KR101893702B1 - Methods for Analyzing a Genotoxicity Using Non-fluorescent Fluorescence Proteins - Google Patents

Methods for Analyzing a Genotoxicity Using Non-fluorescent Fluorescence Proteins Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 변이(mutation)가 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열로 어류를 형질전환 시키는 단계; (b) 상기 형질전환된 어류에 시험물질을 처리하는 단계; 및 (c) 상기 시험물질이 처리된 어류 내 상기 도입된 뉴클레오타이드 서열에서 복귀변이(back mutation)가 발생되어 상기 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 변이되어 발생되는 형광을 측정하는 단계를 포함하는 시험물질의 유전독성 분석방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 형광 단백질 변이체, 바람직하게는 야생형 EGFP 변이체가 형질전환된 제브라피쉬(Brachydanio rerio) 라인인 MutaFish 시스템은 시험물질 처리에 의해 형광 단백질 변이체의 복귀(reversion)가 유발된 형광 치어를 생산하여 시험물질의 유전독성을 측정할 수 있는 매우 우수한 동물 시스템을 제공한다. 따라서, 본 발명의 MutaFish 시스템은 종래기술(예컨대, 에임스 테스트)의 한계점이었던 진핵생물에서 시험물질의 유전독성을 매우 간단하고 신속하게 분석할 수 있다.The present invention provides a method for screening a non-fluorescent fluorescent protein comprising: (a) transforming a fish with a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein having a mutation; (b) treating the transformed fish with the test substance; And (c) measuring fluorescence generated by mutation of the non-fluorescent fluorescent protein into a fluorescent protein by generating a back mutation in the introduced nucleotide sequence in the fish treated with the test substance, And a method for analyzing genotoxicity of a substance. According to the present invention, the MutaFish system, which is a line of fluorescent protein variants of the present invention, preferably a wild-type EGFP mutant transformed with a Brachydanio rerio line, is capable of producing fluorescence (fluorescence) induced by reversion of a fluorescent protein variant It provides an excellent animal system that can produce genetic toxicity of the test substance by producing fry. Thus, the MutaFish system of the present invention can very simply and quickly analyze the genotoxic effects of test substances in eukaryotes, which was a limitation of prior art (e.g., Ames test).

Description

비-형광성 형광 단백질을 이용한 유전독성 분석방법{Methods for Analyzing a Genotoxicity Using Non-fluorescent Fluorescence Proteins}Methods for Analyzing a Genotoxicity Using Non-fluorescent Fluorescence Proteins}

본 발명은 비-형광성 형광 단백질을 이용한 유전독성 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing genotoxicity using a non-fluorescent fluorescent protein.

주변 환경으로 화학물질의 유입은 환경 및 인간 건강에 심대한 위험을 초래한다. 이에, 유럽 및 다른 산업국가들의 최근 법률은 화학물질, 살충제, 살생물제 및 의약품(pharmaceuticals)의 등록을 위해 위험성평가 데이터를 요구하고 있다(Commission of the European Communities, 1967, 1991, 1992, 1993a, b, 1994; CVMP/VICH, 2000; EMEA/CHMP, 2006; VICH, 2004). 화학물질들의 독성을 평가하기 위해 개발된 다양한 유전독성(genotoxicity) 어세이들 중에서 에임스 어세이(Ames assay)가 가장 빈번하게 이용되고 있다(Ames, Durston et al., 1973; Maron and Ames, 1983). 이 방법은 히스티딘이 결핍된 배양에서 성장을 정량함으로써 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 결손 돌연변이체(defective mutant)의 his 유전자에서 점 돌연변이의 회복(reversal)을 검출하는 것에 기반한다. 그러나 에임스 어세이는 다음과 같은 중대한 결점을 가지고 있다: 살모넬라는 발암전구물질(procarcinogens)을 활성 대사물질(reactive metabolites)로 전환시키는 데 필요한 척추동물의 세포 내 기작을 수행할 수 없다. 따라서, MutaMouse(Gossen, de Leeuw et al., 1989), BigBlue mouse(Kohler, Provost et al., 1991), gpt-Δ 트랜스제닉 마우스 시스템(Nohmi, Katoh et al., 1996), 및 rpsL 트랜스제닉 제브라피쉬(Amanuma, Takeda et al., 2000) 같은 다양한 트랜스제닉 동물 시스템들이 개발되었다. 하지만, 상술한 모든 시스템에서 트랜스제닉 리포터 유전자들은 모두 원핵세포 기원으로 동물 기관으로부터 DNA를 추출한 후 적절한 테스트 박테리아(E.coli)로 도입되어 평가되어야만 했다.The introduction of chemicals into the surrounding environment poses a significant risk to the environment and human health. Accordingly, recent legislation in Europe and other industrial countries requires risk assessment data for the registration of chemicals, pesticides, biocides and pharmaceuticals (Commission of the European Communities, 1967, 1991, 1992, 1993a, b, 1994; CVMP/VICH, 2000; EMEA/CHMP, 2006; VICH, 2004). Among the various genotoxicity assays developed to evaluate the toxicity of chemicals, the Ames assay is the most frequently used (Ames, Durston et al. , 1973; Maron and Ames, 1983). This method is based on detecting the reversal of a point mutation in his gene of a Salmonella typhimurium defective mutant by quantifying growth in histidine-deficient cultures. However, the Ames assay has a major drawback: Salmonella is unable to perform the intracellular mechanisms in vertebrates required to convert procarcinogens into reactive metabolites. Thus, MutaMouse (Gossen, de Leeuw et al. , 1989), BigBlue mouse (Kohler, Provost et al. , 1991), gpt-Δ transgenic mouse system (Nohmi, Katoh et al. , 1996), and rpsL transgenics. Various transgenic animal systems such as zebrafish (Amanuma, Takeda et al. , 2000) have been developed. However, in all the systems described above, all of the transgenic reporter genes had to be evaluated by extracting DNA from animal organs of prokaryotic origin and then introducing them into appropriate test bacteria (E.coli).

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification, a number of papers and patent documents are referenced and citations are indicated. The disclosure contents of the cited papers and patent documents are incorporated by reference in this specification as a whole, and the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly described.

본 발명자들은 시험물질에 대한 신규한 유전독성 분석방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 형광 단백질 변이체, 바람직하게는 EGFP(enhanced green fluorescent protein) 변이체(EGFPmut)로 형질전환된 세포 또는 제브라피쉬(zebrafish)를 이용한 유전독성 분석방법(예컨대, MutaFish 모델)을 개발하였고, 이를 이용하여 시험물질의 유전독성을 EGFP 복귀돌연변이체의 형광으로 시각화할 수 있으며 이전의 모델과 비교하여 보다 더 민감하고 용이하게 유전독성을 테스트할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have tried to develop a novel genotoxicity analysis method for test substances. As a result, the present inventors developed a genotoxicity analysis method (eg, MutaFish model) using cells transformed with a fluorescent protein variant, preferably an enhanced green fluorescent protein (EGFP) mutant (EGFP mut) or a zebrafish. And, by using this, the genotoxicity of the test substance can be visualized by fluorescence of the EGFP revertant mutant, and by confirming that the genotoxicity can be tested more sensitively and easily compared to the previous model, the present invention was completed. Became.

본 발명의 목적은 유전독성 분석방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for analyzing genotoxicity.

본 발명의 다른 목적은 유전독성 분석용 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a composition for genotoxicity analysis.

본 발명의 또 다른 목적은 야생형 EGFP 변이체(EGFPmut)를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a wild-type EGFP mutant (EGFP mut).

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent by the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 시험물질의 유전독성 분석방법을 제공한다: (a) 변이(mutation)가 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열로 어류를 형질전환 시키는 단계; (b) 상기 형질전환된 어류에 시험물질을 처리하는 단계; 및 (c) 상기 시험물질이 처리된 어류 내 상기 도입된 뉴클레오타이드 서열에서 복귀변이(back mutation)가 발생되어 상기 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 변이되어 발생되는 형광을 측정하는 단계.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for analyzing genotoxicity of a test substance comprising the following steps: (a) a fish with a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein having mutations. Transforming; (b) treating the transformed fish with a test substance; And (c) measuring fluorescence generated when a back mutation occurs in the introduced nucleotide sequence in the fish treated with the test substance and the non-fluorescent fluorescent protein is mutated into a fluorescent protein.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 변이(mutation)가 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열로 형질전환된 어류를 포함하며, 상기 형질전환된 어류에 시험물질을 처리하여 복귀변이(back mutation)가 발생되는 것을 관찰하는 것을 특징으로 하는 유전독성 분석용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention includes a fish transformed with a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein having a mutation, and the transformed fish is treated with a test substance to perform a reverse mutation ( It provides a composition for genotoxicity analysis, characterized in that observing the occurrence of back mutation).

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 EGFP 변이체(EGFPmut)를 코딩하는 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 2, or a complementary nucleotide sequence thereof, encoding an EGFP mutant (EGFP mut).

본 발명자들은 시험물질에 대한 신규한 유전독성 분석방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 형광 단백질 변이체, 바람직하게는 EGFP(enhanced green fluorescent protein) 변이체(EGFPmut)로 형질전환된 세포 또는 제브라피쉬(zebrafish)를 이용한 유전독성 분석방법(예컨대, MutaFish 모델)을 개발하였고, 이를 이용하여 시험물질의 유전독성을 EGFP 복귀돌연변이체의 형광으로 시각화할 수 있으며 이전의 모델과 비교하여 보다 더 민감하고 용이하게 유전독성을 테스트할 수 있다는 것을 확인하였다.The present inventors have tried to develop a novel genotoxicity analysis method for test substances. As a result, the present inventors developed a genotoxicity analysis method (eg, MutaFish model) using cells transformed with a fluorescent protein variant, preferably an enhanced green fluorescent protein (EGFP) mutant (EGFP mut) or a zebrafish. By using this, it was confirmed that the genotoxicity of the test substance can be visualized by fluorescence of the EGFP revertant mutant, and the genotoxicity can be tested more sensitively and easily compared to the previous model.

화학물질이 DNA와 반응하는 정도 또는 DNA를 변형시키는 정도를 측정하기 위한 단기 검사(short-term test) 방법들이 개발되어 왔으며, 이러한 방법을 이용하여 얻어진 양성 결과는 화학물질의 발암성을 충분히 입증할 수는 없지만 가능성을 제시하고 종종 동물생체정량을 위한 화학물질 선택에 이용되어 왔다. 이러한 단기 검사방법으로, 돌연변이원성 검사(예: 에임스 테스트), 염색체 효과검사(예: 염색체의 수 또는 구조 변화를 측정), 포유동물세포 형질전환 검사(예: 세포의 변화를 측정) 등이 있다.Short-term test methods have been developed to measure the degree to which a chemical substance reacts with DNA or the degree to which DNA is modified, and the positive results obtained using these methods can sufficiently prove the carcinogenicity of the chemical substance. It is not possible, but it does present possibilities and has often been used in the selection of chemicals for biometric quantification in animals. Such short-term testing methods include mutagenicity testing (eg, Ames test), chromosome effect testing (eg, measuring changes in the number or structure of chromosomes), and mammalian cell transformation tests (eg, measuring changes in cells). .

이들 단기 검사 방법들 중 에임스 테스트는 화학물질이 발암물질인지 아닌 지 여부를 평가하기 위해 이용되는 가장 일반적인 방법이다. 에임스 테스트에 따르면, 화학물질의 살모넬라 티피뮤리움 스트레인의 특정 유전인자에 대한 복귀돌연변이(back mutation 또는 revertants) 유발 정도를 측정한다. 에임스 테스트에서 양성결과를 보이는 화학물질은 약 90% 이상의 경우 동물실험에서 발암성을 나타낸다. 에임스 테스트는 다음과 같은 장점을 가진다: (a) 저렴한 비용; (b) 용이성; 및 (c) 신속함. 하지만, 에임스 테스트는 다음과 같은 치명적인 결점을 가진다. 에임스 테스트에서 이용되는 살모넬라는 원핵생물이기 때문에, 진핵생물(예컨대, 인간)의 세포 내 기작을 온전히 반영할 수 없다. 예를 들어, 살모넬라는 발암전구물질(procarcinogens)을 활성 대사물질(reactive metabolites)로 전환시키는 데 필요한 척추동물의 세포 내 기작을 수행할 수 없다. 따라서, 본 발명자들은 상술한 단점을 극복하기 위해 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질을 이용하여 시험물질에 대한 신규한 유전독성 분석방법을 개발하였다.Of these short-term testing methods, the Ames test is the most common method used to assess whether a chemical is a carcinogen or not. According to the Ames test, a measure of the degree to which a chemical causes back mutations or revertants of a specific genetic factor in a strain of Salmonella typhimurium. Chemicals that show positive results in the Ames test show carcinogenicity in animal tests in more than 90% of cases. The Ames test has the following advantages: (a) low cost; (b) ease; And (c) swift. However, the Ames test has the following fatal flaws. Since Salmonella used in the Ames test is prokaryotic, it cannot fully reflect the intracellular mechanisms of eukaryotes (eg, humans). Salmonella, for example, is unable to perform the intracellular mechanisms of vertebrates required to convert procarcinogens into reactive metabolites. Therefore, the present inventors have developed a novel genotoxicity analysis method for a test substance using a mutant non-fluorescent fluorescent protein in order to overcome the above-described disadvantages.

본 발명은 야생형 EGFP 변이체(EGFPmut)로 형질전환된 세포(예: 살모넬라 티피뮤리움; CH4001 및 CH4003 스트레인) 또는 어류(예: MutaFish)를 이용한 시험물질의 유전독성 분석방법을 제공한다.The present invention provides a method for genotoxicity analysis of a test substance using cells transformed with wild-type EGFP mutant (EGFP mut ) (eg, Salmonella typhimurium; CH4001 and CH4003 strains) or fish (eg, MutaFish).

본 발명에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 유전독성 분석방법을 제공한다:According to the present invention, the present invention provides a method for analyzing genotoxicity comprising the following steps:

(a) 변이(mutation)가 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열로 세포 또는 어류를 형질전환 시키는 단계; (a) transforming a cell or fish with a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein with mutation;

(b) 상기 형질전환된 세포 또는 어류에 시험물질을 처리하는 단계; 및 (b) treating the transformed cells or fish with a test substance; And

(c) 상기 시험물질이 처리된 세포 또는 어류 내 상기 도입된 뉴클레오타이드 서열에서 복귀변이(back mutation)가 발생되어 상기 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 변이되어 발생되는 형광을 측정하는 단계.(c) measuring fluorescence generated when a back mutation occurs in the introduced nucleotide sequence in the cells or fish treated with the test substance and the non-fluorescent fluorescent protein is mutated into a fluorescent protein.

상술한 바와 같이, 시험물질이 돌연변이 유발인자로서 기능하는 지 여부를 조사하는 가장 간단한 방법은 세균의 영양성 돌연변이체를 사용하여 복귀(reversion) 실험을 실시하는 방법(예를 들어, 에임스 테스트)이다. 가장 간단한 복귀 실험은 일정수의 돌연변이체 세균을 돌연변이 유발물질이 들어있는 배지에서 배양하면서 거기에서 생기는 복귀돌연변이체(revertants)의 수를 카운팅하는 것이다. 시험물질이 돌연변이 유발인자인 경우, 복귀돌연변이체의 수는 시험물질이 처리되지 않은 배지보다 증가한다.As described above, the simplest method of examining whether a test substance functions as a mutagenic factor is a method of performing a reversion experiment using a vegetative mutant (eg, Ames test). The simplest reversion experiment is to cultivate a certain number of mutant bacteria in a medium containing a mutant and count the number of revertants that occur there. If the test substance is a mutagenic factor, the number of revertants is increased compared to the medium in which the test substance has not been treated.

본 발명자들은 비-형광성 형광 단백질을 세포 또는 어류에 형질전환시켜 얻은 형질전환체를 이용하여 시험물질의 유전독성을 보다 효율적으로 분석하는 방법을 개발하였으며, 본 발명의 방법은 상기 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 변이되어 발생하는 형광을 통한 시각화로 보다 용이하고 신속하게 유전독성을 분석할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 종래기술(에임스 테스트)의 결점인 원핵세포 이용에 따른 진핵생물로 적용할 수 없는 한계점을 극복할 수 있는 매우 우수한 방법이다.The present inventors have developed a method for more efficiently analyzing the genotoxicity of a test substance using a transformant obtained by transforming a non-fluorescent fluorescent protein into cells or fish, and the method of the present invention comprises the non-fluorescent fluorescent protein. It is possible to analyze genotoxicity more easily and quickly by visualization through fluorescence generated by mutation into this fluorescent protein. Therefore, the method of the present invention is a very excellent method capable of overcoming the limitations of the prior art (Ames test) that cannot be applied to eukaryotes due to the use of prokaryotic cells.

본 명세서에서 용어 “변이(mutation)” 또는 “돌연변이(mutation)”는 본 발명에서 이용될 수 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열에서 발생하는 변이를 의미하며, 바람직하게는 형질전환된 세포 또는 어류에서 상기 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 복귀되는 변이(back mutation 또는 revertant)를 의미한다.As used herein, the term “mutation” or “mutation” refers to a mutation occurring in a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein that can be used in the present invention, and preferably a transformed cell Or it refers to a mutation (back mutation or revertant) in which the non-fluorescent fluorescent protein is returned to a fluorescent protein in fish.

일반적으로, DNA 변이는 다양한 인자들(예컨대, 자외선, 바이러스, 트랜스포존, 돌연변이 유발물질, 등)에 의해 유발되며, 생물체 자체(예컨대, 세포 과정 중에 발생하는 초돌연변이(hypermutation))에 의해서 유발될 수 있다. 또한, 돌연변이는 다양한 형태로 DNA 서열의 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 넌센스 돌연변이, 프레임 시프트 돌연변이, 미스센스 돌연변이 등이 있다. 미스센스 돌연변이는 DNA 서열에서 하나의 뉴클레오타이드가 다른 뉴클레오타이드로 대체 또는 치환되는 점돌연변이로 변이된 뉴클레오타이드에 의해 형성된 코돈에 따라 발현되는 단백질이 결정된다. 프레임 시프트 돌연변이는 여러 뉴클레오타이드의 삽입 또는 결실에 의해 유발되는 돌연변이로 삽입 또는 결실된 뉴클레오타이드의 수에 따라 발현되는 단백질이 결정된다. 넌센스 돌연변이는 하나의 뉴클레오타이드가 변화되어 다른 아미노산을 코딩하는 코돈으로의 변이를 유발하는 점돌연변이로, 발현된 변이 단백질이 원래의 활성을 잃어버리는 경우가 발생한다.In general, DNA mutations are caused by various factors (e.g., ultraviolet rays, viruses, transposons, mutagens, etc.), and can be caused by organisms themselves (e.g., hypermutation that occurs during cellular processes). have. In addition, mutations can lead to changes in the DNA sequence in various forms. For example, nonsense mutations, frame shift mutations, missense mutations, and the like. In the missense mutation, a protein expressed according to a codon formed by a nucleotide mutated by a point mutation in which one nucleotide is replaced or substituted with another nucleotide in the DNA sequence is determined. The frame shift mutation is a mutation caused by the insertion or deletion of several nucleotides, and the protein expressed is determined according to the number of nucleotides inserted or deleted. Nonsense mutations are point mutations in which one nucleotide is changed to cause a mutation to a codon encoding another amino acid, and the expressed mutant protein sometimes loses its original activity.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질은 야생형(wild type) 형광 단백질의 뉴클레오타이드 서열 수준에서 (i) 프레임 시프트 변이 또는 (ii) 미스센스 변이(missense mutation)를 유발하는 치환 변이(substitution mutation)에 의해 변이된다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열에서 일어나는 변이는 상술한 돌연변이를 포함한다. 즉, 본 발명에서 유발된 변이는 시험물질에 의해 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열 상에 다양한 형태의 돌연변이가 발생하여 비-형광성 형광 단백질(변이체)이 형광 단백질로 복귀되어 형광을 야기한다. 시험물질의 처리에 의해 비-형광성 형광 단백질(변이체)이 형광 단백질로 복귀되어 형광을 나타내는 경우, 시험물질이 형질전환된 세포 또는 어류에서 유전독성을 나타내는 것으로 판정되며, 이는 시험물질이 발암물질(carcinogen) 후보물질로 판단된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the mutant non-fluorescent fluorescent protein of the present invention is (i) a frame shift mutation or (ii) a missense mutation at the level of the nucleotide sequence of the wild type fluorescent protein. It is mutated by a substitution mutation that causes According to the present invention, the mutation occurring in the nucleotide sequence encoding the non-fluorescent fluorescent protein of the present invention includes the above-described mutation. That is, the mutations induced in the present invention cause various types of mutations on the nucleotide sequence encoding the non-fluorescent fluorescent protein by the test substance, and the non-fluorescent fluorescent protein (variant) is returned to the fluorescent protein, causing fluorescence. . When the non-fluorescent fluorescent protein (variant) is returned to the fluorescent protein by the treatment of the test substance and shows fluorescence, it is determined that the test substance exhibits genotoxicity in transformed cells or fish, which means that the test substance is a carcinogen ( carcinogen) candidate.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 복귀변이는 프레임 시프트 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질을 형광성 단백질로 변이시키고, 치환 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질을 형광성 단백질로 변이시킨다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 복귀변이는 EGFP 변이체(EGFPmut)를 코딩하는 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열이 코딩하는 비-형광성 형광 단백질을 형광성 단백질로 변이시킨다. 본 명세서의 용어 “치환 변이(substitution mutation)”는 본 발명의 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열을 변이시켜 비-형광성 형광 단백질을 형광성 단백질로 변이시키는 것을 의미하며 이는 점 돌연변이(point mutation), 삽입 또는 결실 등을 포함하며, 보다 바람직하게는 미스센스 돌연변이(missense mutation)에 의해 유발되는 변이를 의미한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the reverse mutation of the present invention mutates a non-fluorescent fluorescent protein having a frame shift mutation into a fluorescent protein, and mutates a non-fluorescent fluorescent protein having a substitution mutation into a fluorescent protein. More preferably, the reverse variant of the present invention is a non-fluorescent fluorescent protein encoded by the nucleotide sequence of the first or second sequence of the sequence listing encoding the EGFP mutant (EGFP mut), or a complementary nucleotide sequence thereof, as a fluorescent protein. Mutate. The term “substitution mutation” as used herein refers to mutating a non-fluorescent fluorescent protein into a fluorescent protein by mutating the nucleotide sequence encoding the non-fluorescent fluorescent protein of the present invention, which is a point mutation. , Insertion or deletion, and the like, and more preferably refers to a mutation caused by a missense mutation.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 분석방법에서 이용될 수 있는 형광성 단백질은 GFP(green fluorescent protein), RFP(red fluorescent protein), CFP(cyan fluorescent protein), YFP(yellow fluorescent protein), BFP(blue fluorescent protein), EGFP(enhanced green fluorescent protein), ECFP(enhanced cyan fluorescent protein), EYFP(enhanced yellow fluorescent protein), ERFP(enhanced red fluorescent protein), mCherry, mTomato 또는 EBFP(enhanced blue fluorescent protein)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 형광성 단백질은 EGFP이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fluorescent protein that can be used in the analysis method of the present invention is GFP (green fluorescent protein), RFP (red fluorescent protein), CFP (cyan fluorescent protein), YFP (yellow fluorescent protein), BFP (blue fluorescent protein), EGFP (enhanced green fluorescent protein), ECFP (enhanced cyan fluorescent protein), EYFP (enhanced yellow fluorescent protein), ERFP (enhanced red fluorescent protein), mCherry, mTomato, or EBFP (enhanced blue fluorescent protein) Including, but is not limited to this. Most preferably, the fluorescent protein of the present invention is EGFP.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 EGFP 변이체(EGFPmut)는 형광을 나타내지 않는다. According to a preferred embodiment of the present invention, the EGFP mutant (EGFP mut ) of the present invention does not exhibit fluorescence.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 어류는 제브라피쉬(Zebrafish)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.According to a preferred embodiment of the present invention, fish to which the method of the present invention can be applied include, but are not limited to, zebrafish.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상술한 단계 (b) 이후 시험물질이 처리된 형질전환 어류의 배아를 배양하여 부화시켜 치어 (larvae)를 얻는 단계를 추가적으로 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the method of the present invention further comprises the step of culturing and hatching embryos of a transgenic fish treated with a test substance after the above-described step (b) to obtain a lavae.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (c)에서 형광 분석은 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 실시될 수 있으며, 가장 바람직하게는 유세포분석(flow cytometry)을 이용하여 실시한다.According to a preferred embodiment of the present invention, fluorescence analysis in step (c) of the present invention may be performed using various methods known in the art, and most preferably, it is performed using flow cytometry. .

본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 (a) 상술한 형질전환된 세포 또는 어류에 시험물질을 처리하는 단계; 및 (b) 상기 EGFP 변이체의 형광을 분석하는 단계를 포함하는 돌연변이 유발물질(mutagens)의 스크리닝 방법으로, 상기 시험물질이 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 야생형 EGFP 변이체 단백질의 형광을 유도하면 돌연변이 유발물질인 것으로 판단된다.According to a more preferred embodiment of the present invention, the present invention comprises the steps of: (a) treating the above-described transformed cells or fish with a test substance; And (b) a method for screening mutagens comprising the step of analyzing the fluorescence of the EGFP mutant, wherein the test substance is a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 2 or a complementary nucleotide sequence thereof. When the fluorescence of the wild-type EGFP mutant protein is induced, it is considered to be a mutagenic substance.

본 발명의 방법은 상술한 본 발명의 EGFP 변이체를 유효성분으로 포함하기 때문에, 둘 사이에 중복된 내용은 중복 기재에 따른 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.Since the method of the present invention includes the above-described EGFP variant of the present invention as an active ingredient, descriptions of overlapping content between the two are omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification due to redundant description.

본 발명의 스크리닝 방법을 언급하면서 사용되는 용어 “시험물질”은 다양한 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열, 또는 상술한 뉴클레오타이드 서열이 코딩하는 아미노산 서열로 이루어진 비-형광성 형광 단백질에서 변이를 유발하여 복귀돌연변이체를 발생시키는 미지의 물질을 의미하며, 보다 바람직하게는 도2의 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열, 또는 서열목록 제3서열 또는 제4서열의 아미노산 서열로 이루어진 야생형 EGFP 변이체(EGFPmut) 단백질에서 변이를 유발하여 형광 단백질을 발생시키는 물질을 의미한다. The term “test substance” used in referring to the screening method of the present invention refers to a non-fluorescent fluorescence consisting of a nucleotide sequence encoding a variety of non-fluorescent fluorescent proteins or a nucleotide sequence complementary thereto, or an amino acid sequence encoding the nucleotide sequence described above. It refers to an unknown substance that induces a mutation in a protein to generate a revertant mutant, and more preferably, the nucleotide sequence of the first or second sequence of the sequence listing of Fig. 2 or a complementary nucleotide sequence thereof, or the third of the sequence listing. It refers to a substance that generates a fluorescent protein by causing mutation in a wild-type EGFP mutant (EGFP mut ) protein consisting of a sequence or an amino acid sequence of the fourth sequence.

이어, 시험물질이 처리된 세포 또는 어류에서 비-형광성 형광 단백질의 형광 단백질로의 변이를 형광으로 검출한다. 보다 바람직하게는, 상술한 야생형 EGFP 변이체(EGFPmut) 단백질이 비-형광에서 형광을 나타내는 변이를 형광으로 검출한다.Subsequently, a mutation of a non-fluorescent fluorescent protein to a fluorescent protein in the cells or fish treated with the test substance is detected by fluorescence. More preferably, the above-described wild-type EGFP mutant (EGFP mut ) protein detects a mutation exhibiting fluorescence in non-fluorescence by fluorescence.

상기 시험물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리 또는 천연 재료로부터 얻을 수 있다. 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 Sigma-Aldrich(USA)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 상업적으로 구입 가능하다.The test substance can be obtained from a library of synthetic or natural compounds or from natural materials. Methods for obtaining libraries of synthetic or natural compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are commercially available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich (USA), and a library of natural compounds is available from Pan Laboratories (USA). ) And commercially available from MycoSearch (USA).

시험 물질은 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, “1-비드 1-화합물” 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc. Natl . Acad . Sci . U.S.A . 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc . Natl . Acad . Sci. U.S.A . 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med . Chem . 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed. Engl . 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 등에 제시되어 있다.Test substances can be obtained by various combinatorial library methods known in the art, for example, biological libraries, spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries, and deconvolution. It can be obtained by the required synthetic library method, the “1-bead 1-compound” library method, and the synthetic library method using affinity chromatography selection. Synthesis methods for molecular libraries are described in DeWitt et al., Proc. Natl . Acad . Sci . USA . 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc . Natl . Acad . Sci. USA . 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med . Chem . 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed. Engl . 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994, etc.

한편, 본 발명은 상술한 EGFP 변이체를 포함하는 재조합 벡터 또는 그의 전사체에 의해 감염된 세포 및 유전자 도입에 의한 형질전환된 세포 또는 형질전환체를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a recombinant vector comprising the above-described EGFP mutant or a cell infected with a transcript thereof and a transformed cell or transformant by introduction of a gene.

본 발명의 형질전환된 세포 또는 형질전환체는 상술한 본 발명의 EGFP 변이체를 유효성분으로 포함하기 때문에, 둘 사이에 중복된 내용은 중복 기재에 따른 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.Since the transformed cell or transformant of the present invention contains the EGFP mutant of the present invention described above as an active ingredient, the overlapping content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification due to redundant description. do.

본 발명의 재조합 벡터는 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 본 발명의 재조합 벡터는 전형적으로 클로닝을 위한 벡터 또는 발현을 위한 벡터로서 구축될 수 있다. 또한, 본 발명의 재조합 벡터는 원핵 세포 또는 진핵 세포를 숙주로 하여 구축될 수 있다. The recombinant vector of the present invention comprises a nucleotide sequence of the first or second sequence of the sequence listing or a nucleotide sequence that is complementary thereto. The recombinant vector of the present invention can typically be constructed as a vector for cloning or as a vector for expression. In addition, the recombinant vector of the present invention can be constructed using a prokaryotic cell or a eukaryotic cell as a host.

바람직하게는, 본 발명의 재조합 벡터는 (ⅰ) 상술한 본 발명의 발현대상물질을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 동물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터를 포함하며, 보다 바람직하게는 (ⅰ) 상술한 본 발명의 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 동물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (ⅲ) 동물세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위를 포함하는 재조합 발현벡터를 포함한다.Preferably, the recombinant vector of the present invention comprises (i) a nucleotide sequence encoding the expression target material of the present invention described above; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (i) and acting in an animal cell to form an RNA molecule, and more preferably (i) the first sequence or the first sequence of the present invention described above A nucleotide sequence encoding a nucleotide sequence of two sequences or a nucleotide sequence that is complementary thereto; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (i) and acting in animal cells to form RNA molecules; And (iii) a recombinant expression vector comprising a 3'-non-translational site that acts in an animal cell to cause polyadenylation of the 3'-end of the RNA molecule.

바람직하게는, 상술한 발현대상물질은 형광 단백질이 변이된 비-형광성 형광 단백질이며, 상기 형광 단백질은 GFP, RFP, CFP, YFP, BFP, EGFP, ECFP, EYFP, ERFP 및 EBFP를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는 EGFP이다.Preferably, the above-described expression target material is a non-fluorescent fluorescent protein in which a fluorescent protein is mutated, and the fluorescent protein includes GFP, RFP, CFP, YFP, BFP, EGFP, ECFP, EYFP, ERFP and EBFP. It is not limited. Most preferably, it is EGFP.

본 명세서에서 용어 “프로모터”는 코딩 서열 또는 기능적 RNA의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 본 발명의 제조합 발현벡터에서 발현대상물질-코딩 뉴클레오타이드 서열은 상기 프로모터에 작동적으로 연결된다. 본 명세서에서 용어 “작동적으로 결합된(operatively linked)”은 핵산 발현 조절 서열(예: 프로모터 서열, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열 사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 트랜스레이션을 조절하게 된다.In the present specification, the term "promoter" refers to a DNA sequence that controls the expression of a coding sequence or functional RNA. In the prepared expression vector of the present invention, the expression target material-encoding nucleotide sequence is operably linked to the promoter. As used herein, the term “operatively linked” refers to a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence (eg, a promoter sequence, a signal sequence, or an array of transcriptional regulatory factor binding sites) and another nucleic acid sequence, and In this way, the control sequence regulates the transcription and/or translation of the other nucleic acid sequence.

본 발명의 벡터가 원핵 세포를 숙주로 하는 경우에는, 전사를 진행시킬 수 있는 강력한 프로모터(예컨대, tac 프로모터, lac 프로모터, lac UV5 프로모터, lpp 프로모터, pL λ 프로모터, pR λ 프로모터, rac5 프로모터, amp 프로모터, recA 프로모터, SP6 프로머터, trp 프로모터, T7 프로모터, 등), 해독의 개시를 위한 라이보좀 결합 자리 및 전사/해독 종결 서열을 포함하는 것이 일반적이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 숙주 세포는 살모넬라이며, 가장 바람직하게는 살모넬라 티피뮤리움 LT2 스트레인이다. 이때, 본 발명에서 이용되는 프로머터로는 lac 프로모터가 바람직하다. 또한, 숙주 세포로서 E. coli가 이용되는 경우, E. coli 트립토판 생합성 경로의 프로모터 및 오퍼레이터 부위(Yanofsky, C., J. Bacteriol ., 158: 1018-1024(1984)) 그리고 파아지 λ의 좌향 프로모터(pL λ 프로모터, Herskowitz, I. and Hagen, D., Ann. Rev. Genet., 14: 399-445(1980))가 조절 부위로서 이용될 수 있다. 한편, 본 발명에 이용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사용되는 플라스미드(예: pSC101, ColE1, pBR322, pUC8/9, pHC79, pUC19, pET 등), 파지(예: λgt4λB, λ-Charon, λΔz1 및 M13 등) 또는 바이러스(예: SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있다.When the vector of the present invention uses prokaryotic cells as a host, a strong promoter capable of proceeding transcription (eg, tac promoter, lac Promoter, lac UV5 promoter, lpp promoter, p L λ Promoter, p R λ Promoter, rac 5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP6 promoter, trp promoter, T7 promoter, etc.), a ribosome binding site for initiation of translation and a transcription/translation termination sequence. Even more preferably, the host cell used in the present invention is Salmonella, most preferably Salmonella typhimurium LT2 strain. At this time, as the promoter used in the present invention, lac A promoter is preferred. In addition, when E. coli is used as a host cell , E. coli The promoter and operator site of the tryptophan biosynthetic pathway (Yanofsky, C., J. Bacteriol . , 158: 1018-1024 (1984)) and the left-handed promoter of phage λ (p L λ Promoter, Herskowitz, I. and Hagen, D., Ann. Rev. Genet. , 14: 399-445 (1980)) can be used as a regulatory site. Meanwhile, vectors that can be used in the present invention include plasmids that are often used in the art (e.g., pSC101, ColE1, pBR322, pUC8/9, pHC79, pUC19, pET, etc.), phage (e.g., λgt4λB, λ-Charon, λΔz1). And M13, etc.) or a virus (eg, SV40, etc.).

본 발명의 벡터를 숙주 세포 내로 운반하는 방법은, 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법(Cohen, S.N. et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA, 9:2110-2114(1973)), 하나한 방법(Cohen, S.N. et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA, 9:2110-2114(1973); 및 Hanahan, D., J. Mol . Biol ., 166:557-580(1983)) 및 전기 천공 방법(Dower, W.J. et al., Nucleic. Acids Res., 16:6127-6145(1988)) 등에 의해 실시될 수 있다.The method of transporting the vector of the present invention into a host cell is, when the host cell is a prokaryotic cell, the CaCl 2 method (Cohen, SN et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA , 9:2110-2114 (1973)) ), one method (Cohen, SN et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA , 9:2110-2114 (1973); And Hanahan, D., J. Mol . Biol . , 166:557-580 (1983)) and an electroporation method (Dower, WJ et al., Nucleic. Acids Res. , 16:6127-6145 (1988)).

한편, 본 발명의 재조합 벡터가 어류 같은 포유동물에서 적용되는 경우, 이용될 수 있는 프로모터는, 바람직하게는 동물세포, 보다 바람직하게는 포유동물 세포에서 작동하여 본 발명의 발현대상물질의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 지놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대, CMV(cytomegalo virus) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터 및 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는, CMV 프로모터 또는 EF1 알파 프로모터이다. 바람직하게는, 본 발명에 이용되는 발현 컨스트럭트는 폴리 아네닐화 서열을 포함한다(예: 소성장 호르몬 터미네이터 및 SV40 유래 폴리 아데닐화 서열).On the other hand, when the recombinant vector of the present invention is applied in a mammal such as fish, a promoter that can be used is preferably operated in an animal cell, more preferably in a mammalian cell to control the transcription of the expression target material of the present invention. As such, it includes a promoter derived from a mammalian virus and a promoter derived from the genome of a mammalian cell, such as a cytomegalo virus (CMV) promoter, a late adenovirus promoter, a vaccinia virus 7.5K promoter, an SV40 promoter, and HSV. in the tk promoter, RSV promoter, EF1 alpha promoter, the metal in thionine promoter, beta-actin promoter, human IL-2 promoter of the gene, the promoter of the human IFN gene, the human IL-4 of the gene promoter, the promoter of the human lymphotoxin gene And the promoter of the human GM-CSF gene, but is not limited thereto. Most preferably, it is the CMV promoter or the EF1 alpha promoter. Preferably, the expression construct used in the present invention comprises a poly anenylation sequence (eg, a bovine growth hormone terminator and a poly adenylation sequence derived from SV40).

보다 상세하게는, 본 발명의 형질전환용 재조합 벡터는 “프로모터-발현대상물질 인코딩 뉴클레오타이드 서열-폴리 아데닐화 서열”의 구조를 가지며, 보다 바람직하게는 “CMV 프로모터-비-형광성 형광 단백질-SV40 유래 폴리 아데닐화 서열”로 구성된다. 또한, 상기 형질전환용 재조합 벡터는 상기 컨스트럭트의 양쪽에 트랜스포존 엘리먼트를 포함할 수 있도록 다위치 게이트웨이-기반 컨스트럭트 키트(Fisher, et al., 2006; Kwan, et al., 2007)를 이용하여 제조한다. 구축된 재조합 벡터를 제브라피쉬 라인에서 얻어진 수정란(fertilization eggs), 보다 바람직하게는 단일-세포 단계의 수정란에 마이크로인젝션시킨다(Xu, Q. (1999). Microinjection into zebrafish embryos. In “Molecular Methods in Developmental Biology”(M. Guille, Ed.), Vol. 127, pp. 125-132. Humana Press, Inc., Totowa, NJ.). 상술한 수정란은 수정 후 20분이 넘지 않은 수정란을 이용하며, 마이크로인젝션 후 생성된 배아(F1 embryos)에서 성성숙도를 유도하고 서로 메이팅시켜 형질전환된 발현대상물질에 대한 동형 접합체(homozygote)를 포함하는 F2 배아를 얻는다. 이후, F2 배아 제브라피쉬 간의 크로스(in-cross)를 통해 F3 배아를 얻는다.More specifically, the recombinant vector for transformation of the present invention has a structure of “promoter-expressing target material encoding nucleotide sequence-polyadenylation sequence”, and more preferably “CMV promoter-non-fluorescent fluorescent protein-SV40-derived” It is composed of “poly adenylated sequence”. In addition, the recombinant vector for transformation is a multi-position gateway-based construct kit (Fisher, et al. , 2006; Kwan, et al. , 2007) to include transposon elements on both sides of the construct. It is manufactured using. The constructed recombinant vector is microinjected into fertilization eggs obtained from zebrafish lines, more preferably into single-cell stage fertilized eggs (Xu, Q. (1999). Microinjection into zebrafish embryos. In “Molecular Methods in Developmental” Biology” (M. Guille, Ed.), Vol. 127, pp. 125-132. Humana Press, Inc., Totowa, NJ.). The above-described fertilized eggs use fertilized eggs not exceeding 20 minutes after fertilization, and include a homozygote for the transformed expression target material by inducing maturity in embryos (F1 embryos) generated after microinjection and mating with each other. Obtain an F2 embryo. Thereafter, F3 embryos are obtained through in-cross between F2 embryos and zebrafish.

본 발명의 벡터 시스템은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 구축될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 방법은 Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.The vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods for this are disclosed in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), This document is incorporated herein by reference.

본 발명의 재조합 발현벡터를 이용하여 형질전환된 동물세포의 제조는 당업계에 통상적으로 공지된 유전자 전이방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 전기동공법(electroporation), 리포좀-매개 전이방법(Wong, 등, 1980), 레트로바이러스-매개 전이방법(Chen, H.Y., et al., (1990), J. Reprod. Fert. 41:173-182; Kopchick, J.J. et al., (1991) Methods for the introduction of recombinant DNA into chicken embryos. In Transgenic Animals, ed. N.L. First & F.P. Haseltine, pp.275-293, Boston; Butterworth-Heinemann; Lee, M.-R. and Shuman, R. (1990) Proc. 4th World Congr. Genet. Appl. Livestock Prod. 16, 107-110) 및 마이크로인젝션(Zebrafish Course, Mullins, August, 2005; Xu, Q. (1999). Microinjection into zebrafish embryos. In “Molecular Methods in Developmental Biology”(M. Guille, Ed.), Vol. 127, pp. 125-132. Humana Press, Inc., Totowa, NJ.)이 있으며, 보다 바람직하게는 마이크로인젝션으로 실시한다.The production of transformed animal cells using the recombinant expression vector of the present invention can be carried out by a gene transfer method commonly known in the art. For example, electroporation, liposome-mediated transfer method (Wong, et al., 1980), retrovirus-mediated transfer method (Chen, HY, et al., (1990), J. Reprod. Fert. 41: 173-182; Kopchick, JJ et al., (1991) Methods for the introduction of recombinant DNA into chicken embryos.In Transgenic Animals, ed.NL First & FP Haseltine, pp.275-293, Boston; Butterworth-Heinemann; Lee , M.-R. and Shuman, R. (1990) Proc. 4th World Congr. Genet. Appl. Livestock Prod. 16, 107-110) and microinjection (Zebrafish Course, Mullins, August, 2005; Xu, Q. (1999). Microinjection into zebrafish embryos. In “Molecular Methods in Developmental Biology” (M. Guille, Ed.), Vol. 127, pp. 125-132. Humana Press, Inc., Totowa, NJ.). More preferably, it is carried out by microinjection.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 형광 단백질 변이체, 바람직하게는 야생형 EGFP 변이체(EGFPmut)을 이용한 유전독성 분석방법에 관한 것이다.(a) The present invention relates to a method for analyzing genotoxicity using a fluorescent protein variant, preferably a wild-type EGFP variant (EGFP mut).

(b) 본 발명에 따르면, 본 발명의 형광 단백질 변이체, 바람직하게는 야생형 EGFP 변이체가 형질전환된 제브라피쉬(Danio rerio) 라인인 MutaFish 시스템은 시험물질 처리에 의해 형광 단백질 변이체의 복귀(reversion)가 유발된 형광 치어를 생산하여 시험물질의 유전독성을 측정할 수 있는 매우 우수한 동물 시스템을 제공한다.(b) According to the present invention, the fluorescent protein variant of the present invention, preferably the wild-type EGFP variant transformed zebrafish ( Danio rerio ) line, MutaFish system provides a very excellent animal system that can measure the genotoxicity of test substances by producing fluorescent fry in which the reversion of fluorescent protein variants is induced by the treatment of the test substance.

(c) 본 발명의 MutaFish 시스템은 종래기술(예컨대, 에임스 테스트)의 한계점이었던 진핵생물에서 시험물질의 유전독성을 매우 간단하고 신속하게 분석할 수 있다.(c) The MutaFish system of the present invention can very simply and quickly analyze the genotoxicity of a test substance in eukaryotes, which was a limitation of the prior art (eg, Ames test).

도 1은 pEGFPmut::CAT의 벡터 맵을 나타낸다. 상기 cat 유전자는 pEGFP(Clonetech)의 stuI 위치에 클로닝되었다.
도 2는 변이체 EGFPmut의 DNA 서열이 표시된 야생형 EGFP의 DNA(A) 및 아미노산 서열(B)을 나타낸 것이다. EGFPmut1의 경우, L137P(CTG to CCC)로 치환된 돌연변이이며, EGFPmut2의 경우, 51번째 Gly 다음에 또 하나의 Gly이 추가된 돌연변이(T G 51 G KLPVPWPT)이고, EGFPmut3의 경우, 51번째 Gly 다음에 두 개의 Gly이 추가된 -1 프레임 시프트 돌연변이로 51번째 Gly 이후 10번째 아미노산인 62번째 아미노산에서 중단된다. EGFPmut3의 서열은 다음과 같다: NH2-MVSKGEELFTGVVPILVELDGDVNGHKFSVSGEGEGDATYGKLTLKFICTTGG SCPCPGPPS -OH.
도 3은 pCMV-Mut-EGFP::pCMLC2-mCherry의 벡터 맵을 나타낸다. 상기 EGFPmut는 tol2 키트 내 두 개의 att 위치 사이에 클로닝되었다.
도 4는 UV 빛 하에서 EGFP 변이체 플라스미드를 운반하는 살모넬라 LT2를 관찰한 결과이다. A, pEGFP::cat; B, pEGFPmut1::cat; C, pEGFPmut3::cat; D, pEGFPmut2::cat.
1 shows a vector map of pEGFP mut ::CAT. The cat gene was cloned at the stuI site of pEGFP (Clonetech).
Figure 2 shows the DNA (A) and amino acid sequence (B) of wild-type EGFP in which the DNA sequence of the mutant EGFP mut is indicated. In the case of EGFP mut1 , it is a mutation substituted with L137P (CTG to CCC), in the case of EGFP mut2 , it is a mutation in which another Gly is added after the 51st Gly (T G 51 G KLPVPWPT), and in the case of EGFP mut3, 51 The 51st Gly with a -1 frame shift mutation with two Glys added after the 1st Gly Then it stops at the 10th amino acid, the 62nd amino acid. The sequence of EGFP mut3 is as follows: NH 2 -MVSKGEELFTGVVPILVELDGDVNGHKFSVSGEGEGDATYGKLTLKFICTTGG SCPCPGPPS -OH.
3 shows a vector map of pCMV-Mut-EGFP::pCMLC2-mCherry. The EGFP mut was cloned between the two att positions in the tol2 kit.
4 is a result of observing Salmonella LT2 carrying an EGFP variant plasmid under UV light. A, pEGFP::cat; B, pEGFP mut1 ::cat; C, pEGFP mut3 ::cat; D, pEGFP mut2 ::cat.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for describing the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

실시예Example

실험재료 및 실험방법Experimental materials and test methods

살모넬라 스트레인들Salmonella strains

에임스 테스트용 S. 티피뮤리움 스트레인인 TA98 및 TA를 구입하여 제조자의 지시에 따라 배양하였다(Xenometrix AG, Switzerland). 염색체 상에 EGFPmut DNA를 운반하는 CH4001 및 CH4003 스트레인(표 1)을 실험결과에 기재한 바와 같이 제조하였다.Ames test S. typhimurium strains TA98 and TA were purchased and cultured according to the manufacturer's instructions (Xenometrix AG, Switzerland). EGFP mut on chromosome CH4001 and CH4003 strains (Table 1) carrying DNA were prepared as described in the experimental results.

본 연구에서 이용된 스트레인 및 플라스미드.Strain and plasmid used in this study. 스트레인Strain 기재사항Items to be stated 참고Reference LT2
TA100
TA98
CH4001
CH4003
LT2
TA100
TA98
CH4001
CH4003
야생형 살모넬라 티피뮤리움
에임스 테스트 스트레인
에임스 테스트 스트레인
염색체에 EGFPmut1을 운반하는 TA100
염색체에 EGFPmut3을 운반하는 TA100
Wild-type Salmonella Typhimurium
Ames test strain
Ames test strain
TA100 carrying EGFP mut1 on chromosome
TA100 carrying EGFP mut3 on chromosome

Barnes et al. (1982)
Isono & Yourno (1974)
본 연구
본 연구

Barnes et al. (1982)
Isono & Yourno (1974)
This study
This study
플라스미드Plasmid pEGFP
pEGFP::CAT
pEGFPmut1::CAT
pEGFPmut2::CAT
pEGFPmut3::CAT
pCMV-Mut-EGFP::
pCMLC2-mCherry
pEGFP
pEGFP::CAT
pEGFP mut1 ::CAT
pEGFP mut2 ::CAT
pEGFP mut3 ::CAT
pCMV-Mut-EGFP::
pCMLC2-mCherry
Clontech
pEGFP의 stuI 위치에 CAT를 운반
Leu137(CTC)이 Pro(CCC)로 대체
Gly51(GGG) 다음에 GGG 운반
Gly51(GGG) 다음에 GG 운반
Tol2 키트 내 관련 EGFPmut를 운반
Clontech
Transporting CAT to the stuI location of pEGFP
Leu 137 (CTC) replaced by Pro (CCC)
Carrying GGG after Gly 51 (GGG)
Carrying GG after Gly 51 (GGG)
Carrying related EGFP mut in Tol2 kit
Yang, Cheng et al.(1996)
본 연구
본 연구
본 연구
본 연구
본 연구
Yang, Cheng et al. (1996)
This study
This study
This study
This study
This study

EGFPEGFP mutmut 의 제조Manufacture of

돌연변이를 유발하는 프라이머를 이용한 위치지정 돌연변이유발법(site directed mutagenesis)을 통해 비-형광 돌연변이된 EGFP를 얻었다. 다음과 같은 4세트의 프라이머를 이용하였다: lac 프로모터의 업스트림에 pEGFP(Clontech Laboratories, Palo Alto, CA)(Yang, Cheng etal.,1996)의 BamHI 위치를 포함하는 정방향 프라이머(프라이머 1) 및 중지 코돈의 다운스트림에 EcoRI 위치를 포함하는 역방향 프라이머(프라이머 4)(표 2). 바람직한 돌연변이를 포함하는 두 번째 세트의 프라이머(프라이머 2-x 및 프라이머 3-x)는 필요한 변이(change)를 생산하기 위해 디자인되었다(Joseph Sambrook, 2001). EGFPmut1을 제작하기 위해, 프라이머 1 및 3d를 이용하여 첫 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하고 프라이머 2d 및 4를 이용하여 두 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하였다. EGFPmut2를 제작하기 위해, 프라이머 1 및 3a를 이용하여 첫 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하고 프라이머 2a 및 4를 이용하여 두 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하였다. EGFPmut3을 제작하기 위해, 프라이머 1 및 3b를 이용하여 첫 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하고 프라이머 2b 및 4를 이용하여 두 번째 PCR(95℃, 30초; 55℃, 30초; 72℃, 1분)을 실시하였다. 두 반응의 PCR 산물을 혼합하고 최적화하여 어닐링시켰으며 이후 프라이머 1 및 4를 이용한 최종 PCR의 템플레이트로 이용하였다. 최종 PCR 산물을 EcoR1BamH1으로 절단하여 pEGFP 공벡터에 재라이게이션시켰다. 상술한 플라스미드들은 lac 프로모터의 조절 하에서 비-형광 EGFP 유전자를 포함하였다. 살모넬라 염색체로 EGFPmut 유전자를 위치시키기 위해, 클로람페니콜 아세틸트랜스퍼라제(CAT) 유전자를 플라스미드의 StuI 위치에 삽입시켜 pEGFPmut::CAT플라스미드를 만들었다(도 1). EGFPmut의 서열 변형은 도 2에 기재되어 있다.Non-fluorescent mutated EGFP was obtained through site directed mutagenesis using a mutant-inducing primer. The following four sets of primers were used: lac A forward primer (primer 1) containing the BamHI position of pEGFP (Clontech Laboratories, Palo Alto, CA) (Yang, Cheng et al. , 1996) upstream of the promoter and a reverse primer containing the EcoRI position downstream of the stop codon ( Primer 4) (Table 2). A second set of primers (primer 2-x and primer 3-x) containing the desired mutations were designed to produce the necessary changes (Joseph Sambrook, 2001). To construct EGFP mut1 , the first PCR (95°C, 30 seconds; 55°C, 30 seconds; 72°C, 1 minute) was performed using primers 1 and 3d, and the second PCR ( 95°C, 30 seconds; 55°C, 30 seconds; 72°C, 1 minute). To construct EGFP mut2 , the first PCR (95°C, 30 seconds; 55°C, 30 seconds; 72°C, 1 minute) was performed using primers 1 and 3a, and the second PCR ( 95°C, 30 seconds; 55°C, 30 seconds; 72°C, 1 minute). To construct EGFP mut3 , the first PCR (95° C., 30 seconds; 55° C., 30 seconds; 72° C., 1 minute) was performed using primers 1 and 3b, and the second PCR ( 95°C, 30 seconds; 55°C, 30 seconds; 72°C, 1 minute). The PCR products of the two reactions were mixed, optimized, and annealed, and then used as a template for final PCR using primers 1 and 4. The final PCR product was digested with EcoR1 and BamH1 and religated to the pEGFP empty vector. The plasmids described above contained a non-fluorescent EGFP gene under the control of the lac promoter. EGFP mut with Salmonella chromosome To locate the gene, the chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene was added to the StuI of the plasmid. The pEGFP mut ::CAT plasmid was made by inserting at the position (Fig. 1). The sequence modification of EGFP mut is described in FIG. 2.

pEGFPmut의 제조에 이용된 프라이머.Primers used in the preparation of pEGFP mut. 프라이머primer 서열(5’-3’)Sequence (5’-3’) 기재사항Items to be stated 1One mEGFP-FmEGFP-F CCTGCAGGTCGACTCTAGAGCCTGCAGGTCGACTCTAGAG 정방향 프라이머Forward primer 44 mEGFP-RmEGFP-R CCGGCGCTCAGTTGGAATTCCCGGCGCTCAGTTGGAATTC 역방향 프라이머Reverse primer 2a2a G51GGG-FG 51 GGG-F ATCTGCACCACCGGGGGGAAGCTGCCCGTGCCCATCTGCACCACCGG G GGGAAGCTGCCCGTGCCC G51+GGG(Gly-Gly)
(프레임 시프트 돌연변이를 위한 템플레이트)
G51+GGG(Gly-Gly)
(Template for frame shift mutation)
3a3a G51GGG-RG 51G GG-R GGGCACGGGCAGCTTCCCCCCGGTGGTGCAGATGGGCACGGGCAGCTTCCCCCCGGTGGTGCAGAT 2b2b G51GGG+G-FG 51 GGG+GF CATCTGCACCACCGGGGGGGAAGCTGCCCGTGCCCCATCTGCACCACC GGG GGG G AAGCTGCCCGTGCCC G51+GGG+GG51+GGG+G 3b3b G51GGG+G-RG 51 GGG+GR GGGCACGGGCAGCTTCCCCCCCGGTGGTGCAGATGGGGCACGGGCAGCTTCCCCCCCGGTGGTGCAGATG G51+GGG+GG51+GGG+G 2f2f L137P-FL137P-F CTCGTGACCACCCTGGCCTACGGCGTGCAGTGCCTCGTGACCACCCTGGCCTACGGCGTGCAGTGC 염기 쌍 대체Base pair replacement 3f3f L137P-RL137P-R GCACTGCACGCCGTAGGCCAGGGTGGTCACGAGGCACTGCACGCCGTAGGCCAGGGTGGTCACGAG 염기 쌍 대체Base pair replacement

EGFPEGFP mutmut DNA의 살모넬라 염색체로의 삽입Insertion of DNA into the Salmonella chromosome

EGFPmut DNA가 염색체의 종결(ter)부위로부터 약 5 min 정도 떨어진 putA 위치를 이용해 살모넬라 티피뮤리움 LT2 스트레인의 염색체에 삽입되었다(Elliott, 1992). 살모넬라 엔테리카 혈청형 티피뮤리움의 putA 위치의 서열을 포함하는 다음의 프라이머를 이용하여 lacP-EGFPmut::CAT DNA를 증폭하였다: 5’ 프라이머, 5’-GAAATCGCCTGTTAATGGTACCAATAGCCTTGACGCAATAGAGTAATGACTCACTCACTCATTAGGCACCCCAGGCTTT-3’ 및 3’ 프라이머, 5’-CGTCATTGTCAGTCTCTTACAGAAAGATTACACGATTATTTCATCGGCAGGAGACGCGTAGCACCAGGCGTTTAAG-3’. 상술한 프라이머들은 pEGFPmut::CAT 플라스미드를 템플레이트로 lacP-nonEGFP::cat을 조각낸 50-nt 또는 55-nt의 putA(서열에서 밑줄 친 부분), 및 25-nt 서열 또는 22-nt 서열로 각각 구성되었다. 1.4-kbp PCR 산물을 정제하여 레드 헬퍼 플라스미드(pKD46)를 가지는 박테리아에 전기천공법으로 형질전환하였다(Datsenko and Wanner, 2000). 선형 DNA는 에임스 테스트의 살모넬라 티피뮤리움 스트레인인 TA100 및 TA98로 P22 형질도입하기 위한 마커로서 클로람페니콜 유전자를 포함하였으며, 결과적으로 CH4001 및 CH4003을 각각 제조하였다(Davis, et al.,1980).EGFP mut DNA is approximately about 5 min away from the end (ter) region of chromosome It was inserted into the chromosome of the Salmonella typhimurium LT2 strain using the putA site (Elliott, 1992). LacP- EGFP mut ::CAT DNA was amplified using the following primers containing the sequence of putA position of Salmonella enterica serotype typhimurium : 5'primer , 5'-GAAATCGCCTGTTAATGGTACCAATAGCCTTGACGCAATAGAGTAATGAC TCACTCACTCATTAGGCACCCCAGGCTTT-3' and 3'primers , 5'- CGTCATTGTCAGTCTCTTACAGAAAGATTACACGATTATTTCATCGGCAGGAGAC GCGTAGCACCAGGCGTTTAAG-3'. The above-mentioned primers are a pEGFP mut :: CAT plasmid as template lacP -nonEGFP :: cat embellish pieces of 50-nt or 55-nt putA (underlined in the sequence), and a 25-nt sequence or the 22-nt sequence Each was made up. The 1.4-kbp PCR product was purified and transformed into bacteria having a red helper plasmid (pKD46) by electroporation (Datsenko and Wanner, 2000). Linear DNA included the chloramphenicol gene as a marker for P22 transduction with TA100 and TA98, Salmonella typhimurium strains of the Ames test, and as a result, CH4001 and CH4003 were prepared, respectively (Davis, et al. , 1980).

에임스 테스트(Ames test)Ames test

플레이트-삽입 어세이(plate-incorporation assay)를 이전의 기술된 바와 같이 실시하였다(OECD, 1997). 간략하게는, 스탁 용액으로부터 박테리아 세포를 액체 배지에서 12시간 동안 37℃로 배양하였다. 0.1 mL의 박테리아 현탁액을 0.6% 아가, 0.6% NaCl, 20.96 ㎍ l-히스티딘 및 d-바이오틴(Sigma)을 포함하는 2 mL의 탑 아가(Difco) 배지에 첨가하였다. 또한, 테스트 용액(또는 용매 대조군, 또는 제제 양성 대조군) 및 S9-혼합물(S9-mix; 0.5 mL/플레이트; 10 v/v% S9; Sigma), 또는 포타슘 포스페이트 완충액(0.5 mL/플레이트; 0.2 M, pH 7.4)(Sigma)을 탑 아가에 첨가하여 혼합한 후, Vogel-Bonner 최소 배지 아가 플레이트의 도말하였다(처리 실험군의 경우, 투여 당 독립적인 3개의 복제군 및 용매 대조군의 경우, 투여 당 독립적인 6개의 복제군). 콜로니를 37℃에서 48시간 동안 배양한 후 카운팅하였다. 플레이트에 첨가된 테스트 용액의 가장 큰 용량은 최초 실험의 경우 100 ㎕로 제한하였으며, 재확인 실험에서는 200 ㎕까지 증가시켰다.A plate-incorporation assay was performed as previously described (OECD, 1997). Briefly, bacterial cells from the stock solution were incubated at 37° C. for 12 hours in liquid medium. 0.1 mL of the bacterial suspension was added to 2 mL of Top Agar (Difco) medium containing 0.6% agar, 0.6% NaCl, 20.96 μg l-histidine and d-biotin (Sigma). In addition, test solution (or solvent control, or formulation positive control) and S9-mix (S9-mix; 0.5 mL/plate; 10 v/v% S9; Sigma), or potassium phosphate buffer (0.5 mL/plate; 0.2 M , pH 7.4) (Sigma) was added to the top agar and mixed, and then the Vogel-Bonner minimal medium agar plate was plated (in the case of the treatment experimental group, 3 independent replicate groups per administration and the solvent control group, independent per administration). 6 replicates). Colonies were incubated at 37° C. for 48 hours and then counted. The largest volume of the test solution added to the plate was limited to 100 μl in the first experiment, and increased to 200 μl in the reconfirmation experiment.

S9-혼합물S9-mixture

조성: 1 mL의 S9-혼합물은 0.1 mL의 S9, 0.01 mL의 0.4 M MgCl2(Sigma), 0.01 mL의 1.65 M KCl(Sigma), 0.5 mL의 0.2 M phosphate buffer(pH 7.4; Sigma), 0.04 mL의 0.1 M NADP(Sigma), 0.005 mL의 1 M glucose-6-phosphate(Sigma) 및 0.335 mL의 증류수를 포함하였다. 모든 보조인자(co-factor)는 사용 전에 0.45-㎛의 멸균막(Millipore)을 통해 여과하였다.Composition: 1 mL of S9-mixture contains 0.1 mL of S9, 0.01 mL of 0.4 M MgCl 2 (Sigma), 0.01 mL of 1.65 M KCl (Sigma), 0.5 mL of 0.2 M phosphate buffer (pH 7.4; Sigma), 0.04 mL of 0.1 M NADP (Sigma), 0.005 mL of 1 M glucose-6-phosphate (Sigma), and 0.335 mL of distilled water were included. All co-factors were filtered through a 0.45-µm sterile membrane (Millipore) before use.

뮤타젠의 제조Preparation of mutagen

5 mM 2-(N-모폴리노)에테인설폰 산(pH 6.0)(Sigma)으로 완충화된 0.008% Instant Ocean salts(Senju Pharmaceutical, Hyogo, Japan) 105.5 mL에 ENU(isopack N-3385; Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 1 g을 용해시켜 81 mM ENU의 스탁 용액을 제조하고 -80℃에 저장하였다. 2 mg/mL ICR-191(Polyscience Inc., Warrington, PA, USA)의 스탁 용액은 10 mL의 멸균 증류수에 20 mg의 ICR-191를 용해시켜 제작하였다.ENU (isopack N-3385; Sigma Chemical) in 105.5 mL of 0.008% Instant Ocean salts (Senju Pharmaceutical, Hyogo, Japan) buffered with 5 mM 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (pH 6.0) (Sigma). Co., St. Louis, MO, USA) 1 g was dissolved to prepare a stock solution of 81 mM ENU and stored at -80°C. A stock solution of 2 mg/mL ICR-191 (Polyscience Inc., Warrington, PA, USA) was prepared by dissolving 20 mg of ICR-191 in 10 mL of sterile distilled water.

EGFPEGFP mutmut 를 운반하는 제브라피쉬 발현벡터의 구축Construction of zebrafish expression vector carrying

pEGFPmut::CAT 플라스미드 내의 EGFPmut 유전자를 정방향 프라이머(attB1)및 역방향 프라이머(attB2)를 이용하여 PCR 증폭하였다. 프라이머 서열은 다음과 같다: 5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCCACCATGGTGAGCAAGGGCGAG-3'(정방향); 5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTTGGCTGATTATGATCTAGAG-3'(역방향). 증폭된 PCR 산물을 Tol2 플라스미드로 게이트웨이 클로닝하였는데, EGFPmut 유전자는 CMV 프로모터에 의해 발현되었다(Tol2 키트: Tol2 트랜스포존 형질전환 컨스트럭트를 위한 다위치 게이트웨이-기반 구축 키트(Fisher, et al., 2006; Kwan, et al., 2007)). Tol2 플라스미드는 심장-특이적 CMLC2 프로모터에 의해 조절되는 mCherry 유전자를 운반하는데, 이는 생식선전달의 지시자로서 이용될 수 있다. 최종적인 컨스트럭트인 pCMV-Mut-EGFP::pCMLC2-mCherry(도 3)는 제한효소 절단 및 DNA 시퀀싱을 통해 확인하였다.pEGFP mut :: EGFP mut in CAT plasmid The gene was amplified by PCR using a forward primer (attB1 ) and a reverse primer ( attB2). The primer sequence is as follows: 5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCCACCATGGTGAGCAAGGGCGAG-3'(forward);5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTTGGCTGATTATGATCTAGAG-3' (reverse). The amplified PCR product was gateway cloned into the Tol2 plasmid, and the EGFP mut gene was expressed by the CMV promoter (Tol2 kit: a multi-position gateway-based construction kit for the Tol2 transposon transformation construct (Fisher, et al. , 2006). ; Kwan, et al. , 2007)). The Tol2 plasmid carries the mCherry gene regulated by the heart-specific CMLC2 promoter, which can be used as an indicator of germline transduction. The final construct pCMV-Mut-EGFP::pCMLC2-mCherry (Fig. 3) was confirmed through restriction enzyme digestion and DNA sequencing.

트랜스제닉 제브라피쉬의 제작Creation of transgenic zebrafish

상술한 바와 같이 제작된 EGFPmut 플라스미드는 트랜스포자제 mRNA를 가지는 AB* 제브라피쉬 라인(Oregon University, Corvallis, OR, USA)에서 만들어진 단일-세포 단계 수정란에 마이크로인젝션되었다. 마이크로인젝션된 수정란은 성성숙도(sexual maturity)가 유발되고 야생형 AB* 제브라피쉬와 수정(mate)하였다. 이후, 생성된 배아(embryos)의 심장에서 mCherry 형광의 존재 여부에 대해 스크리닝하였다. 돌연변이된 EGFP의 지놈 통합(삽입)을 확인하기 위해, 스크린된 배아(F1)에서 RT-PCR, 웨스턴 블롯팅 및 서던 블롯팅을 실시하였다. F1 배아에 다시 성성숙도가 유발되고 서로 교미(mate)하여 EGFPmut에 대해 동형접합인 F2 배아를 발생시켰다. F2 제브라피쉬 간의 교미를 통해 발생된 F3 배아를 또 다시 성성숙도를 유발하였다. EGFP mut constructed as described above Plasmids were microinjected into single-cell stage fertilized eggs made at the AB* zebrafish line (Oregon University, Corvallis, OR, USA) with transporase mRNA. The microinjected embryos induced sexual maturity and were mate with wild type AB* zebrafish. Thereafter, it was screened for the presence or absence of mCherry fluorescence in the heart of the resulting embryos. To confirm the genomic integration (insertion) of the mutated EGFP, RT-PCR, Western blotting and Southern blotting were performed on screened embryos (F1). Maturity was induced again in the F1 embryo and mated with each other to generate the F2 embryo, which is homozygous for the EGFP mut. F3 embryos generated through mating between F2 zebrafish again induced maturity.

뮤타젠의 처리Mutagen treatment

수정란을 트랜스제닉 F3 암컷 및 비-트랜스제닉 수컷 피쉬를 교미하여 얻었다. 본 발명자들은 여전히 코리온으로 둘러쌓인 24시간 배아를 세 그룹(266 배아/그룹)으로 분류한 후, 0.1% Instant Ocean salts(Senja Pharmaceutical, Hyogo, Japan)에 포함된 0, 2 또는 5 mM ENU 10 mL을 처리하여 30분 동안 26℃에서 반응하였다. 이후, 돌연변이 유발된 배아들을 린스하고 28.5℃ 배양기에서 3일 동안 유지하였다. 거의 모든 배아들이 배양 기간 동안에 부화하였다. 합쳐진 생존 라바들을 형태적인 비정상 라바와 EGFP+ 라바들을 카운트하였다.Fertilized eggs were obtained by mating transgenic F3 female and non-transgenic male fish. The present inventors classified 24-hour embryos still surrounded by corion into three groups (266 embryos/group), and then 0, 2 or 5 mM ENU 10 contained in 0.1% Instant Ocean salts (Senja Pharmaceutical, Hyogo, Japan). mL was treated and reacted at 26° C. for 30 minutes. Thereafter, the mutant embryos were rinsed and maintained in an incubator at 28.5° C. for 3 days. Almost all embryos hatched during the incubation period. The combined surviving laba were counted for morphological abnormal laba and EGFP + laba.

통계 분석Statistical analysis

모든 분석을 Windows 통계 package용 SPSS version 11.0을 이용하여 실시하였다. 에임스 테스트에서 얻어진 실험적 값에 대한 통계적 분석은 모수적 방법, 즉 Dunnett's t-검정(Dunnett, 1955; Dunnett, 1964) 및 투여량에 따른 반응을 관찰한 선형회귀분석(Kirkland, 1994)에 의해 실시하였다. SCE 테스트의 경우, 일원변량분석(ANOVA)을 실시한 후, Student's t-검정 및 post-hoc Dunnett's t-검정을 수행하였다. TF 분석은 χ 2-테스트를 이용하여 실시하였다. 실시된 모든 테스트에서 ≤0.05의 p-값이 통계적으로 유의성을 가지는 것으로 간주하였다.All analyzes were performed using SPSS version 11.0 for Windows statistical package. Statistical analysis of the experimental values obtained in the Ames test was performed by a parametric method, namely, Dunnett's t -test (Dunnett, 1955; Dunnett, 1964) and linear regression analysis (Kirkland, 1994) observing the response according to the dose. . For the SCE test, after one-way variance analysis (ANOVA) was performed, Student's t -test and post-hoc Dunnett's t -test were performed. TF analysis was performed using a χ 2 -test. In all tests conducted, a p -value of ≤0.05 was considered to be statistically significant.

실험결과Experiment result

비-형광 EGFP의 제조Preparation of non-fluorescent EGFP

에임스 테스트와 유전적으로 유사한 EGFP를 이용한 시각적 유전독성 테스트 시스템을 만들기 위한 시도로, 본 발명자들은 에임스 테스트에서 채택된 두 개의 돌연변이, hisG46(TA100)및 hisD6610(TA97)에 주목하였다. hisG46 돌연변이는 Leu(CTC)이 Pro(CCC)으로 대체된 염기 쌍을 가지며, hisD6610 돌연변이는 C1 프레임 시프트 돌연변이에 의해 6개의 사이토신(-C-C-C-C-C-C-)을 초래한다. 이들 돌연변이는 반복적인 C-G-C-G-C-G-C-G- 서열의 리딩 프레임에 영향을 미치는 hisD3052(TA98)의 -1 프레임 시프트 돌연변이를 복귀시키는 몇몇 뮤타젠에 민감하다(Isono and Yourno, 1974; Levin, Yamasaki et al., 1982). 본 발명자들은 EGFP에서 유사한 돌연변이를 유발시켜 비-형광 단백질을 만들기 위해 위치지정 돌연변이유발법을 이용하였다. 우선, 본 발명자들은 hisG46 돌연변이와 유사하게 Leu137을 Pro으로 대체하였다. 이러한 대체는 돌연변이 EGFP를 비-형광 단백질로 변화시켰다(도 4). 이를 EGFPmut1으로 명명하였으며 hisG46 돌연변이처럼 뮤타젠에 의해 염기 쌍 대체를 검출할 수 있을 것으로 기대하였다. 이후, 본 발명자들은 GFP의 핵심 구조로 빈 실린더를 형성하는 β-배럴에 연결된 α-헬릭스의 부위(reviewed in Tsien, 1998)에 위치한 Gly51(GGG) 다음에 Gly(GGG)이 첨가된 또 다른 돌연변이 EGFP를 만들었다. 이는 Gly51(GGG) 다음에 추가적인 글라이신이 EGFP 분자에 거의 영향을 미치지 않아 형광 단백질을 생산한다. 도 4는 추가적인 Gly을 가지는 EGFP 단백질(EGFPmut2)이 형광을 나타낸다는 것을 보여주는 결과이다. 한편, 프레임 시프트 돌연변이를 위한 6개의 구아노신을 가진 빈발부위(hotspot) DNA 서열을 제작하였다. 따라서, 5개의 구아노신을 가진 EGFPmut2으로부터 -1G 프레임 시프트 돌연변이가 유발되어 EGFPmut3가 제작되었다. 이 경우, EGFP 단백질 번역이 Gly51 이후 10번째 아미노산인 62번째 아미노산에서 중단될 수 있다. 이 단백질은 비-형광성을 가지는 것으로 밝혀졌다(도 4). 5개의 구아노신을 운반하는 EGFPmut3는 프레임 시프트 돌연변이를 검출하는 데 이용될 수 있는 스트레인인 hisD6610과 유사한 것으로 예상되었다.In an attempt to create a visual genotoxicity test system using EGFP that is genetically similar to the Ames test, the present inventors noted two mutations adopted in the Ames test, hisG46 (TA100) and hisD6610 (TA97). hisG46 The mutation has a base pair in which Leu(CTC) is replaced by Pro(CCC), hisD6610 The mutation results in 6 cytosines (-CCCCCC-) by a C1 frame shift mutation. These mutations are sensitive to several mutagenes that revert the -1 frame shift mutation of hisD3052 (TA98), which affects the reading frame of the repetitive CGCGCGCG- sequence (Isono and Yourno, 1974; Levin, Yamasaki et al. , 1982). . The present inventors used a site-directed mutagenesis method to generate a non-fluorescent protein by inducing a similar mutation in EGFP. First of all, we replaced Leu 137 with Pro similar to the hisG46 mutation. This replacement changed the mutant EGFP to a non-fluorescent protein (Figure 4). This was named EGFP mut1 and was expected to be able to detect base pair replacement by mutagenes like hisG46 mutant. Then, the present inventors have added another Gly (GGG) after Gly 51 (GGG) located at the site of α-helix (reviewed in Tsien, 1998) connected to a β-barrel that forms an empty cylinder as the core structure of GFP. A mutant EGFP was made. This is followed by Gly 51 (GGG), where additional glycine has little effect on the EGFP molecule, producing a fluorescent protein. 4 is a result showing that the EGFP protein (EGFP mut2) having an additional Gly exhibits fluorescence. Meanwhile, a hotspot DNA sequence with 6 guanosine for frame shift mutation was constructed. Therefore, -1G frame shift mutation was induced from EGFP mut2 with five guanosines , thereby producing EGFP mut3 . In this case, the EGFP protein translation is Gly 51 It can then be stopped at the 10th amino acid, the 62nd amino acid. This protein was found to have non-fluorescent properties (Figure 4). EGFP mut3 carrying five guanosines was expected to be similar to hisD6610 , a strain that can be used to detect frame shift mutations.

EGFP mut 운반하는 살모넬라 티피뮤리움 테스트 스트레인을 이용한 유전독성 테스트 Genotoxicity test with Salmonella typhimurium test strains carrying the EGFP mut

다음으로, 에임스 테스트와 유사한 돌연변이 테스트 스트레인을 확립하기 위해 EGFPmut 유전자를 관련 살모넬라 티피뮤리움의 염색체로 옮겼다. EGFPmut 유전자가 야생형 살모넬라(LT2) 염색체 상의 putAP 위치(Elliott, 1992)에 들어가도록 λ 레드 시스템을 이용한 선형 DNA 형질전환 방법(Datsenko and Wanner, 2000)을 실시하였다. 일반적인 형질도입 파아지인 P22를 이용하여 EGFPmut1 및 EGFPmut3 유전자를 각각 TA100 및 TA98로 삽입시켜 CH4001 및 CH4003을 제작하였다. Next, the EGFP mut gene was transferred to the associated Salmonella typhimurium chromosome to establish a mutation test strain similar to the Ames test. A linear DNA transformation method (Datsenko and Wanner, 2000) using a λ red system was performed so that the EGFP mut gene enters the putAP position on the wild-type Salmonella (LT2) chromosome (Elliott, 1992). EGFP mut1 using P22, a general transduced phage And EGFP mut3 genes were inserted into TA100 and TA98, respectively, to produce CH4001 and CH4003.

본 발명자들은 뮤타젠(ENU 및 ICR 191)의 존재 하에서 종래의 에임스 테스트 스트레인인 TA100 및 TA98와 함께 CH4001 및 CH4003의 돌연변이 빈도를 테스트하였다. ENU는 염기-쌍 대체를 유발하는 것으로 알려져 있는 반면에 ICR 191은 프레임 시프트 돌연변이를 유발하는 것으로 알려져 있다(OECD, 1997). 최소배지 플레이트 하에서 His+ 복귀돌연변이체(revertants)를 선택하였고 약 106 콜로니를 개별적으로 시각화할 수 있는 NA 플레이트에서 EGFP+ 복귀돌연변이체를 스크리닝하였다. 뮤타젠의 부재 하에서, His+ 및 EGFP+ 복귀돌연변이체는 모두 TA 및 CH 스트레인에서 1.1~1.8 x 10-6의 빈도로 발생하였다(표 3). ENU(0.1 mg/플레이트)의 존재 하에서, 염기 대체용 테스트 스트레인인 TA100 및 CH4001에서 His+ 복귀돌연변이체의 빈도는 각각 5.6 x 10-6 및 5.2 x 10-6으로 증가하였다. 이러한 복귀 빈도는 이전의 보고(Lang, 1984)에서 보고된 범위 안에 있는 것이다. 매우 흥미롭게도, 본 발명자들은 ENU의 존재 하에서 EGFP+ 복귀돌연변이체도 7.1 x 10-6의 빈도로 유사하게 증가하였다. TA98 및 프레임 시프트 돌연변이용 테스트 스트레인인 CH1003를 ICR 191(1 mg/플레이트)과 반응시켰다. His+ 복귀돌연변이체는 이전의 보고(Hera and Pueyo, 1988)와 유사하게 420.8 x 10-6의 돌연변이 빈도로 증가하였다. 또한, TA98에서 His+ 복귀돌연변이체가 327.6 x 10-6의 돌연변이 빈도로 증가하였다. ICR 191의 존재 하에서, EGFP+ 복귀돌연변이체는 456.3 x 10-6의 돌연변이 빈도로 유사하게 증가하였다. 종합해 보면, 상술한 결과들은 His+ 복귀돌연변이에 있어서 CH4001 및 CH4003이 TA100 및 TA98과 기능적 유사체라는 것을 나타냈다. 따라서, CH 스트레인들의 EGFP+ 복귀돌연변이 시스템은 에임스 테스트의 His+ 복귀돌연변이 시스템을 대체할 수 있다.The present inventors tested the mutation frequency of CH4001 and CH4003 together with conventional Ames test strains TA100 and TA98 in the presence of mutagenes (ENU and ICR 191). ENU is known to induce base-pair replacement, while ICR 191 is known to induce frame shift mutations (OECD, 1997). His + revertants were selected under the minimal medium plate, and about 10 6 colonies were screened for EGFP + revertants in NA plates that could be individually visualized. In the absence of mutagen, His + and EGFP + return mutants both occurred in the TA and CH strains with a frequency of 1.1 to 1.8 x 10 -6 (Table 3). In the presence of ENU (0.1 mg/plate), the frequency of His + revertant in TA100 and CH4001, test strains for base replacement, increased to 5.6 x 10 -6 and 5.2 x 10 -6, respectively. This frequency of return is within the range reported in previous reports (Lang, 1984). Very interestingly, the present inventors similarly increased the frequency of the EGFP + revertant mutant in the presence of ENU of 7.1 x 10 -6. TA98 and CH1003, a test strain for frame shift mutations, were reacted with ICR 191 (1 mg/plate). Similar to previous reports (Hera and Pueyo, 1988), His + revertant increased with a mutation frequency of 420.8 x 10 -6. In addition, the His + revertant mutant in TA98 increased with a mutation frequency of 327.6 x 10 -6. In the presence of ICR 191, the EGFP + revertant was similarly increased with a mutation frequency of 456.3 x 10 -6. Taken together, the above-described results indicated that CH4001 and CH4003 were functional analogs with TA100 and TA98 in the His + reversion mutation. Thus, the EGFP + remutation system of CH strains can replace the His + remutation system of the Ames test.

살모넬라 테스터 스트레인에서 발생한 복귀돌연변이체(revertants)의 수*.Number of revertants that occurred in the Salmonella tester strain * . TA100TA100 EGFPEGFP mut1mut1 TA100TA100 TA98TA98 EGFPEGFP mut2mut2 TA98TA98 표현형Phenotype His+ His + His+ His + EGFP+ EGFP + His+ His + His+ His + EGFP+ EGFP + 처리process **** 비-처리Non-treatment 1.61.6 1.81.8 1.21.2 1.11.1 1.21.2 0.50.5 ENUENU 5.65.6 5.25.2 7.17.1 3.23.2 3.53.5 3.23.2 ICR 191ICR 191 -- -- -- 420.8420.8 377.6377.6 456.3456.3

*His+ 복귀돌연변이 및 EGFP+ 복귀돌연변이를 스크리닝하기 위해 총 106 박테리아를 각각 최소배지 플레이트 및 NA 플레이트에 플레이팅하였다. EGFPmut1은 L137P 아미노산 대체를 운반하며 EGFPmut2는 G51G52 돌연변이 컨스트럭트를 운반한다. * A total of 10 6 bacteria were plated on a minimal medium plate and an NA plate, respectively, to screen for His + reversion mutation and EGFP + reversion mutation. EGFP mut1 carries the L137P amino acid replacement and EGFP mut2 carries the G 51 G 52 mutant construct.

*ENU 및 ICR 191은 플레이트 당 각각 0.1 mg 및 1 mg으로 처리되었다. * ENU and ICR 191 were treated at 0.1 mg and 1 mg, respectively, per plate.

유전자를 운반하는 트랜스제닉 제브라피쉬를 이용한 세포독성 테스트Cytotoxicity test using transgenic zebrafish carrying genes

본 발명자들은 EGFPmut를 코딩하는 Tol2 플라스미드 및 트랜스포사제 mRNA를 단일-세포 단계 제브라피쉬 수정란에 주입하였다. 실험 프로토콜에 기재된 바와 같이, 생식선전달에 의한 F1 자손을 PCR 및 서던 블롯 분석에 의해 선택하였다. 한 개의 높은 전이유전자(transgene)-양성 라인을 동정하였다. 이 라인의 F3 자손을 F2 제브라피쉬와 비-트랜스제닉 제브라피쉬를 교미시켜 얻은 경우, F2 제브라피쉬는 F3 자손 제브라피쉬의 약 50%에 전이유전자를 전달하였는데, 이는 전이유전자가 안정적으로 제브라피쉬 염색체 중 하나로 통합된다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 본 발명자들은 EGFPmut1을 운반하는 MutaFish1 및 EGFPmut3을 운반하는 MutaFish3을 확립하였다.The present inventors injected Tol2 plasmid encoding EGFP mut and transposase mRNA into single-cell stage zebrafish fertilized eggs. As described in the experimental protocol, F1 progeny by germline transmission were selected by PCR and Southern blot analysis. One high transgene-positive line was identified. When the F3 progeny of this line was obtained by mating F2 zebrafish and non-transgenic zebrafish, F2 zebrafish delivered a transgene to about 50% of the F3 progeny zebrafish, which means that the transgene stably is a zebrafish chromosome. Indicates that it is integrated into one of the As a result, the present inventors MutaFish 1 carrying EGFP mut1 And MutaFish 3 carrying EGFP mut3 was established.

이들 트랜스제닉 제브라피쉬를 이용하여 인비보에서 돌연변이를 검출할 수 있는 지 여부를 조사하기 위해, 트랜스제닉 제브라피쉬와 비-트랜스제닉 제브라피쉬를 교미시켜 얻은 24시간 배아에 뮤타젠을 30분 동안 처리하였다: 5 mM ENU로 처리된 MutaFish1 및 10 mM ICR 191로 처리된 MutaFish3. 3일 후, EGFP+ 라바(larvae)의 수를 측정하였다(표 4). 뮤타젠의 부재 하에서 발생하는 돌연변이체 빈도의 백그라운드는 약 2-3 x 10- 5이었다. 이 값은 마우스 시스템(Gondo, Shioyama, et al., 1996) 및 rplS를 운반하는 트랜스제닉 제브라피쉬(Amanuma, Takeda, et al., 2000)에서 관찰되는 값과 유사하며, 처리된 배아의 지놈 DNA에서 돌연변이를 검출하기에는 매우 낮은 값이다. ENU로 처리된 MutaFish1은 6.3 x 10-4의 빈도로 EGFP+ 라바의 수를 증가시켰는데, 이는 형태학적 이상의 증가(20.9%)와 연관되어 있었다. 이는 rplS를 운반하는 트랜스제닉 제브라피쉬에서의 결과와 유사하다(Amanuma, Takeda, et al., 2000). ICR 191로 처리된 MutaFish3은 2.32 x 10-3의 빈도로 EGFP+ 라바의 수를 증가시켰는데, 이는 형태학적 이상의 증가(24.2%)와 연관되어 있었다. 종합해 보면, 상술한 데이터는 MutaFish 시스템이 알킬화제 및 염기성 부가물을 포함하는 돌연변이-유발성 화합물(mutagenic compounds)의 유전독성을 조사하는 데 이용될 수 있음을 나타냈다.Using these transgenic zebrafishIn vivoIn order to investigate whether a mutation can be detected in, transgenic zebrafish and non-transgenic zebrafish were mated and treated with mutagen for 30 minutes in 24-hour embryos obtained: MutaFish treated with 5 mM ENU.One And MutaFish treated with 10 mM ICR 1913. After 3 days, EGFP+The number of lavae was measured (Table 4). The background of the frequency of mutants occurring in the absence of mutagenes is approximately 2-3 x 10- 5Was. This is the mouse system (Gondo, Shioyama,et al., 1996) andrplSTransgenic zebrafish (Amanuma, Takeda,et al., 2000), and very low to detect mutations in the genomic DNA of treated embryos. MutaFish processed with ENUOneSilver 6.3 x 10-4EGFP with a frequency of+The number of laba was increased, which was associated with an increase in morphological abnormalities (20.9%). this isrplSSimilar to the results for transgenic zebrafish carrying (Amanuma, Takeda,et al., 2000). MutaFish treated with ICR 1913Silver 2.32 x 10-3EGFP with a frequency of+The number of laba was increased, which was associated with an increase in morphological abnormalities (24.2%). Taken together, the above data indicated that the MutaFish system could be used to investigate the genotoxicity of mutagenic compounds including alkylating agents and basic adducts.

뮤타젠으로 처리된 배아에서 전이유전자의 돌연변이 발생빈도*.Incidence of transgene mutations in mutagen-treated embryos * . EGFPEGFP mut1mut1 MutaFishMutaFish EGFPmut3MutaFishEGFP mut3 MutaFish 처리process **** 생존율(%)Survival rate (%) 형태학적 이상(%)Morphological abnormality (%) 돌연변이 빈도(x10Mutation frequency (x10 -5-5 )) 생존율(%)Survival rate (%) 형태학적 이상(%)Morphological abnormality (%) 돌연변이 빈도(x10Mutation frequency (x10 -5-5 )) 비-처리Non-treatment 100100 0.0750.075 22 100100 0.0810.081 33 ENUENU 97.397.3 20.920.9 6363 -- -- -- ICR 191ICR 191 -- -- -- 79.279.2 24.224.2 232232

*EGFP 발현에 대해 총 106 피쉬를 조사하였다. EGFPmut1MutaFish는 L137P 아미노산 대체를 운반하며 EGFPmut3MutaFish는 G51G52 돌연변이 컨스트럭트에서 프레임 시프트 돌연변이를 운반한다. * A total of 10 6 fish were irradiated for EGFP expression. The EGFP mut1 MutaFish carries the L137P amino acid replacement and the EGFP mut3 MutaFish carries the frame shift mutation in the G 51 G 52 mutant construct.

*ENU 및 ICR 191은 각각 5 mM 및 10 mM로 처리되었다. * ENU and ICR 191 were treated with 5 mM and 10 mM, respectively.

추가 논의사항Further discussion

EGFP 복귀돌연변이 시스템을 이용하는 MutaFish 시스템은 유전독성 테스트를 위한 선택적 동물 테스트를 제공한다. MutaFish 시스템의 가장 큰 장점은 유전독성의 시각화라고 할 수 있다: UV 빛 하에서 EGFP+라바의 정량화는 화학물질의 유전독성의 반영이며 라바에 대한 어떠한 추가적인 조작도 필요하지 않다. 의약품을 등록하기 위한 조절 시스템은 유전독성 테스트를 실시할 필요가 있는데(Billinton, Hastwell, et al.,2008); CPM/ICH 1995), 이러한 테스트는 지놈을 손상시키거나 또는 다른 방법을 통해 지놈을 변형시켜 암 발병률(carcinogenicity) 및/또는 유전성 돌연변이 위험을 증가시키는 화합물을 동정하기 위해 고안되었다. 비록 화학물질의 환경적 위험을 예측하는 다양한 선택적 접근방법들이 이용될 수 있지만, 본 발명자들은 본 연구에서 MutaFish가 가장 편리한 동물 어세이 시스템이라는 것을 증명하였다. 제브라피쉬는 이용가능한 연구내용, 기법 및 접근방법적인 측면에서 독특하다. 하지만, 본 발명에서 제브라피쉬에 적용된 EGFPmut 시스템을 이용한 본 발명의 시각적 기법은 메다카(medaka; Oryzias latipes)및 팻헤드 민노우(fathead Minnow; Pimephales promelas)같은 다른 실험 모델 피쉬 종에도 적용할 수 있다. 또한, 이들 종의 라바가 치어/성어에 대한 급성 독성 테스트를 대체할 수 있는 방법으로 제안될 수 있다(Braunbeck, Boettcher, et al., 2005; Scholz, Fischer, et al., 2008).The MutaFish system using the EGFP remutagenic system provides a selective animal test for genotoxicity testing. The greatest advantage of the MutaFish system is the visualization of genotoxicity: the quantification of EGFP + Lava under UV light reflects the genotoxicity of the chemical and does not require any further manipulation of the Lava. Regulatory systems for drug registration need to be tested for genotoxicity (Billinton, Hastwell, et al. , 2008); CPM/ICH 1995), these tests are designed to identify compounds that increase the risk of carcinogenicity and/or hereditary mutation by damaging the genome or otherwise modifying the genome. Although a variety of selective approaches to predicting the environmental hazards of chemicals can be used, the present inventors have demonstrated in this study that MutaFish is the most convenient animal assay system. Zebrafish are unique in terms of available research content, techniques and approaches. However, EGFP mut applied to zebrafish in the present invention The visual technique of the present invention using the system is medaka ( Oryzias; latipes ) and fathead minnow ( Pimephales) promelas ) can also be applied to other experimental model fish species. In addition, lava of these species may be proposed as an alternative to acute toxicity testing for fry/adult fish (Braunbeck, Boettcher, et al. , 2005; Scholz, Fischer, et al. , 2008).

MutaFish 시스템의 민감도(sensitivity)를 향상시키기 위해, 향후 DNA 복구 효소에 결함을 가지는 피쉬가 고려되어야만 한다. 많은 인비보 마우스 모델에서, 다음의 스트레인이 개발되어 보다 더 효과적으로 많은 독성 화학물질을 검출하는데 이용되어 왔다: XPA-/-, XPC-/-, Msh2+/-, Msh2-/- 및 p53+/- 돌연변이 마우스, Apc(ApcΔ716, Apc1638N, Apcmin) 돌연변이 마우스, A33Δ_β-cat 넉-인(knock-in) 마우스(Dashwood, 2003). 이들 중 여러 모델들이 종양형성(tumorigenesis) 동안 화학물질에 의해 타겟 및 비-타겟 기관에서 인비보로 유발된 돌연변이 스펙트럼에 대한 고찰을 제공하였다. 또한, DNA 복구 시스템에 포함되지만 아직 동정되지 않은 다른 유전자들도 검출 민감도의 추가적인 증대를 위해 MutaFish에서 테스트될 수 있다.In order to improve the sensitivity of the MutaFish system, fish with defects in DNA repair enzymes in the future must be considered. Many invoices In mouse models, the following strains have been developed and used to more effectively detect many toxic chemicals: XPA -/- , XPC -/- , Msh2 +/- , Msh2 -/- and p53 +/- mutant mice. , Apc (ApcΔ716, Apc 1638N, Apc min) mutant mice, A33 Δ_β-cat knock-in mice (Dashwood, 2003). Several of these models provided a review of the spectrum of mutations induced in vivo in target and non-target organs by chemicals during tumorigenesis. In addition, other genes that are included in the DNA repair system but have not yet been identified can be tested on MutaFish to further increase detection sensitivity.

본 연구에서, 본 발명자들이 형광 GFP의 이점을 이용했을 지라도, 본 발명의 기법은 일련의 GFP 변이체들(Shaner, Steinbach, et al., 2005) 및 파이어플라이 루시퍼라제 및 레닐라 루시퍼라제를 포함하는 빛 발생 단백질들 같은 다른 형광 단백질들로 확장될 수 있다. 또한, 본 연구에서 기재되지 않은 형광을 없앨 수 있는 GFP의 또 다른 돌연변이가 본 발명보다 화학물질에 대한 노출에서 더 높은 복귀율(reversion rate)을 가지는 것도 가능할 수 있다.In this study, although we have used the advantage of fluorescent GFP, the technique of the present invention includes a series of GFP variants (Shaner, Steinbach, et al. , 2005) and Firefly luciferase and Renilla luciferase. It can be extended to other fluorescent proteins, such as light-generating proteins. In addition, it may be possible that another mutation of GFP that can eliminate fluorescence not described in this study has a higher reversion rate in exposure to chemicals than in the present invention.

지난 수년 동안, 제브라피쉬는 발생을 연구하는 모델로서 생물학자들에게 그 중요성이 매우 커진 수단이 되었는데, 그 이유는 제브라피쉬의 배아가 투명하고 빠르게 발생하며, 제브라피쉬의 유전자들이 인간과 매우 유사(약 75%)하고 척추동물이기 때문이다(Bradbury, 2004; Scholz, Fischer, et al., 2008). 발생하는 배아가 독성 손상에 매우 민감하다는 사실을 고려할 때, 화학물질의 유전독성을 시각화함에 있어 제브라피쉬 시스템은 매력적인 인비보 모델이다. 최근에 실험 및 다른 과학적 목적으로 이용되는 동물의 보호를 위한 유럽 연합 법률에 따르면, 척추동물의 배아 단계에서의 이용은 규제되지 않았다(Commission of the European Communities, 1986). 따라서, 배아를 이용한 실험은 동물 실험에 대한 대체수단으로 고려되고 있다(Fleming, 2007). 그러므로, 변형된 세포유동분석법을 이용하여 소규모(small-scale), 고속(high-throughput) 분석을 실시할 수 있다는 점에서 MutaFish 시스템은 화학물질의 환경적 위험평가를 위한 탁월한 모델이다. Over the past few years, zebrafish have become a means of increasing importance to biologists as a model to study development, because zebrafish embryos are transparent and rapidly develop, and zebrafish genes are very similar to humans ( 75%) and are vertebrates (Bradbury, 2004; Scholz, Fischer, et al. , 2008). Given the fact that the developing embryos are very sensitive to toxic damage, the zebrafish system is an attractive in vivo when it comes to visualizing the genotoxicity of chemicals. It is a model. Recently, under European Union legislation for the protection of animals used for experimental and other scientific purposes, the use of vertebrates at the embryonic stage has not been regulated (Commission of the European Communities, 1986). Therefore, experiments using embryos are considered as an alternative to animal experiments (Fleming, 2007). Therefore, the MutaFish system is an excellent model for environmental risk assessment of chemicals in that it can perform small-scale, high-throughput analysis using a modified cell flow analysis method.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명 의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and for those of ordinary skill in the art, it is clear that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, it will be said that the practical scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

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180 185 190 Pro Val Leu Leu Pro Asp Asn His Tyr Leu Ser Thr Gln Ser Ala Leu 195 200 205 Ser Lys Asp Pro Asn Glu Lys Arg Asp His Met Val Leu Leu Glu Phe 210 215 220 Val Thr Ala Ala Gly Ile Thr Leu Gly Met Asp Glu Leu Tyr Lys 225 230 235 <210> 4 <211> 62 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> EGFP mutant 3 <400> 4 Met Val Ser Lys Gly Glu Glu Leu Phe Thr Gly Val Val Pro Ile Leu 1 5 10 15 Val Glu Leu Asp Gly Asp Val Asn Gly His Lys Phe Ser Val Ser Gly 20 25 30 Glu Gly Glu Gly Asp Ala Thr Tyr Gly Lys Leu Thr Leu Lys Phe Ile 35 40 45 Cys Thr Thr Gly Gly Ser Cys Pro Cys Pro Gly Pro Pro Ser 50 55 60 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mEGFP-F primer <400> 5 cctgcaggtc gactctagag 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mEGFP-R primer <400> 6 ccggcgctca gttggaattc 20 <210> 7 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G51GGG-F primer <400> 7 atctgcacca ccggggggaa gctgcccgtg ccc 33 <210> 8 <211> 33 <212> DNA <213> 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Gly 115 120 125 Ile Asp Phe Lys Glu Asp Gly Asn Ile Pro Gly His Lys Leu Glu Tyr 130 135 140 Asn Tyr Asn Ser His Asn Val Tyr Ile Met Ala Asp Lys Gln Lys Asn 145 150 155 160 Gly Ile Lys Val Asn Phe Lys Ile Arg His Asn Ile Glu Asp Gly Ser 165 170 175 Val Gln Leu Ala Asp His Tyr Gln Gln Asn Thr Pro Ile Gly Asp Gly 180 185 190 Pro Val Leu Leu Pro Asp Asn His Tyr Leu Ser Thr Gln Ser Ala Leu 195 200 205 Ser Lys Asp Pro Asn Glu Lys Arg Asp His Met Val Leu Leu Glu Phe 210 215 220 Val Thr Ala Ala Gly Ile Thr Leu Gly Met Asp Glu Leu Tyr Lys 225 230 235 <210> 4 <211> 62 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> EGFP mutant 3 <400> 4 Met Val Ser Lys Gly Glu Glu Leu Phe Thr Gly Val Val Pro Ile Leu 1 5 10 15 Val Glu Leu Asp Gly Asp Val Asn Gly His Lys Phe Ser Val Ser Gly 20 25 30 Glu Gly Glu Gly Asp Ala Thr Tyr Gly Lys Leu Thr Leu Lys Phe Ile 35 40 45 Cys Thr Thr Gly Gly Ser Cys Pro Cys Pro Gly Pro Pro Ser 50 55 60 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> mEGFP-F primer 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Claims (6)

변이(mutation)가 있는 비-형광성 형광 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열로 형질전환된 어류의 배아(embryo)를 포함하며, 상기 배아에 시험물질을 처리하여 복귀변이(back mutation)가 발생되면, 상기 배아로부터 비-형광성 형광 단백질이 형광성 단백질로 변이된 치어(larvae)가 부화되는 것인, 유전독성 분석용 조성물.Wherein the embryo comprises an embryo of a transformed fish with a nucleotide sequence encoding a non-fluorescent fluorescent protein with a mutation, wherein when a test substance is treated in the embryo to generate a back mutation, Wherein the non-fluorescent fluorescent protein is incubated with a larvae mutated into a fluorescent protein. 제 1 항에 있어서, 상기 형광성 단백질은 GFP(green fluorescent protein), RFP(red fluorescent protein), CFP(cyan fluorescent protein), YFP(yellow fluorescent protein), BFP(blue fluorescent protein), EGFP(enhanced green fluorescent protein), ECFP(enhanced cyan fluorescent protein), EYFP(enhanced yellow fluorescent protein), ERFP(enhanced red fluorescent protein) 또는 EBFP(enhanced blue fluorescent protein)인 것을 특징으로 하는 조성물.The method of claim 1, wherein the fluorescent protein is selected from the group consisting of green fluorescent protein (GFP), red fluorescent protein (RFP), cyan fluorescent protein (CFP), yellow fluorescent protein (YFP), blue fluorescent protein protein, enhanced cyan fluorescent protein (ECFP), enhanced yellow fluorescent protein (EYFP), enhanced red fluorescent protein (ERFP), or enhanced blue fluorescent protein (EBFP). 제 2 항에 있어서, 상기 형광성 단백질은 EGFP인 것을 특징으로 하는 조성물.3. The composition of claim 2, wherein the fluorescent protein is EGFP. 제 1 항에 있어서, 상기 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질은 야생형(wild type) 형광 단백질의 뉴클레오타이드 서열 수준에서 (i) 프레임 시프트 변이 또는 (ii) 미스센스 변이(missense mutation)를 유발하는 치환 변이(substitution mutation)에 의해 변이된 것을 특징으로 하는 조성물.The method according to claim 1, wherein the mutated non-fluorescent fluorescent protein has a substitution mutation that causes (i) a frame shift mutation or (ii) a missense mutation at a nucleotide sequence level of a wild type fluorescent protein wherein the composition is mutated by a substitution mutation. 제 1 항에 있어서, 상기 변이가 있는 비-형광성 형광 단백질은 서열목록 제1서열 또는 제2서열의 뉴클레오타이드 서열에 의해 코딩되는 것을 특징으로 하는 조성물.2. The composition of claim 1, wherein the mutated non-fluorescent fluorescent protein is encoded by a nucleotide sequence of the first or second sequence of the sequence listing. 제 1 항에 있어서, 상기 어류는 제브라피쉬(zebrafish)인 것을 특징으로 하는 조성물.2. The composition of claim 1, wherein the fish is a zebrafish.
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