KR101582655B1 - Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis - Google Patents

Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis Download PDF

Info

Publication number
KR101582655B1
KR101582655B1 KR1020130061895A KR20130061895A KR101582655B1 KR 101582655 B1 KR101582655 B1 KR 101582655B1 KR 1020130061895 A KR1020130061895 A KR 1020130061895A KR 20130061895 A KR20130061895 A KR 20130061895A KR 101582655 B1 KR101582655 B1 KR 101582655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mrs
protein
target protein
fih
methionine
Prior art date
Application number
KR1020130061895A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140140896A (en
Inventor
이명규
정봉현
문정희
이가비
Original Assignee
한국생명공학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생명공학연구원 filed Critical 한국생명공학연구원
Priority to KR1020130061895A priority Critical patent/KR101582655B1/en
Priority to US14/894,756 priority patent/US9914757B2/en
Priority to PCT/KR2014/004803 priority patent/WO2014193176A1/en
Publication of KR20140140896A publication Critical patent/KR20140140896A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101582655B1 publication Critical patent/KR101582655B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/93Ligases (6)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/64General methods for preparing the vector, for introducing it into the cell or for selecting the vector-containing host
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y601/00Ligases forming carbon-oxygen bonds (6.1)
    • C12Y601/01Ligases forming aminoacyl-tRNA and related compounds (6.1.1)
    • C12Y601/0101Methionine-tRNA ligase (6.1.1.10)

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 광활성 메티오닌 모사체 표지 단백질 생합성을 위한 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS) 변이체에 관한 것으로, 구체적으로 야생형 MRS의 아미노산 서열 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌이 글리신으로, 13 번째 위치의 류신이 세린으로, 260 번째 위치의 티로신이 페닐알라닌으로, 297 번째 위치의 이소류신이 발린으로 및 301 번째 위치의 히스티딘이 류신으로 치환된 MRS 변이체는 효과적으로 pM이 표지된 표적 단백질을 생합성함을 확인함으로써, 상기 MRS 변이체는 pM이 표지된 표적 단백질의 생합성에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a methionyl tRNA synthase (MRS) mutant for biosynthesis of a photoactive methionine marker protein. More specifically, the present invention relates to a methionyl tRNA synthase (MRS) mutant having an alanine at position 12 from the N-terminal of the amino acid sequence of wild- The MRS mutant in which the tyrosine at the 260th position is substituted with phenylalanine, the isoleucine valine at the 297th position, and the histidine leucine at the 301st position is substituted with leucine serine at the i-th position, effectively biosynthes the target protein with pM By confirming, the MRS variant can be usefully used for biosynthesis of a target protein to which pM is labeled.

Description

광활성 메티오닌 모사체 표지 단백질 생합성을 위한 메티오닐 tRNA 합성효소 변이체{Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis}{Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labeled protein biosynthesis for biosynthesis of photoactive methionine mimetic proteins}

본 발명은 생체 내에서 표적 단백질에 광메티오닌(photomethionine, pM)을 도입하기 위한 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 변이체에 관한 것이다.
The present invention relates to a mutant of methionyl tRNA synthase (MRS) for introducing photomethionine (pM) into a target protein in vivo.

생체 고분자 간의 광활성에 의한 공유결합 형성은 많은 분자 간 결합에 중요한 정보를 제공하여 구조와 기능 연구에 중요한 역할을 하게 된다. 이 방법은 단백질-단백질 결합(Suchanek et. al., Nat Methods, 2, 261-7, 2005; Chou et. al., Chem Sci, 2, 480-83), 단백질-지질 결합(Gubbens et. al., Chem Biol, 16, 3-14, 2009), 단백질-핵산 결합(Pingoud et. al., Mol Biosyst, 1, 135-41, 2005)등에 중요한 정보를 제공하는 도구로 사용되고 있다.Covalent bond formation by photoactivity between biopolymers plays an important role in structure and function research by providing important information for many intermolecular bonds. This method can be used for protein-protein conjugation (Suchanek et al., Nat Methods, 2, 261-7, 2005; Chou et al., Chem Sci, 2, 480-83) (Pingoud et al., Mol Biosyst, 1, 135-41, 2005), and the like.

단백질에 광활성기를 도입하기 위해, N-하이드록시숙시니미드(N-hydroxysuccinimide) 기에 결합시킨 디아지린(diazirine), 벤조페논(benzophonone) 및 아지드(azide)기와 같은 광활성기를 단백질의 라이신(lysine) 잔기의 아민기에 결합할 수 있으나, 이 경우 친수성 아미노산이 소수성으로 변화되어 오히려 선택적으로 분자와 단백질 간의 결합을 방해하고, 비특이적인 결합을 유발할 수 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해, Jung은 단백질의 특정위치에 시스테인(cysteine) 잔기를 도입하고, 광활성기와 말레이미드(maleimide) 기를 결합시킨 물질을 시스테인을 도입하여 단백질에 광활성기를 도입하였다(Jung et. al., Anal Chem, 81, 936-42, 2009).
To introduce a photoactive group into a protein, a photoactive group such as diazirine, benzophonone, and azide group bonded to an N-hydroxysuccinimide group is reacted with a lysine of a protein, In this case, the hydrophilic amino acid may be changed into a hydrophobic state to selectively interfere with the binding between the molecule and the protein, and may cause non-specific binding. In order to overcome such disadvantages, Jung introduced a cysteine residue at a specific position of the protein and introduced a photoactive group into the protein by introducing cysteine into a substance that combines a photoactive group and a maleimide group (Jung et. al., Anal Chem, 81, 936-42, 2009).

생체 내 단백질 생합성 단계에서 비자연계 아미노산을 단백질에 도입하려는 연구들도 시행되고 있다(Davis and Chin, Nat Reviews Mol Cell Biol, 13, 168-182, 2012). 미국 Scripps 연구소의 Schulz 박사팀은 자연계에서는 호박 종결 코돈(amber stop codon)인 TAG를 인지하는 아미노산 tRNACUA 합성효소 및 tRNACUA 쌍을 활용하여 특정 아미노산 모사체를 단백질의 특정 위치에 도입하는 연구를 수행하여, 성공적으로 다양한 아미노산 모사체를 단백질 생합성 단계에서 도입하였다(Xie and Schulz, Nat Reviews Mol Cell Biol, 7, 775-82, 2006). 미국 CALTECH의 Tirrell 교수팀은 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 변이체를 제작하여 비자연계 아미노산의 도입을 연구하였다. 특히, MRS 중 메티오닌의 결합부위로 알려진(Crepin et. al., J Mol Biol, 332, 59-72, 2003) Leu13, Tyr260 및 His301 위치에 변이를 유도하여, 아지도노르류신(azidonorleucine)을 대장균의 디하이드로포레이트 환원효소(dihydrofolate reductase)의 메티오닌 잔기에 성공적으로 도입하였다(Tanrikulu et. al., Proc Nat Acad Sci USA, 106, 15285-90, 2009). Studies have also been conducted to introduce non-ionic amino acids into proteins in vivo protein biosynthetic steps (Davis and Chin, Nat Reviews Mol Cell Biol, 13, 168-182, 2012). Schulz's team at the Scripps Institute in the US conducted a study to introduce specific amino acid mimetics to specific protein positions using the amino acid tRNA CUA synthase and tRNA CUA pair, which recognizes the amber stop codon TAG Thus, various amino acid mimics have been successfully introduced at the protein biosynthetic stage (Xie and Schulz, Nat Reviews Mol Cell Biol, 7, 775-82, 2006). Professor Tirrell's team at CALTECH in the US produced a mutant of methionyl tRNA synthase (MRS) to study the introduction of non-ionic amino acids. In particular, mutations were induced at Leu13, Tyr260 and His301 positions known as the binding sites of methionine in MRS (Crepin et al., J Mol Biol, 332, 59-72, 2003), and azidonorleucine Of the dihydrofolate reductase (Tanrikulu et al., Proc Nat Acad Sci USA, 106, 15285-90, 2009).

생체 내 단백질 생합성 단계에서 광활성을 가지는 비자연계 아미노산을 단백질에 도입하려는 연구들도 시행되고 있다. Tippmann 등은 아미노산 tRNACUA 합성효소/tRNACUA 시스템을 이용하여 4'-[3-(트리플루오로메틸)-3H-디아진-3-일]-1-페닐알라닌(4'-[3-(trifluoromethyl)-3H-diazin-3-yl]-l-phenylalanine, TfmdPhe)을 대장균 내에서 Z 도메일 단백질에 성공적으로 도입하였다(Tippmann et. al., ChemBioChem, 8, 2210-14, 2007). 또한, 피롤리실(pyrrolysyl, Pyl) tRNACUA 합성효소/PyltRNACUA 시스템을 사용하여, 대장균 및 동물세포에서 디아지린 기를 도입한 라이신을 표적 단백질에 성공적으로 도입하였으며, 광활성에 의한 단백질 간의 공유결합을 유도할 수 있음을 확인하였다(Chou et. al., Chem Sci, 2, 480-83). 그러나 상기 잔기들은 크거나(bulky) 긴 탄소 사슬을 지니고 있어, 표적물질과 정교하게 공유결합을 이루는 데에 단점을 가진다. 이와 같은 문제점들은 류신 또는 메티오닌과 매우 유사한 광류신(photoleucine, pL; L-2-amino-4,4-azi-pentanoic acid) 또는 광메티오닌(photomethionine, pM; L-2-amino-5,5-azi-hexanoic acid)을 이용하여 해결이 가능하다. Suchanek 등(Nat Methods, 2, 261-7, 2005)은 동물세포 배양시 메티오닌 또는 류신이 없는 배지에 아미노산 영양원으로서 pM 또는 pL의 광활성 아미노산 모사체들을 첨가하여 단백질을 생합성 한 후, 단백질에 표지된 광활성 아미노산 모사체를 단백질 간의 결합 분석에 활용하였다. 그러나 본 발명자들이 메티오닌 종속영양(methionine auxotroph) 대장균인 E. coli B834에서 메티오닌이 없는 최소 배지에 pM을 첨가하여 단백질을 발현한 결과 단백질 발현이 매우 낮게 나타났다.
Studies have also been carried out to introduce non-ionic amino acids having a photoactivity into proteins in vivo protein biosynthetic steps. Tippmann et al. Used the amino acid tRNA CUA synthetase / tRNA CUA system to synthesize 4 '- [3- (trifluoromethyl) -3H-diazin-3-yl] -1- phenylalanine (4' - [3- ) -3H-diazin-3-yl] -1-phenylalanine, TfmdPhe) was successfully introduced into Z-mail protein in E. coli (Tippmann et al., ChemBioChem, 8, 2210-14, 2007). In addition, pyrrolysyl (Pyl) tRNA CUA synthetase / PyltRNA CUA system was used to successfully introduce diazyl group-introduced lysine in E. coli and animal cells into the target protein, (Chou et al., Chem Sci, 2, 480-83). However, these residues have bulky or long carbon chains, which have disadvantages in elaborate covalent bonding with the target material. These problems are caused by the formation of photolucine (pL; L-2-amino-4,4-azi-pentanoic acid) or photomethionine (pM; L- azi-hexanoic acid). Suchanek et al. (Nat Methods, 2, 261-7, 2005) reported that biosynthesis of proteins by adding pM or pL photoactive amino acid mimic as an amino acid nutrient to medium lacking methionine or leucine when cultured animal cells, The photoactive amino acid mimetics were used for protein binding analysis. However, the inventors of the present invention found that protein expression was very low as a result of expressing the protein by adding pM to the minimal medium without methionine in E. coli B834, a methionine auxotroph E. coli strain.

이에 본 발명자들은 생합성된 단백질 내에 pM의 도입을 증진하고자 노력한 결과, 대장균 내에서 pM이 도입된 표적 단백질의 발현을 증진시킬 수 있는 대장균 메티오닐 tRNA 합성효소(MRS)의 변이체를 성공적으로 제작하였다. 본 발명의 MRS는 기존 대장균 MRS의 메티오닌 잔기의 결합 부위로 알려진 위치 외에도, Ala12 및 Ile297 잔기를 각각 글리신(Gly)과 발린(Val)으로 치환한 결과, 표적 단백질에 pM의 도입율이 유의적으로 향상됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made efforts to enhance the introduction of pM into the biosynthetic protein, and have succeeded in producing a mutant of E. coli methionyl tRNA synthetase (MRS) capable of promoting the expression of a target protein into which pM has been introduced in E. coli. In the MRS of the present invention, in addition to the position known as the binding site of the methionine residue of the existing E. coli MRS, substitution of glycine (Gly) and valine (Val) for Ala12 and Ile297 residues, respectively, The present invention has been completed.

본 발명의 목적은 생체 내에서 표적 단백질에 광메티오닌(photomethionine, pM)을 도입하기 위한 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 변이체를 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a mutant of methionyl tRNA synthase (MRS) for introducing photomethionine (pM) into a target protein in vivo.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌(Ala)이 글리신(glysine)으로, 13 번째 위치의 류신(leucine)이 세린(serine)으로, 260 번째 위치의 티로신(tyrosine)이 페닐알라닌(phenylalanine)으로, 297 번째 위치의 이소류신(isoleucine)이 발린(valine)으로 및 301 번째 위치의 히스티딘(histidine)이 류신으로 치환된 아미노산 서열로 구성된, 표적 단백질에 광메티오닌(photomethionine, pM) 도입을 위한 MRS 변이체를 제공한다.In the amino acid sequence of methionyl tRNA synthase (MRS), alanine (Ala) at the 12th position from the N-terminus is substituted with glycine, leucine at the thirteenth position is serine, Wherein the tyrosine at the 260th position is substituted with phenylalanine, the isoleucine at the 297th position is substituted with valine, and the histidine at position 301 is substituted with leucine. To provide MRS variants for the introduction of photomethionine (pM).

또한, 본 발명은 MRS를 점 돌연변이를 통해 전체 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌이 글리신으로, 13 번째 위치의 류신이 세린으로, 260 번째 위치의 티로신이 페닐알라닌으로, 297 번째 위치의 이소류신이 발린으로 및 301 번째 위치의 히스티딘이 류신으로 치환시키는 단계를 포함하는 표적 단백질에 pM 도입을 위한 MRS 변이체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing MRS in which the alanine at the 12th position from the N-terminus is substituted with glycine, the leucine at the thirteenth position is serine, the tyrosine at the 260th position is substituted with phenylalanine, Wherein the isoleucine is substituted with valine and the histidine at position 301 is replaced with leucine, to prepare a MMS variant for introduction of pM into a target protein.

또한, 본 발명은 MRS 변이체를 포함하는 표적 단백질에 대한 pM 도입용 시약 조성물을 제공한다.The present invention also provides a reagent composition for introducing pM to a target protein comprising an MRS variant.

또한, 본 발명은 In addition,

1) 표적 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터 및 MRS 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계;1) preparing an expression vector comprising an expression vector comprising a polynucleotide encoding the target protein and a polynucleotide encoding the MRS variant;

2) 상기 단계 1)의 발현 벡터를 동시에 숙주세포에 도입하여 형질전환체를 제조하는 단계; 및2) introducing the expression vector of step 1) simultaneously into a host cell to prepare a transformant; And

3) 상기 단계 2)의 형질전환체를 배양하여 pM이 표지된 표적 단백질을 발현시키는 단계를 포함하는, 3) culturing the transformant of step 2) to express pM-labeled target protein,

표적 단백질로의 pM의 도입 방법을 제공한다.
Thereby providing a method for introducing pM into the target protein.

본 발명의 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS) 변이체는 야생형 MRS보다 효과적으로 광메티오닌(photomethionine, pM)이 도입된 표적 단백질을 생합성 할 수 있는 변이체이므로, 본 발명의 MRS 변이체를 통해 생합성된 pM 표지 단백질은 향후 특정 단백질과 특이적으로 결합하는 다른 고분자들을 분석하는데 중요한 도구로 사용될 수 있다.
Since the methionyl tRNA synthetase (MRS) mutant of the present invention is a mutant capable of biosynthesizing a target protein into which photomethionine (pM) has been introduced more effectively than the wild-type MRS, pM-labeled proteins can be used as an important tool for analyzing other polymers that specifically bind to specific proteins in the future.

도 1은 광메티오닌(photomethionine, pM) 표지 단백질을 클로닝하기 위한 pET-28at 벡터의 제조를 모식한 도이다. 6xH은 히스티딘(Higtidine) 태그를 나타내며, tc는 트롬빈 절단 부위(Trombin cleavage site)를 나타낸다.
도 2는 GFP/FIH 접합 단백질을 발현하기 위한 pET-GFP/FIH 플라스미드의 제조를 모식한 도이다.
도 3은 카복시 말단이 일부 절단된 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)(MRS 1-548)를 pBAD/Myc-HisA 벡터에 클로닝한 pBAD-MRSwt 플라스미드의 제조를 모식한 도이다.
도 4는 야생형 MRS를 통한 MRS 변이체의 제조를 모식한 도이다. 검은색 역삼각형은 기존 메티오닌 잔기의 위치로 알려진 13, 260 및 301 부위의 변이를 나타내며, 회색 역삼각형은 본 발명에서 대상으로 하는 12 및 297 부위의 변이를 나타낸다. 검정색 삼각형은 정지 코돈(stop codon)을 나타낸다. 각 위치에 해당하는 야생형의 아미노산은 아래에 표기하였다.
도 5는 MRS 변이체(MRS5pm)에 의한 pM 표지 6xH-EGFP의 발현의 증가를 나타낸다. Ara는 0.02 % L-아라비노오즈(L-arabinose)를, IPTG는 1 mM의 IPTG를 나타내며, M9a는 M9BV + CMS-MET를 나타낸다. X는 메티오닌 영양원을 포함하지 않은 배지에서 대장균을 배양한 경우를 나타내며, M은 메티오닌을 포함한 배지에서 대장균을 배양한 경우를 나타내고, pM은 pM을 메티오닌 영양원으로 포함한 배지에서 대장균을 배양한 경우를 나타낸다. 발현된 6xH-EGFP 단백질은 적색 화살표로 표시하였다.
도 6은 야생형 MRS 또는 MRS5pm 변이체 및 메티오닌(Met) 또는 pM의 결합 구조를 예상한 도이다. MRSwt-pM의 적색 별은 야생형 MRS 및 pM이 결합하기 위해 pM이 야생형 MRS의 결합부위에 접근할 때 분자적인 충돌이 일어나, 결합이 용이하지 않음을 보인다.
도 7은 MRS 변이체(MRS5pm)에 의한 pM 표지 6xH-FIH의 발현의 증가를 나타낸다. Ara는 0.02 % L-아라비노오즈(L-arabinose)를, IPTG는 1 mM의 IPTG를 나타내며, M9a는 M9BV + CMS-MET를 나타낸다. M은 메티오닌을 포함한 배지에서 대장균을 배양한 경우를 나타내고, pM은 pM을 메티오닌 영양원으로 포함한 배지에서 대장균을 배양한 경우를 나타낸다. 발현된 6xH-EGFP 단백질은 적색 화살표로 표시하였다.
도 8은 pM 표지 6xH-EGFP의 정제를 나타낸다. 1은 배양한 대장균을 초음파 파쇄하고 원심분리하여 수득한 상등액을 나타내며, 2는 크로마토그래피에 결합하지 않고 통과(flow trough)한 정제되지 않은 용출액을 나타내고, 3은 30 mM 히스티딘(histidine)으로 세척한 용출액을 나타내며, 4 및 5는 150mM 이미다졸(imidazol)로 용출되어 수득한 정제된 6xH-EGFP를 나타낸다.
도 9는 FIH 이량체의 구조를 나타내는 도이다. 검은색 원은 카복시 말단에 이량체 형성에 관여하는 부분을 나타내며, 초록색 원 및 적색 별은 이량체 형성 부분에 존재하는 3 개의 메티오닌 잔기를 나타내고, 초록색 원은 이 중 매우 근접하게 존재하는 2 개의 메티오닌 잔기를 나타낸다.
도 10은 365 nm의 UV 조사 유무에 의한 FIH의 이량체화를 확인한 도이다. A는 코마시에(coomassie)로 염색한 SDS-PAGE를 나타내며, B는 항-6xH 항체에 대한 웨스턴블럿(western blot)을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic representation of the production of a pET-28at vector for cloning a photomethionine (pM) -labeled protein. 6xH represents a histidine tag, and tc represents a thrombin cleavage site.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the preparation of pET-GFP / FIH plasmid for expressing GFP / FIH junction protein.
FIG. 3 is a diagram illustrating the production of a pBAD-MRSwt plasmid in which a methionyl tRNA synthase (MRS) (MRS 1-548) having a carboxy terminal partially cleaved is cloned into a pBAD / Myc-HisA vector.
FIG. 4 is a diagram illustrating the preparation of MRS variants through wild-type MRS. The black inverted triangle represents the variation of the 13, 260 and 301 sites known as the positions of the existing methionine residues and the gray inverted triangle represents the variation of the 12 and 297 regions of the present invention. The black triangle represents the stop codon. The wild-type amino acids corresponding to each position are shown below.
Figure 5 shows the increase in the expression of the pM-labeled 6xH-EGFP by the MRS variant (MRS5pm). Ara represents 0.02% L-arabinose, IPTG represents 1 mM IPTG, and M9a represents M9BV + CMS-MET. X represents the case where Escherichia coli was cultured in a medium containing no methionine nutrient, M represents Escherichia coli cultured in a medium containing methionine, and pM represents Escherichia coli cultured in a medium containing pM as a methionine nutrient . The expressed 6xH-EGFP protein is indicated by the red arrow.
Figure 6 is a diagram that predicts the binding structure of wild-type MRS or MRS5pm variant and methionine (Met) or pM. The red star of MRSwt-pM shows that there is a molecular collision when the pM approaches the binding site of the wild-type MRS in order to combine the wild-type MRS and pM, indicating that the binding is not easy.
Figure 7 shows the increase in the expression of the pM-labeled 6xH-FIH by the MRS mutant (MRS5pm). Ara represents 0.02% L-arabinose, IPTG represents 1 mM IPTG, and M9a represents M9BV + CMS-MET. M represents the case where Escherichia coli was cultured in a medium containing methionine, and pM represents the case where Escherichia coli was cultured in a medium containing pM as a methionine nutrient. The expressed 6xH-EGFP protein is indicated by the red arrow.
Figure 8 shows the purification of the pM-labeled 6xH-EGFP. 1 represents the supernatant obtained by ultrasonication and centrifugation of the cultured Escherichia coli, 2 represents a non-purified eluate which has not been bound to the chromatography by flow trough, 3 is washed with 30 mM histidine , And 4 and 5 represent purified 6xH-EGFP obtained by elution with 150 mM imidazole.
9 is a diagram showing the structure of the FIH dimer. The black circles represent moieties involved in dimer formation at the carboxy terminus, the green and red stars represent the three methionine residues present at the dimerization site, and the green circle represents the two closely related methionine residues Lt; / RTI >
Fig. 10 is a diagram showing the dimerization of FIH with or without UV irradiation at 365 nm. A represents SDS-PAGE stained with coomassie, and B represents a western blot for anti-6xH antibody.

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

본 발명은 표적 단백질에 광메티오닌(photomethionine, pM) 도입을 위한 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 변이체를 제공한다.The present invention provides a mutant of methionyl tRNA synthase (MRS) for introducing photomethionine (pM) into a target protein.

상기 MRS 변이체는 야생형 MRS의 아미노산 서열 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌(Ala)이 글리신(glysine)으로, 13 번째 위치의 류신(leucine)이 세린(serine)으로, 260 번째 위치의 티로신(tyrosine)이 페닐알라닌(phenylalanine)으로, 297 번째 위치의 이소류신(isoleucine)이 발린(valine)으로 및 301 번째 위치의 히스티딘(histidine)이 류신으로 치환된 아미노산 서열로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The mutant MRS is a mutant in which alanine (Ala) at the 12th position from the N-terminal of the amino acid sequence of wild-type MRS is glycine, leucine at the thirteenth position is serine, tyrosine at the 260th position ) Is phenylalanine, isoleucine at position 297 is valine, and histidine at position 301 is substituted by leucine. However, the present invention is not limited thereto.

상기 야생형 대장균 MRS는 서열 번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The wild-type E. coli MRS preferably comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

상기 야생형 MRS는 C-말단이 제거된 서열로부터 만들어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The wild-type MRS is preferably prepared from the C-terminal deleted sequence, but is not limited thereto.

상기 표적 단백질은 표적 단백질로는 본 실시예에서 사용한 녹색형광 단백질(enhanced green fluorescence protein, EGFP) 및 FIH(factor inhibiting hypoxia inducible factor) 뿐만 아니라 모든 단백질을 사용할 수 있다.
As the target protein, all the proteins as well as the enhanced green fluorescence protein (EGFP) and factor inhibiting hypoxia inducible factor (FIH) used in the present embodiment can be used.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 표적 단백질 클로닝을 위한 벡터를 제조하였으며, 이를 사용하여 6x히스티딘(6xH)이 태그된 표적 단백질로 녹색형광 단백질(enhanced green fluorescence protein)(EGFP), FIH(factor inhibiting hypoxia inducible factor) 및 EGFP-FIH을 발현하기 위한 유전자를 클로닝하였다(도 1 및 도 2 참조). 또한, C-말단이 제거된 야생형 MRS 유전자를 클로닝하여 점돌연변이를 통한 MRS 변이체를 제조하였다(도 3 및 도 4 참조). In a specific example of the present invention, we prepared a vector for target protein cloning and used it as a target protein with 6x histidine (6xH) tagged with enhanced green fluorescence protein (EGFP), FIH factor inhibiting hypoxia inducible factor) and a gene for expressing EGFP-FIH (Fig. 1 and Fig. 2). In addition, MRS variants through point mutations were prepared by cloning the wild-type MRS gene from which the C-terminus was removed (see FIGS. 3 and 4).

또한, 본 발명자들은 상기 제조한 표적 단백질 발현 벡터를 E. coli B834에 형질전환하여, 이를 메티오닌 영양원으로 메티오닌 또는 pM을 포함하는 배지에서 EGFP, FIH 또는 GFP-FIH의 표적 단백질을 발현한 결과, 메티오닌 처리시에는 표적 단백질이 발현되었으나, pM 처리시에는 표적 단백질이 거의 발현되지 않음을 확인하였다.Further, the present inventors transformed the above-described target protein expression vector into E. coli B834, and expressed the target protein of EGFP, FIH or GFP-FIH in a medium containing methionine or pM as a methionine nutrient, During the treatment, the target protein was expressed, but it was confirmed that the target protein was hardly expressed at the time of pM treatment.

또한, 본 발명자들은 상기 제조한 표적 단백질 발현 벡터 및 MRS 변이체 발현 벡터를 동시에 E. coli B834에 형질전환하여, 이를 메티오닌 영양원으로 메티오닌 또는 pM을 포함하는 배지에서 표적 단백질을 발현한 결과, 야생형 MRS가 발현되는 조건에서 메티오닌 처리시에는 EGFP, FIH 또는 GFP-FIH의 표적 단백질이 발현되었으나, pM 처리시에는 표적 단백질이 거의 발현되지 않음을 확인하였으며(도 5 및 도 7 참조), 이전에 알려진 13, 260 및 301 위치에 변이를 유발한 MRS1pm 및 MRS3pm 변이체는 야생형 MRS와 마찬가지로 pM에 의한 단백질 발현의 증가를 보이지 않음을 확인하였다. 그러나, MRS5pm 변이체를 발현시킨 경우에는 메티오닌을 처리했을 때와 마찬가지로 pM을 처리한 경우에도 6xH-EGFP 단백질이 발현됨을 확인하였다(도 5 및 도 7 참조). 이를 통해, 본 발명자들은 야생형 MRS와 메티오닌의 결합은 용이하나, 메티오닌에 비해 돌출된 디아지린기를 가지는 pM의 구조로 인하여, 야생형 MRS와 같이 Ala12 및 Ile297을 가지는 MRS는 리간드 결합 부위에 pM이 접근할 수 있는 공간이 부족하므로 pM의 결합이 어려운 반면, MRS5pm 변이체는 메틸기를 제거하기 위해 Ala12 및 Ile297 잔기를 각각 글리신과 발린으로 치환하여 MRS의 리간드 결합 부위로 pM의 접근이 용이한 효과를 가짐을 확인하였다(도 6 참조). In addition, the present inventors transfected E. coli B834 with the target protein expression vector and the MRS mutant expression vector prepared above, and expressed the target protein in a medium containing methionine or pM as a methionine nutrient source. As a result, wild-type MRS In the expression condition, target proteins of EGFP, FIH or GFP-FIH were expressed at the time of methionine treatment, but it was confirmed that the target protein was hardly expressed at the time of pM treatment (see FIGS. 5 and 7) MRS1pm and MRS3pm mutants that induced mutations at positions 260 and 301 did not show an increase in protein expression by pM as did wild-type MRS. However, when the MRS5pm mutant was expressed, it was confirmed that 6xH-EGFP protein was expressed even when pM was treated as in methionine treatment (see FIGS. 5 and 7). Thus, the present inventors have found that although binding of wild-type MRS to methionine is easy, due to the structure of pM having a diazyl group protruding compared to methionine, MRS having Ala12 and Ile297, like wild-type MRS, It is difficult to bind pM due to the lack of space available. On the other hand, the mutant MRS5pm mutant has substitution of glycine and valine for Ala12 and Ile297 residues to remove the methyl group, and it is confirmed that pM is easily accessible to the ligand binding site of MRS (See FIG. 6).

또한, pM의 결합을 최적화하기 위하여 기존에 알려진 기질의 결합 부위인 Leu13, Tyr260 및 His301을 각각 세린, 페닐알라닌 및 류신으로 치환함으로써, EGFP, FIH 또는 GFP-FIH의 표적 단백질에 pM의 도입 효과가 향상됨을 확인하였다(도 6 참조).Further, in order to optimize the binding of pM, the effect of introducing pM into the target protein of EGFP, FIH or GFP-FIH is enhanced by substituting serine, phenylalanine and leucine for Leu13, Tyr260 and His301, respectively, (See Fig. 6).

또한, 본 발명자들은 pM이 표지된 표적 단백질을 Ni-NTA-아가로오즈 크로마토그래피를 통하여 pM이 표지된 6xH-표적 단백질을 부분 분리정제하여(도 8 참조), SDS-폴리아크릴아미드 겔 및 웨스턴블럿팅을 통해 365 nm의 UV를 조사하여 광활성 공유 결합을 통해 GFP-FIH 표적 단백질의 이량체(dimer)가 형성됨을 확인하였다(도 10 참조).In addition, the present inventors isolated the pM-labeled target protein by Ni-NTA-agarose chromatography to partially digest pM-labeled 6xH-target protein (see Fig. 8), and purified SDS-polyacrylamide gel and Western Blurring revealed that dimer of GFP-FIH target protein was formed through photoactive covalent bonding by irradiating UV at 365 nm (see FIG. 10).

따라서, 본 발명의 MRS 변이체는 pM이 표지된 표적 단백질을 유의적으로 생합성 할 수 있음을 확인하였다.
Therefore, it was confirmed that the MRS mutant of the present invention can significantly biosynthesize the target protein with pM.

또한, 본 발명은 야생형 MRS를 점 돌연변이를 통해 만들어지는 표적 단백질에 pM 도입을 위한 MRS 변이체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an MRS variant for introducing pM into a target protein produced through point mutation of wild-type MRS.

상기 MRS 변이체는 전체 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌이 글리신으로, 13 번째 위치의 류신이 세린으로, 260 번째 위치의 티로신이 페닐알라닌으로, 297 번째 위치의 이소류신이 발린으로 및 301 번째 위치의 히스티딘이 류신으로 치환된 아미노산 서열로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The MRS mutant has the amino acid sequence of alanine at the 12th position from the N-terminus and glycine at the 12th position, leucine at the 13th position to serine, tyrosine at the 260th position to phenylalanine, isoleucine at the 297th position to valine, Position histidine is substituted with leucine, but it is not limited thereto.

본 발명의 MRS 변이체는 야생형 MRS 유전자에 돌연변이를 도입하는 것으로 제작할 수 있다. 핵산의 염기 서열에 원하는 돌연변이를 도입하는 방법은 점 돌연변이(point mutation), 축퇴성(degeneracy)을 유발하는 올리고뉴클레오타이드를 이용한 PCR, 핵산을 포함하는 세포 변이유발제 또는 방사선 노출과 같이 당업자에게 공지된 어느 방법을 사용해도 무방하다.
The MRS variants of the present invention can be produced by introducing a mutation into the wild-type MRS gene. Methods for introducing a desired mutation into a nucleotide sequence of a nucleic acid include point mutation, PCR using an oligonucleotide that causes degeneracy, a cell mutagenesis agent containing a nucleic acid, or any of those known to those skilled in the art Method.

또한, 본 발명은 MRS 변이체를 포함하는 표적 단백질에 대한 pM 도입용 시약 조성물을 제공한다.The present invention also provides a reagent composition for introducing pM to a target protein comprising an MRS variant.

본 발명의 MRS 변이체를 포함하는 시약 조성물은 효과적으로 pM이 도입된 표적 단백질을 생합성 할 수 있으므로, 상기 시약 조성물을 이용하여 pM이 표지된 표적 단백질을 유의적으로 생합성 할 수 있다.
Since the reagent composition comprising the MRS variant of the present invention can efficiently biosynthesize the target protein into which pM has been introduced, the target protein having pM can be significantly biosynthesized using the above reagent composition.

또한, 본 발명은 1) 표적 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터 및 상기 MRS 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계;Also, the present invention provides a method for producing an expression vector comprising the steps of: 1) preparing an expression vector comprising an expression vector comprising a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding the MRS variant;

2) 상기 단계 1)의 발현 벡터를 동시에 숙주세포에 도입하여 형질전환체를 제조하는 단계; 및2) introducing the expression vector of step 1) simultaneously into a host cell to prepare a transformant; And

3) 상기 단계 2)의 형질전환체를 배양하여 pM이 표지된 표적 단백질을 발현시키는 단계를 포함하는 표적 단백질로의 pM의 도입 방법을 제공한다.3) culturing the transformant of step 2) to express pM-labeled target protein, and then introducing pM into the target protein.

상기 발현 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오 파지 벡터 및 바이러스 벡터인 것이 바람직하고, 플라스미드 벡터를 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The expression vector is preferably a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector, and a viral vector, and more preferably, a plasmid vector is used, but the present invention is not limited thereto.

상기 숙주세포는 대장균(E. coli), 원핵 생물, 효모 또는 진핵 세포인 것이 바람직하고, 대장균을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The host cell is preferably E. coli , prokaryote, yeast or eukaryotic cell, more preferably E. coli , but is not limited thereto.

상기 배양은The culture

1) MRS 변이체 발현 플라스미드 및 표적 단백질 발현용 플라스미드를 동시에 대장균에 형질전환하는 단계;1) transforming E. coli simultaneously with a MRS mutant expression plasmid and a target protein expression plasmid;

2) 상기 단계 1)의 형질전환체에 L-아라비노즈를 첨가하여 MRS 변이체의 발현을 유도하는 단계;2) inducing the expression of MRS variant by adding L-arabinose to the transformant of step 1);

3) 상기 단계 2)의 형질전환체의 배양 배지에 메티오닌을 제거하는 단계; 및3) removing methionine from the culture medium of the transformant of step 2); And

4) pM 함유 최소배지에서 pM 표지 단백질을 발현하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.4) expressing the pM-labeled protein in the minimal medium containing pM, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 MRS 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성으로 인하여 또는 상기 항체를 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 코딩영역으로부터 발현되는 항체의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있고, 코딩영역을 제외한 부분에서도 유전자의 발현에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 다양한 변형 또는 수식이 이루어질 수 있으며, 그러한 변형 유전자 역시 본 발명의 범위에 포함됨을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 폴리뉴클레오티드는 이와 동등한 활성을 갖는 단백질을 코딩하는 한, 하나 이상의 핵산 염기가 치환, 결실, 삽입 또는 이들의 조합에 의해 변이될 수 있으며, 이들 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 이러한 폴리뉴클레오티드의 서열은 단쇄 또는 이중쇄일 수 있으며, DNA 분자 또는 RNA(mRNA)분자일 수 있다.The polynucleotide encoding the MRS variant of the present invention can be used in a manner that does not change the amino acid sequence of the antibody expressed from the coding region, taking into account the codon degeneracy of the codon or the codon preference in the organism to which the antibody is to be expressed It will be appreciated by those skilled in the art that various modifications may be made to the coding region and that various modifications or modifications may be made within the scope of not affecting the expression of the gene, You will understand. That is, as long as the polynucleotide of the present invention encodes a protein having equivalent activity, one or more nucleotide bases may be mutated by substitution, deletion, insertion, or a combination thereof, and these are also included in the scope of the present invention. The sequence of such polynucleotides may be short or double-stranded, and may be a DNA molecule or RNA (mRNA) molecule.

상기 발현 벡터의 제작 시에는, 상기 MRS 변이체를 생산하고자 하는 숙주세포의 종류에 따라 프로모터(promoter), 종결자(terminator), 인핸서(inhancer) 등과 같은 발현조절 서열, 막 표적화 또는 분비를 위한 서열 등을 적절히 선택하고 목적에 따라 다양하게 조합할 수 있다.In preparing the expression vector, an expression control sequence such as a promoter, a terminator, an inhancer and the like, a sequence for membrane targeting or secretion, and the like may be used depending on the kind of the host cell for which the MRS variant is to be produced And can be variously combined according to the purpose.

본 발명의 발현벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오 파아지 벡터 및 바이러스 벡터 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 발현벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 발현벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 상기 시그널 서열에는 숙주가 에쉐리키아속(Escherichia sp.)균인 경우에는 PhoA 시그널 서열, OmpA 시그널 서열 등이, 숙주가 바실러스속(Bacillus sp.)균인 경우에는 α-아밀라아제 시그널 서열, 서브틸리신 시그널 서열 등이, 숙주가 효모(yeast)인 경우에는 MFα 시그널 서열, SUC2 시그널 서열 등이, 숙주가 동물세포인 경우에는 인슐린 시그널 서열, α-인터페론 시그널 서열, 항체 분자 시그널 서열 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 발현벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택 마커를 포함할 수 있고, 복제 가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함한다.The expression vector of the present invention includes, but is not limited to, a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector, and a viral vector. Suitable expression vectors include signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion in addition to expression control elements such as promoter, operator, initiation codon, termination codon, polyadenylation signal and enhancer, and can be prepared variously according to the purpose. The promoter of the expression vector may be constitutive or inducible. The signal sequence includes a PhoA signal sequence, an OmpA signal sequence and the like when the host is Escherichia sp., A? -Amylase signal sequence when the host is Bacillus sp., A subtilisin signal, An interferon signal sequence, an antibody molecule signal sequence, and the like can be used in the case where the host is an animal cell. However, in the case where the host is an animal cell, an MFI signal sequence, an alpha-interferon signal sequence, But is not limited thereto. The expression vector may also comprise a selection marker for selecting a host cell containing the vector and, if replicable expression vector, a replication origin.

본 발명에 따른 상기 발현벡터를 적절한 숙주 세포, 예를 들어, 대장균 또는 효모 세포 등에 형질전환시킨 후, 형질전환된 숙주세포를 배양함으로써 본 발명에 따른 MRS 변이체를 대량 생산할 수 있다. 상기 숙주세포는 대장균(E. coli) 또는 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)와 같은 원핵 생물일 수 있다. 또한, 사카로마이세스 세르비시아(Saccharomyces cerevisiae)와 같은 효모, 곤충 세포, 식물 세포, 동물 세포로부터 유래한 진핵 세포일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 동물 세포는 자가 또는 동종 이계 동물 세포일 수 있다. 숙주세포의 종류에 따른 적절한 배양 방법 및 배지 조건 등은 당해 분야의 통상의 기술자에게 알려진 공지 기술로부터 당업자가 용이하게 선택할 수 있다. 상기 숙주세포로의 발현벡터 도입 방법은 당업자에게 공지된 어느 방법을 사용해도 무방하다.
The MRS variant according to the present invention can be mass produced by transforming the expression vector according to the present invention into an appropriate host cell such as Escherichia coli or yeast cells and then culturing the transformed host cell. The host cell may be a prokaryote such as E. coli or Bacillus subtilis . It may also be eukaryotic cells derived from yeast, insect cells, plant cells, animal cells such as Saccharomyces cerevisiae . More preferably, the animal cells may be autologous or allogeneic animal cells. Appropriate culture methods and medium conditions depending on the type of host cell can be easily selected by those skilled in the art from known techniques known to those skilled in the art. Any method known to those skilled in the art may be used for introducing the expression vector into the host cell.

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

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1> 표적 단백질  1> target protein 클로닝을Cloning 위한 벡터의 제조 Manufacture of vectors

표적 단백질 클로닝을 위한 벡터를 제조하기 위하여, pET-28a(+) 벡터(Novagen, 미국)의 NdeI과 BamHI 사이에 3 개의 메티오닌 잔기를 제거하였다. Three methionine residues were removed between NdeI and BamHI of the pET-28a (+) vector (Novagen, USA) to produce a vector for target protein cloning.

구체적으로, pET-28a(+)를 주형으로 사용하여, N-말단에 6x histidine tag (6xH)을 도입하는 정방향 프라이머(TET-Xba-F)(서열번호 3: 5'-TTCCCCTCTAGAAATAATTTTGTTTAAC-3') 및 역방향 프라이머(ET-Bam-R)(서열번호 4: 5'-GCGCGGATCCGCGCGGCACCAGGCCGC-3')를 사용하여 PCR로 증폭한 후, 증폭된 DNA를 XbaI 및 BamHI으로 잘라 pET-28a(+)의 XbaI/BamHI 위치에 삽입하여, pET-28at라 명명하였다.Specifically, a forward primer (TET-Xba-F) (SEQ ID NO: 3: 5'-TTCCCCTCTAGAAATAATTTTGTTTAAC-3 ') introducing a 6x histidine tag (6xH) at the N-terminus using pET- And reverse primer (ET-Bam-R) (SEQ ID NO: 4: 5'-GCGCGGATCCGCGCGGCACCAGGCCGC-3 '). The amplified DNA was then cut with XbaI and BamHI to obtain XbaI / Inserted into the BamHI site, and named pET-28at.

그 결과, 도 1에서 나타낸 바와 같이 상기 제조한 pET-28at 벡터는 NdeI-BamHI 사이의 3 개의 메티오닌 잔기는 제거되었으나, 트롬빈(thrombin) 절단부위를 유지하고 있어 6xH 부위의 절단이 가능한 벡터를 제조하였으며, 본 발명에서 향상된 녹색형광 단백질(enhanced green fluorescence protein)(EGFP) 및 EGFP-FIH(factor inhibiting hypoxia inducible factor)를 클로닝하기 위한 벡터로 사용하였다(도 1).
As a result, as shown in FIG. 1, the pET-28at vector produced a vector capable of cleaving the 6xH region while retaining the thrombin cleavage site although the three methionine residues between NdeI and BamHI were removed. , Enhanced green fluorescence protein (EGFP) and EGFP-FIH (factor inhibiting hypoxia inducible factor) in the present invention (Fig. 1).

<< 실시예Example 2>  2> pETpET -28-28 atat 에 표적 단백질 발현 유전자 Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 클로닝Cloning

표적 단백질을 발현하기 위하여, 상기 <실시예 1>에서 제조한 pET-28at 벡터에 단백질 발현 유전자를 클로닝하였다.In order to express the target protein, the protein expression gene was cloned into the pET-28at vector prepared in Example 1 above.

구체적으로, EGFP 단백질의 유전자를 얻기 위하여, pEGFP-N3(BD Biosciences Clontech, 미국)를 주형으로 하여, 정방향 프라이머(GFP-Bam-F)(서열번호 5: 5'-CGGGATCCATGGTGAGCAAGGGCGAG-3') 및 역방향 프라이머(GFP-Xho-R)(서열번호 6: 5'-CCGCTCGAGTTACTTGTACAGCTCGTC-3')를 사용하여 PCR로 증폭한 후, pET-28at 벡터의 BamHI/XhoI 위치에 삽입하였으며, pET-GFP라 명명하였다.Specifically, a forward primer (GFP-Bam-F) (SEQ ID NO: 5'-CGGGATCCATGGTGAGCAAGGGCGAG-3 ') and a reverse primer (SEQ ID NO: 5) were constructed using pEGFP-N3 (BD Biosciences Clontech, USA) Was amplified by PCR using primer (GFP-Xho-R) (SEQ ID NO: 6: 5'-CCGCTCGAGTTACTTGTACAGCTCGTC-3 ') and inserted into the BamHI / XhoI site of pET-28at vector and named pET-GFP.

GFP-FIH 접합된 단백질의 유전자를 얻기 위하여, pEGFP-N3(BD Biosciences Clontech, 미국)를 주형으로 하고 GFP-Bam-F 정방향 프라이머 및 GFP/FIH-R 역방향 프라이머(서열 번호 7: 5'-CGCCGCTGTCCCGCCGAGAGTGATCCCG-3')를 사용하여 FIH와 연결하기 위한 EGFP 유전자를 증폭하였으며, pET-FIH(Lee등, Biol Chem, 278, 7558-63, 2003)를 주형으로 하고 GFP/FIH-F 정방향 프라이머(서열번호 8: 5'-ACTCTCGGCGGGACAGCGGCGGAGGCTG-3') 및 FIH-Xho-R 역방향 프라이머(서열번호 9: 5'-TTCCCTCGAGACCCCTGGCAGGCTAG-3')를 사용하여 EGFP와 연결하기 위한 FIH 유전자를 증폭하였다. 두 종류의 증폭된 DNA를 혼합하여 GFP-Bam-F 및 FIH-Xho-R 프라이머를 사용해 PCR로 GFP-FIH 접합 유전자를 증폭하여, 이를 pET-28at 벡터의 BamHI 및 XhoI 위치에 삽입하였고, 이를 pET-GFP/FIH로 명명하였다(도 2).
FH reverse primer (SEQ ID NO: 7: 5'-CGCCGCTGTCCCGCCGAGAGTGATCCCG (SEQ ID NO: 7)) was prepared using pEGFP-N3 (BD Biosciences Clontech, USA) as a template and GFP-Bam-F forward primer and GFP / FIH- 3 ') was used to amplify the EGFP gene to be ligated with FIH. A GFP / FIH-F forward primer (SEQ ID NO: 3) was constructed by using pET-FIH (Lee et al., Biol Chem, 278, 7558-63, FIH gene to be ligated with EGFP was amplified using primers 8: 5'-ACTCTCGGCGGGACAGCGGCGGAGGCTG-3 'and FIH-Xho-R reverse primer (SEQ ID NO: 9: 5'-TTCCCTCGAGACCCCTGGCAGGCTAG-3'). The GFP-FIH junction gene was amplified by PCR using GFP-Bam-F and FIH-Xho-R primers by mixing two kinds of amplified DNAs and inserted into the BamHI and XhoI sites of the pET-28at vector. -GFP / FIH (Fig. 2).

<< 실시예Example 3>  3> 카복시Carboxy 말단이 절단된  Truncated MRSMRS 클로닝Cloning

pM(photometionine) 표지 단백질을 합성하기 위한 MRS(methionyl tRNA synthase)를 제조하기 위하여, 야생명 MRS 유전자를 클로닝하여 이의 변이체를 제조하였다.To produce MRS (methionyl tRNA synthase) for the synthesis of pM (photometionine) labeled protein, a mutant of the wild-life MRS gene was cloned to prepare the mutant.

구체적으로, 대장균(E. coli BL21) 게놈 DNA 추출물을 주형으로 하고, MRS-Nco-F 정방향 프라이머(서열 번호 10: 5'-AATTCCATGGCTCAAGTCGCGAA-3') 및 MRS-Kpn-R 역방향 프라이머(서열 번호 11: 5'-CAGCGGTACCTTATTCTTTAGAGGCTTCCACC-3')를 사용해 서열번호 2의 염기서열로 구성된 대장균 MRS 유전자를 PCR로 증폭하였고, 이를 pBAD/Myc-HisA 벡터(Invitrogen 사, 미국)의 NcoI/KpnI 위치에 삽입하였고, 이를 pBAD-MRSwt으로 명명하였다(도 3). Specifically, the MRS-Nco-F forward primer (SEQ ID NO: 10: 5'-AATTCCATGGCTCAAGTCGCGAA-3 ') and the MRS-Kpn-R reverse primer (SEQ ID NO: 11) were prepared using E. coli BL21 genomic DNA extract as a template, : 5'-CAGCGGTACCTTATTCTTTAGAGGCTTCCACC-3 '), the E. coli MRS gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 was amplified by PCR and inserted into the NcoI / KpnI site of the pBAD / Myc-HisA vector (Invitrogen, USA) This was named pBAD-MRSwt (Fig. 3).

야생형 MRS로부터 변이체 MRS를 제조하기 위해, 상기 pBAD-MRSwt 벡터를 주형으로 하여 점돌연변이(point mutagenesis) 방법을 통해 다양한 점 변이체를 제조하였다(도 4). In order to prepare mutant MRS from wild-type MRS, various point mutants were prepared by the point mutagenesis method using the pBAD-MRSwt vector as a template (Fig. 4).

구체적으로, MRS 변이체 제조에 사용한 프라이머는 [표 1]에 정리하였다. 변이 생성을 포함하는 프라이머쌍을 이용해 도 4과 같은 구성으로 PCR을 한 유전자를 정제하여 섞어, 이를 주형으로 다시 BAD-F 및 MRS-Kpn-R 프라이머로 PCR하여 변이가 포함된 산물을 얻었다. 그 후, NcoI/KpnI로 절단하여 pBAD/Myc-HisA 벡터의 NcoI/KpnI에 삽입하여 pBAD-MRS1m을 제조하였다. 다른 변이체들도 정해진 프라이머쌍을 사용하여 동일한 방법으로 변이체를 제조하여, pBAD-MRS2m, pBAD-MRS3m, pBAD-MRS4m 및 pBAD-MRS5m을 제조하였다(도 4).Specifically, the primers used for the preparation of MRS variants are summarized in Table 1. The PCR product was purified using the primer pair containing the mutation production as shown in FIG. 4, and the PCR product was PCR amplified using the BAD-F and MRS-Kpn-R primers as templates. Thereafter, it was digested with NcoI / KpnI and inserted into NcoI / KpnI of pBAD / Myc-HisA vector to prepare pBAD-MRS1m. Other mutants were also prepared by using the same primer pairs as described above to prepare pBAD-MRS2m, pBAD-MRS3m, pBAD-MRS4m and pBAD-MRS5m (FIG.

MRS 및 변이체 클로닝을 위해 사용한 프라이머의 염기서열The base sequence of the primers used for MRS and mutant cloning 이름name 염기서열Base sequence MRS-Nco-F (서열번호: 10)MRS-Nco-F (SEQ ID NO: 10) 5’-AATTCCATGGCTCAAGTCGCGAA-3’5'-AATTCCATGGCTCAAGTCGCGAA-3 ' MRS-Kpn-R (서열번호: 11)MRS-Kpn-R (SEQ ID NO: 11) 5’-CAGCGGTACCTTATTCTTTAGAGGCTTCCACC-3’5'-CAGCGGTACCTTATTCTTTAGAGGCTTCCACC-3 ' BAD-F (서열번호: 12)BAD-F (SEQ ID NO: 12) 5’-ATGCCATAGCATTTTTATCCA-3’5'-ATGCCATAGCATTTTTATCCA-3 ' MRS-A12G-F (서열번호: 13)MRS-A12G-F (SEQ ID NO: 13) 5’-GACGTGCGGCCTGCCGTACGCTAACGGCTCAATCC-3’5'-GACGTGCGGCCTGCCGTACGCTAACGGCTCAATCC-3 ' MRS-A12G-R (서열번호: 14)MRS-A12G-R (SEQ ID NO: 14) 5’-ACGGCAGGCCGCACGTCACCAGAATTTTCTT-3’5'-ACGGCAGGCCGCACGTCACCAGAATTTTCTT-3 ' MRS-L13G-F (서열번호: 15)MRS-L13G-F (SEQ ID NO: 15) 5’-GGGCCGTACGCTAACGGCTCAATC-3’5'-GGGCCGTACGCTAACGGCTCAATC-3 ' MRS-L13G-R (서열번호: 16)MRS-L13G-R (SEQ ID NO: 16) 5’-GATTGAGCCGTTAGCGTACGGCCCTGCGCACGTCACCAG-3’5'-GATTGAGCCGTTAGCGTACGGCCCTGCGCACGTCACCAG-3 ' MRS-AL/GS-F (서열번호: 17)MRS-AL / GS-F (SEQ ID NO: 17) 5’-GACGTGCGGCTCGCCGTACGCTAACGGCTCAATC-3’5'-GACGTGCGGCTCGCCGTACGCTAACGGCTCAATC-3 ' MRS-AL/GS-R (서열번호: 18)MRS-AL / GS-R (SEQ ID NO: 18) 5’-ACGGCGAGCCGCACGTCACCAGAATTTTCTTCGC-3’5'-ACGGCGAGCCGCACGTCACCAGAATTTTCTTCGC-3 ' MRS-Y260F-F (서열번호:19)MRS-Y260F-F (SEQ ID NO: 19) 5’-ACCGATTGGCTTCATGGGTTCTTTCAAGAATCTGTGCGA-3’5'-ACCGATTGGCTTCATGGGTTCTTTCAAGAATCTGTGCGA-3 ' MRS-Y260F-R(서열번호: 20)MRS-Y260F-R (SEQ ID NO: 20) 5’-AAGAACCCATGAAGCCAATCGGTGCGTCCAGC-3’5'-AAGAACCCATGAAGCCAATCGGTGCGTCCAGC-3 ' MRS-I297V-F (서열번호: 21)MRS-I297V-F (SEQ ID NO: 21) 5’-GGTAAAGATGTTGTTTACTTCCTGAGCCTGTTCTGGCC-3’5'-GGTAAAGATGTTGTTTACTTCCTGAGCCTGTTCTGGCC-3 ' MRS-I297V-R (서열번호: 22)MRS-I297V-R (SEQ ID NO: 22) 5’-GGCTCAGGAAGTAAACAACATCTTTACCGATGAAGTGGTACAG-3’5'-GGCTCAGGAAGTAAACAACATCTTTACCGATGAAGTGGTACAG-3 ' MRS-H301L-F (서열번호: 23)MRS-H301L-F (SEQ ID NO: 23) 5’-GATATTGTTTACTTCCTGAGCCTGTTCTGGCCTGC-3’5'-GATATTGTTTACTTCCTGAGCCTGTTCTGGCCTGC-3 ' MRS-H301L-R (서열번호: 24)MRS-H301L-R (SEQ ID NO: 24) 5’-CAGAACAGGCTCAGGAAGTAAACAATATCTTTACC-3’5'-CAGAACAGGCTCAGGAAGTAAACAATATCTTTACC-3 '

● MRS-Nco-F 및 MRS-Kpn-R는 MRS의 1 내지 548 서열을 증폭하여 pBAD/Myc-HisA 벡터에 도입하기 위한 프라이머 세트이다.MRS-Nco-F and MRS-Kpn-R are primer sets for amplifying 1 to 548 sequences of MRS and introducing them into the pBAD / Myc-HisA vector.

● MRS-A12G-F 및 MRS-A12G-R는 12번째 알라닌을 글리신으로 치환하기 위한 프라이머 세트임.MRS-A12G-F and MRS-A12G-R are primer sets for replacing 12th alanine with glycine.

● MRS-L13G-F 및 MRS-L13G-R는 13번째 류신을 글리신으로 치환하기 위한 프라이머 세트임.● MRS-L13G-F and MRS-L13G-R are primer sets for replacing thirteenth leucine with glycine.

● MRS-AL/GS-F 및 MRS-AL/GS-R는 12 및 13번째 알라닌-글리신을 글리신-세린 치환하기 위한 프라이머 세트임.MRS-AL / GS-F and MRS-AL / GS-R are primer sets for glycine-serine substitution of the 12th and 13th alanine-glycine.

● MRS-Y260F-F 및 MRS-Y260F-R는 260번째 티로신을 페닐알라닌으로 치환하기 위한 프라이머 세트임.MRS-Y260F-F and MRS-Y260F-R are primer sets for replacing 260th tyrosine with phenylalanine.

● MRS-I297V-F 및 MRS-I297V-R는 297번째 이소류신을 발린으로 치환하기 위한 프라이머 세트임.MRS-I297V-F and MRS-I297V-R are primer sets for substituting 297th isoleucine with valine.

● MRS-H301L-F 및 MRS-H301L-R는 301번째 히스티딘을 류신으로 치환하기 위한 프라이머 세트임.
MRS-H301L-F and MRS-H301L-R are primer sets for replacing the 301st histidine with leucine.

<< 실시예Example 4> 메티오닌 종속 영양  4> Methionine dependent nutrition 대장균(E. coli ( E. coliE. coli B834)에서 B834) pMpM 표지 단백질 발현 확인 Identification of marker protein expression

외부 MRS를 발현하지 않을 때 pM 표지 단백질의 발현을 확인하기 위해, 메티오닌 종속 영양 대장균인 E. coli B834에서 pM이 표지된 EGFP, FIH 또는 GFP/FIH 단백질의 발현을 확인하였다.In order to confirm the expression of pM-labeled protein when no external MRS was expressed, the expression of pM-labeled EGFP, FIH or GFP / FIH protein was confirmed in E. coli B834, a methionine-dependent tympanic E. coli strain.

구체적으로, 6xH 태그를 가지는 표적 단백질을 발현시키기 위하여, 상기 <실시예 2>에서 제조한 pET-GFP, pET-FIH 또는 pET-GFP/FIH 벡터를 E. coli B834에 형질전환(transformation)한 후, 카나마이신(kanamycin)에 저항성을 가지는 콜로니를 선별하여, 30 ㎍/㎖의 카나마이신을 포함하는 LB 배지에서 하루 동안 배양하였다. 그런 다음, 배양한 대장균은 2000 xg에서 15 내지 20 분간 원심분리하여 수득하고, M9B(48 mM Na2HPO4, 22 mM KH2PO4, 9 mM NaCl, 및 19 mM NH4Cl)으로 2 회 세척한 후, M9BV+1/2 CMS-MET 용액 (M9B + 0.4 % 포도당, 2 mM MgSO4, 0.1 mM CaCl2, 0.05 mM MnCl2, 0.1 M FeCl3, 1 ㎎/㎖ 티아민(thiamine), 0.2 ㎎/㎖ 니코틴아미드(nicotinamide), 0.2 ㎎/㎖ 폴릭산(folic acid), 0.2 ㎎/㎖ 콜린 클로라이드(choline chloride) 및 0.02 ㎎/㎖ 리보플라빈(riboflavine) + 375 ㎍/㎖ CSM-MET(메티오닌을 제외한 19개 아미노산 혼합물))에 1/5로 희석하여 분산하였다. 분산한 대장균은 37℃에서 2 내지 3 시간 동안 더 배양한 후, 375 ㎍/㎖ CSM-MET 및 50 ㎍/㎖ 메티오닌 또는 pM을 가하고, 1 mM IPTG(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)로 20℃에서 12 내지 16 시간 동안 단백질 발현을 유도하였다. 그런 다음, 세포는 원심분리하여 PBS로 세척하고, 수분을 마이크로 피펫으로 최대한 제거한 다음, 젖은 세포를 100 ㎎/㎖ 농도로 증류수에 희석하였다. 그런 다음, 5 ㎕를 동량의 2xSDS 완충용액과 혼합하여 100℃에서 2 분간 가열하여 SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동으로 단백질 발현을 분석하였다.Specifically, pET-GFP, pET-FIH or pET-GFP / FIH vector prepared in Example 2 was transformed into E. coli B834 in order to express a target protein having a 6xH tag , Kanamycin-resistant colonies were selected and cultured in LB medium containing 30 / / ml of kanamycin for one day. Then, the cultured Escherichia coli was obtained by centrifugation at 2000 xg for 15 to 20 minutes, and twice with M9B (48 mM Na 2 HPO 4 , 22 mM KH 2 PO 4 , 9 mM NaCl, and 19 mM NH 4 Cl) after the cleaning was completed, M9BV + 1/2 CMS- MET solution (M9B + 0.4% glucose, 2 mM MgSO 4, 0.1 mM CaCl 2, 0.05 mM MnCl 2, 0.1 M FeCl 3, 1 ㎎ / ㎖ thiamin (thiamine), 0.2 0.2 mg / ml folic acid, 0.2 mg / ml choline chloride and 0.02 mg / ml riboflavine + 375 占 퐂 / ml CSM-MET (methionine, 19 amino acid mixture excepting)) was diluted to 1/5 and dispersed. Dissolved E. coli was further cultured at 37 ° C for 2 to 3 hours, 375 μg / ml of CSM-MET and 50 μg / ml of methionine or pM were added, and the cells were treated with 1 mM IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) RTI ID = 0.0 &gt; C &lt; / RTI &gt; for 12-16 hours. The cells were then centrifuged, washed with PBS, and the water removed as much as possible with a micropipette, and the wet cells were diluted in distilled water to a concentration of 100 mg / ml. Then, 5 占 퐇 was mixed with an equal volume of 2xSDS buffer solution and heated at 100 占 폚 for 2 minutes to analyze protein expression by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

그 결과, 메티오닌 처리시에는 표적 단백질이 발현되었으나, pM 처리시에는 표적 단백질이 거의 발현되지 않음을 확인하였다.
As a result, it was confirmed that the target protein was expressed during methionine treatment, but the target protein was hardly expressed during pM treatment.

<< 실시예Example 5>  5> E. E. colicoli B834에서  From B834 MRSMRS 에 의한 On by pMpM 표지 6 Cover 6 xHxH -E-E GFPGFP 단백질 발현 확인. Confirmation of protein expression.

약 28 KDa의 분자량을 가지며 분자 내에 모두 7개의 메티오닌을 포함하는 6xF-EGFP 및 상기 <실시예 3>에서 제조한 MRS 변이체를 이용하여, E. coli B834에서 pM이 표지된 6xH-EGFP 단백질 발현을 확인하였다.6xF-EGFP protein having a molecular weight of about 28 KDa and containing 7 methionines in the molecule and the MRS mutant prepared in Example 3 were used to express pM-labeled 6xH-EGFP protein in E. coli B834 Respectively.

구체적으로, 상기 <실시예 3>에서 제조한 pBAD-MRSwt 또는 pBAD-MRS1m 내지 pBAD-MRS5m 및 pET-GFP를 E. coli B834에 형질전환한 후, 암피실린 및 카나마이신에 모두 저항성을 가지는 콜로니를 선별하여 암피실린 및 카나마이신을 포함하는 LB 배지에서 하루 동안 배양하였다. 배양한 대장균은 2000 xg에서 15 내지 20 분간 원심분리하여 수득하고, 암피실린 및 카나마이신을 포함하는 LB 배지에 1/20로 희석하여 분산하였다. 분산한 대장균은 1 시간 동안 더 배양한 후, 0.02 % L-아라비노오즈(L-arabinose)를 37℃에서 2 시간 동안 처리하여 야생형 MRS 또는 MRS 변이체를 발현하였다. 그런 다음, 표적 단백질인 EGFP를 발현하기 위하여, 상기 대장균을 M9B로 2 회 세척하고, M9BV+1/2 CMS-MET 용액에 1/2 내지 1/3로 희석한 다음, <실시예 4>와 동일한 방법으로 표적 단백질의 발현을 유도하였다. 배양 후, 원심분리하여 수득한 젖은 세포를 100 ㎎/㎖ 농도로 물에 희석한 다음, 5 ㎕를 SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동으로 단백질 발현을 분석하였다.Specifically, pBAD-MRSwt, pBAD-MRS1m to pBAD-MRS5m and pET-GFP prepared in Example 3 were transformed into E. coli B834, colonies having resistance to both ampicillin and kanamycin were selected Ampicillin and kanamycin for one day. The cultured Escherichia coli was obtained by centrifugation at 2000 x g for 15 to 20 minutes, diluted 1/20 in LB medium containing ampicillin and kanamycin and dispersed. The dispersed Escherichia coli was further cultured for 1 hour, and 0.02% L-arabinose was treated at 37 캜 for 2 hours to express wild-type MRS or MRS mutant. Then, the E. coli was washed twice with M9B, diluted with 1/2 to 1/3 of the M9BV + 1/2 CMS-MET solution to express the target protein EGFP, Expression of the target protein was induced in the same manner. After the incubation, the wet cells obtained by centrifugation were diluted with water to a concentration of 100 mg / ml, and then 5 μl was analyzed for protein expression by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

그 결과, 도 5에서 나타낸 바와 같이 외부 MRS의 발현이 되지 않을 때와 마찬가지로, 야생형 MRS가 발현되는 조건에서는 메티오닌 처리시 단백질의 발현이 높게 나타났으나, pM 처리시에는 EGFP 단백질이 거의 발현되지 않음을 확인하였다. 또한, 이전에 알려진 13, 260 및 301 위치에 변이를 유발한 MRS1pm 및 MRS3pm 변이체는 야생형 MRS와 마찬가지로 pM에 의한 단백질 발현의 증가를 보이지 않음을 확인하였다. 그러나, MRS5pm 변이체를 발현시킨 경우에는 메티오닌을 처리했을 때와 마찬가지로 pM을 처리한 경우에도 6xH-EGFP 단백질이 발현됨을 확인하였다(도 5). 아울러, 6xH-EGFP는 메티오닌 또는 pM을 처리하지 않은 경우, IPTG에 의한 단백질의 발현이 이루어지지 않아, pM 처리시 발현된 6xH-EGFP에는 pM이 포함되어 있음을 확인하였다(도 5).As a result, as shown in FIG. 5, the expression of the protein during methionine treatment was high in the condition that the wild-type MRS was expressed, but the expression of EGFP protein was hardly expressed in the pM treatment Respectively. In addition, it was confirmed that the MRS1pm and MRS3pm mutants that induced the mutations at the previously known positions 13, 260 and 301 did not show an increase in protein expression by pM as in the wild-type MRS. However, when the MRS5pm mutant was expressed, it was confirmed that the 6xH-EGFP protein was expressed even when pM was treated as in methionine treatment (FIG. 5). In addition, when 6xH-EGFP was not treated with methionine or pM, the protein was not expressed by IPTG, and pM was contained in 6xH-EGFP expressed during pM treatment (Fig. 5).

상기 결과는 도 6에서 나타내는 바와 같이 야생형 MRS와 메티오닌의 결합은 용이하나, 메티오닌에 비해 돌출된 디아지린기를 가지는 pM의 구조로 인하여, 야생형 MRS 또는 MRS1pm 및 MRS3pm 변이체와 같이 Ala12 및 Ile297을 가지는 MRS는 리간드 결합 부위에 pM이 접근할 수 있는 공간이 부족하므로 pM의 결합이 어려움을 나타낸다. 반면에, MRS5pm 변이체는 메틸기를 제거하기 위해 Ala12 및 Ile297 잔기를 각각 글리신과 발린으로 치환하여 MRS의 리간드 결합 부위로 pM의 접근이 용이한 효과를 가짐을 확인하였다(도 6). 또한, pM의 결합을 최적화하기 위하여 기존에 알려진 기질의 결합 부위인 Leu13, Tyr260 및 His301을 각각 세린, 페닐알라닌 및 류신으로 치환한 함으로써, 6xH-EGFP 등의 표적 단백질에 pM의 도입 효과가 향상됨을 확인하였다(도 6).
As shown in FIG. 6, although the binding between wild type MRS and methionine is easy, due to the structure of pM having a diazyl group protruding compared to methionine, MRS having Ala12 and Ile297, such as wild-type MRS or MRS1pm and MRS3pm mutants, It is difficult to bind pM because there is not enough space for pM to access the ligand binding site. On the other hand, the MRS5pm mutant was found to have an effect of facilitating pM access to the ligand binding site of MRS by replacing Ala12 and Ile297 residues with glycine and valine, respectively, in order to remove the methyl group (Fig. 6). In addition, in order to optimize the binding of pM, it was confirmed that the effect of introducing pM into target proteins such as 6xH-EGFP was improved by substituting serine, phenylalanine and leucine for serine, Leu13, Tyr260 and His301, (Fig. 6).

<< 실시예Example 6>  6> E. E. colicoli B834에서  From B834 MRSMRS 에 의한 On by pMpM 표지 6 Cover 6 xHxH -- FIHFIH 단백질 발현. Protein expression.

약 45 KDa의 분자량을 가지며 분자 내에 모두 10개의 메티오닌을 포함하는 6xFIH 및 상기 <실시예 3>에서 제조한 MRS 변이체를 이용하여 E. coli B834에서 pM이 표지된 6xH-FIH 단백질을 발현하였다.The 6xH-FIH protein having pM labeled in E. coli B834 was expressed using 6xFIH having a molecular weight of about 45 KDa and containing 10 methionines in the molecule and the MRS variant prepared in Example 3 above.

구체적으로, pBAD-MRSwt 또는 pBAD-MRS1m 내지 pBAD-MRS5m 및 pET-FIH을 E. coli B834에 형질전환한 후, 상기 <실시예 5>와 동일한 방법으로 MRS 및 FIH 단백질을 발현하였다. 배양 후, 원심분리하여 수득한 젖은 세포를 100 ㎎/㎖ 농도로 물에 희석한 다음, 5 ㎕를 SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동으로 단백질 발현을 분석하였다.Specifically, pBAD-MRSwt or pBAD-MRS1m to pBAD-MRS5m and pET-FIH were transformed into E. coli B834, and MRS and FIH proteins were expressed in the same manner as in Example 5 above. After the incubation, the wet cells obtained by centrifugation were diluted with water to a concentration of 100 mg / ml, and then 5 μl was analyzed for protein expression by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

그 결과, 도 7에서 나타내는 바와 같이 MRS5pm 변이체를 발현시킨 경우에는 메티오닌을 처리했을 때보다 pM을 처리한 경우에 6xH-FIH 단백질이 유의적으로 발현됨을 확인하였다. 아울러, MRS4pm 변이체를 발현시킨 경우 6xH-FIH에 pM 표지 단백질의 발현되었으나, 야생형 및 MRS5pm 변이체를 발현시킨 경우에 비해 xH-FIH에 pM 표지 단백질이 적게 발현됨을 확인하였다(도 7). MRS4pm 변이체는 MRS5pm 변이체에서 치환한 5 개의 아미노산 잔기 중 Leu13을 세린으로 치환하는 것을 제외한 네 개의 아미노산 잔기만 치환한 변이체이므로, 상기 결과는 MRS 변이체에 의한 pM 표지 단백질의 발현에서 Leu13 잔기를 세린으로 치환하는 것이 중요함을 확인하였다.
As a result, as shown in Fig. 7, when the MRS5pm mutant was expressed, 6xH-FIH protein was significantly expressed when pM was treated than when methionine was treated. In addition, when the MRS4pm mutant was expressed, the pM-labeled protein was expressed in 6xH-FIH, but the pM-labeled protein was less expressed in the xH-FIH compared to the wild type and MRS5pm mutant (FIG. 7). Since the MRS4pm mutant is a mutant in which only four amino acid residues are substituted except that Leu13 is replaced with serine in the 5 amino acid residues substituted in the MRS5pm mutant, the above result indicates that the Leu13 residue is substituted with serine in the expression of the pM labeled protein by the MRS mutant It is important that

<< 실시예Example 7>  7> pMpM 표지 6 Cover 6 xHxH -E-E GFPGFP 및 6 And 6 xHxH -- FIHFIH 단백질 부분 분리 정제  Protein fractionation purification

발현된 pM 표지 단백질을 정제하기 위하여 Ni-NTA-아가로오즈 크로마토그래피를 통하여 pM이 표지된 6xH-표적 단백질을 부분 분리정제하였다.To purify the expressed pM-labeled protein, the pM-labeled 6xH-target protein was partially purified by Ni-NTA-agarose chromatography.

구체적으로, pM이 표지된 6xH-표적 단백질의 분리를 위하여 상기 <실시예 5> 또는 <실시예 6>에서 배양한 MRS5pm 변이체를 포함하여 pM 표지 단백질을 발현한 대장균을 원심분리하여 세포를 수득하였다. 그런 다음, 배양액 100 ㎖ 당 세포 파괴용 완충액(20 mM 트리스-HCl(Tris-HCl), 300 mM NaCL, 2 mM 2-머캅토에탄올(2-mercaptoethanol), 1 mM PMSF 및 5 % glycerol) 1 내지 2 ㎖에 분산한 후, 초음파 파쇄하였다. 파쇄액은 15,000 rpm에서 20 분간 원심분리 하여 상등액을 수득하고, 이를 Ni-NTA-아가로오즈 크로마토그래피로 부분 분리정제하였다.Specifically, E. coli expressing the pM-labeled protein including the MRS 5pm mutant cultured in Example 5 or 6 was centrifuged to isolate pM-labeled 6xH-target protein, and cells were obtained . Subsequently, 1 ml of a cell destruction buffer (20 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, 2 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM PMSF and 5% glycerol) 2 ml, followed by ultrasonic disruption. The disrupted solution was centrifuged at 15,000 rpm for 20 minutes to obtain a supernatant, which was partially purified by Ni-NTA-agarose chromatography.

그 결과, 도 8에서 나타난 바와 같이 단계 구배 Ni-NTA-아가로오즈 크로마토그래피 중 150mM 이미다졸(imidazole) 농도에서 6xHis-태그된 표적 단백질을 부분 분리정제함을 확인하였다(도 8).
As a result, it was confirmed that the 6xHis-tagged target protein was partially purified at a concentration of 150 mM imidazole in the step gradient Ni-NTA-agarose chromatography as shown in FIG. 8 (FIG. 8).

<< 실시예Example 8>  8> pMpM 표지 6 Cover 6 xHxH -E-E GFPGFP 및 6 And 6 xHxH -- FIHFIH 단백질의 광활성 공유 결합 분석 Photoactive covalent binding analysis of proteins

발현된 표적 단백질에 표지된 pM의 광활성을 가지는 것을 확인하기 위하여, 발현된 표적 단백질의 광활성 공유 결합을 분석하였다.To confirm that the expressed target protein has the photoactivity of the labeled pM, the photoactive covalent bonding of the expressed target protein was analyzed.

구체적으로, 상기 <실시예 7>에서 부분 분리정제한 pM 표지 단백질에 365 nm 파장의 UV를 조사하여 단백질간의 이량체(dimer) 형성을 확인하였다.Specifically, the pM labeled protein purified in Example 7 was irradiated with UV at a wavelength of 365 nm to confirm dimer formation between proteins.

그 결과, 단량체(monomer)로 존재한다고 알려진 EGFP 단백질 간의 이량체를 형성하지 않음을 확인하였다. 또한, 도 9에서 나타낸 바와 같이 6xH-FIH는 C-말단으로 이량체를 형성한다고 알려져 있으며, 이량체 형성 부위에 3 개의 메티오닌 잔기가 존재하고, 이 중 2 개의 잔기가 서로 대응되는 FIH 메티오닌 잔기와 매우 밀접한 구조를 보이는 것으로 알려져 있다(도 9). 그러나, FIH 단백질 또한 본 발명의 배양 및 IPTG로 인한 유도 조건에서는 LB 배지에서의 IPTG 유도 조건(Lee등, Biol Chem, 278, 7558-63, 2003)과 다르게 UV 조사시 단백질이 침전물로 존재함을 확인하였다.
As a result, it was confirmed that no dimer was formed between the EGFP proteins known to be present as a monomer. Further, as shown in FIG. 9, it is known that 6xH-FIH forms a dimer at the C-terminus, and there are three methionine residues at the dimer formation site, two residues of FIH methionine residue corresponding to each other And is known to show a very close structure (Fig. 9). However, unlike the IPTG induction conditions (Lee et al., Biol Chem, 278, 7558-63, 2003) in the LB medium, the FIH protein was found to be present as a precipitate upon UV irradiation under the induction conditions induced by the culture of the present invention and IPTG Respectively.

<< 실시예Example 9>  9> pMpM 표지 6 Cover 6 xHxH -- GFPGFP // FIHFIH 단백질의 부분 분리 정제 및 광활성 공유 결합 분석 Partial separation purification of proteins and photoactive covalent binding analysis

상기 <실시예 9>의 단백질에서 광활성 공유결합이 형성되지 않음을 극복하기 위해, FIH의 아미노말단에 EGFP를 결합하여 발현한 GFP/FIH 단백질을 대장균에서 발현하였다.In order to overcome the absence of photoactive covalent bonds in the protein of Example 9, GFP / FIH protein expressed by binding EGFP to the amino terminus of FIH was expressed in E. coli.

구체적으로, pBAD-MRS5m 및 상기 <실시예 2>에서 제조한 pET-GFP/FIH를 E. coli B834에 형질전환한 후, 상기 <실시예 5>와 동일한 방법으로 MRS 변이체 및 GFP/FIH 단백질을 발현하였다. 그런 다음, 상기 <실시예 7>과 동일한 방법으로 Ni-NTA-아가로오즈 크로마토그래피를 통하여 pM이 표지된 6xH-GFP/FIH 단백질을 부분 분리정제하였으며, 365 nm 파장의 UV를 조사하여 단백질 간의 이량체(dimer) 형성을 SDS-폴리아크릴아미드 겔에 전개 후 코마시에 브릴리언트 블루 R-250(Coomassie brilliant blue R-250) 염색 및 웨스턴블럿팅(westeren blotting) 분석을 통해 확인하였다.Specifically, pBAD-MRS5m and pET-GFP / FIH prepared in Example 2 were transformed into E. coli B834, and the MRS mutant and the GFP / FIH protein were reacted in the same manner as in Example 5, Lt; / RTI &gt; Subsequently, the 6xH-GFP / FIH protein labeled with pM was partially purified by Ni-NTA-agarose chromatography in the same manner as in Example 7, Dimer formation was confirmed on a SDS-polyacrylamide gel followed by Coomassie brilliant blue R-250 staining and westeren blotting analysis.

웨스턴블럿팅을 위하여, SDS-PAGE 후 니트로셀룰로오즈(nitrocellulose, NC) 멤브레인으로 단백질을 이동시켜 6xH 특이 마우스 단일클론항체(Aviva Systems biology, 미국) 및 겨자무과산화수소(Horse-radish peroxidase)가 결합된 항 마우스 IgG 염소 항체(Millipore, 미국)를 순차적으로 결합시켰다. 그런 다음, Amersham ECL 웨스턴블럿팅 검출시약(GE Healthcare, 미국)을 처리하여 확인하였다.For Western blotting, the proteins were transferred to a nitrocellulose (NC) membrane after SDS-PAGE, and the protein bound to 6xH specific mouse monoclonal antibody (Aviva Systems biology, USA) and horse-radish peroxidase A mouse IgG goat antibody (Millipore, USA) was sequenced. Then, Amersham ECL Western Blotting Detection Reagent (GE Healthcare, USA) was processed and confirmed.

그 결과, 도 10에서 나타난 바와 같이 6xH-GFP/FIH 단백질을 소량 분리 정제하였으며(도 10A), 6xH는 이 tag를 인위적으로 넣어준 단백질인 GFP-FIH에만 존재하므로, 단백질이 완전히 정제되지 않아 72 KDa 위치에 몇 개 단백질 밴드가 존재하나, 6xH 특이 항체에 반응하는 밴드는 1 개뿐임을 알 수 있어, 386 nm의 UV 조사시 pM이 표지된 6xH-GFP/FIH 단백질이 이량체를 형성하는 것을 웨스턴블럿팅을 통하여 확인하였다(도 10B).As a result, as shown in FIG. 10, a small amount of 6xH-GFP / FIH protein was isolated and purified (FIG. 10A). Since 6xH was present only in the artificially inserted protein GFP-FIH, the protein was not completely purified It is known that there are only a few bands reacting to the 6xH specific antibody at the KDa position, and that the 6xH-GFP / FIH protein labeled with pM upon UV irradiation at 386 nm forms a dimer, Blotting (Fig. 10B).

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis <130> 2013P-04-051 <160> 24 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 548 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 1 Thr Gln Val Ala Lys Lys Ile Leu Val Thr Cys Ala Leu Pro Tyr Ala 1 5 10 15 Asn Gly Ser Ile His Leu Gly His Met Leu Glu His Ile Gln Ala Asp 20 25 30 Val Trp Val Arg Tyr Gln Arg Met Arg Gly His Glu Val Asn Phe Ile 35 40 45 Cys Ala Asp Asp Ala His Gly Thr Pro Ile Met Leu Lys Ala Gln Gln 50 55 60 Leu Gly Ile Thr Pro Glu Gln Met Ile Gly Glu Met Ser Gln Glu His 65 70 75 80 Gln Thr Asp Phe Ala Gly Phe Asn Ile Ser Tyr Asp Asn Tyr His Ser 85 90 95 Thr His Ser Glu Glu Asn Arg Gln Leu Ser Glu Leu Ile Tyr Ser Arg 100 105 110 Leu Lys Glu Asn Gly Phe Ile Lys Asn Arg Thr Ile Ser Gln Leu Tyr 115 120 125 Asp Pro Glu Lys Gly Met Phe Leu Pro Asp Arg Phe Val Lys Gly Thr 130 135 140 Cys Pro Lys Cys Lys Ser Pro Asp Gln Tyr Gly Asp Asn Cys Glu Val 145 150 155 160 Cys Gly Ala Thr Tyr Ser Pro Thr Glu Leu Ile Glu Pro Lys Ser Val 165 170 175 Val Ser Gly Ala Thr Pro Val Met Arg Asp Ser Glu His Phe Phe Phe 180 185 190 Asp Leu Pro Ser Phe Ser Glu Met Leu Gln Ala Trp Thr Arg Ser Gly 195 200 205 Ala Leu Gln Glu Gln Val Ala Asn Lys Met Gln Glu Trp Phe Glu Ser 210 215 220 Gly Leu Gln Gln Trp Asp Ile Ser Arg Asp Ala Pro Tyr Phe Gly Phe 225 230 235 240 Glu Ile Pro Asn Ala Pro Gly Lys Tyr Phe Tyr Val Trp Leu Asp Ala 245 250 255 Pro Ile Gly Tyr Met Gly Ser Phe Lys Asn Leu Cys Asp Lys Arg Gly 260 265 270 Asp Ser Val Ser Phe Asp Glu Tyr Trp Lys Lys Asp Ser Thr Ala Glu 275 280 285 Leu Tyr His Phe Ile Gly Lys Asp Ile Val Tyr Phe His Ser Leu Phe 290 295 300 Trp Pro Ala Met Leu Glu Gly Ser Asn Phe Arg Lys Pro Ser Asn Leu 305 310 315 320 Phe Val His Gly Tyr Val Thr Val Asn Gly Ala Lys Met Ser Lys Ser 325 330 335 Arg Gly Thr Phe Ile Lys Ala Ser Thr Trp Leu Asn His Phe Asp Ala 340 345 350 Asp Ser Leu Arg Tyr Tyr Tyr Thr Ala Lys Leu Ser Ser Arg Ile Asp 355 360 365 Asp Ile Asp Leu Asn Leu Glu Asp Phe Val Gln Arg Val Asn Ala Asp 370 375 380 Ile Val Asn Lys Val Val Asn Leu Ala Ser Arg Asn Ala Gly Phe Ile 385 390 395 400 Asn Lys Arg Phe Asp Gly Val Leu Ala Ser Glu Leu Ala Asp Pro Gln 405 410 415 Leu Tyr Lys Thr Phe Thr Asp Ala Ala Glu Val Ile Gly Glu Ala Trp 420 425 430 Glu Ser Arg Glu Phe Gly Lys Ala Val Arg Glu Ile Met Ala Leu Ala 435 440 445 Asp Leu Ala Asn Arg Tyr Val Asp Glu Gln Ala Pro Trp Val Val Ala 450 455 460 Lys Gln Glu Gly Arg Asp Ala Asp Leu Gln Ala Ile Cys Ser Met Gly 465 470 475 480 Ile Asn Leu Phe Arg Val Leu Met Thr Tyr Leu Lys Pro Val Leu Pro 485 490 495 Lys Leu Thr Glu Arg Ala Glu Ala Phe Leu Asn Thr Glu Leu Thr Trp 500 505 510 Asp Gly Ile Gln Gln Pro Leu Leu Gly His Lys Val Asn Pro Phe Lys 515 520 525 Ala Leu Tyr Asn Arg Ile Asp Met Arg Gln Val Glu Ala Leu Val Glu 530 535 540 Ala Ser Lys Glu 545 <210> 2 <211> 1644 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 2 actcaagtcg cgaagaaaat tctggtgacg tgcgcactgc cgtacgctaa cggctcaatc 60 cacctcggcc atatgctgga gcacatccag gctgatgtct gggtccgtta ccagcgaatg 120 cgcggccacg aggtcaactt catctgcgcc gacgatgccc acggtacacc gatcatgctg 180 aaagctcagc agcttggtat caccccggag cagatgattg gcgaaatgag tcaggagcat 240 cagactgatt tcgcaggctt taacatcagc tatgacaact atcactcgac gcacagcgaa 300 gagaaccgcc agttgtcaga acttatctac tctcgcctga aagaaaacgg ttttattaaa 360 aaccgcacca tctctcagct gtacgatccg gaaaaaggca tgttcctgcc ggaccgtttt 420 gtgaaaggca cctgcccgaa atgtaaatcc ccggatcaat acggcgataa ctgcgaagtc 480 tgcggcgcga cctacagccc gactgaactg atcgagccga aatcggtggt ttctggcgct 540 acgccggtaa tgcgtgattc tgaacacttc ttctttgatc tgccctcttt cagcgaaatg 600 ttgcaggcat ggacccgcag cggtgcgttg caggagcagg tggcaaataa aatgcaggag 660 tggtttgaat ctggcctgca acagtgggat atctcccgcg acgcccctta cttcggtttt 720 gaaattccga acgcgccggg caaatatttc tacgtctggc tggacgcacc gattggctac 780 atgggttctt tcaagaatct gtgcgacaag cgcggcgaca gcgtaagctt cgatgaatac 840 tggaagaaag actccaccgc cgagctgtac cacttcatcg gtaaagatat tgtttacttc 900 cacagcctgt tctggcctgc catgctggaa ggcagcaact tccgcaagcc gtccaacctg 960 tttgttcatg gctatgtgac ggtgaacggc gcaaagatgt ccaagtctcg cggcaccttt 1020 attaaagcca gcacctggct gaatcatttt gacgcagaca gcctgcgtta ctactacact 1080 gcgaaactct cttcgcgcat tgatgatatc gatctcaacc tggaagattt cgttcagcgt 1140 gtgaatgccg atatcgttaa caaagtggtt aacctggcct cccgtaatgc gggctttatc 1200 aacaagcgtt ttgacggcgt gctggcaagc gaactggctg acccgcagtt gtacaaaacc 1260 ttcactgatg ccgctgaagt gattggtgaa gcgtgggaaa gccgtgaatt tggtaaagcc 1320 gtgcgcgaaa tcatggcgct ggctgatctg gctaaccgct atgtcgatga acaggctccg 1380 tgggtggtgg cgaaacagga aggccgcgat gccgacctgc aggcaatttg ctcaatgggc 1440 atcaacctgt tccgcgtgct gatgacttac ctgaagccgg tactgccgaa actgaccgag 1500 cgtgcagaag cattcctcaa tacggaactg acctgggatg gtatccagca accgctgctg 1560 ggccacaaag tgaatccgtt caaggcgctg tataaccgca tcgatatgag gcaggttgaa 1620 gcactggtgg aagcctctaa agaa 1644 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TET-Xba-F <400> 3 ttcccctcta gaaataattt tgtttaac 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ET-Bam-R <400> 4 gcgcggatcc gcgcggcacc aggccgc 27 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-Bam-F <400> 5 cgggatccat ggtgagcaag ggcgag 26 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-Xho-R <400> 6 ccgctcgagt tacttgtaca gctcgtc 27 <210> 7 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP/FIH-R <400> 7 cgccgctgtc ccgccgagag tgatcccg 28 <210> 8 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP/FIH-F <400> 8 actctcggcg ggacagcggc ggaggctg 28 <210> 9 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FIH-Xho-R <400> 9 ttccctcgag acccctggca ggctag 26 <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Nco-F <400> 10 aattccatgg ctcaagtcgc gaa 23 <210> 11 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Kpn-R <400> 11 cagcggtacc ttattcttta gaggcttcca cc 32 <210> 12 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BAD-F <400> 12 atgccatagc atttttatcc a 21 <210> 13 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-A12G-F <400> 13 gacgtgcggc ctgccgtacg ctaacggctc aatcc 35 <210> 14 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-A12G-R <400> 14 acggcaggcc gcacgtcacc agaattttct t 31 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-L13G-F <400> 15 gggccgtacg ctaacggctc aatc 24 <210> 16 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-L13G-R <400> 16 gattgagccg ttagcgtacg gccctgcgca cgtcaccag 39 <210> 17 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-AL/GS-F <400> 17 gacgtgcggc tcgccgtacg ctaacggctc aatc 34 <210> 18 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-AL/GS-R <400> 18 acggcgagcc gcacgtcacc agaattttct tcgc 34 <210> 19 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Y260F-F <400> 19 accgattggc ttcatgggtt ctttcaagaa tctgtgcga 39 <210> 20 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Y260F-R <400> 20 aagaacccat gaagccaatc ggtgcgtcca gc 32 <210> 21 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-I297V-F <400> 21 ggtaaagatg ttgtttactt cctgagcctg ttctggcc 38 <210> 22 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-I297V-R <400> 22 ggctcaggaa gtaaacaaca tctttaccga tgaagtggta cag 43 <210> 23 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-H301L-F <400> 23 gatattgttt acttcctgag cctgttctgg cctgc 35 <210> 24 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-H301L-R <400> 24 cagaacaggc tcaggaagta aacaatatct ttacc 35 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine          mimetics labeled protein biosynthesis <130> 2013P-04-051 <160> 24 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 548 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 1 Thr Gln Val Ala Lys Lys Ile Leu Val Thr Cys Ala Leu Pro Tyr Ala   1 5 10 15 Asn Gly Ser Ile His Leu Gly His Met Leu Glu His Ile Gln Ala Asp              20 25 30 Val Trp Val Arg Tyr Gln Arg Met Met Arg Gly His Glu Val Asn Phe Ile          35 40 45 Cys Ala Asp Asp Ala His Gly Thr Pro Ile Met Leu Lys Ala Gln Gln      50 55 60 Leu Gly Ile Thr Pro Glu Gln Met Ile Gly Glu Met Ser Gln Glu His  65 70 75 80 Gln Thr Asp Phe Ala Gly Phe Asn Ile Ser Tyr Asp Asn Tyr His Ser                  85 90 95 Thr His Ser Glu Glu Asn Arg Gln Leu Ser Glu Leu Ile Tyr Ser Arg             100 105 110 Leu Lys Glu Asn Gly Phe Ile Lys Asn Arg Thr Ile Ser Gln Leu Tyr         115 120 125 Asp Pro Glu Lys Gly Met Phe Leu Pro Asp Arg Phe Val Lys Gly Thr     130 135 140 Cys Pro Lys Cys Lys Ser Pro Asp Gln Tyr Gly Asp Asn Cys Glu Val 145 150 155 160 Cys Gly Ala Thr Tyr Ser Pro Thr Glu Leu Ile Glu Pro Lys Ser Val                 165 170 175 Val Ser Gly Ala Thr Pro Val Met Arg Asp Ser Glu His Phe Phe Phe             180 185 190 Asp Leu Pro Ser Phe Ser Glu Met Leu Gln Ala Trp Thr Arg Ser Gly         195 200 205 Ala Leu Gln Glu Gln Val Ala Asn Lys Met Gln Glu Trp Phe Glu Ser     210 215 220 Gly Leu Gln Gln Trp Asp Ile Ser Arg Asp Ala Pro Tyr Phe Gly Phe 225 230 235 240 Glu Ile Pro Asn Ala Pro Gly Lys Tyr Phe Tyr Val Trp Leu Asp Ala                 245 250 255 Pro Ile Gly Tyr Met Gly Ser Phe Lys Asn Leu Cys Asp Lys Arg Gly             260 265 270 Asp Ser Val Ser Phe Asp Glu Tyr Trp Lys Lys Asp Ser Thr Ala Glu         275 280 285 Leu Tyr His Phe Ile Gly Lys Asp Ile Val Tyr Phe His Ser Leu Phe     290 295 300 Trp Pro Ala Met Leu Glu Gly Ser Asn Phe Arg Lys Pro Ser Asn Leu 305 310 315 320 Phe Val His Gly Tyr Val Thr Val Asn Gly Ala Lys Met Ser Ser Ser Ser                 325 330 335 Arg Gly Thr Phe Ile Lys Ala Ser Thr Trp Leu Asn His Phe Asp Ala             340 345 350 Asp Ser Leu Arg Tyr Tyr Tyr Thr Ala Lys Leu Ser Ser Arg Ile Asp         355 360 365 Asp Ile Asp Leu Asn Leu Glu Asp Phe Val Gln Arg Val Asn Ala Asp     370 375 380 Ile Val Asn Lys Val Val Asn Leu Ala Ser Arg Asn Ala Gly Phe Ile 385 390 395 400 Asn Lys Arg Phe Asp Gly Val Leu Ala Ser Glu Leu Ala Asp Pro Gln                 405 410 415 Leu Tyr Lys Thr Phe Thr Asp Ala Ala Glu Val Ile Gly Glu Ala Trp             420 425 430 Glu Ser Arg Glu Phe Gly Lys Ala Val Arg Glu Ile Met Ala Leu Ala         435 440 445 Asp Leu Ala Asn Arg Tyr Val Asp Glu Gln Ala Pro Trp Val Val Ala     450 455 460 Lys Gln Glu Gly Arg Asp Ala Asp Leu Gln Ala Ile Cys Ser Met Gly 465 470 475 480 Ile Asn Leu Phe Arg Val Leu Met Thr Tyr Leu Lys Pro Val Leu Pro                 485 490 495 Lys Leu Thr Glu Ala Gla Ala Phe Leu Asn Thr Glu Leu Thr Trp             500 505 510 Asp Gly Ile Gln Gln Pro Leu Leu Gly His Lys Val Asn Pro Phe Lys         515 520 525 Ala Leu Tyr Asn Arg Ile Asp Met Arg Gln Val Glu Ala Leu Val Glu     530 535 540 Ala Ser Lys Glu 545 <210> 2 <211> 1644 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 2 actcaagtcg cgaagaaaat tctggtgacg tgcgcactgc cgtacgctaa cggctcaatc 60 cacctcggcc atatgctgga gcacatccag gctgatgtct gggtccgtta ccagcgaatg 120 cgcggccacg aggtcaactt catctgcgcc gacgatgccc acggtacacc gatcatgctg 180 aaagctcagc agcttggtat caccccggag cagatgattg gcgaaatgag tcaggagcat 240 cagactgatt tcgcaggctt taacatcagc tatgacaact atcactcgac gcacagcgaa 300 gagaaccgcc agttgtcaga acttatctac tctcgcctga aagaaaacgg ttttattaaa 360 aaccgcacca tctctcagct gtacgatccg gaaaaaggca tgttcctgcc ggaccgtttt 420 gtgaaaggca cctgcccgaa atgtaaatcc ccggatcaat acggcgataa ctgcgaagtc 480 tgcggcgcga cctacagccc gactgaactg atcgagccga aatcggtggt ttctggcgct 540 acgccggtaa tgcgtgattc tgaacacttc ttctttgatc tgccctcttt cagcgaaatg 600 ttgcaggcat ggacccgcag cggtgcgttg caggagcagg tggcaaataa aatgcaggag 660 tggtttgaat ctggcctgca acagtgggat atctcccgcg acgcccctta cttcggtttt 720 gaaattccga acgcgccggg caaatatttc tacgtctggc tggacgcacc gattggctac 780 atgggttctt tcaagaatct gtgcgacaag cgcggcgaca gcgtaagctt cgatgaatac 840 tggaagaaag actccaccgc cgagctgtac cacttcatcg gtaaagatat tgtttacttc 900 cacagcctgt tctggcctgc catgctggaa ggcagcaact tccgcaagcc gtccaacctg 960 tttgttcatg gctatgtgac ggtgaacggc gcaaagatgt ccaagtctcg cggcaccttt 1020 attaaagcca gcacctggct gaatcatttt gacgcagaca gcctgcgtta ctactacact 1080 gcgaaactct cttcgcgcat tgatgatatc gatctcaacc tggaagattt cgttcagcgt 1140 gtgaatgccg atatcgttaa caaagtggtt aacctggcct cccgtaatgc gggctttatc 1200 aacaagcgtt ttgacggcgt gctggcaagc gaactggctg acccgcagtt gtacaaaacc 1260 ttcactgatg ccgctgaagt gattggtgaa gcgtgggaaa gccgtgaatt tggtaaagcc 1320 gtgcgcgaaa tcatggcgct ggctgatctg gctaaccgct atgtcgatga acaggctccg 1380 tgggtggtgg cgaaacagga aggccgcgat gccgacctgc aggcaatttg ctcaatgggc 1440 atcaacctgt tccgcgtgct gatgacttac ctgaagccgg tactgccgaa actgaccgag 1500 cgtgcagaag cattcctcaa tacggaactg acctgggatg gtatccagca accgctgctg 1560 ggccacaaag tgaatccgtt caaggcgctg tataaccgca tcgatatgag gcaggttgaa 1620 gcactggtgg aagcctctaa agaa 1644 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TET-Xba-F <400> 3 ttcccctcta gaaataattt tgtttaac 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ET-Bam-R <400> 4 gcgcggatcc gcgcggcacc aggccgc 27 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-Bam-F <400> 5 cgggatccat ggtgagcaag ggcgag 26 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-Xho-R <400> 6 ccgctcgagt tacttgtaca gctcgtc 27 <210> 7 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP / FIH-R <400> 7 cgccgctgtc ccgccgagag tgatcccg 28 <210> 8 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP / FIH-F <400> 8 actctcggcg ggacagcggc ggaggctg 28 <210> 9 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FIH-Xho-R <400> 9 ttccctcgag acccctggca ggctag 26 <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Nco-F <400> 10 aattccatgg ctcaagtcgc gaa 23 <210> 11 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Kpn-R <400> 11 cagcggtacc ttattcttta gaggcttcca cc 32 <210> 12 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BAD-F <400> 12 atgccatagc atttttatcc a 21 <210> 13 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-A12G-F <400> 13 gacgtgcggc ctgccgtacg ctaacggctc aatcc 35 <210> 14 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-A12G-R <400> 14 acggcaggcc gcacgtcacc agaattttct t 31 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-L13G-F <400> 15 gggccgtacg ctaacggctc aatc 24 <210> 16 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-L13G-R <400> 16 gattgagccg ttagcgtacg gccctgcgca cgtcaccag 39 <210> 17 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-AL / GS-F <400> 17 gacgtgcggc tcgccgtacg ctaacggctc aatc 34 <210> 18 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-AL / GS-R <400> 18 acggcgagcc gcacgtcacc agaattttct tcgc 34 <210> 19 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Y260F-F <400> 19 accgattggc ttcatgggtt ctttcaagaa tctgtgcga 39 <210> 20 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-Y260F-R <400> 20 aagaacccat gaagccaatc ggtgcgtcca gc 32 <210> 21 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-I297V-F <400> 21 ggtaaagatg ttgtttactt cctgagcctg ttctggcc 38 <210> 22 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-I297V-R <400> 22 ggctcaggaa gtaaacaaca tctttaccga tgaagtggta cag 43 <210> 23 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-H301L-F <400> 23 gatattgttt acttcctgag cctgttctgg cctgc 35 <210> 24 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MRS-H301L-R <400> 24 cagaacaggc tcaggaagta aacaatatct ttacc 35

Claims (9)

서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 메티오닐 tRNA 합성효소(methionyl tRNA synthase, MRS)의 아미노산 서열 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌(Ala)이 글리신(glysine)으로, 13 번째 위치의 류신(leucine)이 세린(serine)으로, 260 번째 위치의 티로신(tyrosine)이 페닐알라닌(phenylalanine)으로, 297 번째 위치의 이소류신(isoleucine)이 발린(valine)으로 및 301 번째 위치의 히스티딘(histidine)이 류신으로 치환된 아미노산 서열로 구성된, 표적 단백질에 광메티오닌(photomethionine, pM) 도입을 위한 MRS 변이체.
The alanine (Ala) at the 12th position from the N-terminal of the amino acid sequence of the methionyl tRNA synthase (MRS) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced by glycine and the leucine at the thirteenth position Tyrosine at the 260th position is substituted with phenylalanine, isoleucine at the 297th position is valine, and histidine at the 301th position is substituted by leucine. MRS variants for the introduction of photomethionine (pM) into the target protein, consisting of the amino acid sequence of the gene.
삭제delete 삭제delete 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 MRS를 점 돌연변이를 통해 전체 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 12 번째 위치의 알라닌이 글리신으로, 13 번째 위치의 류신이 세린으로, 260 번째 위치의 티로신이 페닐알라닌으로, 297 번째 위치의 이소류신이 발린으로 및 301 번째 위치의 히스티딘이 류신으로 치환된 아미노산 서열을 제조하는 단계를 포함하는, 표적 단백질에 pM 도입을 위한 MRS 변이체의 제조 방법.
The MRS consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is converted to phenylalanine at tyrosine at the 260th position, alanine at the 12th position to glycine at the 13th position, serine at the 13th position, Preparing an amino acid sequence in which the isoleucine valine at position 297 and the histidine at position 301 are substituted with leucine.
삭제delete 제 1항의 MRS 변이체를 포함하는 표적 단백질에 대한 pM 도입용 시약 조성물.
A reagent composition for introducing pM to a target protein comprising the MRS variant of claim 1.
1) 표적 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터 및 제 1항의 MRS 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터를 제조하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 발현 벡터를 동시에 숙주세포에 도입하여 형질전환체를 제조하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 형질전환체를 배양하여 pM이 표지된 표적 단백질을 발현시키는 단계를 포함하는, 표적 단백질로의 pM의 도입 방법.
1) preparing an expression vector comprising a polynucleotide encoding a target protein and an expression vector comprising a polynucleotide encoding the MRS variant of claim 1;
2) introducing the expression vector of step 1) simultaneously into a host cell to prepare a transformant; And
3) A method for introducing pM into a target protein, comprising the step of culturing the transformant of step 2) to express a target protein having pM.
제 7항에 있어서, 상기 단계 1)의 벡터는 플라스미드 벡터인 것을 특징으로 하는 표적 단백질로의 pM 도입 방법.
8. The method according to claim 7, wherein the vector of step 1) is a plasmid vector.
제 7항에 있어서, 상기 단계 2)의 숙주세포는 대장균(E. coli), 원핵 생물, 효모 또는 진핵 세포인 것을 특징으로 하는 표적 단백질로의 pM 도입 방법.The method according to claim 7, wherein the host cell of step 2) is E. coli , prokaryote, yeast or eukaryotic cell.
KR1020130061895A 2013-05-30 2013-05-30 Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis KR101582655B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061895A KR101582655B1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis
US14/894,756 US9914757B2 (en) 2013-05-30 2014-05-29 Methionyl tRNA synthetase for biosynthesis of photomethionine-labeled protein and method for preparing photoactive protein G variant using same
PCT/KR2014/004803 WO2014193176A1 (en) 2013-05-30 2014-05-29 Methionyl trna synthetase for biosynthesis of photomethionine-labeled protein and method for preparing photoactive protein g variant using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061895A KR101582655B1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140140896A KR20140140896A (en) 2014-12-10
KR101582655B1 true KR101582655B1 (en) 2016-01-20

Family

ID=52458546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130061895A KR101582655B1 (en) 2013-05-30 2013-05-30 Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101582655B1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Proc Natl Acad Sci U S A., Vol. 106, No. 36, P.p. 15285-15290 (2009.09.08.)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140140896A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akiyama et al. cDNA Cloning and Interferon γ Down-Regulation of Proteasomal Aubunits X and Y
KR100975596B1 (en) Library of translational fusion partners for producing recombinant proteins and translational fusion partners screened therefrom
CN105821078A (en) MGMT-Based method for obtaining high yield of recombinant protein expression
CN109803679A (en) Production seleno biological agent in organism is recompiled in genome
KR102106773B1 (en) Fusion tag for increasing water solubility and expression level of target protein and uses thereof
WO2021185360A1 (en) Novel truncated sortase variants
US11952602B2 (en) Variants of porcine trypsin
US11447780B2 (en) Preparation of wheat cysteine protease triticain-alpha produced in soluble form and method of producing same
KR101582655B1 (en) Methionyl tRNA synthase mutants for photoactive methionine mimetics labelled protein biosynthesis
US20100099142A1 (en) Processing of Peptides and Proteins
KR101634078B1 (en) Process for producing protein capable of forming inclusion body
DK2643457T3 (en) COMPOSITIONS AND PROCEDURES FOR YOUR ENTEROKINASE PREPARATION
KR20080098298A (en) A novel ylmpo1 gene derived from yarrowia lipolytica and a process for preparing a glycoprotein not being mannosylphosphorylated by using a mutated yarrowia lipolytica in which ylmpo1 gene is disrupted
Feeney et al. Novel protein purification system utilizing an N-terminal fusion protein and a caspase-3 cleavable linker
JP4870574B2 (en) Peptide and protein processing
Kanno et al. Sequence specificity and efficiency of protein N-terminal methionine elimination in wheat-embryo cell-free system
KR101658081B1 (en) Method for Preparing Recombinant Protein Using CysQ as a Fusion Expression Partner
KR102009709B1 (en) Method of preparing human parathyroid hormone 1-84 using fusion polypeptide
CN107389945B (en) Method based on vitro reactions System For Screening aspergillus flavus SUMOization target protein
CA3233224A1 (en) Chimeric protein and expression system
US20190300586A1 (en) Artificial forisome bodies with seo-f fusion proteins, plant or yeast cells with vectors for encoding these proteins and vectors for encoding seo-f fusion proteins
KR100818982B1 (en) Transformed e.coli producing antihypertensive peptide and the method for mass producing recombinant antihypertensive peptide using the same
KR101658082B1 (en) Method for Preparing Recombinant Protein Using EDA as a Fusion Expression Partner
KR101598581B1 (en) Photoactive methionine mimetics introduced Protein G mutants
KR20220136704A (en) Method for immobilization of whole-cell catalyst in biomimetics silica for increased thermal stability

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191101

Year of fee payment: 5