KR100828506B1 - 마우스 정자 형성 유전자와 인간 남성 불임 관련 유전자,및 이들을 사용한 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
각 유전자로부터 전사되는 mRNA로부터 합성되는 cDNA가 각각 서열번호 1-89의 염기서열을 갖는 전체 89유전자의 집합인 마우스 정자 형성 유전자 군, 이 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 유전자의 인간 동족체이고, 인간 남성 불임에 관련하는 Scot-t 유전자 변이 및 프로타민-2 유전자 변이를 제공한다. 또한, 마우스 정자 형성 유전자 군과 이들에 관련되는 각종 분자생물학적 재료, 또는 남성 불임 관련 유전자 변이에 관련되는 각종 분자생물학적 재료 및 이들을 사용한 각종 시험 방법 및 진단 방법을 제공한다.
Description
본 출원의 발명은, 마우스의 정자 형성에 관여하는 유전자(mouse spermatogenesis gene:이하 「MSG」이라고 기재하는 경우도 있음)의 집합(유전자 군: MSGs)과, 이 MSGs를 사용한 진단 시스템에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 출원의 발명은, MSGs에 속하는 각 유전자 및 유전자 재료(정제 폴리뉴클레오티드, 유전자 발현 산물인 폴리펩티드, 항체 등)를 사용하고, MSG의 발현 변조, 변이, 아미노산 치환 등을 검출하는 것을 특징으로 하는 독성 시험, 변이원성 시험, 및 유전자 진단 등의 각 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 의약품이나 화학품의 변이원성 시험 및 독성 시험(생식에 미치는 영향에 관한 시험을 포함), 또는 환경 호르몬 또는 내분비 교란 물질의 검출·환경 측정 및 환경 평가로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 유전자와 유전자 재료, 및 각 방법 발명은, 남성 불임증의 진단·치료·예방의 방법에 관한 의료기술의 개발, 또한 그 진단제·치료약·예방약 또는 피임약의 개발에 기여하는 것이다.
또한, 본 출원의 발명은, 상기 MSGs에 포함되는 마우스 유전자의 인간 동족체인 인간 남성 불임 관련 유전자의 변이나 발현 변화와 이들 유전자 다형을 검사 대상으로 하는 남성 불임의 진단 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 점돌연변이 또는 유전자 이형에 의하여 특징되어지는 남성 불임 관련 유전자 유래의 변이 폴리뉴클레오티드와 그 유전자 산물인 변이 폴리펩티드, 및 이들의 변이 폴리뉴클레오티드 또는 변이 폴리펩티드를 대상으로 하는 남성 불임의 진단 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 마우스 MSG와 같이 인간 동족체로부터 얻어지는 정보를 바탕으로 한 유전자 재료를 이용하고, 남성 불임의 진단·치료·예방에 관한 의료기술의 개발 또한 그 진단제·치료약·예방약 또는 피임약의 개발에 기여하는 것이다.
마우스 정자 형성 유전자
내분비 교란 물질(endocrione disruptors:이하 「ED」라고 기재하는 경우가 있음)이라고 하는 개념의 제창(1997년) 이래, 이 ED에 의한 정자수 감소나 생식 기능 장해 등의 유발의 위험성이 널리 주지되어, 인류 존망의 위기 의식을 높임과 아울러, MSDS(material safety data sheet)나 PRTR(pollutant release and transfer registers) 등의 전개에 의한 전세계에 걸친 환경보전 대책에 박차를 가하여, ED의 검출 또는 측정 방법, ED의 생체에 미치는 영향의 확인은, 현재 급선무의 과제가 되어 있다. 또한, 의약품, 화학약품, 화학품, 화학물질 등에 관한 종래의 「생식에 미치는 영향」의 시험은, 최기성(teratogenicity)을 지표로 하는 시험에 불과하였다. 그러나, ED에 의한 생식 기능 장해 유발의 핍박한 위험성을 회피·불식하기 위해서는, 종래의 최기성 시험만으로는 불비하면서 부족하고, 「생식에 미치는 영향」에 관한 시험을 포함하는 독성시험에는, 「포유동물의 정자 형성 유전자 또는 그 인간 상동 유전자에 대한 변이원성」의 검출 또는 정세포와 그 분화·정자 형성 과정에 미치는 영향의 시험(예컨대, 마우스 정소나 in vitro에서의 MSG의 발현 변조, 변이, 아미노산 치환 등을 지표로서 사용하는 독성시험이나 검정)을 추가할 필요가 있고, 이것은 절실한 필수 과제라고 생각된다.
그러나, 현재 시점에서, 정자 형성 유전자의 발현 변조나 변이를 지표로 한 독성 시험(생식에 미치는 영향에 관한 시험), 변이원성 시험, ED검출 등에 관한 기술은 알려져 있지 않다. 그 원인은, 시험의 대상으로서 사용할 수 있는 정자형성 유전자가 특정되어 있지 않았었기 때문이다.
또한, 일본을 비롯한 구미 선진 제국에서는 전체 부부의 약 10%가 어떠한 형태의 불임 문제를 경험하고 있는 것이 알려져 있고, 이들의 약 반수가 남성측의 인자에 기인하고 있을 가능성이 있다. 남성 불임의 원인의 일부로서 시사되어 있는 것은, 내분비 장해, 염색체 이상을 포함한 유전적 인자, 환경 인자, 잠복 정소나 정색 정맥류를 포함하는 기형 등이다.(Rubio C, et al. Human Reprod 2001; 10: 2084-2092; Lee PA, et al(2000) J Uro1.,164(5), 1697-1701). 그러나, 남성 불임의 원인의 대부분은 불충분한 정자 형성이나 정자 결실이고, 이 문제의 원인은 현시점에서는 미해명이다.(Cram DS, et al.(2001) J Androl 22(5), 738-746). 또한, 남성 불임 중에는 여러가지 유전적 인자에 관계된다고 생각되는 사례가 존재하지만 (Thielemans BFJ, et al. Eur. J. Obst Gynec 1998; 81: 217-225), 그들의 모두에 대해서 원인 유전자가 특정되어 있는 것은 아니다. 따라서, 남성 불임증의 진단·치료·예방 방법의 확립(예컨대, 유전자 진단과 그 결과에 근거하는 유전자 치료· 약제요법·예방의 달성)은, 인류에게 엄청난 복음을 가져오는 대망의 과제이다. 더구나, 개발 도상국에서의 다출생에 따른 빈곤·기아나 영양실조, 에이즈 등 감염증의 만연 등을 상기할 때, 피임약의 개발도 또한 중요 과제라고 사유된다.
상기한 바와 같이, 독성 시험이나 변이원성 시험에 의한 ED 등의 효과적인 검출, 또는 남성 불임증의 확실한 진단을 위해서는, 정자 형성 유전자를 대상으로 한 분자 생물학적인 접근이 불가결하다. 그러나, 현시점에서는, 그러한 시험에 사용할 수 있는 정자 형성 유전자(군)는 특정되어 있지 않고, 또한, 당연하게, 그러한 유전자(군)을 각 종의 시험에 적용하기 위한 수단도 전혀 제안되어 있지 않다.
본 출원의 발명은, 이상과 같은 사정에 감안된 것으로서, ED 검출 등에 관한 독성 시험, 변이원성 시험 또는 유전자 진단에 사용할 수 있는 마우스 정자 형성 유전자 군(MSGs)과, 그러한 시험을 실시하기 위한 재료로서의 정제 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드 및 항체 등을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
또한, 본 출원의 발명은, MSGs를 사용한 독성 시험, 변이원성 시험 및 유전자 진단의 각 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
인간 남성 불임 관련 유전자 변이
본 출원의 발명자들은, 상기의 MSGs에 속하는 마우스 유전자의 인간 동족체에 관해서 남성 불임과의 관계를 광범위하게 조사한 결과, 인간 Scot-t 유전자 및 프로타민 유전자에 있어서의 특정한 변이와 남성 불임과의 관계를 발견하였다. 또한, Scot-t 유전자 및 프로타민 유전자와 남성 불임과의 관계에 관해서는 이하가 알려져 있다.
숙시닐 CoA:3-옥소산 CoA 트랜스페라제(OXCT/SCOT)는 케톤체의 에너지 대사에 있어서의 중요한 효소의 하나이며, 이 케톤체는 간장에서 생산되고, 말초 조직으로 수송되어 에너지원으로서 사용된다(Mitchell GA, et al. Clin. Invest. Med. 1995; 18: 193-216). 숙시닐 CoA 트랜스페라제(SCOT)는 몇몇 조직의 미토콘드리아내에 국소적으로 존재하고 있고, C0A 부분을 숙시닐 CoA로부터 아세토아세트산에 전위시켜서 아세토아세틸 CoA의 형성을 촉매하지만, 이것은 더욱 분해되어, 트리카르복실산 사이클에 들어가는 것이 가능한 2개의 아세틸 CoA 분자가 된다(Williamson, D. H., et al.(1971) Biochem. J., 121, 41-47; Tildon JT, et al. J Clinic Invest 1972; 51: 493-498). Scot의 cDNA는 돼지 및 인간 심장에서 클론되어 있지만(Lin, T. W. and Bridger, W. A.(1992) J. Bio1. Chem., 267, 975-978; Kassovska-, Bratinova S, et al. Am J Hum Genet 1996; 59: 519-528), 본 출원의 발명자들은 지금까지, 반수체의 생식 세포 특이적인 SCOT를 코드하는 scot-t라고 명명된 신규 유전자를, 마우스 정소의 차분화 cDNA 라이브러리에서 클로닝하고 있다. (Koga M, et al. Biol Reprod 2000; 63: 1601-1609). SCOT-t는 생식 세포에 특이적인 SCOT의 이소형이고, 반수체 정자와 정자의 미토콘드리아 중에 존재하고 있고, 정자 형성이나 정자의 에너지 대사에도 특유의 역할을 담당하고 있다고 생각된다. 노던 블롯(northern blot), 웨스턴 블롯(western blot) 및 면역 조직 과학적 분석에 의하면, 마우스 scot-t의 발현은 정소(특히, 후기 정자 세포 중)에 있어서 검출되었지만, 다른 체세포 중에서는 검출되지 않았다. 마우스 scot-t의 뉴클레오티드 서열은, 돼지 및 인간 심장의 Scot에 대하여 각각 63.4% 및 62.7%의 동일성이 있고, 추정된 아미노산 서열은 각각 68.0% 및 67.4%의 동일성이 있었다. SCOT-t의 NH2말단의 1-39잔기는 미토콘드리아를 표적으로 하는 시그날 서열을 형성하고 있다. 면역 형광 염색에서는 실제로, 정소 상체 꼬리 부분으로부터 얻은 고정 정자 중에 있어서의 SCOT-t 단백질의 미토콘드리아로의 국소적인 존재가 나타나고 있다(Koga M, et al. Biol Reprod 2000; 63: 1601-1609). SCOT-t의 아미노산 서열에는 글루타민산 잔기가 1곳에 존재하고 있지만(아미노산 잔기:341), 이것은 SCOT를 포함하는 모든 CoA트랜스페라제 중에서 보존되어 있는 것이 알려져 있는 글루탐산 344에 대응하는 것이다(Rochet JC, Bridger WA.(1994) Protein Sci., 3, 975-81). 본 출원의 발명자들은 또한, 마우스 scot-t의 인간 오르토로그의 클로닝 및 특징 부여를 행하였다. 인간 Scot-t의 mRNA의 코딩 영역 전체와 추정 아미노산 서열은, 마우스 scot-t에 대하여 각각 75.4% 및 75.8%의 동일성을 나타냈다. 동일한 형태로 발명자들은, h-Scot-t가 인트론을 가지지 않는 단일 유전자이며, 정소 내에서 특이적으로 발현되는 것을 나타내고 있다(Tanaka H, et al. Mol Human Reprod 2001; 8: 16-23).
정자의 운동성과 기능에 있어서의 에너지 대사에 있어서 미토콘드리아 효소의 중요성이 몇몇 보고되어 있다(Pascual, M. l., et al.(1996) Biosci, Rep., l6, 35-40; Yeung, C.H., et al.(1996) Mol. Hum. Reprod., 2,591-596; Ruiz-Pesini, E., et al.(1998) Clin. Chem., 44, 1616-1620). Scot-t가 특이적으로 존재하는 사실은, 케톤체를 정자 운동을 위한 에너지원으로서 이용하는 새로운 대사계의 존 재를 나타낸다고 생각된다. 또한, Scot-t는 반수체의 정자 세포로 특이적으로 발현되고 있으므로, 정자 형성에 있어서 이것이 어떠한 특이적인 역할을 가지는 것도 시사된다.
또한, 정자 형성 단계에서는 정자핵에 현저한 재편성이 발생되지만, 이 과정에서는 히스톤이 제거되어 특정한 핵 단백질에 의한 치환을 받고, 최종적으로 높은 양전하를 띠는 프로타민(protamine)에 의해 치환되어서, 고도로 압축된다(Wouters-Tyrou, D. et al.(1998) Biochimie, 80, 117-128; Sassone-Corsi P.(2002) Science, 296, 2176-2178). 인간 정자의 DNA는 프로타민-1 및 -2의 2종류의 프로타민에 의하여, 고도로 응축된 상태로 정자 머리부에 모여져 있다. 프로타민-1은 50개의 아미노산을 갖는 단일인 폴리펩티드 분자이지만, 프로타민-2는 57개 및 54개의 아미노산을 갖는 적어도 2개의 다른 형태의 복합체이다(McKay, D. J. et al.(1986) Eur. J. Biochem., 158, 361-366). 프로타민-2 패밀리 단백질은 제 16염색체에 존재하는 단일의 카피 유전자를 바탕으로, 66개에서 l01개 사이의 잔기를 갖는 전구체로서 합성된다(Krawetz, S.A. et al.(1989) Genomics. 5, 639-645; Reeves, R.H. et al.(1989) J. Hered, 80, 442-446) .
핵농축 장해의 결과로서 남성 불임이 생길 가능성이 있는 것이 시사되고 있다. 마우스에 있어서, 프로타민-1의 mRNA의 조기 번역의 결과, 미성숙한 핵농축이 발생되어 정자의 분화가 정지된다(Lee, K. et al.(1995) Proc. Nat.1. Acad. Sci. USA, 92, 12451-12455). 불임 환자를 대상으로 한 여러가지 연구에서는 프로타민-2함유량의 감소가 보고되고 있고(Balhorn, R. et al.(1988) Experientia., 44, 52- 55: Belokopytova, J. A. et al.(1993) Mol. Reprod. Dev., 34, 53-57), 일부의 남성 불임 환자의 정자 중심핵에서 완전히 선택적인 프로타민-2 결손이 보여진다는 보고도 되어 있다(de Yeba, L. et al.(1993) J. Biol. Chem., 268: 10553-10557).그러나, 그 후에 이들의 환자에서 얻은 프로타민-2 유전자의 서열 해석의 결과에서는, 검출된 프로타민-2 감소의 원인이 되는 변이의 존재는 보이지 않았다(de Yeba, L. et al.(1993) J. Bio1. Chem., 268: 10553-10557; Schlicker, M. et al. (1994) Hum Reprod., 9, 2313-2317). 또한, 일부의 불임증 환자에서는 프로타민-2 전구체 분자의 프로세싱이 불완전하기 때문에, 프로타민-2 감소가 발생된다는 것이 시사되어 있다(de Yeba, L. et al.(1998) Fertil Steril., 69, 755-759)
상기와 같이, Scot-t 유전자나 프로타민 유전자의 어떠한 변이가 남성 불임에 관련되는 것이 지적되어 있지만, 그 실체는 전혀 해명되지 않고 있다. 본 출원의 발명은, 인간 남성 불임의 원인 유전자로서 Scot-t 유전자 변이와, 프로타민-2 유전자 변이를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
또한, 본 출원의 발명은, 상기의 유전자 변이에 따라서 발현되는 변이 폴리펩티드, 이 변이 폴리펩티드에 대한 항체, 및 이들의 변이 유전자나 변이 폴리펩티드를 검사 대상으로 하는 남성 불임 진단 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
본 출원은, 상기의 과제를 해결하기 위한 발명으로서, 이하의 마우스 정자형성 유전자 군과 이들을 이용한 발명을 제공한다.
즉, 본 발명은, 각 유전자로부터 전사되는 mRNA로부터 합성되는 cDNA가 각각 서열번호 1-89의 염기서열을 갖는 전체 89유전자의 집합인 마우스 정자 형성 유전자 군을 제공한다.
본 발명은, 상기의 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 각 유전자 유래의 cDNA에 의해 구성되는 cDNA 라이브러리를 제공한다.
본 발명은, 상기의 cDNA 라이브러리에 속하는 각 cDNA의 연속 10∼99염기의 염기서열로 이루어지는 DNA 단편군을 제공한다.
본 발명은, 상기 유전자 군에 속하는 각 유전자 DNA 또는 상기 cDNA군에 속하는 각 cDNA를 PCR 증폭하기 위한 프라이머 세트 군을 제공한다.
본 발명은, 상기 cDNA 군에 속하는 1이상의 cDNA, 또는 상기 DNA 단편군에 속하는 1이상의 DNA 단편을 갖춘 마이크로 어레이를 제공한다.
본 발명은, 또한, 서열번호 90-167의 각 아미노산 서열로 이루어지는 전체 78의 폴리펩티드의 집합인 마우스 정자 형성 폴리펩티드 군을 제공한다.
본 발명은, 상기의 정자 형성 폴리펩티드 군에 속하는 각 폴리펩티드에 대한 항체군을 제공한다.
본 발명은, 또한, 상기의 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 1이상의 유전자의 발현 변조 또는 변이를 검출함으로써, 피험 물질의 독성 또는 변이원성을 시험하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 또한, 상기의 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 1이상의 유전자의 발현 변조 또는 변이를 검출함으로써, 피험 개체의 생식 능력을 진단하는 방법을 제공한다.
본 출원은, 상기의 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 1이상의 유전자의 발현 변조 또는 변이를 검출함으로써, 피험 개체의 생식 능력을 진단하는 방법을 제공한다.
즉, 상기 발명의 MSGs는,「정자 형성 유전자의 발현 변조와 변이의 검출은, 독성 시험(특히, 생식 독성 시험) 및 변이원성 시험에 이용할 수 있다」라고 하는 착상에 기초하여, 주로 이하의 3종류의 방법에 의하여 클로닝된 것이다.
(a)모노클로날 항체를 사용한 클로닝
정자 형성의 각 과정을 특이적으로 인식하는 모노클로날 항체를 제작하고, 목적 유전자(군)을 특정하였다. 즉, 마우스의 정소로부터 세포 추출분을 얻고, 래트에 면역시키고, 충분히 면역시킨 후, 얻어진 비장 세포를 골수종 세포와 세포 융합시켜 하이브리도마를 작성하였다. 얻어진 각각의 하이브리도마로부터, 정세포를 특이적으로 인식하는 항체를 작성하는 하이브리도마를 찾아내기 위해서, 각각의 하이브리도마의 배양 상청이 어떤 항원을 인식하는 항체를 생산하고 있는지를, 정소의 절편을 사용하여 반응시켜서 스크리닝을 행하여, 정세포 특이적 항체를 생산하는 하이브리도마를 얻었다. 얻어진 모노클로날 항체를 사용하고, 항체가 인식하는 항원 단백질을 코드하는 유전자를 대장균 발현 마우스 정소 라이브러리로부터 클로닝하였다.
(b)폴리클로날 항체를 사용한 클로닝
정세포(모두의 분화 단계의 세포를 포함)를 특이적으로 인식하는 폴리클로날항체를 제작하고, 목적 유전자(군)을 특정하였다. 즉, 마우스의 정소로부터 정세포 추출분을 얻고, 토끼에게 충분히 면역시키고, 얻어진 혈청을 거세 수컷 마우스의 복강에 넣고, 정세포 이외를 인식하는 항체를 흡수시켰다. 그 마우스의 혈청 성분을 모으고, 또한 마우스의 간장 추출분과 반응시켜, 얻어진 혈청에 함유되는 토끼 항체가 인식하는 항원 유전자를 대장균 발현 마우스 정소 라이브러리로부터 클로닝하였다.
(c)서브트랙티드 라이브러리를 사용한 클로닝
정세포 특이적 유전자 군을 농축한 서브트랙티드(subtracted) 라이브러리를 작성하고, 각분화 단계에 있어서 특이적으로 발현하는 유전자 군의 클로닝을 행하고, 얻어진 각 클론의 기능을 해석하였다. 특히, 정자 세포는 동물 개체에서 장기간 다수 존재하는 유일한 반수 체세포이고, 그와 같은 정자 세포에 있어서 특이적으로 발현하는 유전자 군은, 정자형성을 위해 특화된 기능을 각각 발휘하므로, 이것 등의 유전자 군을 포괄적으로 클로닝하고, 정자 형성에 특이적인 현상의 해석을 행하였다. 구체적으로는, 모든 분화 단계의 정세포를 갖는 35일령 마우스(C57BL/6) 정소 cDNA 라이브러리로부터, 정자 세포를 가지지 않는 17일령 마우스 정소에서 발현하고 있는 mRNA를 뺀 서브트랙티드 라이브러리를 작성하고, 이 라이브러리로부터 정자 세포의 형태 형성기에 있어서 특이적으로 발현하고 있는 유전자 군을 얻었다.
이상, (a)∼(c)의 방법에 의해, 최종적으로, 합계 89클론의 정세포 특이적 유전자 cDNA(MSGs cDNA)를 얻었다. 그리고, 공지의 방법에 의해 각 cDNA 클론의 염기서열을 결정하고, 그들의 cDNA가, 서열번호 1-89의 기수 서열번호로 나타낸 염기서열로 이루어지는 것을 확인하였다. 또한, 이미 알려진 각각의 염기서열과의 사이 의 상동성 검색을 행하고, 89개의 MSG 클론 중, 이미 알려진 유전자는 약 26%, 상동 유전자는 32%, 그리고 특히, 알려지지 않은 유전자가 42%까지도 달하는 것을 발견하였다.
표 1-1, 1-2는, 서열번호 1-89로 염기서열을 나타낸 전체 89유전자의, 왼쪽으로부터, 「서열번호」, 「유전자 명」(공지된 것), 「데이타베이스(GenBank) 등록 번호」, 그 유전자가 코드하는「폴리펩티드의 서열번호」, 및 그 「코드 영역」을 나타내었다.
(표 1-1)
(표 1-2)
또한, 상기 MSG 클론 군에 있어서 다음 지견 (1)∼(3)을 얻었다.
(1)유전자 구조에 관계되고, MGS의 89클론의 다수에 있어서 인트론이 없고, 또한, 인트론이 존재하여도 매우 적은 것이 다수를 차지한다.
(2)TATA, CAAT, GC 모티프 등의 이미 알려진 전사 관련 인자 결합 서열을 지니지 않는 것이 많다.
(3)발현 시기는, 정자 형성의 단계에 특이적이다. 예컨대, 시원(始原) 생식 세포→정원 세포→정모 세포→정자 세포(반수체)→정자→암컷 생식 관내에서의 수정 능력 획득까지의 과정에 있어서, 정자 세포→정자의 단계에 있어서만 특이적으로 발현되는 유전자가 다수 존재한다.
(4)발현 산물의 작용과 기능에 관계되고, 체세포에 대한 생식 세포에 특유의 아이소폼(isoform)이 존재하고, 정자 형성의 각 단계에 있어서만, 상당히 특이적으로 활성을 보이는 것이 나타난다. 예컨대, 수정 과정에 있어서만, 그 작용을 발휘하는 것이 존재한다.
이들의 지견 중, 인트론에 관계되는 상기 (1)과 (3)은 특히 중요하다. 즉, 「정자 형성에 관여하는 유전자의 구조와 전사는 (1)비교적 단순하고, 변이의 검출이 곤란하지 않고, 또한 유전자에 변이가 일어났다고 하여도, 그 (3)발현은 생식 세포에만 그쳐, 변이 형질은 체세포에는 나타나지 않고, 생식에서만 장해가 나타나 불임이 된다」것을 시사하는 것이고, 그 발현 변조나 변이를 검출함으로써, 생식 독성 시험이나 변이원성 시험으로서 이용 가능한 것이라 판단되기 때문이다.
또한, 표1-1, 1-2 및 상기의 MSGs에 관한 지견의 일부는, 본 출원의 발명자 들에 의하여 발표된 이하의 문헌에 상세하게 기재되어 있다: Int. J. Androl. 20: 361-366, 1997; Gene 204: 159-163, 1997; Genomics 46: 138-142, 1997; Mammal. Genome 8: 873-874, 1997; Cytogenet. Cell Gent. 78: 103-104, 1997; Nature 387: 607-611, 1997; Dev. Biol. 197: 67-76, 1998; Biol. Reprod 58: 261-265, 1998; Gene 237: 193-199, 1999; J.Biol. Chem. 274:17049-17057, 1999; PEBS Lett. 456: 315-321, 1999; Genomics 57: 94-101, 1999; Biol. Reprod. 62: 1694-1701, 2000; Biol. Reprod. 63: 993-999, 2000; Gencs Cells 5:265-276, 2000; Biol. Reprod. 63: 1601-1609, 2000; Gene 267: 49-54, 2001; Mol. Human Reprod. 7:211-218, 2001.
또한, 본 출원은, 상기의 마우스 정자 형성 유전자 군에 포함되는 유전자 중, 인간 남성 불임에 관련된 유전자 변이의 발명과, 이 유전자 변이의 이용 발명을 제공한다.
즉, 본 발명은 인간 남성 불임 관련 유전자 Scot-t로부터 전사되는 mRNA에 상보적인 폴리뉴클레오티드로서, 서열번호 168의 DNA서열에 있어서, 이하의 군:
제 129위치의 t가 c로 치환;
제 870위치의 t가 g로 치환;
제 1071위치의 c가 t로 치환; 및
제 1667위치의 t가 c로 치환
으로부터 선택되는 1이상의 변이를 갖는 폴리뉴클레오티드(Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드) 또는 그 상보서열을 제공한다.
본 발명은, 상기의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드의 일부로서, 그 변이된 곳을 포함한 10∼99의 연속된 DNA 서열로 이루어지는 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드 또는 그 상보서열을 제공한다.
본 발명은, 상기 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드 또는 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드, 또는 그들의 상보서열과 스트린젠트(stringent)한 조건 하에서 하이브리다이즈하는 인간 염색체 DNA 유래의 폴리뉴클레오티드(Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드)를 제공한다.
본 발명은, 상기 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드, Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드, 또는 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드로부터 전사되는 mRNA를 PCR 증폭하기 위한 프라이머 세트로서, 한 쪽의 프라이머가 변이된 곳을 포함한 15∼45의 연속된 DNA 서열 또는 그 상보서열로 이루어지는 올리고뉴클레오티드인 프라이머 세트를 제공한다.
본 발명은, 인간 남성 불임 관련 유전자 프로타민-2로부터 전사되는 mRNA에 상보적인 폴리뉴클레오티드로서, 서열번호 173의 DNA 서열에 있어서 제 248위치의 c가 t로 치환되어 있는 폴리뉴클레오티드(프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드) 또는 그 상보서열을 제공한다.
본 발명은, 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드의 일부로서, 그 변이된 곳을 포함한 10∼99의 연속된 DNA 서열로 이루어지는 올리고뉴클레오티드(프로타민-2변이 올리고뉴클레오티드) 또는 그 상보서열을 제공한다.
본 발명은, 상기의 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드 또는 프로타민-2 변이 올리고뉴클레오티드, 또는 그들의 상보서열과 스트린젠트한 조건 하에서 하이브리다이즈하는 인간 염색체 DNA 유래의 폴리뉴클레오티드(프로타민-2 변이 게놈폴리뉴클레오티드)를 제공한다.
본 발명은, 상기의 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드, 프로타민-2 변이 게놈 폴리뉴클레오티드, 또는 프로타민-2 변이 게놈 폴리뉴클레오티드로부터 전사되는 mRNA를 PCR 증폭하기 위한 프라이머 세트로서, 한쪽의 프라이머가 변이된 곳을 포함한 15∼45의 연속된 DNA 서열 또는 그 상보서열로 이루어지는 올리고뉴클레오티드인 프라이머 세트를 제공한다.
본 발명은, 상기의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드 또는 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드의 발현 산물로서, 서열번호 169의 아미노산 서열에 있어서, 이하의 군:
제 38위치의 Leu가 Pro로 치환;
제 285위치의 Leu가 Arg로 치환; 및
제 352위치의 Thr이 Met로 치환;
으로부터 선택되는 1이상의 변위를 갖는 폴리펩티드(Scot-t 변이 폴리펩티드)를 제공한다.
본 발명은, 상기의 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드 또는 프로타민-2 변이 게놈 폴리뉴클레오티드의 발현 산물로서, 서열번호 174의 아미노산 서열의 제 1-49위까지의 아미노산 서열로 이루어지는 폴리펩티드(프로타민-2 변이 폴리펩티드)를 제공한다.
본 발명은 상기의 Scot-t 변이 폴리펩티드의 일부로서, 변이된 곳을 포함한 5∼30의 연속된 아미노산 서열로 이루어지는 올리고펩티드(Scot-t 변이 올리고 펩티드)를 제공한다.
본 발명은, 상기의 프로타민-2 변이 폴리펩티드의 일부로서, 5∼30의 연속된 아미노산 서열로 이루어지는 올리고 펩티드(프로타민-2 변이 폴리펩티드)를 제공한다.
본 발명은, 상기의 Scot-t 변이 올리고 펩티드를 항원으로 하여 제작된 항체(항변이 Scot-t 항체), 및 상기의 프로타민-2 변이 올리고 펩티드를 항원으로 하여 제작된 항체(항변이 프로타민-2 항체)를 각각 제공한다.
본 발명은, 서열번호 174의 제 50-91위치, 또는 서열번호 175의 제 1-11위치의 아미노산 서열로 이루어지는 올리고 펩티드를 항원으로 하여 제작된 항체(항프로타민-2 항체)를 제공한다.
본 발명은 또한, 인간 남성 불임의 진단 방법으로서, 피험자로부터 단리된 염색체 DNA 중에 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드 또는 프로타민-2 변이 게놈 폴리뉴클레오티드가 존재하는지의 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
상기의 진단 방법에 있어서는, 피험자로부터 단리된 염색체 DNA 또는 그 mRNA와, Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드 또한 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드, 또는 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드 또는 프로타민-2 변이 올리고뉴클레오티드, 또는 그들의 상보서열이 스트린젠트한 조건 하에서 하이브리다이즈하는지의 여부를 검출하는 것을 바람직한 형태로 하고 있다. 또한, 이 진단 방법에서는, 피험자로부터 단리된 염색체 DNA 또는 mRNA를 주형으로 하여 상기의 각각의 프라이머 세트를 사용하여 PCR을 행한 경우의 PCR 산물의 유무를 검출하는 것을 바람직한 형태로 하고 있다.
본 발명은, 인간 남성 불임의 진단 방법으로서, 피험자로부터 단리된 생체 시료 중에 Scot-t 변이 폴리펩티드 또는 프로타민-2 변이 폴리펩티드가 존재하는지의 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
상기의 진단 방법에 있어서는, 피험자로부터 단리된 생체 시료 중에, 항변이 Scot-t 항체와 반응하는 폴리펩티드가 존재하는지의 여부를 검출하는 것을 바람직한 형태로 하고 있다. 또한 이 진단 방법에서는, 피험자로부터 단리된 생체 시료 중에, 항변이 프로타민-2 항체에는 반응하고, 항프로타민-2 항체에는 반응하지 않는 폴리펩티드가 존재하는지의 여부를 검출하는 것을 바람직한 형태로 하고 있다.
본 발명은, 상기의 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드 또는 프로타민-2 변이 올리고뉴클레오티드를 표식화한 것을 특징으로 하는 DNA 프로브를 제공한다.
본 발명은, 상기의 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드 및/또는 프로타민-2 변이 올리고뉴클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 DNA 칩을 제공한다.
본 발명은, 상기의 항변이 Scot-t 항체, 항변이 프로타민-2 항체 또는 항프로타민-2 항체를 표식화한 것을 특징으로 하는 표식화 항체를 제공한다.
즉, 본 출원의 발명자들은, Scot-t 유전자에 관해서 516명의 남성(불임증 255예, 평소 건강한 자 261예) 및 프로타민 유전자에 관해서 496명의 남성(불임증 226예, 평소 건강한 자 270예)의 DNA 자료에 대해서 분석한 결과, 각각의 cDNA(Scot-t 서열번호 168, 프로타민-1: 서열번호 170, 프로타민-2: 서열번호173)에는, 표 2에 나타낸 바와 같은 뉴클레오티드 변이와, 거기에 따른 아미노산 변이가 존재하는 것을 발견하였다. 특히, Scot-t의 일염기 치환 및 아미노산 변이, 및 프로타민-2에 있어서의 하나의 염기 치환에 의한 단백질의 단축화가, 남성 불임의 원인으로서 중요한 것을 알아냈다. 또한, 서열번호 168은, 공지의 인간 Scot-t cDNA(GenBank/AB050193)의 제 4-1760 염기서열에 상당한다. 서열번호 170은, 공지의 인간 프로타민-1 cDNA(GenBank/M60331)의 제 532-1089 염기서열에 상당한다. 또한, 서열번호 173은 공지의 인간 프로타민-2 cDNA(GenBank/M60332)의 제 804-1629 염기서열에 상당한다. 표 2에 있어서의 뉴클레오티드 변이 및 아미노산 변이의 위치(숫자)는, 서열표의 염기 위치 및 아미노산 위치에 대응한다. 또한 「―」은 비코드 영역인 것을 나타내고, 「Silent」는 뉴클레오티드 변이에 따라 아미노산이 변이하지 않는 것을 나타낸다. 「***」는 정지 코돈으로 변이된 것을 나타낸다. 또한, 「deletion」은 뉴클레오티드의 결실을, 「addition」은 뉴클레오티드의 부가를 나타낸다.
(표 2)
본 출원의 각 발명에 있어서, 「유전자」란, 게놈 DNA에 존재하고, 특정의 폴리펩티드(단백질)를 코드하는 2본쇄 DNA이고, 그 코드영역(open reading frame: ORF), 및 ORF에 대한 발현 제어 영역(프로모터/인헨서(enhancer) 서열, 리프레스(repressor) 서열)을 포함한다.
본 출원의 발명에 있어서, 「폴리뉴클레오티드」 및 「올리고뉴클레오티드」란, 각각 장쇄 및 단쇄의 뉴클레오티드쇄이고, 폴리뉴클레오티드가 10Obp 이상, 올리고뉴클레오티드가 10Obp 미만을 일응의 기준으로 하지만, 예외도 존재한다.
본 출원의 발명에 있어서, 「폴리펩티드」 및 「올리고펩티드」란, 각각 장 쇄 및 단쇄의 펩티드쇄이고, 폴리펩티드가 30아미노산 잔기 이상, 올리고펩티드가가 30아미노산 잔기 미만을 일단의 기준으로 하지만, 예외도 존재한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「생식에 미치는 영향」이란, 최기성이 아니고, 정자 형성 및 임신하는 힘에 미치는 영향을 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서 사용하는 그 밖의 용어나 개념에 대해서는, 발명의 실시 형태나 실시예의 기재에 있어서 설명한다. 또한, 본 발명을 실시하기 위해 사용하는 다양한 유전자 조작 기술이나 분자 생물학적 기술 등은, 특히 그 출전을 명시한 기술을 제외하고는, 공지의 문헌(예컨대, Sambrook and Maniatis, in Molecular Cloning-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989, Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, N. Y, 1995 등)에 기초하여 당업자이면, 용이하고 확실하게 실시가능한 것이다.
도1은, 인간 Scot-t 게놈 DNA와 단백질을 SNPs위치와 함께 나타낸 모식도이다. 수평 화살표는 2쌍의 프라이머를 나타낸다.
도2는, 프로타민-1의 게놈 DNA서열과, PCR 증폭 및 서열 분석을 위한 프라이머를 나타낸다. 번역 시작점, 인트론 및 카노니칼(canonical) 폴리 A 부가 시그널은, 각각 +1, 흰색 바탕 박스 및 검정색 바탕 박스로 나타내었다. 프라이머 서열은 밑줄 부분이다. 각 단백질의 아미노산 서열은, 뉴클레오티드 시퀀스 아래에 대문자로 기입하였다. 오른쪽 여백의 숫자는, 뉴클레오티드 및 아미노산(굵은 글씨) 서열 의 위치 번호를 나타내고 있다(뉴클레오티드 위치 번호는 번역 시작점(+1)으로부터의 번호이고, 서열번호 170과는 다른 것에 주의). SNPs는 굵은 글씨로 나타내었다. 별표는 GenBank 등록 서열(EMBL/DDBJ/GenBank/Y00443, M29706, M60331, M60332)에 대하여, 불임 및 생식 능력이 증명된 모집단의 496예의 인간 남성 환자가 지닌 뉴클레오티드의 차이를 나타낸다.
도3은, 프로타민-2의 게놈 DNA 서열과, PCR증폭 및 서열 분석을 위한 프라이머를, 도2와 동일하게 나타낸다.
본 발명의 마우스 정자 형성 유전자 군(MSGs)은, 각 유전자로부터 전사되는 mRNA로부터 합성되는 cDNA가, 각각 서열번호 1-89의 염기서열을 갖는 전체 89유전자의 집합이다.
cDNA는, 상기한 바와 같이, (a)∼(c)의 클로닝 방법, 또는 그것을 조합시킴으로써 특정할 수 있다. 이들의 방법은 모두 공지의 방법이고, 당업자이면 과도한 실험 등을 필요로 하는 경우 없이, 행할 수 있다. 예컨대, 방법 (c)의 서브트랙션법의 조작의 기본순서는, 일반적인 텍스트(Current Protocol in Molecular Biology 1:5.8.9-5.9.20, Green Publishing Associate and Willey-Interscience, 1987∼)에 예시되어 있다. 즉, (i)모든 분화 단계의 정세포를 갖는 성숙 마우스, 예컨대 35일령 마우스의 정소로부터 토탈 RNA 및 mRNA를 추출·정제 후, 그 mRNA에 대한 cDNA를 합성하고, cDNA 라이브러리를 작성하고, 별도로, (ii)정세포가 아직 분화되지 않고 있는 미성숙 마우스, 예컨대, 17일령 마우스의 정소로부터 토탈 RNA와 mRNA를 추출·정제하고, 그 mRNA를, 예컨대, 비오틴으로 표식한다. 이어서, (iii)상기 cDNA 라이브러리와 과잉농도의 비오틴 농도 mRNA와의 사이에서 하이브리다이제이션을 행하고, 이것 등, 양자가 형성하는 하이브리드 및 잔존하는 과잉의 비오틴 표식 mRNA를 함께 아비딘과의 응집 반응에 의해 제거하고, 서브트랙티드 cDNA 라이브러리를 작성한다. 그리고, (iv)상기 서브트랙티드 cDNA 라이브러리로부터, 예컨대, 17일령 및 35일령의 양쪽 마우스의 토탈 RNA를 사용하는 노던 블로팅에 의해, 35일령 마우스의 토탈 RNA에만 특이적으로 반응하는 cDNA를 선별·채취(클로닝)함으로써, MSG 클론을 얻을 수 있다. 또한, 상기의 cDNA 라이브러리 및 서브트랙티드 cDNA 라이브러리는, 모두 cDNA를 벡터에 삽입 연결한 후, 이것을 숙주 대장균에 이입하고, 얻어지는 형질전환체의 형태로 작성하면, 그 후의 cDNA의 증폭·조제·스크리닝이 함께 용이해진다.
본 발명의 MSGs는, 상기의 방법에 의해 특정된 cDNA 클론의 염기서열 정보(서열번호 1-89)에 기초해서 합성된 올리고뉴클레오티드가 하이브리다이즈하는 게놈 DNA단편으로서도 정의될 수 있다. 하이브리다이제이션은, 염농도, 유기 용매 농도 및 온도 등을 일정한 범위로 하여 행하는 「스트린젠트한 조건」으로 행한다.
이렇게 하여 특정되는 MSGs의 유전자 DNA(게놈 DNA)는, 상기의 프로브를 사용하고, BAC(Bacterial Artificial Chromosome)벡터, 코스미드 벡터나 파지 벡터 등에 클로닝되어 있는 마우스 게놈 DNA 라이브러리를 스크리닝함으로써 단리시킬 수 있다. 그리고, 단리된 게놈 DNA 단편은, 예컨대, 형광 insitu 하이브리다이제이션(FISH)에 의한 염색체 이상을 진단하기 위한 프로브로서도 사용할 수 있다.
또한, 얻어진 MSGs의 클론 cDNAs의 염기서열의 결정은, 공지의 방법에 의하여 행할 수 있지만, 통상, 다이데옥시법(산가법)을 기본으로서 사용하는 사이클 시퀀스법(Current Protocol in Molecular Biology, 1:7.4A. 12-7. 4A. 13)에 의해 행한다. 이 사이클 시퀀스법의 이점은, PCR 증폭한 폴리뉴클레오티드를 직접 시퀀스할 수 있는 것이고, 예컨대, 시판의 Thermo Sequenase fluorescent labelled primer cycle sequencing kit[Amasham사(미국) 제품] 및 LC4000오토 시퀀서[LI-COR제품]를 사용하여 행할 수 있다.
또한, MSGs에 속하는 각 유전자의 게놈 DNA 또는 mRNA로부터 폴리뉴클레오티드(DNA 단편이나 RNA 단편)를 공지의 방법에 의하여 정제할 수도 있다. 이와 같은 정제 폴리뉴클레오티드는, 예컨대, 독성시험 등에 있어서의 피험 대상으로서 유용하다.
또한, 이들의 폴리뉴클레오티드나 상기의 cDNA는, 상동 유전자의 검출과 클로닝에도 사용할 수 있다. 즉, 예컨대, 서열번호 1-89의 염기서열을 사용하는 호모로지 검색에 의해, MSGs 상동의 마우스 이외의 동식물 유전자, 예컨대, 인간 게놈 DNA에 있어서의 상동 염기서열을 검출할 수 있다. 호모로지 검색에는, 예컨대, DDBJ(http://www.ddjb.nig.ac.jp/), NCBI(http://www.ncbi.nim.nih.gov/) 등이 제공하는 유전자 데이타베이스를 사용할 수 있다. 상동 유전자는, 완전장 염기서열, EST(expression sequence tags), STS (Sequence tagged sites), GSS(genome survey sequence), SNP(single nucleotide polymorphism) 등의 형태로 알 수 있다. 또한, 이들의 상동 유전자는, 예컨대, 인간 염색체 DNA로부터 직접(인간의 정자나 백혈구 등의 염색체로부터 추출·조제한 DNA를 사용하는 것에 의해), 또는 본 발명이 제공하는 프로브로써 사용하는 하이브리다이제이션, PCR 프라이머에 의한 RT-PCR 등에 의해 스크리닝하고, 클로닝할 수 있다.
본 발명의 DNA 단편군은, 상기의 MSGs 군에 속하는 각 유전자 DNA, 또는 상기의 cDNA 군에 속하는 각 cDNA의 연속 10∼99 염기단편(센스쇄 또는 안티 센스쇄)의 집합이다. 이들의 DNA 단편은, 예컨대, 유전자 MSGs의 변이를 검출하기 위한 하이브리다이제이션 애세이에 있어서의 프로브로서 유용하다. 또한, 생식 독성 시험이나 불임증의 유전자 진단용 마이크로 어레이 제작을 위한 프로브로서도 사용할 수 있다.
이들의 DNA단편은, 통상의 방법에 의해 합성하여 조제할 수도 있고, 또는 경우에 따라서는 상기의 폴리뉴클레오티드나 cDNA를 적당한 제한 효소로 절단함으로써도 할 수 있다.
본 발명의 프라이머 세트 군은, 상기의 유전자 MSGs나 cDNA를 PCR 증폭하기 위한 합성 올리고뉴클레오티드의 집합이고, 이들의 프라이머 세트를 사용한 PCR에 의하여, MSGs의 각 유전자의 발현 변조나 변이를 검출할 수 있다.
이들의 프라이머 세트는, 서열번호 1-89의 염기서열에 기초하여, 설계하고, 합성·정제의 각 공정을 거쳐 조제할 수 있다. 또한, PCR의 성부는 프라이머 설계와 이것에 관계되는 모든 조건의 설정에 크게 의존하므로, 최적 프라이머의 조제에는 여러가지 창의 연구와 시행을 필요로 한다. 프라이머 설계의 유의점으로서, 예컨대, 이하를 지적할 수 있다. 프라이머의 사이즈(염기수)는, 주형 DNA와의 사이의 특이적인 어닐링(annealing)을 만족시키는 것을 고려하여, 15-40염기, 바람직하게는 15-30염기이다. 단, LA(long accurate) PCR을 행할 경우에는, 적어도 30염기가 효과적이다. 센스쇄(5'말단측)과 안티 센스쇄(3'말단측)로 이루어지는 1조 또는 1쌍(2개)의 프라이머가 서로 어닐하지 않도록, 양쪽 프라이머 간의 상보적 서열을 피함과 아울러, 프라이머내의 헤어핀 구조의 형성을 방지하기 위해서 자기 상보서열도 피하도록 한다. 또한, 주형 DNA와의 안정한 결합을 확보하기 위해서 GC 함량을 약 50%로 하고, 프라이머내에 있어서 GC-rich 또는 AT-rich가 편재하지 않도록 한다. 어닐링 온도는 Tm(melting temperature)에 의존하므로, 특이성이 높은 PCR 산물을 얻기 위해서, Tm값이 55-65℃로 서로 유사한 프라이머를 선정한다. 또한, PCR에 있어서의 프라이머 사용의 최종 농도가 약 0.1∼약 1μM이 되도록 조정하는 등을 유의하는 것도 필요하다. 또한, 프라이머 설계용의 시판의 소프트웨어, 예컨대, OligoTM[National Bioscience Inc.(미국) 제품], GENETYX[소프트웨어 개발(주)(일본) 제품] 등을 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명에서는, 서열번호 1-89에 각각의 cDNA 염기서열내에, 각 cDNA를 PCR 증폭하기 위한 2개의 올리고뉴클레오티드의 세트를 1세트 이상 제공한다.
본 발명의 마이크로 어레이(DNA 칩)는 상기의 cDNA, 또는 cDNA의 연속 10∼99염기 단편의 1이상을 프로브로서 기반 상에 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, cDNA는, 2이상 또는 5이상을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로 어레이는, DNA 단편을 기판 상에 직접 합성한 것이어도, 또는 DNA가 결합하는 바와 같은 소재로 코팅한 기반 상에 DNA 단편을 스폿한 것이어도 좋다.
본 발명의 정자 형성 폴리펩티드 군은, 마우스 세포로부터 단리되는 방법, 서열번호 90-167의 아미노산 서열에 기초해서 화학 합성에 의하여 펩티드를 조제하는 방법 등에 의하여 얻을 수 있고, 또한, cDNA 등의 폴리뉴클레오티드를 사용한 유전자 조합법에 의하여 다량으로 얻을 수도 있다. 즉, cDNA 또는 그 ORF 영역을, in vitro 전사용의 발현 벡터나, 대장균, 고초균 등의 원핵 세포나, 효모, 곤충 세포, 포유동물 세포 등의 진핵세포의 각각에 적당한 발현 벡터에 삽입하고, in vitro 전사나 발현 벡터에 의한 형질 전환 체세포로부터, MSGs가 코드하는 폴리펩티드를 대량으로 얻을 수 있다. 형질전환 체세포는, 전기 천공법, 인산 칼슘법, 리포솜법, DEAE 덱스트란법 등 공지의 방법에 의하여 조합 벡터를 세포에 도입함으로써 조제할 수 있다. 또한, 형질전환 세포의 배양물로부터 폴리펩티드를 단리·정제시키는데는, 공지의 방법(예컨대, 요소 등의 변성제나 계면활성제에 의한 처리, 초음파 처리, 효소 소화, 염석이나 용매 침전법, 투석, 원심 분리, 한외여과, 겔여과, SDS-PAGE 등 전점 전기 영동, 이온 교환 크로마토그래피, 소수성 크로마토그래피, 어피니티 크로마토그래피, 역상 크로마토그래피 등)을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리펩티드에는, 다른 임의의 단백질과의 융합 단백질도 포함된다. 예컨대, 글루타치온-S-트랜스페라제(GST)나 녹색 형광 단백질(GFP)과의 융합 단백질 등을 예시할 수 있다. 또한, 세포로 발현된 단백질은, 번역된 후, 세포 내에서 각종 수식을 받을 경우가 있다. 따라서, 수식된 단백질도 본 발명에 포함된다. 이와 같은 번역 후 수식으로서는, N말단 메티오닌의 이탈, N말단 아세틸화, 당쇄 부가, 세포내 프로테아제에 의한 한정 분해, 미리스토일화, 이소프레닐화, 인산화 등이다.
이와 같이하여 얻어지는 폴리펩티드는, 예컨대, 항체 제작을 위한 면역원으로서, 또는 불임증의 치료약을 개발하기 위한 표적 분자 등으로서 유용하다.
본 발명의 항체군은, 상기의 MSGs 폴리펩티드를 인식하는 폴리클로날 항체 또는 모노클로날 항체의 집합이다. 이 항체군은, 정세포에서의 MSGs 폴리펩티드 또는 그 변이체의 발현을 조사함으로써, 독성 시험이나 유전자 진단을 행하기 위한 재료 등으로 유용하다. 이 항체에는, MSGs 폴리펩티드의 에피톱에 결합할 수 있는 전체 분자, 및 Fab, F(ab')2, Fv 단편 등이 모두 포함된다. 이러한 항체는, 예컨대, 폴리클로날 항체의 경우에는, 상기의 MSGs 폴리펩티드나 그 부분 펩티드를 항원으로서 사용하여 동물을 면역시킨 후, 혈청으로부터 얻을 수 있다. 또는, 상기의 발현 벡터를 주사나 유전자 총에 의하여, 동물의 근육이나 피부에 도입시킨 후, 혈청을 채취함으로써 제작할 수 있다. 동물로서는, 마우스, 래트, 토끼, 염소, 닭 등을 사용할 수 있다. 면역된 동물의 비장으로부터 채취한 B세포를 골수종과 융합시켜서 하이브리도마를 제작하면, 모노클로날 항체를 생산할 수 있다.
다음에, 본 발명의 독성 시험, 변이원성 시험 및 유전자 진단의 방법은, 예컨대, 이하의 (A)∼(I)에 의하여 실시될 수 있다.
(A)ED(in vivo) 검출:
예컨대, ED 피험 물질의 경구 투여 하에서 사육한 마우스, 모르모트, 원숭이 등의 실험 동물을 사용하여, 그 백혈구나 조직 세포 등으로부터 염색체 DNA를 추출·정제(상기의 Current Protocol in Molecular Biology 1:2.2.1-2.2.3) 후, 이것을 이용하고, 예컨대, 상기 프라이머 세트를 사용하는 PCR에 의하여 MSGs에 상동의 실험 동물 DNA를 증폭하는 것에 의해 검체 DNA를 조제하여, 염기서열을 결정하고, 이 검체와 정상유전자 DNA와의 사이의 호모로지 검색을 행한다. 이 검색의 결과, 얻어지는 양자간의 염기서열 및 아미노산 서열의 차이에 기초하여, 실험 동물 DNA에 있어서의 변이, 그 변이가 초래하는 발현 변조 및 아미노산 치환을 해석하는 유전자 진단을 행할 수 있다. 이것에는, 예컨대, 시판의 호모로지 검색용 소프트웨어(상술한 DDBJ나 NCBI가 제공하는 호모로지 검색 프로그램, FASTA, BLAST, PSI-BLAST, SSEARCH 등)를 사용할 수 있다. 또한, 호모로지 검색의 유의점은, 예컨대, 문헌( Current Protocol in Molecular Biology 1:7.7.12-7.7.15)에 기재되어 있다. 또한, 상기 동물의 각 장기(특히, 정소나 정자)로부터 추출한 RNA를 사용하여 MSGs에 대해서 노던 블로팅, RT-PCR법, 마이크로 어레이법 등으로 mRNA의 발현량의 변화를 검출함으로써, 피험 물질이 ED인지 아닌지를 판정할 수 있다.
(B)ED(in vitro) 검출:
예컨대, 배지에 ED 피험 물질을 첨가 혼합하여 배양한 세포 배양, 테트라히메나, 섬게 수정알, 미생물 등을 사용하고, 배양 하에 있어서의 형태학적 이상(예컨대, 세포 분열의 이상, 세포 변성 등)을 현미경 검사에 의해 검출함과 아울러, 상기 (A)와 동일하게 하여, 상기 배양물로부터 MSGs에 상동의 유전자 DNA(검체 DNA)를 조제하고, 그 호모로지 검색을 행하고, 변이의 발생과 노던 블로팅, RT-PCR법 등에 의해 발현량의 변화를 조사함으로써, 피험 물질이 ED인지 아닌지를 판정할 수 있다. 또한, 배양 세포 등으로서, 본 발명의 MSGs의 각 폴리뉴클레오티드(cDNA) 를 클로닝한 발현 벡터에 의한 형질 전환체를 사용할 수도 있다.
(C)변이원성 시험·독성 시험:
개발 도상의 신약이나 환경 오염의 피의(被疑) 화학품을 검체에 사용하고, 상기 (A), (B)와 동일하게 하여 행할 수 있다.
(D)생식에 미치는 영향(in vivo) 시험:
개발 도상의 신약이나 환경오염의 피의 화학품을 검체에 사용하고, 상기 (A) 및 (B)와 동일하게 하여 행할 수 있다.
(E)생식에 미치는 영향(in vitro) 시험:
MSG유전자(cDNA 등의 폴리뉴클레오티드)를 삽입 연결한 발현 벡터를 구축하고, 이것을 숙주에 이입해서 형질 전환체를 작출한다. 이 형질 전환체를, 개발 도상의 신약이나 환경오염의 피의 화학품의 존재 하에서 배양하고, 그 발현 산물의 양이나, 또는 기능이 정상인지 이상한지를 판정함으로써, 이 시험을 행할 수 있다. 예컨대, Calmegin 유전자를 발현시켜, 얻어진 Calmegin의 샤프론(chaperon)으로서의 기능의 이상을 검출한다. 또한, 그와 같은 발현 벡터를 사용함으로써, 그 발현 능력이나 발현물 활성을 저해 또는 촉진시키는 물질의 검출·검색을 행할 수 있다.
(F)실험 동물의 작출:
MSGs와 그 상동 유전자의 in vivo 기능 해석을 행하기 위해서, 이것들의 유전자의 녹아웃 동물을 작출할 수 있다. 또한, 이들의 유전자의 조절 유전자 자리 및 그 활성, 또한 유전자 산물의 개체에서의 기능을 해석하기 위해서, 트랜스제닉 동물을 작출할 수 있다. 이와 같은 실험 동물은 또한, 남성 불임증의 유전자 치료 ·예방을 위한 의약품·의료기술의 개발이나, 피임약의 개발에 있어서의 전 임상시험을 가능하게 한다.
(G)MSG 도입에 의한 형질 전환체를 사용한 시험:
상기 (F)와 동일하게 하여, 검체 유전자 DNA의 발현 벡터를 구축하고, 그 형질 전환체를 작출한다. 이어서, 그 발현 산물의 기능의 이상을 검출함과 아울러, 호모로지 검색에 의해 검체 DNA의 변이와 그 변이에 의한 아미노산 치환에 대해서 해석한다. 이것에서 얻어지는 양쪽 결과를 대비 분석함으로써, 발현 산물의 기능과 변이와의 사이의 상관 의미를 부여할 수 있다.
(H)PCR에 의한 증폭 DNA:
본 발명의 프라이머를 사용하는 PCR에 의해, 여러가지 실험 조건 하에 두어진 동물 또는 배양 세포의 DNA를 주형으로 하고, 이들의 DNA를 증폭할 수 있다. 또한, PCR의 기본 순서는, 예컨대, 상술의 문헌(Current Protocol in Molecular Biology 1:15.0.1-15.3.8)에 기재되어 있다. 또한, PCR에서 증폭된 실험 군 DNA 및 그 단편 또는 제한 효소 단편은, SSCP(single strand conformation polymorphism), RFLP(restriction fragment length polymorphism), EST, STS, GSS, SNP 등의 해석,또한, SAGE(serial analysis of gene expression)에 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리아크릴아미드 전기 영동의 검체로서, DNA 마이크로 어레이 또는 DNA 팁의 프로브로서, 또한, 표식하는 것에 의해 하이브리다이제이션용의 프로브로서 사용할 수도 있다.
이어서, 본 발명의 인간 남성 불임 유전자 변이에 대해서 설명한다.
본 발명의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드는, 서열번호 168의 DNA서열에 있어서,
제 129위치의 t가 c로 치환;
제 870위치의 t가 g로 치환;
제 1071위치의 c가 t로 치환; 및
제 1667위치의 t가 c로 치환
중 어느 1이상을 갖는 폴리뉴클레오티드 또는 그 상보서열이다.
이 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드는, 예컨대, 후기의 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드를 프로브로서, 남성 불임자의 전체 mRNA로부터 조제한 cDNA 라이브러리를 스크리닝함으로써 단리할 수 있다. 또한, 후기 발명의 프라이머 세트를 사용하고, 남성 불임자의 mRNA를 주형으로 하는 RT-PCR에 의하여 단리할 수도 있다. 또는, 야성형 Scot-t cDNA에, 시판의 돌연변이(mutation) 키트 등을 사용하여 상기의 염기 치환을 도입함으로써 취득할 수도 있다. 얻어진 cDNA는, 예컨대, PCR(Polymerase Chain Reaction)법, NASBN(Nucleic acid sequence based amplification)법, TMA(Transcription-mediated amplification)법 및 SDA(Strand Displacement Amplification)법 등의 보통 행하여지는 유전자 증폭법에 의해 증폭할 수 있다.
본 발명의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드는, 본 발명의 남성 불임 진단 방법에 사용할 수 있다. 또한, 후기 발명의 Scot-t 변이 폴리펩티드를 유전자 공학적으로 제작하기 위한 재료로서도 사용할 수 있다.
본 발명의 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드는, 상기의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드의 일부로서, 각각의 변이된 곳을 포함한 10∼99의 연속한 DNA 서열로 이루어지는 올리고뉴클레오티드 또는 그 상보서열이다.
이 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드는, 공지의 방법에 의하여 화학적으로 합성해서 제작할 수 있다. 또한, Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드를 적당한 제한 효소로 절단하는 등의 방법에 의해 제작할 수도 있다.
이 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드도 또한, 본 발명의 남성 불임 진단 방법에 사용할 수 있다. 또는, Scot-t 변이 올리고 펩티드를 유전자 공학적으로 작성하기 위한 재료로서 사용할 수도 있다.
본 발명의 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드는, Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드 또는 Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드 혹은 그들의 상보서열과 스트린젠트한 조건 하에서 하이브리다이즈하는 인간 염색체 DNA유래의 폴리뉴클레오티드(게놈 DNA)이다. 여기서, 스트린젠트(stringent)한 조건이란, 상기의 폴리뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드와, 염색체 유래의 게놈 DNA와의 선택적으로 검출가능한 특이적 결합을 가능하게 하는 조건이다. 스트린젠트 조건은, 염농도, 유기 용매(예컨대, 포름아미드), 온도, 및 기타 공지의 조건에 의하여 정의된다. 즉, 염농도를 감하거나, 유기 용매 농도를 증가시키거나, 또는 하이브리다이제이션 온도를 상승시키거나 하는 것에 의해 스트린젠시(stringency)는 증가한다. 예컨대, 스트린젠트한 염농도는, 통상, NaCl 약 750mM 이하 및 구연산 삼나트륨 약 75mM 이하, 보다 바람직하게는 NaCl 약 500mM 이하 및 구연산 삼나트륨 약 50mM 이하, 가장 바람직 하게는 NaCl 약 250mM 이하 및 구연산 삼나트륨 약 25mM이하이다. 스트린젠트한 유기용매농도는, 포름아미드 약 35% 이상, 가장 바람직하게는 약 50% 이상이다. 스트린젠트한 온도 조건은, 약 30℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 37℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 42℃ 이상이다. 그 밖의 조건으로서는 하이브리다이제이션 시간, 세정제(예컨대, SDS)의 농도, 및 캐리어 DNA의 존부 등이고, 이들의 조건을 조합시킴으로써, 다양한 스트린젠시를 설정할 수 있다. 1개의 바람직한 형태로서는, 750mM NaCl, 75mM 구연산 삼나트륨 및 1% SDS의 조건으로, 30℃의 온도에 의해 하이브리다이제이션을 행한다. 보다 바람직한 형태로서는, 500mM NaCl, 50mM 구연산 삼나트륨, 1% SDS, 35% 포름아미드, 100㎍/ml의 변성 연어 정자 DNA의 조건으로, 37℃의 온도에 의해 하이브리다이제이션을 행한다. 가장 바람직한 형태로서는, 250mM NaCl, 25mM 구연산 삼나트륨, 1% SDS, 50% 포름아미드, 200㎍/ml의 변성 연어 정자 DNA의 조건으로, 42℃의 온도에 의해 하이브리다이제이션을 행한다. 또한, 하이브리다이제이션 후의 세정 조건도 스트린젠시에 영향을 준다. 이 세정 조건도 또한, 염농도와 온도에 의하여 정의되고, 염농도의 감소와 온도의 상승에 의하여 세정의 스트린젠시는 증가한다. 예컨대, 세정을 위한 스트린젠트한 염조건은, 바람직하게는 NaCl 약 30mM 이하 및 구연산 삼나트륨 약 3mM 이하, 가장 바람직하게는 NaCl 약 15mM 이하 및 구연산 삼나트륨 약 1.5mM 이하이다. 세정을 위한 스트린젠트한 온도 조건은, 약 25℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 42℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 68℃ 이상이다. 1개 의 바람직한 형태로서는, 30mM NaCl, 3mM 구연산 삼나트륨 및 0.1% SDS의 조건으로, 25℃의 온도에 의해 세정을 행한다. 보다 바람직한 형태 로서는, 15mM NaCl, 1.5mM 구연산 삼나트륨 및 0.1% SDS의 조건으로, 42℃의 온도에 의해 세정을 행한다. 가장 바람직한 형태로서는, 15mM NaCl, 1.5mM 구연산 삼나트륨 및 O.1% SDS의 조건으로, 68℃의 온도에 의해 세정을 행하는 것이다.
이 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드는, 예컨대, Scot-t 변이 올리고뉴클레오티드를 프로브로서, 상기한 바와 같이 스트린젠트한 하이브리다이제이션 및 세정 처리에 의해, 남성 불임자의 염색체 DNA로부터 조제된 게놈 라이브러리를 스크리닝 함으로써 단리시킬 수 있다.
이 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드는, 예컨대, 본 발명의 진단 방법에 있어서 검출 대상이 된다.
본 발명의 Scot-t 프라이머 세트는, 상기 발명의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드, Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드와 그 상보서열로 이루어지는 2본쇄 폴리뉴클레오티드, 또는 Scot-t 변이 게놈 폴리뉴클레오티드로부터 전사되는 mRNA를 PCR 증폭하기 위한 프라이머 세트이다. 그리고, 이들의 프라이머 세트는, 한쪽의 올리고뉴클레오티드가, 서열번호 168(Scot-t cDND)의 적어도 1곳의 뉴클레오티드 변이된 곳을 포함하는 15∼45nt, 바람직하게는 15∼30nt의 연속한 DNA 서열 또는 그 상보서열로 이루어지고 있다. 다른 쪽의 프라이머는, 서열번호 168의 각 변이 된 곳의 5'측 또는 3'측의 임의의 연속 DNA 서열 또는 그 상보서열로 할 수 있다.
이들의 프라이머 세트는, 각각의 변이된 곳을 포함하는 서열번호 168에 기초하여 공지의 DNA 합성법에 의해 제작할 수 있다. 또한, 프라이머의 단부에는 링커서열 등을 부가할 수도 있다. 또한, 서열의 설계에는, 시판의 소프트웨어, 예컨대, OligoTM[National Bioscience Inc.(미국) 제품], GENETYX[소프트웨어 개발(주)(일본) 제품] 등을 사용할 수도 있다.
본 발명의 Scot-t 프라이머 세트는, 본 발명의 남성 불임 진단 방법 등에 사용할 수 있다.
본 발명의 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드는, 서열번호 173(프로타민-2 cDNA)에 있어서 제248위치의 c가 t로 치환되어 있다.
본 발명의 프로타민-2 변이 올리고뉴클레오티드, 변이 게놈 폴리뉴클레오티드, 프로타민-2 프라이머 세트는, Scot-t에 관한 상기 발명과 동일하게 하여 취득하고, 또한, 사용할 수 있다.
본 발명의 Scot-t 변이 폴리펩티드는, 상기 발명의 Scot-t 변이 폴리펩티드까지는 변이 게놈 폴리뉴클레오티드의 발현 산물로서, 서열번호 169의 아미노산 서열에 있어서,
제 38위치의 Leu가 Pro로 치환;
제 285위치의 Leu가 Arg로 치환; 및
제 352위치의 Thr이 Met에 치환;
중 어느 1이상을 갖는 폴리펩티드이다.
즉, 이들의 Scot-t변이 폴리펩티드는, 상기 발명의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드에 있어서의 미스 센스 변이에 의해, 정상(야성형) 폴리펩티드(서열번호 l69)의 아미노산이 상기와 같이 변이하고 있다.
본 발명의 프로타민-2 변이 폴리펩티드는, 상기 발명의 프로타민-2 변이 폴 리뉴클레오티드의 발현 산물로서, 서열번호 174의 아미노산 서열의 제 1-49위치까지의 아미노산 서열로 이루어지는 단쇄의 폴리펩티드이다. 즉, 이 폴리펩티드는 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드의 제 248위치의 일염기 치환(c가 t)에 의하여 제 50번째 글루타민산 코돈이 정지 코돈으로 변이하고, 그 이후의 단백질 코드 영역이 발현되지 않는 것에 의한 단쇄의 폴리펩티드이다.
이들의 변이 폴리펩티드는, 남성 불임자의 생체 시료로부터 공지의 방법에 따라서 단리되는 방법, 각각의 변이 아미노산 잔기를 포함하는 서열번호 l69 또는 174의 아미노산 서열에 기초한 화학합성으로 의하여 펩티드를 조제하는 방법, 또는 상기 발명의 변이 폴리뉴클레오티드(변이 cDNA)를 사용하고 조합시켜 DNA기술로 생산하는 방법 등에 의해 취득할 수 있다. 이들의 변이 폴리펩티드는, 예컨대, 본 발명의 남성 불임 진단 방법의 검사 대상으로 할 수 있다.
본 출원의 변이 올리고 펩티드는, 상기 발명의 각각의 변이 폴리펩티드의 일부로서, 각각의 아미노산 변이를 포함하는 5-30의 연속된 아미노산 서열을 갖는 올리고 펩티드이다. 이들의 변이 올리고 펩티드는, 소정의 아미노산 서열에 기초하여 화학적으로 합성하는 방법, 또는 상기의 변이 폴리펩티드를 적당한 프로테아제에 의하여 소화하는 방법 등에 의하여 제작할 수 있다. 이들의 올리고 펩티드는, 예컨대, 본 발명의 항체 제작을 위한 항원으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 항변이 Scot-t 항체, 항변이 프로타민-2 항체, 항프로타민-2 항체는, 상기 발명의 올리고 펩티드를 항원으로서 제작된 폴리클로날 항체 또는 모노클로날항체이고, 본 발명의 변이 폴리펩티드의 에피토프에 결합할 수 있는 전체 분 자, 및 Fab, F(ab')2, Fv 단편 등이 모두 포함된다. 이러한 항체는, MSGs 발명에 대해서 설명한 항체와 동일하게 하여 작성할 수 있다. 또한, 이들의 항체는, 상기의 변이 폴리펩티드를 특이적으로 인식할 수 있고, 본 발명의 진단 방법 등에 사용할 수 있다.
본 발명의 진단 방법은, 피험자가 남성 불임인지 아닌지를 진단하는 방법이다. 즉, 피험자의 생체시료로부터 염색체 DNA를 단리시키고, 이 DNA 중에, 상기 발명의 변이 게놈 폴리뉴클레오티드가 존재할 경우에, 이 피험자를 남성 불임의 하이 리스크자로 판정한다. 피험자는, 불임 남성, 또는 외가의 친족에게 남성 불임자를 갖는 남아 등으로 할 수 있지만, 그들에 한정되지 않는다. 변이 폴리뉴클레오티드의 검출은, 그것을 직접 시퀀스하는 방법에 의해서도 행할 수 있지만, 이하의 방법이 바람직하다.
제 1로는, 피험자로부터 단리된 염색체 DNA 또는 그 mRNA와, 상기 발명의 Scot-t 변이 폴리뉴클레오티드 및/또는 프로타민-2 변이 폴리뉴클레오티드 또는 각각의 변이 올리고뉴클레오티드가 스트린젠트한 조건 하에서 하이브리다이즈하는지의 여부를 검출한다. 피험자가 남성 불임에 관련된 유전자 변이를 소유하고 있을 경우에는, 염색체 DNA 또는 그 mRNA와 변이 폴리뉴클레오티드, 또는 변이 올리고뉴클레오티드는, 스트린젠트한 조건 하에서도 하이브리다이즈한다. 하이브리다이제이션은 공지의 방법에 의해 검출할 수 있고, 예컨대, 본 발명의 DNA 프로브나 DNA 칩을 이용해서 간편하면서 고정밀도로 행할 수 있다. 표식 DNA 프로브를 사용한 하이 브리다이제이션법으로서는, 구체적으로는, 예컨대, Allele-specific Oligonucleotide Probe 법, Oligonucleotide Ligation Assay법, Invader법 등의 공지의 방법을 채용할 수 있다. 또한, DNA 칩은, 변이 폴리뉴클레오티드 및/또는 변이 올리고뉴클레오티드를 기반 상에 직접 합성한 것이어도 좋고, 또는 뉴클레오티드가 결합하는 바와 같은 소재로 코팅된 기반 상에 올리고뉴클레오티드를 스폿한 것이어도 좋다. 그리고, 표식화한 피험 샘플 DNA와 기반 상의 올리고뉴클레오티드의 하이브리다이제이션의 유무를 지표로서, 피험 샘플 DNA에 있어서의 뉴클레오티드 변이를 동정할 수 있다.
제 2의 바람직한 방법으로는, 피험자로부터 단리된 염색체 DNA 또는 mRNA를 주형으로 하고, 상기 발명의 프라이머 세트를 사용하여 PCR을 행한 경우의 PCR산물의 유무를 검출한다. 피험자가 남성 불임에 관련된 유전자 변이를 갖고 있을 경우에는, 프라이머 세트에 의하여 규정되는 폴리뉴클레오티드의 PCR 산물이 얻어진다. PCR 또는 RT-PCR은 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 뉴클레오티드 변이의 검출은, PCR산물을 직접 시퀀싱하는 방법 이외에, 예컨대, PCR-SSCP법, PCR-CFLP법, PCR-PHFA법 등을 행하여도 좋다. 또한, Rolling Circle Amplification법, Primer Oligo Base Extension법의 공지의 방법을 채용할 수도 있다.
본 발명의 다른 남성 불임진단 방법 출원은, 피험자로부터 단리된 생체시료 중에, 상기 발명의 Scot-t 변이 폴리펩티드 및/또는 프로타민-2 변이 폴리펩티드가 존재할 경우에, 그 피험자를 남성 불임의 하이리스크자로 판정한다. 폴리펩티드의 검출은 여러가지 공지 방법에 의해 행할 수 있지만, 항변이 Scot-t 항체를 사용하 고, Scot-t 변이 폴리펩티드를 검출하는 방법이 바람직한 방법의 하나이다. 또한, 항변이 프로타민-2항체와, 항프로타민-2 항체(서열번호 7의 제 50-91위치, 또는 서열번호 8의 제 1-11위치의 아민산 서열로 이루어지는 올리고 펩티드를 항원으로서 제작된 항체)를 조합시켜서 사용하는 방법이다. 즉, 단쇄의 프로타민-2 변이 폴리펩티드의 경우에는, 항변이 프로타민-2 항체는 반응하지만, 장쇄의 프로타민-2 폴리펩티드를 항원으로서 작성된 항프로타민-2항체는 반응하지 않기 때문이다.
이상의 항체를 사용하는 진단 방법의 경우에는, 특히 본 발명에 표식화 항체를 사용함으로써, 간편하면서, 고정밀도의 검출이 가능해진다. 표식은, 효소, 방사성 동위체 또는 형광색소를 사용할 수 있다. 효소는, turnover number가 큰 것, 항체와 결합시켜도 안정한 것, 기질을 특이적으로 착색시키는 등의 조건을 충족시키는 것이면, 특별히 제한은 없고, 통상의 EIA에 사용되는 효소, 예컨대, 퍼옥시다아제, β-갈락토시다아제, 알칼리 포스파타아제, 글루코오스옥시다아제, 아세틸콜린 에스테라제, 글루코스-6-인산화 탈수소 효소, 사과산 탈수소 효소 등을 사용할 수도 있다. 또한, 효소 저해 물질이나 부효소 등을 사용할 수도 있다. 이들 효소와 항체의 결합은, 말레이미드 화합물 등의 가교제를 사용하는 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 기질로서는, 사용하는 효소의 종류에 따라서 공지의 물질을 사용할 수 있다. 예컨대, 효소로서 퍼옥시다아제를 사용할 경우에는, 3,3',5,5'―테트라메틸벤지딘을, 또한 효소로서 알칼리 포스파타아제를 사용할 경우에는, 파라니트로페놀 등을 사용할 수 있다. 방사성 동위체로서는, 125I나 3H 등의 통상의 RIA에서 사용 되는 것을 사용할 수 있다. 형광 색소로서는, 플루오레신이소티오시아네이트(FITC)나 테트라메틸로다민이소티오시아네이트(TRITC) 등의 통상의 형광 항체법에 사용되는 것을 사용할 수 있다. 효소를 사용할 경우에는, 효소 작용에 의해 분해되어 발색하는 기질을 가하고, 기질의 분해량을 광학적으로 측정함으로써 효소 활성을 구하고, 이것을 결합 항체량으로 환산하여, 표준값과의 비교로부터 항체량이 산출된다. 방사성 동위체를 사용하는 경우에는, 방사성 동위체의 발하는 방사선량을 신틸레이션 카운터 등에 의해 측정한다. 또한, 형광색소를 사용할 경우에는, 형광 현미경을 조합시킨 측정 장치에 의해 형광량을 측정하면 된다. 또한, 1차 항체와 표식화 2차 항체를 사용한 샌드위치법(표식으로서 효소를 사용했을 경우에는「ELISA법」)도 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 형태 및 구성과 효과를, 실시예 및 이용예를 나타내어 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 발명은 이들 예에 한정되지 않는다.
실시예1
마우스 전체(total) RNA의 조제
다음 2군의 마우스(C57BL/6), 17일령 마우스 19마리, 및 35일령 5마리로부터 각각 정소를 적출하고, 군별로 캡슐에 채취하고, 이것에 50ml의 5.5M GTC용액(ph 7.5; 5.5M 구아니딘 티오시아네이트, 25mM 소디움 시트레이트 2H2O, 0.5%(W/V) 소디움 라우릴 사르코네이트 및 0.2M 2-메르캅트에탄올)을 첨가한 후, 18G 주사침 부착 시린지(syringe)로 통과시켜 세포를 파쇄하였다. 이어서, 저속 원심분리하고, 그 상청을 채취하고, 침사의 세포 파편을 제거하였다. 채취한 50ml의 상청은, 14ml의 CsTFA(트리플루오로 아세트산 세슘)액을 넣은 튜브 2개에 25ml씩 이주(移注) 후, 초원심분리(25,000rpm, 15℃, 24시간) 하였다. 이 초원심분리에 의해 침전된 RNA를, 600㎕의 4.4M GTC용액/튜브에서 용해 후, 에탄올 침전하였다. 침전 RNA는 TE[10mM Tris-HCl(pH7.5), 1mM EDTA에 용해 후, 다시 에탄올 침전에 의해 회수하고, 상기 17일령 및 35일령 양쪽군 마우스의 각 전체 RNA를 얻었다.
실시예2
마우스 mRNA[Poly(A)+]의 조제
실시예1에서 얻은 에탄올 침전 상태의 2개의 튜브(2군)의 전체 RNA를 각각70%(V/V)에탄올로 세정한 후, 500㎕의 상기 TE/튜브를 첨가하여 용해하고, 65℃에서 5분간 가열하고, 빙상에서 급냉하였다. 이어서, 500㎕의 1M NaCl/튜브를 첨가한 후, 미리 TE/NaCl(TE:1M NaCl=1:1」)로 평형화하여 둔 올리고(dT)셀룰로오스 칼럼[Type 3; collabotrative Research사(미국) 제품]에 가하고, 각 컬럼을 8ml의 상기TE/NaCl로 세정 후, 각각 O.5ml의 TE로 용출시켜 분리하였다. 이 분리를 합계 5회 행하고, 각 부분의 일부를 취해, EtBr(브롬화 에티듐)과 혼합 후, UV 조사 하에서 형광 방사가 확인된 제 2분리를 mRNA부분으로서 채용하였다. 이 제 2분리에 이어서, 다시 65℃, 5분간의 가열로 컬럼 분리에 이르는 상기 조작을 반복하였다. 얻어진 부분을 에탄올 침전한 후, 70%(V/V)에탄올로 세정하고, 10㎕의 TE에 용해하였다. 그 일부를 취해, 흡광 광도계로 정량하였다.
실시예3
35일령의 마우스 정소의 cDNA 라이브러리의 작성
이하, (1)∼(6)에 기재된 순서로 작성하였다.
(1)제 1스트랜드의 합성(1본쇄, ss-cDNA의 조제):
실시예2에서 얻은 35일령 마우스 mRNA를 7㎍을 저울로 달아 취하고, 이것에 증류수를 첨가하여 전체량 7.5㎕로 하고, 65℃에서 5분간, 가열 후, 빙냉하였다. 이어서, 이하의 시약을 첨가 혼합하였다: 2.5㎕의 10×1st 스트랜드 완충액[500mM Tris-HCl(pH 8.3), 750mM KCl, 30mM MgCl2], 2.5㎕의 O.1M DTT(디티오트레이톨), 1.5㎕의 1st 스트랜드 메틸뉴클레오티드 혼합물(lOmM dATP, dGTP 및 dTTP: 및 5mM 5-methyl-dCTP), 1㎕(1.6㎍)의 링커 프라이머[(GA) 1OACGCGTCGACTCGAGCGGCCGCGGA CCG(T)18], 0.5ml의 RNase 억제제(inhibitor) 및 7.5㎕의 H2O. 이것을 실온에서 10분간 방치하고, 어닐링을 행한 후, 2㎕의 역전사 효소[가부시키가이샤 세이카가쿠고교(일본) 제품]를 첨가하고, 37℃에서 40분간 반응시켰다. 이어서, 2㎕의 Super Script[BRL사(미국) 제품]을 첨가 혼합 후, 50℃에서 40분간 반응시킴으로써, 1본쇄의 제 1스트랜드(ss-cDNA)를 얻었다.
(2)제 2스트랜드의 합성(2본쇄, ds-cDNA의 조제):
상기 (1)에서 얻은 제 1스트랜드 액에, 이하의 시약을 빙상에서 첨가 혼합하였다: 20㎕의 10×2nd 스트랜드 완충액[188mM Tris-HCl(PH 8.3), 906mM KCl, 46mM MgCl2] 7.5㎕의 0.1M DTT, 3㎕의 2nd 스트랜드 뉴클레오티드 혼합물(10mM dATP, dGTP 및 dTTP; 및 25mM 5-methyl-dCTP),및 135㎕의 H2O. 이것을 5분 간, 빙냉 후, 1.5㎕(2unit)의 RNase H와, 6㎕(50 unit)의 대장균 DNA 폴리머라제 I를 각각 첨가 혼합하고, 16℃에서 180분간 반응시켰다. 반응 종료 후, 200㎕의 페놀/클로로포름(수포화 페놀:클로로포름 = 1:1혼합), 및 클로로포름으로 순차 cDNA를 추출하고, 이것을 30㎕의 1/10TE에 용해하여, 제 2스트랜드(ds-cDNA)를 얻었다.
(3)평활말단화(평활말단 ds-cDNA의 조제):
30㎕의 상기 (2)의 ds-cDNA 용액에, 이하의 시약을 첨가 혼합하였다: 10×T4 DNA 폴리머라제 완충액[500mM Tris-HCl(pH 8.3), 10OmM MgCl2, 500mM NaCl, 100mM DTT], 2.5mM dNTP 혼합물, 1㎕(1O unit)의 T4 DNA 폴리머라제, 및 54㎕의 H2O; 전량은 100㎕. 이어서, 37℃에서 30분간(시간 엄수로) 반응시킨 후, 100㎕의 상술의 페놀/클로로포름, 및 클로로포름으로 순차 cDNA를 추출하고 이것을 20㎕의 1/1OTE에 용해시켜, 평활 말단화한 ds-cDNA를 얻었다.
(4)어댑터의 연결:
4㎕의 상기 (3)의 평활말단화 ds-cDNA용액에, 이하의 시약을 첨가 혼합하여 5분간 빙냉하였다: 2㎕의 10×리가제 완충액[50OmM Tris-HCl(pH 8.3), 70mM MgCl2, 10mM DTT], 2㎕의 10mM ATP, 1㎕(0.35㎍)의 어댑터, 및 9.5㎕의 H2O; 전체량은 18.5㎕. 또한, 상기의 어댑터는, BamH I(BgI II)-Sma I[d(GATCCCCGGG)][가부시키가이샤 슈조(일본) 제품]과 pSma I 링커[d(pCCCGGG)][가부시키가이샤 다까라슈조(일본) 제 품]과의 1:1(W/W)의 혼합물이고, 농도가 0.35㎍/㎕가 되도록, 완충액[10mM Tris-HCl(pH 7.5), 1mM EDTA, 10mM MgCl2]에서 용해하여 조제하였다. 이어서, 1.5㎕(4unit)의 T4 리가제를 첨가 혼합하고, 8℃에서 하룻밤 반응시킨 후, 70℃에서 30분간 가열 처리하고, 15,000rpm, 4℃에서 5초간 원심분리하고, 그 상청을 어댑터-연결 ds-cDNA로 하였다.
(5)ds-cDNA의 제한 효소 단편의 조제와 스핀 컬럼에 의한 부분:
상기 (4)의 어댑터 연결 ds-cDNA용액에, 27㎕의 Not I 완충액[278mM NaCl, 8mM MgCl2, 1.8mM DTT, O.01%(W/V) BSA(bovine serum albumin), 0.018%(W/V) Triton X-100], 및 3㎕의 NotI (1Ounit)를 각각 첨가 혼합하고, 37℃에서, 150분간, 반응시켰다. 반응 종료 후, 5㎕의 10×STE[1M NaCl, 100mM Tris-HCl(pH 8.3), 1OmM EDTA(pH 8.0)] 및 10㎍의 tRNA를 첨가 혼합하고, 이것을 1O㎕/컬럼, Chroma Spin 컬럼[Clontech사(미국) 제품]에 넣고, 4℃에서 5분간, 1,800rpm으로 원심분리하고, 원심 튜브 바닥의 제한 효소 단편의 부분을 채취하였다. 이어서, 등량의 페놀/클로로포름 및 클로로포름으로 순차 추출 후, 10㎍의 tRNA를 보충하고, 증류수를 가해 전체량을 250㎕로 하였다. 또한, 에탄올 침전을 행하지 않고, 70%(V/V)에탄올로 세정한 후, 가볍게 건조시킴으로써 어댑터 연결 ds-cDNA의 제한 효소(Not I/Bgl II)단편을 얻었다.
(6)벡터로의 ds-cDNA 제한 효소 단편의 삽입 연결:
상기 (5)의 ds-cDNA제한 효소(Not I/Bg1 II)단편의 경도 건조물에, 다음 시 약을 첨가 혼합 후, 빙상에서 5분간 냉각하였다: 3㎕의 상기 1O×리가제 완충액, 3㎕의 l0mM ATP, 1㎕(1㎍)의 플라스미드 벡터 pAP3neo(제한 효소 Not I/Bgl II 개열), 및 22㎕의 H2O. 이어서, 1㎕(4 unit)의 T4 DNA 리가제를 첨가 혼합하고, 12℃에서 하룻밤 반응시킨 후, 70℃에서 30분간 가열하였다. 이것으로부터 페놀/클로로포름, 및 클로로포름으로 순차 추출 후, 20㎕의 TE로 용해하고, ds-CDNA가 삽입된 플라스미드 벡터 용액을 얻었다. 이어서, 이 용액 전체량을 사용하고, ds-cDNA 삽입 플라스미드 벡터를 전기 영동법에 의해 컴피턴트 세포(competent cell)인 대장균에 이입해 형질전환시켰다. 얻어진 형질전환체는, 35일령 마우스 정소의 cDNA 라이브러리로서, 후술하는 실험 4에서의 서브트랙티드 라이브러리의 작성에 제공되었다.
실시예4
마우스의 서브트랙티드 라이브러리의 작성
이하에 기재된 (1)∼(5)의 순서에 의해, 실험예 3에서 얻은 35일령 마우스 정소의 cDNA 라이브러리(A)로부터, l7일령 마우스 정소에서의 발현 유전자(mRNA:B)를 하이브리다이제이션에 의해 뺌으로써, 서브트랙티드 라이브러리를 작성하였다. 반수 체세포 출현전부터 과잉 발현하고 있는 유전자도 빼서 제거되도록, 하이브리다이제이션에 있어서의 A와 B의 반응량비, A:B=1:40을 채용하였다.
(1)35일령 마우스 정소 cDNA 라이브러리의 1본쇄화:
실험 3의 (6)에서 얻은 cDNA 라이브러리의 형질전환체(대장균)를, 4ml의 SOC [2%(W/V) Bacto-tryptone, 0.5%(w/V)yeast extract, 1OmM NaCl, 2.5mM KCl, 및 20mM 글루코오스]배지에서 37℃로 1시간 배양 후, 이것을 100ml의 LB/Amp [1%(W/V) 박토-트립톤(Bacto-tryptone), O.5%(W/V) 효모 추출물, 0.5%(W/V) NaCl, 50㎍/㎕ 앰프실린]배지에 옮기고, 또한, 37℃에서 4시간 30분 배양하고, cDNA를 증폭하였다. 얻어진 100ml의 배양액 중, 50ml를 다른 용기에 이주시키고, 1㎖의 헬퍼 파지(R408:2×1012 pfU(plaque-formation unit)/ml)를 첨가하고, 37℃에서 10시간 배양하였다. 또한, 나머지 50ml의 배양액은, 그대로 37℃에서 배양 후, 최종농도 7%(V/V)의 DMSO 첨가 혼합 하에서 동결 보존하였다. 배양 종료 후, 원심 분리에 의해 제균하고, 채취된 상청을 공극 사이즈 0.2㎛의 필터로 여과하고, 대장균 데브리스를 완전하게 제거하였다. 이어서, 이 배양 여액 50ml에 이하의 시약을 첨가 혼합하였다: 5ml의 Dnase I용액[0.1M Tris-HCl(pH7.5), 및 0.1M MgCl2], 및 5㎕의 Dnae I. 이것을 37℃에서 30분간 반응시킨 후, 그 전체량의 1/4량에 20%(W/V) PEG (polyethylene glyco1; 용매는 2.5M NaCl)를 첨가 혼합하고, 실온에서, 20분간 더 반응시켰다. 이어서, 10,000rpm, 4℃, 10분간의 초원심 분리에 의해 파지를 모으고, 상청을 버려 PEG를 완전히 제거한 후, 400㎕의 TE에서 파지를 부유시켰다. 이것에 25㎕의 Proteinase K용액(2mg의 Proteinase K, 800㎕의 TE 및 200㎕의 글리세롤로 이루어지는 용액) 및 4㎕의 10%(W/V) SDS(소디움 도데실 술페이트)를 첨가 혼합하고, 42℃에서 1시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 페놀, 페놀/클로로포름 및 클로로포름에 의해 순차 추출을 행하고, 또한, 에탄올 침전하고, 70%(V/V)에탄올로 세정 후, 이것을 10O㎕의 TE로 용해하고, 그 일부를 자외 분광기를 사용하여 정량하였다.
(2)17일령 마우스 정소 mRNA의 비오틴화:
실험예 2에서 얻은 40㎍의 17일령 마우스 정소 mRNA를 넣은 튜브에 증류수를 첨가하고, 전체량을 20㎕로 하고, 이것에 암실에서 30㎕의 비오틴(photoprobe biotin 1㎍/㎕ 수용액)[Vector Laboratories사(미국) 제품]을 첨가 혼합하고, 충분히 피펫팅을 행한 후, 튜브의 뚜껑을 열어서 빙상에 놓고, 수은 램프(BHRFl00/110v/60W)를 튜브의 위쪽 10cm로부터 20분간 조사함으로써 라벨을 행하였다. 라벨 완료 후, 이것에 50㎕의 0.1M TE(pH 9.5)를 첨가하고, 충분히 피펫팅을 행한 후, 이것에 100㎕의 수포화 부탄올을 첨가하고, 과잉의 비오틴을 제거하였다. 또한, 100㎕의 클로로포름을 첨가해서 부탄올을 제거하고, 이어서 에탄올 침전, 70%(V/V) 에탄올에 의한 세정을 순차 행한 후, 20㎕의 증류수에 용해하였다. 상기의 라벨 조작을 다시 반복하여, 최종적으로는 10㎕의 증류수에 용해시켜 비오틴화 mRNA 수용액으로 하였다.
(3)하이브리다이제이션:
이하의 시약을 PCR튜브에, 기포가 들어가지 않도록 유의하여, 첨가 혼합하였다. 1.5㎕(0.5㎍)의 상기 (1)에서 조제한 ss-cDNA, 5㎕(20㎍)의 (2)에서 얻은 비오틴화mRNA, 12.5㎕의 2×HB[80%(W/V)formamido, 100mM HEPES, 2mM EDTA, 및 0.2%(W/V) SDS; 사용 시에 조제], 2.5㎕의 2M NaCl,및 1㎕의 Poly A(1㎍/㎕수용액)[Pharmacia(스웨덴) 제품], 2.5㎕의 증류수; 전체량은 25㎕. 이것을, 65℃에서 10 분간 반응시킨 후, 42℃에서 43시간 더 반응시킴으로써, 하이브리다이제이션을 행하였다.
(4)아비딘과의 반응에 의한 ss-cDNA의 회수:
상기 (3)의 25㎕의 반응액을 다른 튜브로 옮기고, 이것에 400㎕의 SB [50mM HEPES(pH 7.5), 2mM EDTA, 및 500mM NaCl] 및 10㎍의 스트렙토아비딘[Gibco BRL(미국) 제품]을 첨가 혼합하고, 실온에서 5분간 반응시킨 후, 400㎕의 페놀/클로로포름(1:1등량 혼합)에 의해 하이브리다이제이션하지 않은 ss-cDNA의 추출을 행하였다. 다시, 상기의 아비딘 첨가로부터 페놀/클로로포름 추출까지의 조작을 반복한 후, 또한, 클로로포름 추출을 행하고, 밀리포어 필터로 정제 ss-cDNA를 회수하였다. 이어서, 이것을 30㎕의 1/1O TE에 용해 후, 그 15㎕를 다른 튜브로 채취하고(나머지는 -20℃에서 보존), 10분간의 진공 건조에 의해(완전히 건조시키지 않음) 농축하였다.
또한, 상기의 하이브리다이제이션으로부터 진공 건조까지의 조작을 2회 반복하였다. 2회째 및 3회째의 하이브리다이제이션 시의 조성은 다음과 같았다: 상기의 진공건조에 의해 농축한 ss-cDNA, 5㎕(10㎍)의 비오틴화 mRNA, 12.5㎕의 2×HB, 2.5㎕의 2M NaCl 및 1㎕의 poly A, 이것에 증류수를 가해 전체량 25㎕로 하였다. 또한, 제2회 하이브리다이제이션에 의해 얻은 30㎕의 ss-cDNA 중, 15㎕를 제 3회 하이브리다이제이션에 제공하고, 나머지는 -20℃에서 보존하였다.
(5)ss-cDNA의 2본쇄화:
상기 (4)에서 얻은 15㎕의 sS-cDNA용액에, 15㎕의 PNK 반응 혼합물을 첨가 혼합하고, 65℃에서 10분간 반응시켰다. 또한, PNK 반응 혼합물은, 이하의 조성물을 37℃에서 30분간 반응시킴으로써 조제하였다: 1㎕의 2본쇄 형성용 프라이머 올리고뉴클레오티드, 3㎕의 10×리게이션 완충액[500mM Tris-HCl(pH 7.5), 70mM MgCl2 및 1OmM DTT], 3㎕의 10mM rATP, 2㎕의 PNK(T4 polynucleotide kinase;1Ounit/㎕)[(주)Toyobo(일본) 제품], 및 증류수를 21㎕ 가해 전체량을 30㎕로 하였다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각 한 후, 이 30㎕의 반응액에 다음 시약을 첨가 혼합하고, 또한, 65℃에서 1시간 반응을 행하였다: 5㎕의 10×BcaBEST 완충액[(주)Takara(일본) 제품], 10㎕의 1mM dNTP, O 5㎕의 단일 스트랜드 DNA 결합 단백질(2.1㎍/㎕)[USB사(미국) 제품), 2㎕의 BcaBEST DNA 폴리머라제[(주))Takara(일본) 제품], 및 3㎕의 증류수를 가해서 전체량을 50㎕로 하였다. 반응 종료 후, 100㎕의 페놀/클로로포름 및 클로로포름에 의한 추출을 순차 행하여, 밀리포어 필터 여과에 의해 정제 ds-cDNA를 회수하고, 이것을 20㎕의 TE로 용해하였다. 그 일부를 전기 영동법에 의해 대장균(XL- Bleu)에 이입해 형질전환을 행하였다. 이것에 의해 얻어진 형질전환체는 서브트랙티드 라이브러리, 즉, MSG 후보 cDNA라이브러리로서, MSG의 클로닝에 제공되었다.
실시예5
MSG의 클로닝
실험예4에서 작성한 서브트랙티드 라이브러리의 MSG 후보 cDNA를 보유하는 형질 전환체의 배양액으로부터, 실험예 4의 (1)의 기재와 동일하게 하여 조제한 ss-cDNA와 실험예 1에서 얻은 17일령 및 35일령의 양쪽 마우스 정소의 전체 RNA와의 사이에서 노던블로팅을 행하고, 35일령 마우스에 있어서만 시그널이 검출되는 cDNA를 스크리닝하여 채취하였다. 그 결과, 합계 79의 MSG 클론을 얻었다. 또한, 모노클로날항체, 폴리클로날 항체에서 클로닝한 클론을 합쳐, 전체 89의 MSG 클론을 얻었다.
실시예6
MSG 클론 DNA의 염기서열의 결정
실시예5에서 얻은 MSG 라이브러리의 각 형질전환체를 각각 배양함으로써, MSG클론/벡터를 증폭 후, 각 벡터(플라스미드)를 알칼리법으로 추출 정제하였다. 이어서, 다이데옥시법(산가법)에 기초하고, 벡터 내에 설정한 프라이머를 사용하는 사이클 시퀀스법에 의해, 실시예1에서 얻은 합계 89의 MSG 클론의 각 cDNA의 시퀀스를 결정하였다. 그 결과를 서열번호 1-89에 나타낸다.
실시예7
MGS에 대한 ED작용의 검토
환경 중에 방출되는 ED 모델의 하나로서 에스트로겐 작용을 지닌 DES 투여에 의한 MSG 유전자의 발현 변화를 마우스를 사용하여 조사하였다.
8주령 C57BL/6 수컷 마우스에 1일 걸러 두번, DES를 복강내 주사하고, 그 2일 후에 양쪽 정소를 꺼내어, 한 쪽을 조직 관찰을 행하고, 다른 쪽으로부터 RNA를 추출하여, 유전자 발현 레벨을 비교했다.
재료: 마우스: 8주령 C57BL/6 수컷 마우스
투여 DES 농도와 마리수:
1: 무처리(2마리)
2: 옥수수 기름 중에 0㎍ DES(2마리)
3: 옥수수 기름 중에 1㎍ DES(2마리)
4: 옥수수 기름 중에 10㎍ DES(2마리)
5: 옥수수 기름 중에 50㎍ DES(3마리)
실험 스케줄:
1일째에 무처리 또는 20㎕ 옥수수 기름에 녹인 각 양의 DES를 복강내 주사. 3 일째에 1일째와 동일한 처리. 4일째에 정소를 꺼낸다. 한 쪽을 부안(Bouins)고정, 파라핀 포매(包埋) 후, HE염색하고, 조직 관찰. 다른 쪽을 Trizo1로 RNA추출하고, 노던 하이브리다이제이션에 의해 유전자 발현 레벨을 비교.
해석된 유전자: OAZt (Ornithin decarboxylase antizyme-t): 서열번호50
결과:
형태적으로 명료한 변화는 검출할 수 없었다. 그러나, 정자 세포 특이적으로 발현되는 유전자 OAZt에 대해 노던 하이브리다이제이션을 행한 결과, 개체차가 매우 컸지만, 전체적으로 처리군 쪽의 레벨이 낮았다.
OAZ-t는 반수체 정자 세포 특이적 발현을 나타내는 유전자이고, 그 발현 개시가 DES에 의해 억제되는 것이 시사되었다. 형태적으로 이상이 보여지지 않을 만큼의, 저농도 단기간 DES에도 불구하고, 유전자 발현 수준에서는 차이가 검출된 것은, 본 발명 방법이 에스트로겐의 남성 생식 세포에 미치는 영향의 개체 레벨에서 의 고감도 검출계로서 충분히 이용 가능하다는 것을 나타낸다.
실시예8
마우스 haspin의 기능 해석
haspin(서열번호 81)은, 정자 세포 특이적으로 발현되는 단백질 키나제이고, 키나제 도메인을 시작으로 한 다양한 기능 도메인(핵이행 시그널, 류신 지퍼, 전사인자 모양 구조)을 갖고 있어, 다양한 정자 세포 기능에 관계되고, 정자 형성에 중요한 역할을 담당하고 있다고 생각되어진다. 또한, haspin 유전자를 배양 세포에 발현시키면, 이 단백질은 핵으로 이행하고, 세포의 증식이 G1기로 정지하는 것도 알려져 있다(J.Biol.Cem. 274, 17049-17057, 1999).
이 haspin에 대해서 이하를 밝혀내었다.
haspin 녹아웃 마우스의 해석:
사이미딘 키나제(TK) 유전자와 네오마이신(neo) 내성을 선택으로 사용하여 ES 세포의 haspin 유전자를 파괴하고, 이 ES 세포로부터 마우스 배아를 작성함으로써 haspin 유전자 결손(haspin KO) 마우스를 작성하였다. 이 KO 마우스 개체는 정상으로 발생하여 성장하였지만, 수컷은 불임을 나타내고, 암컷은 임신하는 능력이 보여졌다. 또한, 정자 형성에 명확한 장해는 없고, 형태적으로 이상이 보여지지 않는 정자가 만들어지지만, 기능 부전 때문에 남성 불임을 나타내는 것이 확인되었다.
haspin 유전자의 발현 제어 영역의 해석:
haspin 유전자 상류의 192염기에 GFP 유전자를 결합한 리포터 유전자를 사용 하여 트랜스제닉(TG) 마우스를 작성하였다. 이 TG 마우스의 해석 결과, GFP는 반수체 정자 세포 특이적으로 발현되므로, 이 192염기로 이루어지는 영역이 haspin 유전자의 특이적 발현을 제어하는 프로모터인 것이 확인되었다.
haspin 분자와의 상호작용 단백질의 해석
효모 2 하이브리드계의 실험 결과로부터 Haspin 분자와 상호작용을 하는 정소내 단백질이 적어도 8종류 존재하는 것이 밝혀졌다. 이들의 단백질은, 인간(Mol.Hum.Reprod. 7, 211-218. 2001), 마우스 haspin과 상호작용함으로써 정자 형성에 중요한 역할을 담당하고 있다.
이들의 결과로부터 다음 응용이 고려된다. 즉, haspin의 유전자 결손에 의해 남성 불임이 야기되는 것이 확인된 것으로부터,
1)haspin 자신의 기능 장해나, 상호작용을 하는 단백질의 기능 장해에 의해 남성 불임을 야기할 수 있다.
2)haspin과 다른 분자와의 사이에서 일어나는 상호작용을 저해함으로써 불임을 야기할 수 있다.
3)haspin의 핵이행을 저해함으로써 불임을 야기할 수 있다.
즉, 발명자들은 haspin과 상호작용을 하는 분자 중에, 그 특이적 핵이행을 담당하는 단백질(임포틴 알파)을 발견하고 있어, 이 임포틴 알파의 기능 장해에 의하여 haspin의 핵이행을 저해하고, haspin을 기능 결손시킬 수 있다.
4)haspin의 키나제 활성에 대한 저해제에 의해 불임을 야기할 수 있다.
즉, 지금까지 다양한 키나제에 대한 특이적인 저해제가 여러가지 개발되어 있고, haspin과 같이 특이성이 높은 키나제에 대한 특이적 저해제의 개발의 가능성은 높다.
또한, 상기한 바와 같이 특정된 haspin 프로모터는 반수체 정자 세포에만 특이적으로 발현하지만, 이 프로모터를 체세포에서 활성화시킴으로써, 이상 증식하는 세포의 증식을 제어할 수도 있다. 프로모터의 활성화는, 거기에 작용하는 특이적 전사 인자나 그 유전자의 도입에 의해 행할 수 있다. 또는 그 전사 인자의 유전자 발현을 활성화시키는 것 등의 방법에 의해서도 행할 수 있다.
실시예9
마우스에 의한 ED검출
10일령 마우스(수컷)에, ED(Bisphenol A 등) 피의 검체를 200일간, 계속해서 경구투여·사육하고, 그 생식 기능, 행동, 또는 외관에 이상이 관찰되는지의 여부에 상관없이, 이 사육 마우스의 정소로부터, RNA추출 키트(각각, 예컨대, TOLIzo1: GIBCO BRL사) 및 DNA 추출 키트(예컨대, DNAzol BD Reagent:오리엔탈 효모(일본))을 사용하여 세포 RNA 및 염색체 DNA를 추출 후, RNA는 노던 블로팅에 의해 그 발현 레벨의 변화를 조사하고, DNA는 실시예 5에서 얻은 PCR 프라이머에 의해 정자 형성 유전자의 증폭을 행한다. 이것에 의해, 증폭 불능의 경우는, 그 유전자에 큰 변이가 있다고 판정된다. 증폭 가능의 경우는, 그 증폭 DNA 단편을 직접, 시퀀스를 행할지, 또는 특이적인 DNA 염기서열을 인식하여 절단하는 엔도뉴클레아제로 단편화시킨 후, 이것을 아가로스겔 또는 폴리아크릴아미드겔 전기영동에 가하고, SSCP, RFLP, EST, STS, GSS 및 SNP의 해석을 행함으로써 변이를 검출한다. 변이가 검출된 DNA 단편은, 또한 그 염기서열을 결정 후, 컴퓨터 해석에 의해 그 변이가 폴리몰피즘인지, 유전자의 조절·복제·전사의 과정에서의 변조를 발생하는지, 번역 물(단백질)의 기능에 큰 장해를 초래하는지를 판정한다. 이들 RNA 및 DNA의 변화에 의해 ED 검출을 행한다.
실시예10
인간 Scot-t 유전자와 프로타민 유전자의 해석
1. 방법
1-1. 피험자와 게놈 DNA의 추출
Scot-t 유전자의 분석에는, 합계 255예의 남성 불임 환자를 정액학에 따라서, 복수의 하위 군으로 나누었다. 152예(60%)은 비폐쇄성의 무정자증이고, 72예(28%)는 중도의 정자 감소증(0.1부터 3×106세포/ml), 27예(11%)는 정자 운동성이 낮고, 4예(2%)가 정자의 수, 형태 및 운동에 이상이 없는 특발성 불임증이었다. 대조 군은, 생식 가능한 남성 261예(산과 병원을 방문한 임신한 아내의 남편)를 대상으로 하였다.
프로타민 유전자의 분석에는, 합계 258예의 불임 환자를 정액학에 따라서, 복수의 하위 군으로 나누었다. 153예(59%)는 비폐쇄성의 무정자증이고, 73예(8%)에는 중도의 정자 감소증(정자수는 5×106세포/ml 미만), 28예(11%)는 정자 운동성이 낮은 무력 정자증이며, 4예(2%)가 정자의 수, 형태 및 운동에 이상이 없는 특발성 불임증이었다. 대조군으로서는, 상기와 동일한 평소에 건강한 남성 270예를 대상으 로 하였다.
상기의 각 불임 환자 및 평소에 건강한 남성의 게놈 DNA를, 프로테아제 및 페놀을 사용하는 공지의 방법(Sambrook and Maniatis, in Molecular Cloning-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York(1989)에 의해 추출하여 사용하였다.
1-2. 인간 Scot-t 게놈 DNA 중의 변이 동정
인간 Scot-t에는 코딩 영역의 중앙부에 19bp의 결실(745번부터 762번까지의 18개의 뉴클레오티드와, 15개의 뉴클레오티드를 끼어서 778번의 1개의 뉴클레오티드)을 지닌 위유전자(pseudogene)가 있기 때문에(Tanaka H, et al. Mol Human Reprod 2001; 8; 16-23), 이 결실 영역을 포함하는 PCR 프라이머를 2종류 작성하고, 위유전자가 증폭되지 않도록 하였다. 즉, 5'반의 증폭에는 추정 전사 개시 부위의 상류에 있는 25개의 올리고뉴클레오티드(tgctctgtgacgcgcggcccgaggc: 서열번호 176)와 770번부터 745번까지의 26개의 올리고뉴클레오티드(cctccacgatctcttcca cctccacc: 서열번호 177), 741번부터 764번까지의 24개의 올리고뉴클레오티드(cggtggaggtggaagagatcgtgg: 서열번호 183), 그리고 h-Scot-t 유전자의 추정 전사 유닛의 하류에 있는 25개의 올리고뉴클레오티드(tccattcctcaccactgcacacctg: 서열번호 178)(도 1참조)를 사용하였다.
중앙부 주변의 내부 프라이머 서열(730-764) 주변에 위치하는 35개의 뉴클레오티드를 제거하고, h-Scot-t의 DNA의 전체 서열 결정을, h-Scot-t 유전자의 왼쪽 반 및 오른쪽 반을 커버하는 2종류의 PCR 증폭 단편을 사용하여 행하는 것이 가능 하였다(도 1).
1-3. 조합 h-Scot-t cDNA의 각종 SNP 타입의 유전자 도입과 숙시닐 CoA 트랜스페라제 활성분석
CaPO4를 이용해서 각 cDNA를 트랜스펙션한 72시간 후에, HEK 293세포를 용해하고, 각각의 세포 용해액(5mg 단백질)을 HPLC을 사용한 크로마토그래프 처리에 제공하고, 외인성 SCOT-t와 내인성 SCOT-s를 분리하여, 효소활성 분석을 행하였다. 숙시닐 CoA 트랜스페라제 활성의 표준화는, 항SCOT-t 항체를 사용한 웨스턴 블로팅 시그널로부터 농도계에 의해 평가된 h-SCOT-t 단백질의 상대량을 사용하여 행하였다.
SCOT효소활성은, 문헌(Marcondes, S., et al.(2001) Proc. Nat1. Acad. Sci. USA. 98, 7146-7151)의 기재에 약간의 수정을 가한 방법으로 행하였다. 즉, 분석 혼합액의 내용을, 50mM Tris-HCl(pH8.5), 0.2mM 숙시닐 CoA, 5mM 아세토아세트산 리튬, 5mM MgCl2, 5mM 요오드 아세토아미드, 및 h-SCOT-t 부분으로 하였다. SCOT 활성의 분광 광도 분석에 의한 측정은, 아세토아세틸-CoA 흡수의 형성을 313nm에서 측정함으로써 행하였다. 단백질 농도의 측정은 Bradford의 방법으로 의해, 표준 물질로서 소 혈청 알부민을 사용하여 행하였다.
1-4. 프로타민-1 및 -2게놈 DNA의 변이 동정
게놈 DNA는 프로테아제 및 페놀을 사용한 공지의 방법에 의하여 혈액으로부터 단리하였다. 5 및 3'의 측면영역의 양쪽에 있어서의 폴리머라제 연쇄 반응(PCR) 프라이머 세트를 2종류 구축하고, 이것들의 프로타민의 게놈 DNA를 증폭하였다. 프로타민-1(Domenjoud, L. et al.(1990) Genomics, 8, 127-133)에서는, 5'프라이머에는 전사 개시 부위 상류의 -42로부터 -19까지의 24개의 올리고뉴클레오티드(P1A; cccctggcatctataacaggccgc: 서열번호 179), 그리고 3'프라이머에는 카노니칼 폴리A추가 시그널 AATAAA의 하류 492으로부터 515까지의 24개의 올리고뉴클레오티드(P1B; tcaagaacaaggagagaagagtgg: 서열번호 180)를 이용하였다. 프로타민-2(Domenjoud, L. et al.(1990) Genomics, 8, 127-133)에서는, 5'프라이머에는 +49부터 +72까지의 24개의 올리고뉴클레오티드(P2A; ctccagggcccactgcagcctcag: 서열번호 181), 3'프라이머에는 625부터 648까지의 24개의 올리고뉴클레오티드(P1B; gaattgctatggcctcacttggtg: 서열번호 182)를 이용해서 PCR 증폭을 행하였다. 이 프라이머 설정에 의해, 여기에서는 프로타민-1 및 -2유전자의 -42부터 515까지의 557개의 폴리뉴클레오티드(서열번호 170)와, 49부터 648까지의 599개의 폴리뉴클레오티드(서열번호 173)을 각각 증폭할 수 있었다(도 2). 또한, PCR 조건은 다음과 같이 하였다; 프로타민-1에서는 96℃에서 변성(45초), 66℃에서 어닐링(45초), 및 72℃에서 신장(1분)을 40사이클에 걸쳐서 행하고, 프로타민-2에서는 98℃에서 변성(l0초), 68℃에서 어닐링(45초), 및 72℃에서 신장(45초)을 40사이클에 걸쳐 행하였다. PCR 증폭한 단편의 정제를 SUPREC PCR 스핀 컬럼(Takara, Siga, Japan)을 사용하여 행하고, 열 사이클 시퀀스 분석(ABI, CA, USA)를 행하였다. DNA 시퀸스의 결정은 동일한 PCR 프라이머를 사용하여 행하였다.
2. 결과
2-1. 인간Scot-t DNA의 서열분석
상기 1-2에 기재한 PCR 프라이머의 설정에 의해, 위유전자 DNA를 증폭시키지 않고, 참된 Scot-t 게놈 DNA만을 증폭시킴으로써, 불임의 위험성이 있는 남성과 생식 능력이 증명된 대조 남성의 비교를 행하였다.
그 결과, 표 2에 나타낸 4곳의 일염기 다형(single nucleotide polymorphism: SNP)이 보였지만, 불임환자 255예와 대조가 되는 생식 능력이 증명된 지원자 261예와의 합계 516예의 남성에 있어서, 1곳은 3' 비코딩 영역에 존재하고(t1667c), 다른 곳은 코딩 영역에 존재하여 제 38, 285 및 352번의 아미노산 변화를 유도하고 있었다(도 1). 콘센서스 미토콘드리아 표적 시퀸스 도메인 내부의 38번 아미노산(L38P)에 위치하는 t129c SNP는, 생식 가능한 대조군과 불임 환자에 있어서, 각각 94%(246예) 및 96%(246예)가 메이저의 호모 접합 로이신 타입이고(t/t), 5.4%(14예) 및 2.7%(7예)가 헤테로 접합(t/c), 그리고, 0.4%(1예) 및 0.8%(2예)가 마이너의 호모 접합이며 프롤린(c/c)에의 아미노산 변화의 원인이 되고 있는 것이 관찰되었다. 285번 아미노산(L285R)에 위치하는 t870g SNP는, 생식가능한 대조군과 불임 환자에 있어서, 각각 80%(208예) 및 80%(204예)가 메이저의 호모 접합 로이신 타입이고(t/t), 19%(50예) 및 15%(39예)가 헤테로 접합(t/g), 그리고, 1.1%(3예) 및 4.7%(12예)가 SNP의 마이너형의 호모 접합(g/g)이며, 아르기닌(g/g)에의 아미노산 변화의 원인이 되고 있는 것이 관찰되었다. 352번 아미노산(T352M)에 위치하는 c1071t SNP는, 정상 대조군과 불임 남성에 있어서, 각각 96%(250예) 및 93%(238예)가 메이저의 호모 접합 로이신 타입이고(c/c), 3.1%(8예) 및 4.3%(11예)가 헤테로 접합(c/t), 그리고 0.8%(2예) 및 2.4%(6예)가 마이너형의 호모 접합(c/c)이며, 트레오닌(c/c)으로부터 메티오닌(t/t)으로의 아미노산 변화의 원인이 되고 있는 것이 관찰되었다. 3곳의 영역에서 아미노산 변화를 일으키는 호모 접합 SNPs의 발현율은, 생식 가능한 대조군과 비교하여 불임 환자 모집단의 쪽이 2∼4배 유의한 높은 값을 나타내었다. 또한, 여기에서는, 3' 비코딩 영역 중에 대단히 흥미 깊은 SNP(t1667c)가 발견되었다. 정상 대조군과 불임 남성 모집단에 있어서, 각각 80%(206예) 및 80%(200예)가 메이저의 t형 호모 접합이고 (t/t), 19%(49예) 및 15%(38예)가 헤테로 접합(c/t), 그리고 1.2%(3예) 및 4.8%(12예)이 c형의 마이너 호모 접합(t/t)이었다. 이들 마이너의 호모 접합의 사례는 모두 이중 SNPs이고, 정상인 생식 가능 대조군(3예의 남성)과 불임 환자(12예의 남성)의 양쪽에 있어서, 각각 t870g에 있어서의 유전자형이 마이너 g형 호모접합이었지만, 불임 사례에 있어서 1예의 예외가 나타났다(이상, 표 3, 표 4).
(표 3)
255예의 불임 남성에 대한 임상 조사의 배경과 h-Scot-t 유전자 중의 변이(SNPs)
* 사례 총수: 250예(무정자증은 147예)
** 사례 총수: 258예
(표 4)
불임 및 생식 능력이 증명된 모집단에 있어서의 코딩 영역 중의 3곳의 SNPs와 비코딩 영역 중의 1곳의 SNP의 발현율
2-2. SNPs를 갖는 조합 h-SCOT-t의 숙시닐CoA 트랜스페라제 활성
h-SCOT-t 효소 활성에 대한 SNPs의 영향을 조사하기 위해서, 아미노산 치환을 발생시키는 3곳의 SNPs를 갖는 조합 단백질을 HEK293 세포 중에 발현시키고, 숙시닐 CoA 트랜스페라제 활성의 분석을 in vitro에서 행하였다. t129c(L38P)와 cl392t(T352M)에 위치하는 마이너형의 SNPs는, 모두 메이저형 SNPs와 동일한 레벨의 효소 활성을 나타냈다. 대조적으로 T870G(L285R)에 위치하는 마이너형(g/g)의 SNP는, 메이저형과 비교해서 in vitro에서 약 반 정도 효소 활성을 감소시켰다(표 5). 이 결과로부터, h-SCOT-t의 숙시닐 CoA트랜스 페라제 활성이 남성 불임의 전제 조건이며, 효소활성을 감소시키는 SNPs 중에는 남성 불임의 원인이 되는 것이 존재한다는 것을 나타낸다.
(표 5)
SNPs를 갖는 조합 h-Scot-t cDNA를 사용하여 형질전환을 행한 HEK293 세포 내부의 숙시닐 CoA 트랜스페라제 활성.
메이저형 L38P L285R T352M
활성비
100+- 100+- 50+- 100+-
각 애세이는 3회씩 실시하였다.
2-3. 인간 프로타민-1 DNA의 서열 분석
PCR에 의해 증폭된 557bp의 DNA 단편은 204부터 294까지의 91개의 뉴클레오티드로 이루어지는 인트론을 포함하고 있었다(서열번호 170, 도 2). 각 프라이머 내부의 509bp 중의 SNPs의 동정을, 557bp의 DNA단편에 대한 서열 분석에 의해 행하였다(도 2). 모든 DNA시료가 거의 등량의 PCR 산물을 증폭한 것부터, 프라이머 서열 영역에는 SNPs는 일체 포함되어 있지 않은 것이 확인되었다. 남성 불임 환자를 대상으로 SNP의 발현율을 평가하고, 생식 능력이 증명된 지원자의 경우와 비교하였다. 합계 528예의 남성 피험자(불임 환자 258예와 대상의 생식 능력을 갖는 지원자 270예)에 있어서, SNPs는 5곳에서 발견되고, 그 중 4곳은 133, 160, 320 및 321번째의 코딩 영역에, 1곳은 43l번의 3'미번역 영역에 존재하고 있었다(도 2 및 표 6). 관찰된 SNPs는 모두 아미노산의 변화를 일으키지 않았다(사일런트 변이). a133g, cl60g 및 g320a에 위치하는 3곳의 SNPs와, 14 및 46번째의 아미노산에 위치하는 SNP(도 2)는 모두 메이저 호모 접합과 헤테로 접합이고, 마이너 호모 접합 SNPs는 보이지 않았다(표 6). 47번째 아미노산에 위치하는 것 이외의 c321a SNP에서는, 불임증 및 생식능력을 지닌 대조 모집단에 있어서, 각각 56.6%(146예) 및 47.8%(129예)가 호모 접합 메이저 c/c타입이고, 34.5%(89예) 및 43.3%(117예)가 헤테로 접합(c/a), 그리고 8.9%(23예) 및 8.9%(24예)가 호모 접합 마이너 타입(a/a)SNP이었다. 3'비코딩 영역에 있어서의 a431g SNP에 가하여, 이들의 SNP는 모두 아미노산 변화를 보이지 않고, 불임증 환자에 있어서 생식 능력이 증명된 지원자 보다 유의하게 발생율이 높은 것도 나타나지 않았다(표 6: 또한, 표 6에 있어서의 뉴클레오티드 위치는 도 2의 뉴클레오티드 위치에 대응하고 있다).
(표 6)
불임 또는 생식 능력이 확인된 모집단에 있어서의 프로타민-1 및 -2 유전자 중의 SNPs의 발현율
* 3' 비코딩 영역
** 인트론
*** Ter: 종지 코돈 s(tag)
2-3. 인간 프로타민-2 DNA의 서열 분석
각 프라이머 내부의 551bp에 있어서의 SNPs를, 599bp의 DNA단편(서열번호 173)에 대한 서열 분석에 의해 동정하였다(도3). 모든 PCR은, 아가로스겔 전기영동 상에서 조사해서 거의 등량의 DNA를 증폭시키기 위해, 프라이머 서열 영역은 SNPs 를 포함하지 않고 있는 것을 확인하였다. 여기에서는, 프로타민-2 유전자의 599개의 뉴클레오티드 중에 3곳의 SNPs가 관찰되었지만, 1곳은 엑손 중에, 2장소는 인트론 내에 존재하고 있었다(도 3). 248번 뉴클레오티드에 있어서의 1곳의 헤테로 접합 SNP는 c에서 t로 변화하고 있고, 글루타민을 스톱 코돈으로 변경하고 있는 것이지만, 이것은 153예의 무정자증 환자 중 1예의 불임증 환자에게만 관찰되어, 270예의 생식가능한 대조 모집단 중에는 보이지 않았다(표 6). 이 변화는, 가령 반접합 상태이었다고 하여도 무정자증의 원인에 관련하고 있을 가능성이 있다. 또한, 인트론 내부에는 g398c와 a473c의 2곳의 SNPs가 보였다. g398c에서는, 불임증 및 생식 가능한 대조 모집단 중에 있어서, 각각 57.4%(148예) 및 47.0%(127예)가 메이저형의 호모 접합, 34.1%(88예) 및 43.7%(118예)가 헤테로 접합(g/c), 그리고 8.5%(22예) 및 8.9%(24예)가 마이너 호모 접합(c/c)형이었다. 또한, g/a형인 다른 헤테로 접합 SNP의 존재가 1예의 대조군에 있어서 관찰되었다. 또 하나의 a473c의 SNP에서는, 불임증 및 생식 가능한 대조 모집단 중에 있어서 각각 56.6%(146예) 및 47.0%(l27예)가 메이저형의 호모 접합, 34.9%(90예) 및 43.7%(118예)가 헤테로 접합, 그리고 8.5%(22예) 및 9.3%(25예)가 c형의 마이너 호모 접합형이었다. 이들의 인트론 SNPs의 불임증의 모집단에 있어서의 발현율은, 생식 능력이 증명된 지원자에서의 경우에 대하여 유의차가 없었다(표 6).
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 출원의 발명에 의해, 마우스의 정자 형성 유전자(MSG) 89클론, 및 이들 MSGs의 완전 길이(full-length) cDNA 염기서열이 제공된다. 또한, 본 발명에 의히여, MSGs의 발현 변조 및 변이를 지표로서 사용하는 유전자 진단 및 독성 시험, 변이원성 시험 방법이 제공된다. 이들의 시험 방법은, 구체적으로는, 남성 불임증의 유전자 DNA를 직접 사용하는 유전자 진단, 환경 중에 방출되는 미량의 화학 물질이 성분화·생식 세포 분화에 주는 영향으로서의 환경 독성, 또한, 생식 독성·변이원성을 갖는 물질의 생체에 미치는 영향, 특히, 생식 세포 특이적 발현을 나타내는 유전자 군에 대한 영향의 분자 레벨에서의 해석이 가능해진다. 또한, 본 발명은, 정자수 감소나 생식 기능 장해 등을 유발할 위험성이 있는 ED의 검출·측정 및 ED에 관계되는 전세계에 걸친 환경 평가에 공헌한다. 게다가, 최기성의 검출을 목적으로 하는 종래의 「생식에 미치는 영향」시험에 있어서, 신규한 「MSGs에 대한 변이원성」검정의 추가를 가져오고, 의약품이나 화학품 등의 안전성을 보증하기 위한 국제 기준의 향상에 크게 기여한다.
또한, 본 출원의 발명에 의해, 유전적인 남성 불임의 원인이 되는 Scot-t 유전자 변이와 프로타민-2 유전자 변이가 제공된다. 또한, 이들의 유전자 변이 및 유전자 변이에 따르는 변이 폴리펩티드 등을 검사 대상으로 하는 남성 불임 진단 방법이 제공된다.
서열목록 전자파일 첨부
Claims (33)
- 각 유전자로부터 전사되는 mRNA로부터 합성되는 cDNA가 각각 서열번호 1-89의 염기서열을 갖는 전체 89유전자의 집합인 것을 특징으로 하는 마우스 정자 형성 유전자 군.
- 제 1항에 기재된 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 각 유전자 유래의 전체 cDNA에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 cDNA 라이브러리.
- 삭제
- 제 1항에 기재된 마우스 정자 형성 유전자 군에 속하는 각 유전자 DNA를 PCR 증폭하기 위한 프라이머의 집합인 것을 특징으로 하는 프라이머 세트 군.
- 제 2항에 기재된 cDNA 라이브러리에 속하는 전체 cDNA를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 어레이.
- 서열번호 90-167의 각 아미노산 서열로 이루어지는 전체 78의 폴리펩티드의 집합인 것을 특징으로 하는 마우스 정자 형성 폴리펩티드 군.
- 제 6항에 기재된 마우스 정자 형성 폴리펩티드 군에 속하는 각 폴리펩티드에 대한 항체의 집합인 것을 특징으로 하는 항체군.
- 제 1항에 기재된 마우스 정자 형성 유전자 군을 사용하여 그 가운데 하나 이상의 유전자의 발현 변조 또는 변이를 검출함으로써, 피험 물질의 인간 정자 형성 유전자에 대한 독성 또는 변이원성을 시험하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 기재된 마우스 정자 형성 유전자 군을 사용하여 그 가운데 하나 이상의 유전자의 발현 변조 또는 변이를 검출함으로써, 피험 개체의 생식능력을 진단하는 것을 특징으로 하는 방법.
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