은 인간 위암, 간암에서 발현 정도가 현저히 증가되어 있으며, 이 유전자의 발현이 정상 세포에 비하여 많아지게 될 경우 세포를 변환시키므로, 한국형 인간 위암, 간암의 특이적 분자 마커(marker)로 기능할 수 있다. In addition, when the hnRNP A1 was overexpressed in a non-transformed normal cell line NIH3T3 (mouse embryonicfibroblast cell line), it was observed that the cell proliferation increased and changed into transformed traits that changed in shape as they aggregated between cells ( FIG. 9 ) . See ). Therefore, 171 human genes screened and screened in S. pombe system, including hnRNP A1, have significantly increased expression levels in human gastric cancer and liver cancer. Therefore, it can function as a specific molecular marker of Korean human gastric cancer and liver cancer.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 S. pombe 기본 발현 벡터를 변형하여 다량의 인간 유전자를 쉽게 옮길 수 있는 시스템을 구축하였고, 인간 유전자의 과발현시 나타나는 영향 등을 분석하여 유전자 기능 분석을 용이하게 할 수 있는 방법을 구축하였다. 이러한 시스템은 위암, 간암 조직에서 단순한 마이크로어레이 분석으로 얻어진 방만한 암 관련 후보 유전자들을 선별해내는 좋은 모델 스크리닝 시스템으로 유용하며, 그 기능이나 생체 경로 등이 잘 알려져 있지 않은 인간 유전자들의 기능 연구에 적용될 수 있다.As described above, in the present invention, by constructing a system that can easily transfer a large amount of human genes by modifying the S. pombe basic expression vector, it is easy to analyze the effects of the overexpression of human genes to facilitate gene function analysis We built a way to do it. This system is useful as a good model screening system for screening genes related to generous cancers obtained by simple microarray analysis of gastric and liver cancer tissues, and can be applied to the study of the function of human genes whose function and biological pathway are not well known. have.

Claims (11)

ⅰ) 분열 효모 S. pombe에서 기능 미확인 목적 유전자의 과발현을 유도할 수 있는 목적 벡터를 제조하는 단계;Iii) preparing a target vector capable of inducing overexpression of an unidentified target gene in a split yeast S. pombe ; ⅱ) 단계 ⅰ)의 목적 벡터를 이용하여 목적 유전자가 삽입된 발현 벡터를 제조하는 단계;Ii) preparing an expression vector into which the target gene is inserted using the target vector of step iii); ⅲ) 단계 ⅱ)의 발현 벡터를 정상 분열 효모(S. pombe)에 도입하여 목적 유전자를 과발현시키는 단계; 및 Iii ) overexpressing the gene of interest by introducing the expression vector of step ii) into normal cleavage yeast ( S. pombe ); And ⅳ) 단계 ⅲ)의 효모에서 나타나는 세포성장 또는 세포주기 변화로 인한 세포 형질 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 암 관련 유전자의 스크리닝 방법.Iii) observing cell trait changes due to cell growth or cell cycle changes occurring in the yeast of step iii). 제 1항에 있어서, 상기 단계 ⅳ)이후에, 암 관련 유전자와 효모 유전자간 기능적 상보성(functional complementation) 확인을 위한,According to claim 1, After the step iii), to confirm the functional complementation (functional complementation) between cancer-related genes and yeast genes, ⅴ) 단계 ⅳ)에서 선별된 암 관련 유전자와 염기 서열 상동성을 갖는 S. pombe 유전자가 결실된 분열 효모(S. pombe) 이형접합 결실 돌연변이체를 제조하는 단계;Iii) preparing a S. pombe heterozygous deletion mutant in which the S. pombe gene having sequence homology with the cancer-related gene selected in step iii) is deleted; ⅵ) 상기 분열 효모(S. pombe) 결실 돌연변이체에 항암제를 처리하여 약물에 대한 민감도를 측정하는 단계; 및Iii) measuring the sensitivity to the drug by treating the fission yeast ( S. pombe ) deletion mutant with an anticancer agent; And ⅶ) 상기 단계 ⅵ)의 약물에 대한 민감도를 나타내는 분열 효모(S. pombe) 결실 돌연변이체에 그 결실된 유전자와 염기서열 상동성을 갖는 상기 암 관련 유전자를 도입하여 민감도 회복여부를 확인하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 스크리닝 방법. Iii) introducing the cancer-related gene having sequence homology with the deleted gene into a S. pombe deletion mutant which shows the sensitivity to the drug of step iii) to confirm whether the sensitivity is recovered. Screening method comprising the additional. 제 1항에 있어서, 상기 단계 ⅳ) 이후에 선별된 유전자의 발현 정도를 암 세포주와 정상세포주에서 비교하거나 상기 선별된 유전자를 정상세포주에서 과발현시켜 표현형 변화를 관찰함으로써, 선별된 암 관련 유전자의 암 관련성을 검증하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. The cancer of the selected cancer-related genes according to claim 1, wherein the degree of expression of the selected gene after step iii) is compared between the cancer cell line and the normal cell line or the expression of the selected gene is overexpressed in the normal cell line to observe the phenotypic change. Verifying the relevance. 제 1항에 있어서, 단계 i)의 목적 벡터는 pDES173(기탁번호 : KCTC 10757BP)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the target vector of step i) is pDES173 (Accession Number: KCTC 10757BP). 삭제delete 제 2항에 있어서, 상기 단계 ⅶ) 이후에 선별된 유전자의 발현 정도를 암세포주와 정상세포주에서 비교하거나 상기 선별된 유전자를 정상세포주에서 과발현시켜 표현형 변화를 관찰함으로써, 선별된 암 관련 유전자의 암 관련성을 검증하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. The cancer of the selected cancer-related genes according to claim 2, wherein the degree of expression of the selected gene after step iii) is compared between the cancer cell line and the normal cell line or the expression of the selected gene is overexpressed in the normal cell line to observe phenotypic changes. Verifying the relevance. 제 3항 또는 제 6항에 있어서, 상기 암 세포주는 위암 또는 간암 세포주인 것을 특징으로 하는 방법.7. The method of claim 3 or 6, wherein the cancer cell line is a gastric or liver cancer cell line. 삭제delete 제 1항의 방법에 이용되는 목적 벡터 pDES173(기탁번호 : KCTC 10757BP)Purpose vector pDES173 (Accession Number: KCTC 10757BP) used in the method of claim 1 삭제delete 삭제delete
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