KR101460246B1 - A split luciferase complementation assay for studying in vivo protein-protein interactions in filamentous ascomycetes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사상성 자낭균류에서 생체내 단백질 상호작용 분석용 벡터 및 이를 이용한 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사상성 자낭균류에서 in vivo내에서의 단백질 상호작용 여부를 분석하기 위해, 관심 대상의 단백질 발현 유전자를 상기 벡터에 삽입 후, 스플릿 루시퍼라아제 분석을 통해 생체내에서의 단백질간 상호작용 여부를 분석하기 위한 분석방법 및 이에 사용되는 신규한 벡터에 관한 것이다.
본 발명의 사상성 자낭균의 단백질 상호작용 분석용 벡터는 반딧불 루시퍼라아제의 N-말단 또는 C-말단을 인코딩하는 유전자; 크리파린 유전자(Crp)의 프로모터; EcoRI 및 SacI 제한효소 사이트; 제네티신(geneticin) 또는 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자 카세트; 및 HindIII 제한효소 사이트를 포함하는 것을 특징으로 한다(도 1 참조).
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사상성 자낭균에서 단백질간의 상호작용을 분석하는 방법은 제1항의 벡터에 분석대상 단백질을 코딩하는 유전자를 삽입하여 스플릿 루시퍼라아제 분석을 통해 발현되는 루시퍼라아제 형광강도를 측정함으로써, 사상성 자낭균에서 단백질간의 상호작용을 분석하는 방법임을 특징으로 한다. The present invention relates to a vector for analyzing in vivo protein interactions in a mushroom fungus, and a method for analyzing the complementary activity of a split luciferase using the vector. More particularly, the present invention relates to a method for analyzing protein interactions in the mushroom fungus , An analysis method for inserting a protein expression gene of interest into the vector, analyzing the interaction between the proteins in vivo by means of split luciferase analysis, and a novel vector to be used therefor.
The vector for analyzing the protein interaction of the marsupial fungi of the present invention is a gene encoding N-terminal or C-terminal of firefly luciferase; The promoter of the crypalin gene ( Crp) ; EcoRI and SacI restriction enzyme sites; Geneticin or hygromycin B resistance gene cassettes; And a HindIII restriction enzyme site (see Fig. 1).
In addition, a method for analyzing protein interactions in mosquitosaccharomyces according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of inserting a gene encoding a protein to be assayed into the vector of claim 1 and detecting the expression of luciferase And measuring the fluorescence intensity, thereby analyzing the interaction between the proteins in the mitochondria.
Description
본 발명은 사상성 자낭균류에서 생체내 단백질 상호작용 분석용 벡터 및 이를 이용한 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사상성 자낭균류에서 in vivo 에서의 단백질 상호작용 여부를 분석하기 위해, 실험 대상 유전자의 단백질 발현용 염기서열을 상기 벡터에 삽입 후, 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석을 통해 생체내에서의 단백질간 상호작용 여부를 분석하기 위한 분석방법 및 이에 사용되는 신규 벡터에 관한 것이다. The present invention relates to a vector for analyzing in vivo protein interactions in a mushroom fungus, and a method for analyzing the split-luciferase complementarity using the vector. More particularly, the present invention relates to a method for analyzing in vivo protein interaction in a mushroom fungus, The present invention relates to an analysis method for analyzing protein interactions in vivo by inserting a nucleotide sequence for protein expression of a gene to be tested into the vector, and then performing a split-luciferase complementarity analysis, and a novel vector to be used therefor.
다양한 종류의 단백질-단백질 상호작용은 기초적인 세포 과정을 조절하는데 있어 중요한 역할을 한다. 살아있는 세포에서 이러한 상호작용을 밝히기 위해, 여러 기술들이 개발되어 왔다(Barnard et al. 2007; Figeys 20003; Meng et al. 32005). 이러한 방법 중에 효모 투-하이브리드 방법은 그 민감도와 광범위한 적용가능성 때문에 널리 사용되어 왔다. 그러나, 전사인자에 의한 리포터 유전자의 활성에 기초한 이 시스템은 여러 가지 한계를 가지고 있다. 이는 상호작용 영역의 동정 및 세포막에 결합된 단백질의 상호작용은 확인하기 어렵기 때문에, 효모 세포의 핵에서의 단백질 상호작용에 국한되어 있다. 또한, 생체내 in vivo 단백질 상호작용의 심도있는 확인(즉, 연구대상의 세포 내 단백질 상호작용)이 필요하다. 더욱이, 잠재적인 자가-전사촉진(self-transactivation) 활성을 가지는 베이트 단백질(bait protein)이 거짓 양성반응(false positives)을 일으킬 수 있으며, 이는 이러한 시스템의 가장 흔한 한계점이다(Nolting and Poggeler 2006a). Various types of protein-protein interactions play an important role in regulating basic cellular processes. Several techniques have been developed to elucidate these interactions in living cells (Barnard et al., 2007; Fige 20003; Meng et al. 32005). Among these methods, the yeast two-hybrid method has been widely used because of its sensitivity and wide applicability. However, this system based on the activity of reporter genes by transcription factors has several limitations. This is confined to protein interactions at the nucleus of yeast cells, since identification of the interaction region and interaction of proteins bound to the cell membrane are difficult to identify. Further, in-vivo confirmation of in vivo protein interactions in vivo (i. E., Intracellular protein interactions of the subject) is required. Furthermore, bait proteins with potential self-transactivation activity can cause false positives, which is the most common limitation of such systems (Nolting and Poggeler 2006a).
이러한 결점을 극복하기 위해, 단백질 단편-보조 보상(protein fragment-assisted complementation, PFAC, Michnick 2003)전략이 디하이드로폴레이트(Pelletier et al. 1998; Remy and Micknick 2004), β-갈락토시다아제(Rossi et al. 1997), β-락타마아제(Galarneau et al. 2002), 녹색 형광 단백질(Hu and Kerppola 2002) 및 루시퍼라아제(Kaihara et al. 2003)를 포함한 다양한 리포터 단백질을 이용하여 개발되어 왔다. 특히, 반딧불(Photinus pyralis), 레닐라(Renilla) 또는 가우시아(Gaussia) 등의 스플릿 루시퍼라아제를 이용한 PFAC 전략은 다른 리포터(가령, 형광 리포터)와 비교해서, 낮은 백그라운드 신호를 가지기 때문에, 포유류 세포 및 살아있는 작은 동물세포에서도 광범위한 스케일의 단백질-단백질 상호작용의 효과적인 분석법으로서 개발되어 왔다. 최근, 원래의 식물 세포에서의 단백질-단백질 상호작용의 성공적인 이미지화가 보고되었다(Chen et al. 2008). To overcome these drawbacks, strategies for protein fragment-assisted complementation (PFAC, Michnick 2003) have been developed using dehydrofolate (Pelletier et al. 1998; Remy and Micknick 2004), beta -galactosidase It has been developed using a variety of reporter proteins including β-lactamase (Galerneau et al. 2002), green fluorescent protein (Hu and Kerppola 2002) and luciferase (Kaihara et al. 2003) come. In particular, the firefly (Photinus pyralis), Renilla (Renilla) or Gaussian cyano (Gaussia) PFAC strategy using a split luciferase, such as the way, gajigi a low background signal compared to other reporter (e.g., a fluorescent reporter) mammal Has also been developed as an effective method of analyzing a wide range of protein-protein interactions in cells and living small animal cells. Recently, successful imaging of protein-protein interactions in original plant cells has been reported (Chen et al. 2008).
본 발명에서는 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석이 이전에는 시도되지 않았던 Gibberella zeae (anamorph: Fusarium graminearum) 및 Cochliobolus heterostrophus (Bipolaris maydis)와 같은 사상성 자낭균류에서 생체내 단백질 상호작용의 동정에 이용될 수 있는지 여부를 확인하였다. 이들 곰팡이 종은 주요 곡물 관련 식물에서 위험한 질병(가령, G. zeae 에 의한 밀, 보리 및 쌀의 이삭마름병 및 C. heterostrophus에 의한 옥수수깨씨무늬병)을 야기한다(McMullen et al. 1997). The present invention contemplates whether split-luciferase complementarity analysis can be used to identify in vivo protein interactions in zygotic fungi such as Gibberella zeae (anamorph: Fusarium graminearum ) and Cochliobolus heterostrophus ( Bipolaris maydis ) Respectively. These fungi species cause dangerous diseases in major grain-related plants (eg, wheat by G. zeae , arachnidosis of barley and rice, and corn borer disease caused by C. heterostrophus ) (McMullen et al., 1997).
이들에 의해 야기된 식물병의 경제적 중요성뿐만 아니라, 그들의 유전학적 분자연구의 용이성으로 이들 종은 사상성 자낭균류의 분자적 연구에서 진균의 병원균 모델로서 유용하게 이용된다. 서로 상호작용하는 것으로 알려진 단백질 쌍으로서, FBP1으로 표기되는 새로이 발견된 F-box 단백질과, 이와 결합하는 SKP1을 선택하였다(Han et al. 2007). FBP와 SKP1은 모두 G.zeae에서 유성분화와 병원성에 관련된 단백질의 분해에 필요한 Skp1-Cullin-F-box 단백질(SCF FBP1) E3 리가아제 복합체의 구성요소로 알려져 있다; FBP1과 SKP1의 상호작용은 효모-투-하이브리드 분석에서 확인되었다(Han et al. 2007). 대부분의 사상성 균류에서는 밝혀진 바 없는 신규 단백질 결합의 예로서, 발명자들은 효모 꼬마염색체 유지 단백질(MCM1)의 G. zeaa의 이종상동유전자(orthologues)와 헤테로도메인 단백질 STE12간의 결합을 선택하였다. 전사인자로 알려진 두 단백질(전자는 MADS box 전자인자 패밀리 멤버의 하나임)은 효모와 사상성 균류에서 유성세대발달을 포함하는 다양한 세포 과정을 조절하는데 중요한 역할을 한다(Shore and Sharroks, 1995; Rispail and Di Pietro, 2010). Due to the economic importance of plant diseases caused by these, as well as the ease of their genetic molecular studies, these species are usefully used as a pathogen model of fungi in molecular studies of mushroom fungus. As a protein pair known to interact with each other, newly discovered F-box protein labeled with FBP1 and SKP1 associated with it were selected (Han et al. 2007). FBP is the SKP1 are all Skp1-Cullin-F-box protein required for degradation of the protein associated with the oil-based differentiation and virulence in G.zeae (SCF FBP1) E3 Riga known as a component of the kinase complex; The interaction of FBP1 with SKP1 was confirmed in a yeast-to-hybrid assay (Han et al. 2007). As an example of novel protein binding that has not been revealed in most mating fungi, the inventors have chosen to bind the heterologous protein STE12 to the heterologous protein ( G. zeaa ) heterologous homologues of yeast chromosomal retention protein (MCM1). Two proteins known as transcription factors, one of which is a member of the MADS box family of electron-withdrawing genes, play an important role in regulating diverse cellular processes, including metastatic development in yeast and mating fungi (Shore and Sharroks, 1995; Rispail and Di Pietro, 2010).
그러나, 효모-투-하이브리드 방법을 이용하여 사상성 진균류에서 이러한 두 단백질간의 상호작용은 MCM1의 강한 자기-활성화 활성(Nolting and Poggeler, 2006a)때문에, Sodaria macrospora 에서만 확인되어왔다(Nolting and Poggeler, 2006b). However, the interaction between these two proteins in mating fungi using the yeast-to-hybrid method has been confirmed only in Sodaria macrospora (Nolting and Poggeler, 2006b) due to the strong self-activating activity of MCM1 (Nolting and Poggeler, 2006a) .
본 발명의 목적은 다음과 같다: 1) 균류의 강한 프로모터하에서 스플릿 루시퍼라아제를 인코딩하는 유전자(반딧불 루시퍼라아제의 N-말단 또는 C-말단)를 가지는 다목적 플라스미드 백본을 제조하는 것이다. 2) FBP1 및 SKP1 유전자의 조합 또는 GzMCM1 및 FST12 유전자의 조합을 상기 구성에 삽입시켜, 균류 형질전환 벡터를 만드는 것이다. 3) 두 약제에 저항을 갖는 균류 형질전환체가 높은 형광 강도-대비-배경 비율(luminescence intensity-to-background ratio)을 나타내는지 여부를 확인하는 것이다. The object of the present invention is as follows: 1) To produce a multipurpose plasmid backbone having a gene encoding split luciferase under the strong promoter of fungi (N-terminal or C-terminal of firefly luciferase). 2) Insertion of a combination of FBP1 and SKP1 genes or a combination of GzMCM1 and FST12 genes into the constructs to produce a fungal transformation vector. 3) to confirm whether the fungal transformants with resistance to both agents exhibit a high fluorescence intensity-to-background ratio.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 사상성 자낭균류에서 생체내 단백질 상호작용 분석용 벡터를 제공하는 데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vector for analyzing protein interactions in vivo in mushroom fungus.
또한, 본 발명은 상기 벡터를 이용하여 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석방법을 통해 사상성 자낭균류에서 in vivo내에서의 단백질 상호작용 여부를 분석하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a method for analyzing the protein interactions in the vesicular filamentous fungi through the split luciferase complementarity analysis method using the vector.
따라서, 본 발명의 사상성 자낭균의 단백질 상호작용 분석용 벡터는 루시퍼라아제의 N-말단(nLuc) 또는 C-말단(cLuc)를 가지는 표 1의 플라스미드(pUC19-nLUC 또는 nUC19-cLUC)로부터 제조되는 것으로서, 도 1의 좌측 플라스미드 pFNLucG의 개열 지도를 가지며, 크리파린 유전자(Crp)의 프로모터(Pcrp) 및 제네티신(geneticin) 저항성 유전자카세트를 포함하는 벡터; 또는 도 1의 우측 pFCLucH 의 개열 지도를 가지며, 크리파린 유전자(Crp)의 프로모터(Pcrp) 및 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자 카세트를 포함하는 벡터 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다(도 1 및 표 1 참조). Therefore, the vector for analyzing the protein interaction of the muteobacterium of the present invention is prepared from the plasmid (pUC19-nLUC or nUC19-cLUC) of Table 1 having the N-terminus (nLuc) or the C-terminus (cLuc) of luciferase A vector having a cleavage map of the left plasmid pFNLucG of Fig. 1 and containing a promoter (Pcrp) and a geneticin resistance gene cassette of a cliphalin gene (Crp); Or a vector comprising a promoter (Pcrp) of a clippin gene (Crp) and a hygromycin B resistance gene cassette having a cleavage map of the right pFCLucH of Figure 1 (See Fig. 1 and Table 1).
또한, 상기 벡터의 제조방법은 루시퍼라아제의 N-말단(nLuc) 또는 C-말단(cLuc)를 가지는 플라스미드(pUC19-nLUC 또는 nUC19-cLUC)의 프로모터 영역을 EcoRI 및 SacI로 절단하는 단계; 상기 EcoRI 및 SacI 절단염기서열에 cryparin 유전자 프로모터(Crp)를 결합하는 단계; 프라이머쌍 1(CCGAATTCCTCGAGACAGGACCAGAGA) 및 2(CGAGCTCTTTGATTGAAGTTTGGAG)을 이용하여 pCHPHI로부터 증폭하여 pFNLuc 또는 pFCLuc를 제조하는 단계; 및 프라이머 3(CCCAAGCTTAGGATTACCTCTAAACAAGTGTACC) 및 4(CCCAAGCTTAGAAGATGATATTGAAGGAGCACTT)를 이용하여, pBCGT 및 pBCATPH로부터 증폭된 제네티신(geneticin) 또는 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자 카세트를 상기 pFNluc 및 pFCLuc에서 하나의 HindIII 절단염기서열로 삽입시켜 각각 pFNLucG 또는 pFCLucH를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for producing the vector comprises the step of digesting the promoter region of the plasmid (pUC19-nLUC or nUC19-cLUC) having the N-terminal (nLuc) or C-terminal (cLuc) of luciferase with Eco RI and Sac I ; Binding the cryparin gene promoter ( Crp ) to the Eco RI and Sac I truncation base sequences; Amplifying from pCHPHI using primer pair 1 (CCGAATTCCTCGAGACAGGACCAGAGA) and 2 (CGAGCTCTTTGATTGAAGTTTGGAG) to prepare pFNLuc or pFCLuc; And geneticin or hygromycin B resistance gene cassettes amplified from pBCGT and pBCATPH were amplified from the pFNluc and pFCLuc by one Hin dIII
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사상성 자낭균에서 단백질간의 상호작용을 분석하는 방법은 제1항의 벡터에 분석대상 단백질을 코딩하는 유전자를 삽입하여 스플릿 루시퍼라아제 분석을 통해 발현되는 루시퍼라아제 형광강도를 측정함으로써, 사상성 자낭균에서 단백질간의 상호작용을 분석하는 방법임을 특징으로 한다. In addition, a method for analyzing protein interactions in mosquitosaccharomyces according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of inserting a gene encoding a protein to be assayed into the vector of
단백질-단백질 상호작용은 많은 세포내 과정을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 현재까지, 살아있는 세포에서 단백질-단백질 상호작용을 탐색하기 위해 수많은 기술들이 개발되어 왔으며, 그 중에 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석(slpit luciferase complemenatation)이 동물 및 식물 세포에 적용되어왔다. 여기서, 발명자들은 스플릿 루시퍼라아제 분석이 Gibberella zeae 및 Cochliobolus heterostrophus와 같은 사상성 자낭균류(fliamentous ascomycetes)에서 이용될 수 있는지 여부를 조사하였다. G. zeae에 존재하는 2개의 강한 상호작용 단백질(F-box 단백질, FBP1 및 그 파트너 SKP1)의 코딩 서열은 Cryphonectria prasitica로부터의 크리파린(cryparin) 프로모터의 조절하에서 각각 반딧불 루시퍼라아제(luc)의 N-말단 및 C-말단 영역에 번역과정에서 융합된다. 제네티신(geneticin) 또는 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자를 가지는 균류의 변환 벡터로 삽입된 각각의 융합 산물은 양 균류로 형질전환되었다. 발명자들은 모두 N-luc 및 C-luc 융합 구성을 발현하는 균류 형질전환체에서만 높은 배경대비 높은 형광 강도 비율을 가지는 2개의 균류 단백질의 상호작용에 의해 유도되는 스플릿 루시퍼라아제 단백질의 보상을 탐지하였다. 이러한 시스템을 이용하여, 발명자들은 또한, G. zeae에서 전사인자 GzMCMa 및 FST12간의 새로운 단백질 상호작용을 확인하였으며, 이는 효모의 투-하이브리드 방식에 의해 밝혀진 바 없었던 것이다. 이는 스플릿 루시퍼라아제 상보성을 모니터링하는 것이 사상성 자낭균류에서 생체내 단백질-단백질 상호작용을 연구할 수 있는 민감하고 효과적인 방법임을 처음으로 증명한 것이다. Protein-protein interactions play an important role in controlling many intracellular processes. To date, a number of techniques have been developed to explore protein-protein interactions in living cells, among which slit luciferase complemenatation has been applied to animal and plant cells. Here, the inventors have split luciferase analysis Gibberella zeae And Cochliobolus were used in fter- malous ascomycetes such as heterostrophus . Two strong existing in G. zeae interactive protein coding sequence of (F-box protein, FBP1 and its partner SKP1) is Cryphonectria terminal and C-terminal regions of firefly luciferase (luc), respectively, under the control of the cryparin promoter from C. prasitica. Each fused product inserted into the transformation vector of a fungus carrying a geneticin or hygromycin B resistance gene was transformed with both fungi. The inventors have detected the compensation of the split luciferase protein induced by the interaction of two fungal proteins with high fluorescence intensity ratio versus a high background only in fungal transformants expressing N-luc and C-luc fusion constructs . Using such a system, the inventors also confirmed new protein interactions between the transcription factors GzMCMa and FST12 in G. zeae , which have not been revealed by the two-hybrid method of yeast. This is the first demonstration that monitoring split-luciferase complementarity is a sensitive and effective method of studying protein-protein interactions in vivo in schistocytic fungi.
도 1은 본 발명에서 제조된 다목적 벡터 백본을 도식화한 것이다. 관심대상의 유전자가 삽입될 수 있는 멀티클로닝 사이트는 여러 제한 효소 사이트를 포함하는 2개의 두꺼운 바로 표시하였다.
도 2는 균류 형질전환주에서 스플릿 루시퍼라아제 유전자의 삽입 및 동종 발현을 나타낸 것이다. 도 2a는 균류의 형질전환주의 게놈 DNA로부터의 스플릿 루시퍼라아제 유전자의 PCR 증폭을 나타낸 것으로서, 형질전환주에서 nLuc-(1.3kb) 및 cLuc-SKP1-영역(0.6kb)은 각각 프라이머 13/14 (위 패널) 및 15/16 (아래 패널)로 증폭되었다(표 2 참조). 양 패널에서, WT열은 G. zeae Z03643 균주의 게놈 DNA이며, pFNLuc-FBP1G열은 프라이머 쌍 13/14으로 nLuc-FBP1만 포함하는 GzFN 균주의 게놈 DNA(표 4)이고, FCLuc-SKP1H열은 프라이머 쌍 15/16을 가지는 cLuc-SKP1만 포함하는 GzCS의 게놈 DNA(표 4)이다. 다른 열의 이름은 표 4에 나타난 형질전환주를 나타낸다. DNA 사이즈 마커는 겔의 왼쪽에 나타나 있다.
도 2b는 CM(GZCM 또는 CHCM)액체 배지에서 3일 동안 성장된 양 벡터를 포함하는 균주로부터 전체 RNA를 이용하여 역전사-PCR에 의한 융합 유전자의 전사 증폭을 나타낸 것이다. cLuc-SKP1- (0.6 kb, 1-5열) 및 FBP1-nLuc 영역(0.58 kb, 6-10열)은 각각 프라이머쌍 15/16 및 17/18로 증폭되었다(표 2). WT열은 G. zeae Z03643 균주로부터의 전체 RNA이며, 다른 열은 표 4에 나타난 형질전환주로부터의 전체 RNA를 나타낸다.
도 3은 GzCM에서 3일 동안 성장된 pFNLuc-MCM1G 및 pFCLuc-FST12H 벡터를 포함하는 균주로부터의 전체 RNA를 이용하여 RT-PCR에 의한 GzMCM1 및 FST12 융합 유전자의 전사체 증폭을 나타낸 것이다. cLuc-FST12- (2.2 kb, 1-3열) 및 GzMCM1-nLuc-영역(0.7 kb, 4-6열)은 각각 프라이머 쌍 23/24 및 25/26 (표 2)로 증폭되었다. WT열은 G. zeae Z03643 균주로부터의 전체 RNA를 나타내며, 다른 열은 표 5에 나타난 형질전환주로부터의 전체 RNA를 나타낸다.
도 4는 qPCR에 의해 확인된 균류 형질전환체에서 이식유전자(transgene)의 상대적 발현을 나타낸 것이다. nLuc- 및 cLuc-특이 영역 모두(X-축에서 형질전환체의 이름 다음에 각각 N 및 C로 표시)는 표 3에 나타난 프라이머에 의해 증폭되었다. 가령, GzNC/N 및 GzNC/C는 GzNC 균주의 전체 RNA로부터 각각 프라이머 쌍 nLUC forRT/nLUC rev RT 및 cLUC for RT/cLUC rev RT 에 의해 증폭된 nLuc 및 cLuc의 전사체 수준을 나타낸다. GzCSN/N 및 GzCSN/C는 GzCSN 균주로부터 각각 프라이머 쌍 nLUC forRT/nLUC rev RT 및 cLUC forRTf/SKP1 revRT에 의해 증폭된 nLuc 및 cLuc-SKP1의 전사체이다(표 4).
도 5는 반딧불 루시퍼라아제에 대한 폴리클로날 1차 항체에 의한 웨스턴 블롯 혼성화[Luciferase (251-550): sc-32896, Santa Cruz Biotechnology]. 조단백질 추출물 (~50mg)이 각 열에 로딩되었다. 1열은 G. Z03643, 2-3열은 FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1를 모두 포함하는 G. zeae 균주(FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1 각각, 표 4)를 나타내며, 4열는 FBP1-nLuc (GzN)만 포함하는 G. zeae 균주, 5열는 cLuc-SKP1 (GzCS)만 포함하는 G. zeae 균주를 나타낸다. 블롯의 화살표는 cLuc-SKP1의 약 38kDa 신호를 표시하는 것이다. 단백질 사이즈 마커(kDa)는 블롯의 왼쪽에 표시되어 있다. ~100kDa의 비특이적 신호가 아래 패널에 로딩 콘트롤로서 동일 겔에 표시되어 있다.
도 6은 반딧불 루시퍼라아제 항체로, Antibody for Luciferase-Aff-Purified (Acris) (도 6a) 및 Anti-Luciferase (Sigma) (도6b 및 도6c)에 대한 다른 폴리클로날 1차 항체에 의한 웨스턴 블롯 혼성화이다. 도 6a에서 1열은 G. zeae Z03643; 2열은 GzFNCS-5 (표 4); 3-4열은 GzMCMC1-nLuc 및 cLuc-FST12 모두(각각 GzFSM-1 및 GzFSM-6, 표 5)를 포함하는 G. zeae 균주이다. 도 6b에서, 1열은 G. Z03643; 2열은 GzFNCS-5; 3열은 GzN; 4열은 GzCS; 5열은 GzFSM-1를 나타낸다. 화살표는 cLuc-SKP1의 약 38kDa 신호를 나타내며, 별표는 cLuc-FST12의 ~94kDa 신호를 나타낸다. 회색 화살표는 로딩 콘트롤로서 사용된 일정한 비-특이적 신호를 나타낸다. Figure 1 is a diagrammatic representation of the multipurpose vector backbone produced in the present invention. The multicloning site into which the gene of interest can be inserted is indicated by two thick bands containing several restriction enzyme sites.
Figure 2 shows insertion and homologous expression of the split luciferase gene in a fungal transformed strain. Figure 2a shows the PCR amplification of the split luciferase gene from the transformant genomic DNA of the fungus. The nLuc- (1.3 kb) and cLuc-SKPl-region (0.6 kb) in the transformed host were primers 13/14 (Upper panel) and 15/16 (lower panel) (see Table 2). In both panels, the WT sequence is the genomic DNA of the G. zeae Z03643 strain, the pFNLuc-FBP1G sequence is the genomic DNA of the GzFN strain containing only nLuc-FBP1 with primer pair 13/14 (Table 4), and the FCLuc-SKP1H sequence Genomic DNA of GzCS containing only cLuc-SKP1 with primer pair 15/16 (Table 4). The names of the other columns indicate the transgenic strain shown in Table 4. DNA size markers are shown on the left side of the gel.
FIG. 2B shows the transcriptional amplification of the fusion gene by RT-PCR using total RNA from a strain containing positive vectors grown in CM (GZCM or CHCM) liquid medium for 3 days. The cLuc-SKP1- (0.6 kb, 1-5 columns) and FBP1-nLuc regions (0.58 kb, 6-10 columns) were amplified with primer pairs 15/16 and 17/18, respectively (Table 2). The WT column represents the total RNA from the G. zeae strain Z03643 and the other column represents the total RNA from the transgenic strain shown in Table 4.
Figure 3 shows transcript amplification of GzMCM1 and FST12 fusion genes by RT-PCR using total RNA from strains containing pFNLuc-MCM1G and pFCLuc-FST12H vectors grown for 3 days in GzCM. The cLuc-FST12- (2.2 kb, columns 1-3) and the GzMCM1-nLuc-region (0.7 kb, rows 4-6) were amplified with primer pairs 23/24 and 25/26 (Table 2), respectively. The WT column represents the total RNA from the G. zeae strain Z03643 and the other column represents the total RNA from the transgenic strain shown in Table 5.
Figure 4 shows the relative expression of the transgene in the fungal transformants identified by qPCR. Both nLuc- and cLuc-specific regions (denoted N and C respectively after the names of the transformants in the X-axis) were amplified by the primers shown in Table 3. For example, GzNC / N and GzNC / C represent the transcript levels of nLuc and cLuc amplified by the primer pair nLUC forRT / nLUC rev RT and cLUC for RT / cLUC rev RT, respectively, from the total RNA of the GzNC strain. GzCSN / N and GzCSN / C are transcripts of nLuc and cLuc-SKP1 amplified by the primer pair nLUC forRT / nLUC rev RT and cLUC forRTf / SKP1 revRT, respectively, from the GzCSN strain (Table 4).
Figure 5 is a Western blot hybridization with a polyclonal primary antibody against firefly luciferase [Luciferase (251-550): sc-32896, Santa Cruz Biotechnology]. Crude protein extract (~ 50 mg) was loaded in each column. 1 column shows G. Z03643,
Figure 6 shows the results of a Western blotting with a firefly luciferase antibody against another polyclonal primary antibody against Antibody for Luciferase-Aff-Purified (Acris) (Figure 6a) and Anti-Luciferase (Sigma) (Figure 6b and 6c) Blot hybridization. In FIG. 6A, the first column is G. zeae Z03643;
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 하기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The scope of the present invention is not limited by these variations and modifications.
[[ 실시예Example 1 : 균주 및 배양 조건] 1: strain and culture condition]
모든 균주는 -80℃에 저장된 25% 글리세롤 스톡 배양으로부터 시작되어, G. zeae(GzCM; Leslie and Summerell 2006) 또는 C. heterostrophus(ChCM; Leach et al., 1982)를 위한 완전 배지인 포테이토 덱스트로오즈 평판배지(PDA; Difco Laboratories)에서 유지되었다. 본 발명에서 사용된 GZ03643 균주는 자가-생식 야생-타입(WT) 균주(Kim et al. 2008) 및 모든 이식유전 G. zeae 균주가 Z03643로부터 유도되었다. 전체 RNA 및 게놈 DNA 추출을 위해 균주들은 PD 액체배지에서 성장되었다. 식물생장관련 성장을 위해 균주들은 PDA 또는 GzCM에서 성장되었다. 자낭각 형성 및 무성 포자형성을 위해, 균류 균주들은 상술한 바에 따라, 각각 당근 평판배지 및 CMC 액체배지에서 성장되었다(Han et al., 2007; Leslie and Summerell 2006). C. heterostrophus WT 균주 C4 (MAT1-2, ATCC 48331) 및 그의 이종이식 유도체 균주는 각각 균주선발에 이용된 항생제를 포함한 무염ChCM 및 ChCM에서 성장하였다. Escherichia coli 균주는 균주선발에 필요한 항생제를 포함한 Luria-Bertani 평판배지 또는 액체 배지에서 성장하였다. All strains were grown in 25% glycerol stock cultures stored at -80 ° C and grown in potato dextrose, complete medium for G. zeae (GzCM; Leslie and Summerell 2006) or C. heterostrophus (ChCM; Leach et al., 1982) And maintained in Oz plate medium (PDA; Difco Laboratories). The GZ03643 strain used in the present invention was derived from the self-reproducing wild-type (WT) strain (Kim et al. 2008) and all the transgenic G. zeae strains from Z03643. For total RNA and genomic DNA extraction, strains were grown in PD liquid medium. For plant growth-related growth, strains were grown on PDA or GzCM. For peritrophic formation and sporulation, fungal strains were grown in carrot plate medium and CMC liquid medium, respectively, as described above (Han et al., 2007; Leslie and Summerell, 2006). C. heterostrophus WT strain C4 (MAT1-2, ATCC 48331) and its xenograft derivative strains were grown in ChTM and ChCM containing antibiotics used for strain selection, respectively. Escherichia coli strains were grown on Luria-Bertani plate or liquid medium containing antibiotics required for strain selection.
[[ 실시예Example 2 : 플라스미드, 2: plasmid, 프라이머primer , , PCRPCR 및 핵산 조작] And nucleic acid manipulation]
본 발명에서 벡터 제작을 위해 사용된 플라스미드는 표 1에 열거하였다. 본 발명에서 사용된 PCR 프라이머(도 2 및 3)은 Bioneer Oligonucleotide Synthesis Facility에서 제공된 것으로서, 증류수에서 100 μM 농도로 현탁되어, -20℃에서 저장되었다. 일반 PCR은 상술하는 바에 따라 수행되었다(Kim et al. 2008). 균류의 게놈 DNA와 전체 RNA는 상술한 바에 따라 추출되었다(Chi et al 2009; Kim et al. 2008). 플라스미드 DNA는 플라스미드 DNA 정제 키트(NucleoGen Biotech)를 이용하여, 5-ml E. coli 배양으로부터 정제되었다. 제한 효소 분해, 라이게이션, 아가로오즈 겔 전기영동 및 E. coli 형질전환은 표준 절차에 따라 실험하였다(Sambrook and Russell 2001). 정량 실시간 PCR(qPCR)은 전체 RNA로부터 합성된 1차 서열 cDNA를 이용하여, SYBR Green Super Mix (Bio-Rad)로 수행되었다(Kim and Yun, 2011). 유전자 발현은 3가지 기술적 복제를 이용하여 2개의 독립적 샘플로 측정되었다. G. zeae EF1A 유전자(FGSG_08811.3)는 데이터 일반화를 위해 내생적 대조군으로서 사용되었다. GzCM 배지에서 성장된 GzNC 균주(표 4)의 3일간의 균사체 샘플로부터의 nLuc 전사체의 양은 비교를 위해 참조로서 사용되었다.
Plasmids used for vector construction in the present invention are listed in Table 1. The PCR primers used in the present invention (FIGS. 2 and 3) were provided by the Bioneer Oligonucleotide Synthesis Facility, suspended in distilled water at a concentration of 100 μM, and stored at -20 ° C. General PCR was performed as described above (Kim et al. 2008). Genomic DNA and total RNA of fungi were extracted as described above (Chi et al 2009; Kim et al. 2008). Plasmid DNA was purified from 5-ml E. coli cultures using a plasmid DNA purification kit (NucleoGen Biotech). Restriction enzyme digestion, ligation, agarose gel electrophoresis and E. coli transformation were performed according to standard procedures (Sambrook and Russell 2001). Quantitative real-time PCR (qPCR) was performed with SYBR Green Super Mix (Bio-Rad) using primary sequence cDNA synthesized from total RNA (Kim and Yun, 2011). Gene expression was measured in two independent samples using three technical replicates. The G. zeae EF1A gene (FGSG_08811.3) was used as an endogenous control for data generalization. The amount of nLuc transcript from the three day mycelial sample of the GzNC strain grown in GzCM medium (Table 4) was used as a reference for comparison.
pEG202 로 도입됨(Golemis et al., 1996).The full-length coding sequence of FBP1 amplified from Z03643 cDNA was
pEG202 (Golemis et al., 1996).
유전자Amplified
gene
2선형 벡터에 상보적인 영역에 밑줄로 나타내었다.
3 PCrp은 Crp의 188bp 프로모터 영역임.
4는 프로모터 및 A. nidulans Trp 의 말단의 조절하에 있는 유전자 카세트를 나타낸다.
5 제한효소의 인식 사이트가 프라이머 서열 내에 존재하는 경우는 색칠된 부분으로 표시하였다.
6 - 는 포함되지 않음을 나타낸다. 1 The names of the primers have been described in the Examples of the invention to be described later.
2 < / RTI > linear vector.
3 PCrp is the 188 bp promoter region of Crp.
4 represents the gene cassette under the control of the promoter and the end of A. nidulans Trp .
5 When the recognition site of the restriction enzyme is present in the primer sequence, it is indicated as a colored part.
6 - are not included.
삭제delete
size
삭제delete
64,098.3 ± 14,171.7
86,223.0 ± 30,147.2
101,781.3 ± 20,907.2
43,338.0 + 14,662.8
61,418.7 ± 4,171.8
23,207.0 ± 3,324.7
17,322.7 ± 3,107.3
3,521.3 ± 1,555.1 4
2,667.7 ± 947.5 4
2 분당 단백질 마이크로그램당 상대 라이트 유닛(RLUs)
3 루시페린에 5분 노출 후 균류 액체 배양
4 ml당 RLUs/106의 균류 분생포자 1 obtained from 3 replicates.
2 per minute per microgram protein relative light units (RLUs)
3 Fungal fluid culture after 5 min exposure to luciferin
RLUs per 4 ml / 10 6 fungus Conidia spores
19,178.3 ± 1,455.3
2 분당 단백질 마이크로그램당 상대 라이트 유닛(RLUs) 1 obtained from three replicates of fungal cell separations.
2 per minute per microgram protein relative light units (RLUs)
[[ 실시예Example 3 : 3: WesternWestern blotblot hybridizationhybridization ] ]
단백질 추출을 위해, 각각의 G. zeae 균주는 4일간 25℃에서 GzCM 액체배지에서 진탕 배양되었다. 채취된 균사체는 액체 질소에서 분취되고, 상술한 방법에 따라, 추출되었다(Bridge et al., 2004). 단백질은 SDS/PAGE에 의해 분리되고, 반딧불 루시퍼라아제[Luciferase(251-550)(sc-32896; Santa Cruz Biothecnology), Anti-Luciferase (cat# L0159; Sigma) 및 Antibody for Luciferase-Aff-Purified (AP21341PU-N, Acris Antibodies GmbH)]에 대한 3개의 폴리클로날 1차 항체에 의해 블롯팅되고, 프로브로 이용되었다. 대응하는 HRP-접합 2차 항체로 혼성화된 후, 재조합 루시퍼라아제 단백질은 ECLTM 1차 웨스턴 블롯팅 시약(GE healthcare)으로 관찰가능하다. For protein extraction, each G. zeae strain was shake-cultured in GzCM liquid medium at 25 DEG C for 4 days. The collected mycelium was collected from liquid nitrogen and extracted according to the method described above (Bridge et al., 2004). The proteins were separated by SDS / PAGE and purified using the firefly luciferase Luciferase (251-550) (sc-32896; Santa Cruz Biotechnology), Anti-Luciferase (cat # L0159; Sigma) and Antibody for Luciferase- AP21341PU-N, Acris Antibodies GmbH)) and used as a probe. After hybridization to the corresponding HRP-conjugated secondary antibody, the recombinant luciferase protein is observable with ECL TM primary Western blotting reagent (GE healthcare).
[[ 실시예Example 4 : 4 : 스플릿split 루시퍼라아제Luciferase 분석에 이용되는 플라스미드 Plasmids used for analysis DNADNA 의 생성] Generation of "
다목적 벡터 백본 pFNLucG 및 pFCLucH: 벡터의 제조의 시작 물질로서, 발명자들은 식물 원형질체 또는 조직에서 반딧불 루시퍼라아제 보상 분석(Chen et al. 2008)의 제조에 사용되어 왔으며, 루시퍼라아제 단편 각각 N-terminal (nLuc) 및 C-terminal(cLuc)를 가지는 플라스미드 pUC19-nLUC 및 pUC19-cLUC를 사용하였다(표 1). 균류의 강한 프로모터를 가지는 두 플라스미드에서 35S 프로모터 영역을 대체하기 위하여, 각각은 EcoRI 및 SacI로 동시에 절단되었고, 자낭균인, Cryphonectria parasitica(Kwon et al. 2009)로부터의 cryparin 유전자(Crp) 프로모터의 188bp로 연결되었으며, 이는 프라이머쌍 1 및 2를 이용하여, pCHPH1(표 1)로부터 증폭된 후, EcoRI-SacI 절단 후, 각각 pFNLuc 또는 pFCLuc으로 제조되었다. 균류의 선택적 마커를 이들 플라스미드로 도입시키기 위하여, 프라이머 3 및 4를 이용하여, pBCGT 및 pBCATPH로부터 증폭된 제네티신(geneticin) 또는 하이그로마이신 B(hygromycin B)에 저항성을 가지는 유전자 카세트가 pFNluc 및 pFCLuc에서 하나의 HindⅢ site 로 삽입되어, 최종적으로 각각 pFNLucG 및 pFCLucH를 생성하였다(도 1). As a starting material for the preparation of the versatile vector backbone pFNLucG and pFCLucH : vectors, the inventors have been used in the production of firefly luciferase compensation assays (Chen et al. 2008) in plant protoplasts or tissues, The plasmids pUC19-nLUC and pUC19-cLUC having the nucleotide sequence (nLuc) and the C-terminal (cLuc) were used (Table 1). To replace the 35S promoter region in two plasmids with a strong promoter of fungi, each was digested with Eco RI and Sac I, respectively, and the cryparin gene ( Crp ) promoter from cryptococcus, Cryphonectria parasitica (Kwon et al. , Which was amplified from pCHPH1 (Table 1) using primer pairs 1 and 2 and then made into pFNLuc or pFCLuc after Eco RI- Sac I digestion, respectively. In order to introduce the selective marker of the fungus into these plasmids, genetic cassettes resistant to geneticin or hygromycin B amplified from pBCGT and
이들 구성은 관심 대상의 균류 유전자 쌍이 후술하는 단순한 유전자 클로닝 절차를 이용하여 플라스미드에서 각 스플릿 루시퍼라아제 유전자로 번역과정에서 융합될 수 있기 때문에, 균류에서 스플릿 루시퍼라아제 분석을 위한 다목적 벡터의 백본으로서 사용될 수 있다. Because these constructs can be fused in the translation process from the plasmid to the respective splice luciferase gene using a simple gene cloning procedure as described below, the fungal gene pair of interest can be used as a backbone of a multipurpose vector for splice luciferase analysis in fungi Can be used.
pFNLuc-FBP1G 및 pFCLuc-SKP1H: G. zeae FBP1 유전자[F. graminearum 게놈 데이타베이스(http://www.broadinstitute.org/annotation/genome/fusarium_graminearum/MultiHome.html)에서 FGSG_02095.3로 표시됨)은 아미노산 위치 1-703에 대응하며, 프라이머 쌍 5 및 6(표 2)를 이용하여, 플라스미드 pEGFC (표 1)로부터 증폭되었다. pFNLuc-FBP1G and pFCLuc-SKP1H: G. zeae FBP1 gene [ designated by FGSG_02095.3 in the F. graminearum genome database (http://www.broadinstitute.org/annotation/genome/fusarium_graminearum/MultiHome.html) Corresponds to position 1-703 and was amplified from plasmid pEGFC (Table 1) using primer pairs 5 and 6 (Table 2).
마찬가지로, SKP1 (FGSG_06922.3) 영역 (aa 2-170)은 프라이머 쌍 7 및 8(표 2)을 이용하여, pACTgzskp (표 1)로부터 증폭되었다. 두 PCR 산물은 pFNLucG 의 SalI 사이트 또는 pFCLucH의 KpnI 사이트로 도입되어, In-Fusion® HD Cloning Kit (Clontech)를 이용하여, 각각 pFNLuc-FBP1G 및 pFCLuc-SKP1H로 제조되었다. 각 PCR 산물은 선형 벡터(SalI로 절단된 pFNLucG 또는 KpnI로 절단된 pFCLucH)의 말단에 상보적인 5' 및 3' 말단에서 17-19bp 추가염기서열을 가지기 때문에, PCR 산물의 17-19bp 상보적 추가염기서열부분과 벡터사이의 재조합을 통해 대응하는 벡터로 삽입될 수 있다. 또한, 두 유전자는 동일 벡터에 서로 역으로 삽입되어 (pFCLucH에 FBP1 및 pFNLucG에 SKP1), 각각 pFCLuc-FBP1H 및 pFNLuc-SKP1G를 생성한다. Similarly, the SKP1 (FGSG_06922.3) region (aa2-170) was amplified from pACTgzskp (Table 1) using primer pairs 7 and 8 (Table 2). Two PCR products are introduced into the Sal I site or pFCLucH the Kpn I site of pFNLucG, using the In-Fusion® HD Cloning Kit (Clontech ), it was prepared each by pFNLuc-FBP1G and pFCLuc-SKP1H. Each PCR product is due to the linear vector have a 17-19bp additional nucleotide sequence in the complementary 5 'and 3' ends at the ends of (a cut with a pFCLucH pFNLucG or Kpn I digested with Sal I), 17-19bp complementary to the PCR product Can be inserted into the corresponding vector through recombination between the additional base sequences and the vector. In addition, both genes are inserted back into the same vector ( pFLuc and pFNLucG on SKF1 in pFCLucH ) to generate pFLuc-FBP1H and pFNLuc-SKP1G, respectively.
이를 위해, FBP1 영역(aa 2-704) 및 SKP1 영역(aa 1-169)은 각각 프라이머쌍 9/10, 및 11/12,(표 2)를 이용하여 pEGFC 및 pACTgzskp로부터 증폭되어, 각각 KpnI로 절단된 pFCLucH 및 SalI로 절단된 pFNLucG로 재조합되었다. 균류 유전자와 루시퍼라아제 단편의 프레임 내 번역 융합은 구조 벡터의 뉴클레오티드 시퀀싱에 의해 확인되었다. To this end, FBP1 domain (aa 2-704) and SKP1 domain (aa 1-169), is amplified from pEGFC pACTgzskp and using the respective primer pairs 9/10, and 11/12, (Table 2), each of Kpn I It was cut to the recombination with the pFNLucG pFCLucH and Sal I to cut. The in-frame translation fusion of the fungal gene and the luciferase fragment was confirmed by nucleotide sequencing of the structural vector.
pFNLuc-MCM1G 및 pFCLuc-FST12H: G. zeae (GzMCM1)의 Saccharomyces cerevisiae MCM1 이종상동유전자(FGSG_08696.3) 및 G. zeae (FST12; FGSG_07310.3)의 S. cerevisiae STE12 이종상동유전자(FST12; FGSG_07310.3)(Lee et al., 2006)는 각각 프라이머 쌍 19/20, 및 21/22을 이용하여, G. zeae Z03643 균주의 전체 RNA로부터 증폭되었다. PCR 산물은 pFNLucG 의 SalI 사이트 또는 pFCLucH의 KpnI 사이트로 도입되어, 상술한 바와 같이, 각각 pFNLuc-MCM1G 및 pFCLuc-FST12H이 되었다. pFNLuc-MCM1G and pFCLuc-FST12H: G. zeae Saccharomyces cerevisiae MCM1 two kinds of homologous gene (FGSG_08696.3) and G. zeae of (GzMCM1); S. cerevisiae STE12 gene homologous to two kinds of (FST12 FGSG_07310.3) (FST12; FGSG_07310 . 3) (Lee et al., 2006) were amplified from the total RNA of G. zeae Z03643 strain using primer pairs 19/20, and 21/22, respectively. The PCR product was introduced into Sal I site of pFNLucG or pFCLucH the Kpn I site, was, respectively pFNLuc-MCM1G and pFCLuc-FST12H as described above.
pPcrp-FLUC: pCHPH1(표 1)로부터 증폭된 C. parasitica의 Crp 프로모터는 pSP-luc+NF 융합 벡터(Progmega)로부터 반딧불 루시퍼라아제 유전자의 전체 서열에 융합되고, pGEM-T 벡터(Promega)에 삽입되어, pPcrp-FLUC로 되었다. 균류의 형질전환을 위해, pPcrp-FLUC와 선택적 마커로서, gen을 포함하는 pBCGT를 균류 원형질체에 같이 사용하였다(표 1). pPcrp-FLUC : The Crp promoter of C. parasitica amplified from pCHPH1 (Table 1) was fused to the entire sequence of the firefly luciferase gene from the pSP-luc + NF fusion vector (Progmega) and inserted into the pGEM-T vector (Promega) And inserted into pPcrp-FLUC. For the transformation of fungi, as pPcrp-FLUC and selective marker, a pBCGT containing gen was used as a fungal protoplasts (Table 1).
[[ 실시예Example 5 : 균류 형질전환] 5: Fungal transformation]
G. zeae의 형질전환을 위해, 3일간의 CMC 액체 배지에서 채취한 균류 분생포자를 106/ml농도로 50 ml의 YPG 액체 배지(Han et al. 2007)로 접종되하고, 25℃, 150rpm으로 24시간동안 진탕배양 되었다. 균류 분생자로부터 유도된 어린 균사를 채취하고, 원형질체형성(protoplasting)을 위해 드리셀라아제(Driselase)(10 mg/ml; Desert Biologicals)를 포함하는 80 ml의 1 M NH44Cl로 접종되었다. C. heterostrophus에 대해서는, 25℃ 150rpm에서 18시간 동안 진탕배양으로 성장된 균류 분생자의 ChCM 액체 배양으로부터 채취된 어린 균사를 0.7 M NaCl에서 드리셀라아제(Driselase)로 분해하었다. 모든 다른 균류 원형질체를 이용한 폴리에틸렌 글리콜-매개 형질전환 과정은 상술한 바와 같이 수행되었다(Kim et al. 2008). 균류 형질전환은 70mg/ml의 하이그로마이신 B(hygromycin B) 또는 50mg/ml의 제네티신(geneticin) 또는 모두를 포함하는 재생 배지에서 선택되었다. For the transformation of G. zeae , the fungus conidia collected from the CMC liquid medium for 3 days were inoculated with 50 ml of YPG liquid medium (Han et al. 2007) at a concentration of 10 6 / ml, Lt; / RTI > for 24 hours. It was inoculated with 1 M NH4 Cl in 80 ml 4 containing; (Desert Biologicals 10 mg / ml ) fungal minutes a little collected mycelium and give Cellar dehydratase (Driselase) for protoplast formation (protoplasting) derived from a living person. For C. heterostrophus , young hyphae collected from ChCM liquid cultures of fungal progeny grown by shaking culture at 25 ° C and 150 rpm for 18 hours were digested with Driselase at 0.7 M NaCl. Polyethylene glycol-mediated transformation using all other fungal protoplasts was performed as described above (Kim et al. 2008). Fungal transformation was selected in regeneration medium containing 70 mg / ml hygromycin B or 50 mg / ml geneticin or both.
[[ 실시예Example 6 : 6: 루시퍼라아제Luciferase 활성 확인] Verify Active]
상술한 바에 따라(Lee et al. 2009), 3일간의 GzCM 또는 ChCM 액체 배지에서 성장한 균사로부터 얻어진 균류 세포 분리물을 96-웰 마이크로티터 플레이트(웰당 40㎕)로 떨어뜨려, 루시페린(Sigma) 20㎕로을 혼합하여 분석하였다. 다른 방법으로는, l50㎕ GzCM 또는 ChCM 액체 배지로 가득 채워진 96-웰 플레이트를 GzCM 또는 ChCM 평판 배지로부터 채취한 균류 분생포자 (106/ml)로 접종시키고, 분석 전에, 상술한 바에 따라(Morgan et al. 2003), 25℃에서 1일간 배양하였다. 루시퍼라아제 활성은 1-2s 간격으로 10초 동안(세포 분리물 및 균류 액체 배양 모두) 또는 루시페린에 노출 후 5분 동안(균류 액체 배양), GloMax® 96 Microplate Luminometer (Promega)를 이용하여, 측정되었다. 측정은 Bradford 방식(1976)을 이용하여, 세포 분리액에서 전체 단백질 농도를 측정하여 표준화하고, 분당, 단백질 마이크로그램당 상대 빛 유닛(RLUs)(Paulmurugan 및 Gambhir 2007) 또는 균류 배양의 ml당 균류분생포자 106 당 RLU로 나타내었다.
The fungal cell separations obtained from mycelia grown on GzCM or ChCM liquid medium for 3 days were dropped into 96-well microtiter plates (40 μl per well) as described above (Lee et al. 2009), and luciferin (Sigma) 20 ≪ / RTI > Alternatively, 96-well plates filled with l50 [mu] l GzCM or ChCM liquid medium were inoculated with fungus spores (10 < 6 > / ml) taken from GzCM or ChCM plate media and analyzed prior to analysis et al., 2003) and cultured at 25 ° C for 1 day. Luciferase activity was measured using a GloMax 96 Microplate Luminometer (Promega) for 10 seconds (both cell separations and fungal liquid cultures) or luciferin for 5 minutes (fungal liquid culture) for 1-2 s intervals . The measurement was performed using the Bradford method (1976), and the total protein concentration was measured and standardized in the cell lysate, and relative light per unit micrograms per minute (RLUs) (Paulmurugan and Gambhir 2007) or per ml of fungal culture Expressed as RLU per 10 6 spores.
상술한 바에 따라 제조된 플라스미드 DNA는 단독으로 또는 다양한 조합에 의해 G. zeae 및 C. heterostrophus의 야생균주로 형질전환되었다. 플라스미드 DNA를 균류 형질전환체의 게놈으로 도입하는 것은 각 플라스미드 DNA에 존재하는 저항 유전자에 따른 약제에 대한 균류 성장뿐만 아니라, 스플릿 루시퍼라아제 유전자(도 2A)의 PCR 증폭에 의해 확인되었다. 균류 형질전환체에서 이식유전자 발현은 균류 형질전환체에서 RT-PCR에 의해 확인되었다(도 2 및 3). 또한, qPCR 분석으로 nLuc 또는 cLuc 단편의 상대 전사체 양 또는 형질전환체에서 균류 유전자에 융합된 상대 전사체 양을 확인하였다. 각 유전자(표 3)의 프라이머 세트의 평균 PCR 효율성은 1.92-1.97이다. 이식유전자의 전사체 수준은 조사된 균류 형질전환체에 관한 약 6배까지 다양하며, 이는 유전자 발현의 이식유전자의 위치 효과의 가능성을 나타내는 것이다. The plasmid DNA prepared as described above was transformed into wild strains of G. zeae and C. heterostrophus , alone or in various combinations. The introduction of the plasmid DNA into the genome of the fungal transformant was confirmed by PCR amplification of the split luciferase gene (Fig. 2A) as well as fungal growth for the drug depending on the resistance gene present in each plasmid DNA. Expression of the transgene gene in the fungal transformants was confirmed by RT-PCR in fungal transformants (Figures 2 and 3). Also, qPCR analysis confirmed the relative transcript amount of the nLuc or cLuc fragment or the amount of the relative transcript fused to the fungal gene in the transformant. The average PCR efficiency of the primer set of each gene (Table 3) is 1.92-1.97. The transcript level of the transgene gene varies to about six times that of the investigated fungal transformants, indicating the potential effect of the transgene on the gene expression.
그러나, 하나의 형질전환체 내에 nLuc 및 cLuc 유전자에 융합된 전사체 수준(완전한 반딧불 루시퍼라아제 유전자를 가지는 균주에서, nLuc 및 cLuc 유전자의 전사체 수준 포함)은 2배 이하의 변화로 다양하며(도 4), 이는 2개의 스플릿 루시퍼라아제 유전자가 하나의 세포 내에서 상대적으로 일정한 비율로 발현됨을 나타내는 것이다. 균류 형질전환체에서의 재조합 단백질의 축적은 면역블롯팅 분석에 의해 확인되었다. SKP1에 융합된 cLuc에 대한 특이적 신호는 균류의 균주 cLuc-SKP1(표 4의 GzCS)만 발현되는 균류의 균주 및 FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1 (표 4의 GzFNCS-3 및 GzFNCS-5)를 발현하는 균류의 균주에서 탐지되었다. However, the level of transcripts fused to the nLuc and cLuc genes in a single transformant (including the transcript levels of the nLuc and cLuc genes in strains carrying the complete firefly luciferase gene) varies by a factor of 2 or less 4), indicating that the two splice luciferase genes are expressed at a relatively constant rate in one cell. Accumulation of recombinant proteins in the fungal transformants was confirmed by immunoblotting analysis. The specific signal for cLuc fused to SKP1 is the fungal strain and FBP1-nLuc and cLuc-SKP1 (GzFNCS-3 and GzFNCS-5 in Table 4), which are fungal strains expressing only fungal strain cLuc-SKP1 (GzCS in Table 4) Lt; RTI ID = 0.0 > fungal < / RTI >
cLuc-FST12의 발현은 또한, GzMCM1-nLuc 및 cLuc-FST12 (표 5의 GzFSM-1 및 GzFSM-6)를 모두 포함하는 형질전환체에서 탐지되었다(도 5 및 도 6). 그러나, 3개의 다른 항-루시퍼라아제 항체가 사용됨에도 불구하고, nLuc-융합 단백질 중 어떤 것도 탐지되지 않았으며, 이는 이러한 항체가 반딧불 루시퍼라아제의 cLuc 영역에 특이적임을 나타낸다. 균사체 성장, 색소침착 및 포자 형성과정(데이터 미도시)과 같은 다양한 특성에서 그들의 야생형 균주와 비교할 때, 조사된 형질전환체에서 차이가 없었다. Expression of cLuc-FST12 was also detected in transformants containing both GzMCM1-nLuc and cLuc-FST12 (GzFSM-1 and GzFSM-6 of Table 5) (Figures 5 and 6). However, despite the use of three different anti-luciferase antibodies, none of the nLuc-fusion proteins were detected, indicating that this antibody is specific for the cLuc region of firefly luciferase. There was no difference in the irradiated transformants when compared to their wild type strains in various characteristics such as mycelial growth, pigmentation and sporulation (data not shown).
음성형 대조군으로서, 발명자들은 스플릿 루시퍼라아제 유전자만 가지는 빈 벡터를 포함하는 균류 형질전환체(즉, pFNLucG 및/또는 pFCLucH) 및 하나의 융합된 유전자만 가지거나, 대응하는 빈 벡터(표 4 및 5)와 함께 가지는 균류 형질전환체를 생성하였다. As a negative control, the inventors have found that only the fused transformants (i.e., pFNLucG and / or pFCLucH) and one fused gene containing an empty vector having only the split luciferase gene and the corresponding empty vector 5). ≪ / RTI >
모든 세포 분리물과, 음성 대조군으로부터의 균류 액체 배지는 하나의 빈 벡터(GzN 또는 GzC)를 가지는 이종이식 유전자로서, 1개 융합 유전자(GzFN 또는 GzCS) 또는 대응하는 하나의 빈 벡터를 함께 가지는 1개 융합유전자((GzFNC 또는 GzCSN)는 벡터를 가지지 않는 야생형 균주와 유사하게, 백그라운드 수준의 루시퍼라아제 활성을 나타낸다(표 4). 또한, 2개의 빈 벡터(pFNLucG 및 pFCLucH)를 가지는 균류의 형질전환체(GzNC)는 2개의 스플릿 루시퍼라아제 단편을 함께 발현하며, 다른 음성 대조군과 유사한 수준을 나타낸다(표 4). All cell separations and the fungal liquid medium from the negative control are xenograft genes with one empty vector (GzN or GzC), with 1 fusion gene (GzFN or GzCS) or one corresponding empty vector (GzFNC or GzCSN) exhibit background-level luciferase activity similar to wild-type strains that do not have a vector (Table 4). Also, the flanking traits of two flanking vectors (pFNLucG and pFCLucH) The transformant (GzNC) expresses two splice luciferase fragments together, showing similar levels to the other negative controls (Table 4).
이러한 결과는 각 스플릿 루시퍼라아제 단편이 작고 충분하지 않을 뿐만 아니라, 동물에서 이전에 보고된 바와 같이(Luker et al., 2004), 사상성 균류에서 이들에 융합된 단백질의 상호작용이 없이는 2개 스플릿 루시퍼라아제 단편의 자발적 결합이 일어나지 않음을 나타내는 것이다. These results indicate that not only are each of the split luciferase fragments small and not sufficient, but also that in splittable fungi as previously reported in animals (Luker et al., 2004) Indicating that spontaneous binding of the luciferase fragment does not occur.
반대로, 2개의 융합된 단백질을 함께 발현하는 조사된 균류 형질전환체 FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1 모두는 음성 대조군(표 4)의 것과 비교하여 세포 분리물에서 적어도 5,000배의 증가를 나타내는 강한 루시퍼라아제 활성을 보여준다. 이러한 형질전환체에서의 루시퍼라아제 활성 수준은 동일한 프로모터(표 4) 하에서, 대략 전체 길이의 반딧불 루시퍼라아제를 발현하는 GzFL 균주에서보다 약 3배 적은 것이며, 이는 균류 세포에서 축적된 FBP1 및 SKP1 단백질의 대부분이 단백질-상호작용에 참여한다는 것을 나타낸다. 특히, 세포 분리물에서 루시퍼라아제 활성의 수배의 변화는 효모-투-하이브리드 분석(100-180배; Han et al. 2007)에서 동일한 단백질 조합 간의 beta-갈락토시다아제 활성과 비교하였을 때, 스플릿 루시퍼라아제가 사상성 균류에서 약한 단백질 상호작용까지 탐지하기 위한 증폭된 신호를 제공한다는 것을 나타낸다. Conversely, all irradiated fungal transformants FBP1-nLuc and cLuc-SKP1 expressing together the two fused proteins exhibited a strong luciferase that exhibited at least 5,000-fold increase in cell separations compared to that of negative control (Table 4) It shows the activity of the azeotrope. The level of luciferase activity in these transformants is about three times less than in the GzFL strain expressing approximately full length firefly luciferase under the same promoter (Table 4), indicating that FBP1 and SKP1 accumulated in fungal cells Indicating that most of the proteins participate in protein-interaction. In particular, changes in the number of luciferase activities in cell separations were significantly reduced when compared to beta- galactosidase activity between the same protein combinations in yeast-to-hybrid assay (100-180 fold; Han et al. 2007) Indicating that split-luciferase provides an amplified signal for detection from mute fungi to weak protein interactions.
또한, 각각 스플릿 루시퍼라아제에 반대 방향으로 융합된 FBP1 및 SKP1의 단백질 상호작용(즉, cLuc-FBP1 및 SKP1-nLuc)은 또한, G. zeae에서 FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1의 상호작용과 유사하게 강한 루시퍼라아제 활성을 나타내며(표 4), 이는 사상성 균류에서 단백질-단백질 상호작용의 연구에 사용되는 스플릿 루시퍼라아제 단편의 다목적성을 나타내는 것이다. FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1를 모두 포함하는 C. heterostrophus 형질전환체에서 나타난 감소된 루시퍼라아제 활성은 다른 유전적 배경에서 이종 단백질간의 상호작용에 기여할 수 있을 것이다. In addition, the protein interactions of FBP1 and SKP1 (i.e., cLuc-FBP1 and SKP1-nLuc), respectively fused in the opposite direction to split luciferase, are also similar to the interaction of FBP1-nLuc and cLuc-SKP1 in G. zeae (Table 4), indicating the versatility of the split luciferase fragment used in the study of protein-protein interactions in mating fungi. Reduced luciferase activity in C. heterostrophus transformants, including both FBP1-nLuc and cLuc-SKP1, may contribute to interactions between heterologous proteins in different genetic backgrounds.
상술한 FBP1-SKP1 상호작용에서와 같이, 2개의 융합 단백질 GzMCM1-nLuc 및 cLuc-FST12을 함께 발현하는 균류 형질전환체의 세포 분리물만 음성 대조군의 백그라운드 수준보다, 약 60-130배 높은 루시퍼라아제 활성을 나타내었다(표 5). 이는 S. macrospora에서와 같이, G. zeae에서 GzMCM1이 FST12와 상호작용함을 명확히 나타내는 것이다(Nolting 및 Poggeler, 2006b). As in the FBP1-SKP1 interaction described above, only the cell separations of the fungal transformants expressing the two fusion proteins GzMCM1-nLuc and cLuc-FST12 coexisted with Lucifera, about 60-130 times higher than the background level of the negative control, (Table 5). This clearly indicates that GzMCM1 interacts with FST12 in G. zeae , as in S. macrospora (Nolting and Poggeler, 2006b).
그러나, 두 단백질을 동시 발현하는 G. zeae에서의 형광 강도는 FBP1-nLuc 및 cLuc-SKP1 를 동시발현하는 G. zeae 균주보다 훨씬 낮다(대략 24배 낮은 수준). 두 형질전환체 사이의 융합된 유전자의 전사체 및 단백질 축적의 수준을 고려할 때, 이 약한 상호작용 신호는 GzMCM1 및 FST12 상호작용의 가능한 위치 및/또는 특이성에 기여할 수 있으며, 이는 G. zeae에서 FBP1 및 SKP1의 상호작용과는 다르다.However, the fluorescence intensity in G. zeae coexpressing both proteins is much lower (about 24-fold lower) than the G. zeae strain co-expressing FBP1-nLuc and cLuc-SKP1. Considering the former level of transcript and protein accumulation of the fusion gene between two transformants, a weak interaction signal may contribute to a position and / or specificity of the GzMCM1 and FST12 interaction, which FBP1 in G. zeae And SKP1. ≪ / RTI >
첫째, Son et al (2011)는 각각 MADS box- 및 호메오 도메인-패밀리에 속하는 전사인자로서, GzMCM1 및 FST12 모두를 동정하였으며, 각각의 단백질 코딩 유전자는 유전자 결실 분석에 의해 포자 발달에 필수적임을 확인하였다. 이는 GzMCM1-nLuc 및 cLuc-FST12 단백질 간의 상호작용이 균류의 형질전환체의 핵에서의 유전자 조절에 제한될 수도 있음을 의미하는 것인 반면, FBP1 및 SKP 상호작용은 세포질에서 발생하며, 이는 G. zeae에 있는 다양한 단백질의 프로테아좀-의존적 분해를 위한 복합체인 SCF(SKP1-Cullin-F-box 단백질)에 필요하기 때문이다(Han et al., 2007). First, Son et al (2011) identified both GzMCM1 and FST12 as transcription factors belonging to the MADS box- and homeomain-family, respectively, and confirmed that each protein coding gene is essential for spore development by gene deletion analysis Respectively. This means that while the to-GzMCM1 nLuc and interaction between cLuc-FST12 protein may be limited to regulation of gene in the transformant of the fungus nucleus, FBP1 and SKP interaction takes place in the cytoplasm, which is G. (SKP1-Cullin-F-box protein), a complex for the proteasome-dependent degradation of various proteins in zeae (Han et al., 2007).
둘째, SCF 복합체의 구성요소와 대비하여, MCM1는 균류에서의 다양한 세포 사건활동을 조절하기 다양한 범위의 전사인자와 상호작용하는 것으로 알려져 있기 때문에, GzMCM1는 FST12 외에 더 많은 상호작용 파트너를 가질 수 있다 (Messenguy and Dubois, 2003; Nolting and Poggeler, 2006a). 마찬가지로, FST12는 효모 STE12와 사상성 균류의 그 상동유전자와 마찬가지로, 다른 상호작용 단백질을 가질 수 있으며, 이는 MAP 키나아제 신호 전달과정에서 접합과정, 균사성장(pseudohyphal growth), 세포벽 생합성, 병원성 및 포자 생산을 조절한다(Li et al., 2005; Rispail and Di Pietro, 2010; Tsuji et al., 2003; Vallim et al., 2000). 또한, GzMCM1-nLuc 및 Cluc-SKP1를 포함하는 균종에서 루시퍼라아제 활성의 백그라운드 수준은 서로 자연적으로 상호작용하지 않는 단백질간의 상호작용이 스플릿 루시퍼라아제 분석에서 탐지될 수 없음을 증명한다(표 5). Second, in contrast to the components of the SCF complex, GzMCM1 may have more interacting partners besides FST12, since MCM1 is known to interact with a range of transcription factors to regulate a variety of cellular event events in fungi (Messenguy and Dubois, 2003, Nolting and Pogments, 2006a). Similarly, FST12 can have other interacting proteins, like yeast STE12 and its homologous genes of the mating fungus, which are responsible for the joining process, pseudohyphal growth, cell wall biosynthesis, pathogenicity and sporulation in MAP kinase signal transduction (Li et al., 2005; Rispail and Di Pietro, 2010; Tsuji et al., 2003; Vallim et al., 2000). In addition, background levels of luciferase activity in the species containing GzMCM1-nLuc and Cluc-SKP1 demonstrate that interactions between proteins that do not interact naturally with each other can not be detected in split-luciferase assays ).
스플릿 루시퍼라아제 분석은 효모 투-하이브리드 방법과 비교해 여러가지 유리한 점을 가진다. 첫째, 전사인자와 같은 자가-전사촉진 활성을 가질 수 있는 단백질의 결합 단백질을 동정하는데 쉽게 사용될 수 있으며, 이는 이 분석이 균류의 핵 내에서 베이트-프레이 상호작용에 의해 유도된 리포터 유전자의 전사 촉진을 필요로 하지 않기 때문이다. 본 발명에서, GzMCM1 및 FST12의 상호작용에 의해 유도된 스플릿 루시퍼라아제 단편의 성공적인 보완은 이 분석이 효모 투-하이브리드 방법의 주요 한계를 극복할 수 있다는 직접적인 증거를 제공하는 것이다. S. macrospora에서, 전체 MCM1 단백질의 강한 자가-전사촉진 활성때문에 효모 투-하이브리드 방식을 이용하여 MCM1과 STE12 (FST12의 상동유전자)간의 단백질 상호작용의 확인이 어려우며, MCM1 N-말단이 베이트로 사용될 때만, 효모 투-하이브리드 방식으로 확인이 가능하다(Nolting and Poggeler, 2006b). Split luciferase assays have several advantages over the yeast two-hybrid method. First, it can be readily used to identify binding proteins of proteins that can have a self-transcriptional promoting activity such as transcription factors, since this assay is useful for promoting the transcription of reporter genes induced by bait- Is not required. In the present invention, the successful complementation of the splice luciferase fragments induced by the interaction of GzMCM1 and FST12 provides direct evidence that this assay can overcome the major limitations of the yeast two-hybrid method. In S. macrospora , it is difficult to confirm the protein interaction between MCM1 and STE12 (homologous gene of FST12) using the yeast two-hybrid method because of the strong self-transcription promoting activity of the whole MCM1 protein, and MCM1 N- Only by yeast-to-hybrid method can be confirmed (Nolting and Poggeler, 2006b).
둘째, 세포 분리물 및 균류 세포내 모두에서 보완된 루시퍼라아제가 생체내 발광 반응을 촉매할 수 있기 때문에, 발생하는 세포 위치에 상관없이 단백질 상호작용을 탐지할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 단백질-단백질 상호작용이 세포질내(FBP1-SKP1)와 핵내부(GzMCM1-FST12) 같이 상이한 세포소기관에서 발생하더라도 이용이 가능하다는 긍정적 결과를 제공하고 있다. 또한, 후자의 경우는 스플릿 루시퍼라아제 분석이 사상성 균류에서 약한 단백질 상호작용까지도 탐지할 수 잇도록 증폭된 신호를 제공할 수 있음을 나타낸다. Second, since the luciferase complemented in both the cell separator and the fungus cell can catalyze the in vivo luminescence reaction, the protein interaction can be detected regardless of the cell position occurring. In this regard, the present invention provides positive results that protein-protein interactions are available even if they occur in different organelles such as intracellular (FBP1-SKP1) and intracellular (GzMCM1-FST12). The latter case also shows that split-luciferase assays can provide amplified signals to detect even mild protein interactions in mating fungi.
세 번째로 스플릿 루시퍼라아제 분석은 단백질-단백질 상호작용을 확인하고자하는 균류 세포에서 직접 in vivo 상태로 확인하기 때문에 추가 실험의 필요성이 없다. Third, split-luciferase assays do not require further experimentation because they confirm in vivo state directly from the fungal cells for which protein-protein interactions are to be confirmed.
마지막으로, 균류 세포 배양으로부터 직접적으로 측정한 루시퍼라아제 활성은 단백질-단백질 상호작용을 탐지하기에 충분하며, 이는 균류 배양으로부터의 세포분리물을 만들 필요가 없기 때문에, 분석이 더 빠르다. 더욱이, 루시페린과의 반응 시작 후 즉시 측정된 루시퍼라아제 활성이 5분 반응 후의 것과는 다르지 않기 때문에, 루시페린에 균류 배양의 추가적인 반응이 필요하지 않다(표 4). 이러한 이점으로 인해, 개별적인 단백질-단백질 상호작용의 탐지뿐만 아니라, 여기서 개발된 스플릿 루시퍼라아제 분석은 사상성 균류에서 스플릿 루시퍼라아제와의 융합 라이브러리를 제조한 후, 단백질-단백질 상호작용의 고속 대량 분석(high-throughput analysis)에 적용될 수 있다. 단백질-단백질 고속 대량 분석(high-throughput analysis)은 이 분석에 기초하여, Arabidopsis 원형질체에서 개발되어 왔다(Fujikawa and Kato, 2007). 더욱이, nLuc- 또는 cLuc-융합 단백질이 본 발명에서 사용되는 과발현 프로모터(PCrp) 대신 원래 프로모터의 조절하에서 발현된다면, 단백질 간의 원래의 시간적 및/또는 공간적 상호작용이 조사될 수 있다. 최근에, 발명자들은 균류의 자연적 프로모터(TRI6 프로모터, 이는 trichothecene의 생산을 조절하는 전사인자를 인코딩함)가 G. zeae에서 루시퍼라아제 활성을 생성함을 밝혔으며, 이는 명확히 루미노미터(luminometer)로 탐지되었으나, PCrp 하에서 전체 길이의 반딧불 루시퍼라아제를 발현하는 GzFL 균주에서보다 약 200배 낮은 것으로 밝혀졌다(표 4, Kim et al. 데이터 미공개). 이는 균류에서 상대적으로 약한 원래 프로모터와의 단백질-단백질 상호작용을 탐지하는데 충분히 민감할 수 있음을 나타낸다. Finally, the luciferase activity measured directly from fungal cell cultures is sufficient to detect protein-protein interactions, which is faster to analyze because there is no need to make cell separations from fungal cultures. Furthermore, since the luciferase activity measured immediately after the start of the reaction with luciferin is not different from that after the 5-minute reaction, no additional reaction of the fungal culture to luciferin is required (Table 4). Due to this advantage, as well as the detection of individual protein-protein interactions, the split-luciferase assay developed here can be used to prepare a fusion library with split-luciferase in mating fungi, followed by high-speed mass spectrometry (high-throughput analysis). Protein-protein high-throughput analysis has been developed in Arabidopsis protoplasts based on this analysis (Fujikawa and Kato, 2007). Furthermore, if the nLuc- or cLuc-fusion protein is expressed under the control of the original promoter instead of the over-expressed promoter ( PCrp ) used in the present invention, the original temporal and / or spatial interaction between the proteins can be investigated. Recently, the inventors have found that the natural promoter of fungi (TRI6 promoter, which encodes a transcription factor that regulates the production of trichothecene) produces luciferase activity in G. zeae , which is clearly a luminometer, , But was found to be approximately 200-fold lower than that of the GzFL strain expressing full-length firefly luciferase under PCrp (Table 4, Kim et al., Unpublished data). Indicating that it may be sensitive enough to detect protein-protein interactions with the relatively weak original promoter in fungi.
또한, 발광은 생체내 현미경 이미징 시스템((e.g., LV200; Olympus)을 이용하여, 세포 수준에서 시각화될 수 있다. 더욱이, 외부 빛의 자극이 필요없고 높은 신호-대 노이즈 비율(S/N)때문에, 형광 리포터를 이용한 BiFC 보다 스플릿 루시퍼라아제 분석이 충분히 효과적이고 민감할 수 있다. 본 발명에서 제공되는 긍정적인 결과에도 불구하고, 스플릿 루시퍼라아제 분석의 응용을 확인하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. In addition, luminescence can be visualized at the cellular level using an in vivo microscopy imaging system (eg, LV200; Olympus). Furthermore, no external light stimulus is required and a high signal-to-noise ratio (S / N) , Split-luciferase assays may be sufficiently effective and sensitive than BiFC using fluorescent reporters. Despite the positive results provided by the present invention, further studies are needed to confirm the application of split-luciferase assays.
본 연구에서 증명된 강한 단백질 상호작용은 G. zeae에서 단백질 분해를 위한 SCF 복합체 형성에 기초한다(Han et al., 2007). 이러한 상호작용이 세포질 내에서 발생하기 때문에, 효모 투-하이브리드 방식을 이용하여 탐지하는 것이 상대적으로 쉽다. 따라서, 스플릿 루시퍼라아제 상보성 분석방법의 다목적성은 다양한 세포내 위치에서 더 다양한 단백질 상호작용에 대해 테스트되어야 한다. 더욱이, 관심대상의 단백질과 스플릿 루시퍼라아제 간의 융합은 루시퍼라아제 상보성, 루시퍼라아제 활성 및/또는 균류 세포에서, 원래 단백질의 기능을 포함하여 단백질 상호작용의 성공에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 원래 단백질이 없는 균종을 융합된 단백질을 인코딩하는 유전자로 유전적 보완을 함으로써, 융합된 단백질이 원래의 분자로서, 기능할 수 있는지 여부를 확인하는 것이 필요할 것이다. 또한, 서로 자연적으로 결합하지 않는 단백질(본 발명에서는 GzMCM1-nLuc 및 cLuc-SKP1 간의 상호작용으로서 테스트) 또는 동일한 조건하에서, 분리될 수 있는 단백질 간 결합 등과 같은 다른 종류의 단백질 상호작용을 테스트할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고, G. zeae 및 C. heterostrophus 모두에서, 성공적인 스플릿 루시퍼라아제 단편의 보완은 이 방법을 사상성 균류에서 단백질-단백질 상호작용을 위한 연구의 매우 유용한 툴이 될 수 있도록 한다.The strong protein interactions demonstrated in this study are based on the formation of SCF complexes for proteolysis in G. zeae (Han et al., 2007). Because such interactions occur within the cytoplasm, it is relatively easy to detect using the yeast two-hybrid approach. Therefore, the versatility of the split-luciferase complementarity assay method should be tested for more diverse protein interactions at various intracellular locations. Moreover, fusion between the protein of interest and split luciferase can affect the success of protein interactions, including the function of the original protein, in luciferase complementarity, luciferase activity, and / or fungal cells. Therefore, it will be necessary to confirm whether the fused protein can function as the original molecule by genetic complementation with the gene encoding the original protein-free fungal protein. It is also necessary to test other kinds of protein interactions, such as protein-to-protein bonds that can be separated under the same conditions, or proteins that do not naturally bind to each other (tested as interactions between GzMCM1-nLuc and cLuc-SKP1 in the present invention) . Nevertheless, in both G. zeae and C. heterostrophus , the complementation of a successful split luciferase fragment makes this method a very useful tool of study for protein-protein interactions in mating fungi.
Claims (3)
하기 도 1의 좌측 플라스미드 pFNLucG의 개열 지도를 가지며, 크리파린 유전자(Crp)의 프로모터(Pcrp) 및 제네티신(geneticin) 저항성 유전자카세트를 포함하는 벡터; 또는
하기 도 1의 우측 pFCLucH 의 개열 지도를 가지며, 크리파린 유전자(Crp)의 프로모터(Pcrp) 및 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자 카세트를 포함하는 벡터 중 어느 하나 이상을 포함하는 사상성 자낭균의 단백질 상호작용 분석용 벡터.
[도 1]
(PUC19-nLUC or nUC19-cLUC) of Table 1 with the N-terminus (nLuc) or C-terminus (cLuc) of luciferase,
A vector having a cleavage map of the left plasmid pFNLucG of FIG. 1 and comprising a promoter (Crp) and a geneticin-resistant gene cassette of a clipparin gene (Crp); or
A mature cryptococcal bacterium having a cleavage map of the right pFCLucH on the right side of FIG. 1 and containing any one or more of a vector comprising a promoter (Pcrp) of a clippin gene (Crp) and a hygromycin B resistance gene cassette Vector for protein interaction analysis.
[Figure 1]
상기 EcoRI 및 SacI 분해 사이트에 cryparin 유전자 프로모터(Crp)를 결합하는 단계;
프라이머쌍 1(CCGAATTCCTCGAGACAGGACCAGAGA) 및 2(CGAGCTCTTTGATTGAAGTTTGGAG)을 이용하여 pCHPHI로부터 증폭하여 pFNLuc 또는 pFCLuc를 제조하는 단계;및
프라이머 3(CCCAAGCTTAGGATTACCTCTAAACAAGTGTACC) 및 4(CCCAAGCTTAGAAGATGATATTGAAGGAGCACTT)를 이용하여, pBCGT 및 pBCATPH로부터 증폭된 제네티신(geneticin) 또는 하이그로마이신 B(hygromycin B) 저항성 유전자 카세트를 상기 pFNluc 및 pFCLuc에서 하나의 HindIII site로 삽입시켜 각각 pFNLucG 또는 pFCLucH를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사상성 자낭균의 단백질 상호작용 분석용 벡터의 제조방법. The promoter region of the plasmid (pUC19-nLUC or nUC19-cLUC) having the N-terminus (nLuc) or the C-terminus (cLuc) of luciferase was named EcoRI And SacI ;
The EcoRI and Binding the cryparin gene promoter ( Crp ) to SacI degradation site;
Amplifying from pCHPHI using primer pair 1 (CCGAATTCCTCGAGACAGGACCAGAGA) and 2 (CGAGCTCTTTGATTGAAGTTTGGAG) to produce pFNLuc or pFCLuc; and
A geneticin or hygromycin B resistance gene cassette amplified from pBCGT and pBCATPH was inserted into one HindIII site in pFNluc and pFCLuc using primers 3 (CCCAAGCTTAGGATTACCTCTAAACAAGTGTACC) and 4 (CCCAAGCTTAGAAGATGATATTGAAGGAGCACTT) To produce pFNLucG or pFCLucH, respectively;
Wherein the method comprises the steps of:
A method for analyzing interactions between proteins in a mycotic fungus by inserting a gene encoding a protein to be analyzed into the vector of claim 1 and measuring the fluorescence intensity of the luciferase expressed by the split luciferase assay.
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