KR101920036B1 - The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene - Google Patents

The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene Download PDF

Info

Publication number
KR101920036B1
KR101920036B1 KR1020170079027A KR20170079027A KR101920036B1 KR 101920036 B1 KR101920036 B1 KR 101920036B1 KR 1020170079027 A KR1020170079027 A KR 1020170079027A KR 20170079027 A KR20170079027 A KR 20170079027A KR 101920036 B1 KR101920036 B1 KR 101920036B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gene
mutation
vector
plasmid vector
present
Prior art date
Application number
KR1020170079027A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
채순기
곽준용
송광용
이근우
Original Assignee
배재대학교 산학협력단
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 배재대학교 산학협력단 filed Critical 배재대학교 산학협력단
Priority to KR1020170079027A priority Critical patent/KR101920036B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101920036B1 publication Critical patent/KR101920036B1/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
    • 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
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • 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
    • C12N2800/00Nucleic acids vectors
    • C12N2800/10Plasmid DNA
    • C12N2800/101Plasmid DNA for bacteria

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

The present invention relates to a plasmid vector for screening a gene without a frameshift mutation and a nonsense mutation using E.coli and an ampicillin resistance gene, and a method for screening a gene without a frameshift mutation and a nonsense mutation using the same. Because the plasmid vector has an antibiotic resistance gene marker which can be continuously expressed in addition to the ampicillin resistance gene, antibiotics can be firstly screened for transformants, and secondarily, an artificial gene synthesized not to have the frameshift mutation and the ampicillin resistance gene can be screened through the expression of the ampicillin resistance gene. Wherein, the ampicillin resistance gene can be expressed in association with the synthesized artificial gene by removing initiation codon.

Description

대장균 및 앰피실린 저항성 유전자를 이용한 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자의 선별 방법{The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene}[0001] The present invention relates to a method for screening for a gene having no deletion, mobility, and terminal mutation using E. coli and an ampicillin resistance gene,

본 발명은 대장균 및 앰피실린 저항성 유전자를 이용하여, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자를 선별하기 위한 플라스미드 벡터 및 이를 이용한 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자를 선별하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasmid vector for selecting a gene having no transcriptional and translocation mutations using E. coli and an ampicillin resistance gene, and a method for selecting a gene having no transcriptional and translocation mutations using the plasmid vector.

인공 유전자 합성(artificial DNA or gene synthesis) 기술은 화학과 생화학적인 합성 방법을 이용하여 짧은 길이의 올리고 뉴클레오타이드(oligonucleotide) 단편들을 1 kb 이상의 유전자로 합성하는 기술을 가리킨다. 인공 유전자 합성은 특정한 단백질을 합성하고자 하나 주형(template) DNA의 확보가 어려운 경우, 또는 기존에 알려진 단백질을 새로운 형태나 기능으로 개선하기 위한 수단으로 유용하게 사용된다. 예를 들어 특정한 유전자 부위의 돌연변이 유도 및 키메라 유전자 제작, 특정 제한효소 자리의 도입 및 제거, 프로모터 배열의 최적화, 생산량이 적은 단백질의 발현을 적합한 코돈으로 개선하여 발현량을 증가시키고자 하는 경우에 인공 유전자의 합성이 필요하다.Artificial DNA or gene synthesis technology refers to the technique of synthesizing short-length oligonucleotide fragments into genes of more than 1 kb using chemical and biochemical synthesis methods. Artificial gene synthesis is useful for synthesizing a specific protein but difficult to obtain template DNA, or as a means for improving a known protein to a new form or function. For example, when it is desired to induce mutation of a specific gene region and chimeric gene production, introduction and elimination of specific restriction enzyme sites, optimization of promoter arrangement, and expression of proteins with low production yields, Synthesis of genes is necessary.

생체 외에서 목표로 하는 인공 유전자를 합성하기 위해, 20 내지 50 bp 길이의 단일 가닥 올리고 뉴클레오티드가 필요하고, 이들 서열을 조합하는 단계를 반복하여 설계한 인공 유전자의 전체 서열을 의도한 대로 합성한다. 순수 화학적 방법을 통해 제작된 각각의 올리고 뉴클레오타이드 단편은, 이웃하는 단편과 약 20 개의 염기가 상보적인 서열로서 결합할 수 있도록 설계한다. 설계된 단편들은 각각 상보적인 서열을 통해 연결되어 하나의 사슬을 형성할 수 있어야 하며, 이를 위해 결합반응 과정(PCR: 중합효소 연쇄 반응)에서 설정하는 모든 올리고 뉴클레오티드 단편들의 결합 온도(annealing temperature)가 동일하도록 적절히 조절하여야 한다. PCR을 이용한 인공 유전자의 합성 방법은 주로 어셈블리 PCR(assembly PCR, 조립 PCR) 단계, 융합 PCR(fusion PCR) 단계, DNA 연결 효소(DNA ligase)에 의한 연결 반응 및 클로닝(cloning)단계로 구분될 수 있다.In order to synthesize a target artificial gene in vitro, a single strand oligonucleotide having a length of 20 to 50 bp is required, and the step of combining these sequences is repeated to synthesize the entire sequence of the designed artificial gene as intended. Each oligonucleotide fragment produced by the pure chemical method is designed so that about 20 bases and a neighboring fragment can bind as a complementary sequence. Designed fragments should be connected to each other through a complementary sequence to form a single chain. For this purpose, the annealing temperature of all the oligonucleotide fragments set in the binding reaction (PCR: polymerase chain reaction) is the same . The method of synthesizing an artificial gene using PCR can be classified into an assembly PCR (assembly PCR) step, a fusion PCR step, a linking reaction by a DNA ligase, and a cloning step have.

인공 유전자의 합성에서 가장 중요한 사항 중 하나는 1 kb 이상의 합성 유전자 중 돌연변이가 없는 완전한 서열을 가진 유전자가 최종 생산물로서 만들어져야 한다는 것이다.One of the most important things in the synthesis of artificial genes is that a gene with a complete sequence without a mutation among synthetic genes of 1 kb or more should be produced as a final product.

인공적인 유전자의 합성 과정에서 다양한 염기서열의 오류가 나타날 수 있는데, 단일 가닥 올리고 뉴클레오티드의 합성 과정, 어셈블리 PCR 및 융합 PCR 단계에서 염기서열의 오류가 불가피하게 수반된다. 따라서, 클로닝 단계 이후 최종적인 인공 합성 유전자를 결정하기 위해서는 정확한 염기서열을 가진 합성 유전자를 확인 및 선별하는 과정이 필수적으로 수행된다. 염기 오류를 포함하는 인공 유전자로부터 단백질을 합성한다고 가정하였을 때, 염기 오류의 결과로 염기의 치환이 아미노산 변화 또는 코돈 내에 종결 코돈을 유발할 수 있으며, 염기의 결손 또는 삽입은 DNA 코돈의 해독틀(open reading frame, ORF)에 변형을 유발하여 그에 따른 아미노산 변화 또는 종결 코돈이 발생하기 때문에 결국엔 정확한 단백질을 생산할 수 없게 된다. 따라서 인공 합성 유전자는 계획된 서열과 정확하게 100% 일치해야 한다.In the synthesis of artificial genes, various sequence errors may occur. Errors in the sequence of nucleotides are inevitably involved in the synthesis of single-stranded oligonucleotides, assembly PCR and fusion PCR. Therefore, in order to determine the final synthetic synthetic gene after the cloning step, a process of identifying and selecting a synthetic gene having an accurate base sequence is essentially performed. When a protein is synthesized from an artificial gene containing a base error, the substitution of the base as a result of the base error may cause a change in the amino acid or a stop codon in the codon, and the deletion or insertion of the base may result in a DNA codon decoding reading frame, ORF), resulting in an amino acid change or a stop codon, which makes it impossible to produce an accurate protein. Therefore, an artificial synthetic gene should be exactly 100% identical to the designed sequence.

현재 일반적인 합성유전자의 정확성 확인은 최종 DNA 산물에 대한 클로닝과 무작위적인 염기서열 분석에 전적으로 의존하고 있으며 정확한 염기서열의 합성 유전자가 확보될 때까지 인공 유전자 합성 공정과 서열 결정을 반복적으로 수행하고 있는 실정이다. 이를 위해 유전자 염기서열의 합성 및 PCR 과정에서 나타날 수 있는 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이 여부를 확인하기 위한 연구가 진행되었다. 대한민국 공개특허 10-2017-0015607호에서는 대장균-효모 셔틀 벡터에 존재하는 대장균의 LexA 단백질 중 DNA 결합 부위 및 전사활성화 단백질인 VP16 사이에 합성 유전자를 삽입할 수 있는 플라스미드 벡터를 제조하여, 변이가 없는 유전자가 존재하는 경우에만 VP16이 생성되게 함으로서, 히스티딘 및 아데닌 영양요구성 숙주 효모가 최소 배지에서 성장하는 것을 통해 효모 단계에서 합성유전자의 돌연변이 여부를 선별할 수 있도록 하는 기술이 공지된 바 있다. 이 외에도, 대장균 수준에서 리포터 유전자인 GFP를 포함하도록 제작된 발현 벡터를 사용하여 변이에 의해 단백질 발현 수준이 변화하는지를 확인하는 방법이 공지되었고(비특허문헌 002), 리포터 유전자 앞에 종결 코돈 및 개시 코돈을 조합하여 돌연변이 여부에 따라 리포터 유전자의 발현을 조절할 수 있는 플라스미드 벡터가 공지된바 있다(비특허문헌 003). 그러나, 대장균 수준에서 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이 여부를 확인하고자 하는 상기 방법은, 하나의 클론을 분리한 이후 리포터 유전자의 발현 또는 활성 수준을 확인하는 단계를 필수적으로 요구하며, 무작위로 선발한 클론에 대하여 리포터 유전자의 발현 여부 또는 활성 수준을 확인한 이후 서열 분석을 할 수 있다는 점에서 장점이 있을 수 있지만 여전히 시간 및 비용 소모적인 한계를 가질 수 있다. Currently, the confirmation of the accuracy of general synthetic genes depends entirely on the cloning of the final DNA product and the random base sequence analysis, and the artificial gene synthesis process and sequencing are repeatedly performed until a synthetic gene of the correct base sequence is obtained. to be. For this purpose, studies were carried out to identify transcriptional mobility and termination mutations in the synthesis of gene sequences and PCR. Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2017-0015607 prepared a plasmid vector capable of inserting a synthetic gene between the DNA binding site of E. coli Lexa protein and the transcription activation protein VP16 present in E. coli-yeast shuttle vector, A technique has been known in which VP16 is produced only in the presence of a gene and histidine and an adenine auxotrophic host yeast are grown in a minimal medium so that mutation of the synthetic gene can be selected at the yeast stage. In addition, a method of confirming whether the expression level of a protein is changed by mutation using an expression vector prepared to include GFP as a reporter gene at an E. coli level (Non-patent Document 002) is known (see Non-Patent Document 002) Has been known as a plasmid vector capable of regulating the expression of a reporter gene depending on the mutation (Non-Patent Document 003). However, the above-described method for confirming whether a translation frame mutation or a termination mutation at an E. coli level is required requires a step of confirming the expression level or activity level of a reporter gene after separating one clone, and a randomly selected clone May be advantageous in that it can perform sequence analysis after confirming the expression level or activity level of a reporter gene, but it may still have time and cost-consuming limitations.

이에, 본 발명자들은 인공 유전자를 합성하는 과정의 염기 서열 변이로 인해 나타날 수 있는 해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)를 가지지 않는 합성 유전자만을 효율적으로 선별하는 방법을 개발하고자 노력한 결과, 합성 유전자의 말단 서열에 개시 코돈이 제거된 앰피실린 저항성 유전자가 연결되어 단백질을 발현할 수 있는 플라스미드 벡터를 제조하였다. 상기 플라스미드 벡터는 가나마이신 항생제 내성 유전자를 포함하여 이를 이용해 1차 선별된 형질전환체에 대해 앰피실린 내성 여부를 확인하여, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 포함하지 않고 합성된 인공 합성 유전자를 간편하고 빠르게 선별할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a method for efficiently selecting only synthetic genes that do not have a framehift mutation and a nonsense mutation, which may occur due to nucleotide sequence variation in the process of synthesizing an artificial gene As a result, a plasmid vector capable of expressing the protein was prepared by linking the ampicillin resistance gene with the initiation codon removed to the terminal sequence of the synthetic gene. The plasmid vector contains a kanamycin antibiotic resistance gene and confirms the resistance of ampicillin to the first screened transformant to identify the artificial synthetic gene that is synthesized without the deletion frame movement mutation and termination mutation. The present inventors have completed the present invention.

KR 10-2017-0015607 A (2017.02.09)KR 10-2017-0015607E (2017.02.09) US 6,284,496 B1 (2001.11.04)US 6,284,496 B1 (November 4, 2001) US 9,155,390 B2 (2015.08.25)US 9,155,390 B2 (Aug. 25, 2015)

Akihiko Kataoka, et. al., American Journal of Pathology, Vol. 159, No. 4, October 2001. Akihiko Kataoka, et. al., American Journal of Pathology, Vol. 159, No. 4, October 2001.

상술한 바와 같이, 인공 합성 유전자를 합성하는 단계에서 염기서열의 추가, 치환 또는 결실로 인해 나타날 수 있는 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않도록 인공 합성 유전자를 합성하는 것이 요구되나, 종래 기술에서는 이를 선별하기 위해 시간과 비용이 많이 소모될 수 있다.As described above, it is required to synthesize an artificial synthetic gene so as not to have a translation frame mutation and a termination mutation which may occur due to addition, substitution or deletion of a base sequence in the step of synthesizing an artificial synthetic gene. It can be time consuming and expensive to screen.

따라서, 본 발명의 목적은 해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)가 없는 유전자 선별용 플라스미드 벡터를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasmid vector for gene selection which is free from a frameshift mutation and a nonsense mutation.

본 발명의 또다른 목적은 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a gene selection method that does not have a translation frame movement mutation and a termination mutation.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하기 (a) 및 (b)를 포함하는, 해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)가 없는 유전자 선별용 플라스미드 벡터를 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a plasmid vector for screening a gene without a frameshift mutation and a nonsense mutation, which comprises the following (a) and (b):

(a) Tac 프로모터 및 개시 코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자(AmpR)가, 제한 효소 위치(multiple cloning site, MCS) 및 링커 서열(Linker sequence)로 연결된 유전자 카세트; 및(a) a gene cassette in which the Tac promoter and the ampicillin resistance gene (AmpR) from which the initiation codon has been removed are linked by a multiple cloning site (MCS) and a linker sequence; And

(b) 앰피실린(ampicillin)을 제외한 항생제에 대한 내성 유전자 마커.(b) Resistance genes for antibiotics except ampicillin.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 (a)의 제한 효소는 BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI 및 KpnI으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the restriction enzyme of (a) may be any one selected from the group consisting of BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI and KpnI.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 (b) 항생제는 가나마이신(kanamycin), 스펙티노마이신(spectinomycin), 스트렙토마이신(streptomycin), 블레오마이신(bleomycin), 에리트로마이신(erythromycin), 폴리마이신 B(polymyxin B), 테트라사이클린(tetracycline) 및 클로람페니콜(chloramphenicol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, said antibiotic (b) is selected from the group consisting of kanamycin, spectinomycin, streptomycin, bleomycin, erythromycin, polymyxin B, tetracycline, and chloramphenicol.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자는 인공적으로 합성한 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다인 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the gene without the translation frame mutation and the termination mutation may be any one or both of an artificially synthesized gene and an organism-derived recombinant gene.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 플라스미드 벡터는 lacI 유전자를 포함하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the plasmid vector is lacI Gene. ≪ / RTI >

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 플라스미드 벡터는 도 3에 기재된 개열 지도(vector map)로 표시되는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the plasmid vector may be represented by the vector map shown in Fig.

또한, 본 발명은 하기 i) 내지 v) 단계를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법을 제공한다:In addition, the present invention provides a method for screening a gene free of a translation frame movement mutation and a termination mutation, which comprises the following steps i) to v):

i) 본 발명의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of the present invention;

ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 숙주 세포를 형질전환하는 단계;ii) transforming the host cell with the recombinant expression vector prepared in step i);

iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 항생제 마커 포함 배지에서 배양하여 콜로니(colony) 형성을 유도하는 단계;iii) culturing the transformant transformed in step ii) in an antibiotic marker-containing medium to induce colony formation;

iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니를 앰피실린 및 IPTG(Isopropyl β- D -1-thiogalactopyranoside) 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및iv) culturing the colonies formed in step iii) in a medium containing ampicillin and IPTG (Isopropyl? - D-1-thiogalactopyranoside) to induce colony formation; And

v) 상기 단계 iv)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계.v) obtaining a transformant of the colony formed in step iv) above.

또한, 본 발명은 하기 i) 내지 iv) 단계를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법을 제공한다:In addition, the present invention provides a method for screening a gene without transfection mobility and termination mutations, which comprises the following steps i) to iv):

i) 본 발명의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of the present invention;

ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 숙주 세포를 형질전환하는 단계;ii) transforming the host cell with the recombinant expression vector prepared in step i);

iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 앰피실린 및 IPTG 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및iii) culturing the transformant transformed in step ii) in a medium containing ampicillin and IPTG to induce colony formation; And

iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계.iv) obtaining a transformant of the colony formed in step iii) above.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 단계 iii)의 항생제는 가나마이신인 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the antibiotic in step iii) may be kanamycin.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 단계 ii)의 숙주 세포는 대장균인 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the host cell of step ii) may be E. coli.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자는 인공적으로 합성한 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다인 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the gene without the translation frame mutation and the termination mutation may be any one or both of an artificially synthesized gene and an organism-derived recombinant gene.

이에 따라, 본 발명은 개시 코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자와 Tac 프로모터를 포함하는 플라스미드 벡터를 제공한다. 상기 플라스미드 벡터는 앰피실린 내성 유전자 외에 지속적으로 발현될 수 있는 항생제 내성 유전자 마커를 가지고 있어 형질전환체에 대하여 먼저 항생제 선별할 수 있고, 2 차적으로 앰피실린 내성 유전자의 발현 여부를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않도록 합성된 인공 유전자를 선별할 수 있다. 여기에서, 앰피실린 내성 유전자는 개시 코돈이 제거되어 합성 인공 유전자와 연결되어 발현될 수 있다.Accordingly, the present invention provides a plasmid vector comprising an ampicillin resistance gene with the start codon removed and a Tac promoter. Since the plasmid vector has an antibiotic resistance gene marker which can be continuously expressed in addition to the ampicillin resistance gene, the antibiotic can be firstly screened for the transformant, and secondarily, the expression of the ampicillin resistance gene And synthesized artificial genes so as not to have a termination mutation can be selected. Here, the ampicillin resistance gene can be expressed in association with a synthetic artificial gene by removing the initiation codon.

또한, 본 발명의 플라스미드 벡터를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 유전자를 선별하는 방법에 있어서, 선별 마커로서 앰피실린만을 사용하는 경우에도 유의적인 선별이 가능할 것으로 예상할 수 있다. 이 때에는 합성 유전자가 개시코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자와 연결되도록 재조합된 플라스미드 벡터로 형질전환한 후, 형질전환체를 앰피실린 및 IPTG를 포함하는 배지에 바로 도말하여 배양해 항생제 선별할 수 있고, 이 때 콜로니 형성 여부를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않도록 합성된 인공 유전자를 가지는 형질전환체만을 선별할 수 있다.In addition, in the method of selecting a gene having no translation frame mutation and termination mutation through the plasmid vector of the present invention, it is expected that significant selection can be made even when only ampicillin is used as a selection marker. At this time, the synthetic gene is transformed with a recombinant plasmid vector so as to be linked with the ampicillin resistance gene from which the initiation codon has been removed, and the transformant can be directly cultured on a medium containing ampicillin and IPTG and cultured to select an antibiotic , It is possible to select only transformants having the synthetic gene so that they do not have a translation frame mutation and a termination mutation through the formation of colonies.

즉, 본 발명에 따른 플라스미드 벡터에 합성 인공유전자를 삽입하였을 때, 항생제 포함 배지에서 배양하는 간단한 단계를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 합성 인공유전자를 선별할 수 있으므로, 종래 기술에 따른 방법에 비해 합성 인공유전자의 선별 효율이 높을 뿐 아니라, 연구에 수반되는 비용 및 시간의 절감될 수 있어, 효과적이다.That is, when a synthetic artificial gene is inserted into a plasmid vector according to the present invention, a synthetic artificial gene having no translation frame mutation and terminal mutation can be selected through a simple step of culturing in an antibiotic-containing medium, The screening efficiency of the synthetic artificial gene is higher than that of the method, and the cost and time required for the research can be saved, which is effective.

도 1은 본 발명에서 인공 합성유전자를 제조하기 위한 어셈블리 PCR(assembly PCR) 및 융합 PCR(fusion PCR)의 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 어셈블리 PCR 및 융합 PCR을 통해 합성된 합성 유전자 A를 확인한 결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)가 없는 유전자 선별용 플라스미드 벡터의 계열 지도(vector map)를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 플라스미드 벡터에 합성 유전자를 삽입하였을 때, 변이 여부에 따라 앰피실린 저항성 또는 민감성을 나타내는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 플라스미드 벡터의 효용성을 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)의 전사 인자 A(transcription factor A, 약 1 kb)를 이용하여 확인한 결과이다.
도 6은 본 발명의 플라스미드 벡터의 효용성을 인공 합성유전자 A를 이용하여 확인하는 과정을 나타낸다: 도 6a는 벡터 내에 인공 합성유전자 A를 삽입하는 모식도이고, 도 6b는 인공 합성유전자 A를 포함하는 재조합 플라스미드 벡터로 형질전환된 대장균을 가나마이신 포함 배지에서 배양한 결과이다.
도 7은 본 발명의 플라스미드 벡터의 효용성을 인공 합성유전자 A를 이용하여 확인한 결과이다.
도 8은 본 발명의 플라스미드 벡터를 이용하여 가나마이신 포함 배지에서 1차 선별한 총 50개의 클론을 대상으로 한 인공 합성유전자 A의 서열 분석 결과이다.
도 9는 본 발명의 플라스미드 벡터를 사용하여 앰피실린 및 IPTG 포함 배지에서 2차 선별한 클론(총 14개)에서 유전자 A 염기서열 및 변이 위치를 나타낸다.
1 is a schematic diagram showing a process of assembly PCR and fusion PCR for producing an artificial synthetic gene in the present invention.
Figure 2 shows the result of confirming synthetic gene A synthesized through assembly PCR and fusion PCR.
Figure 3 shows a vector map of plasmid vectors for gene selection without frameshift mutation and nonsense mutation according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a process showing the resistance or sensitivity of amphicillin according to mutation when a synthetic gene is inserted into the plasmid vector of the present invention.
FIG. 5 shows the result of confirming the utility of the plasmid vector of the present invention using Aspergillus nidulans transcription factor A (about 1 kb).
FIG. 6 shows the process of confirming the utility of the plasmid vector of the present invention using an artificial synthetic gene A: FIG. 6A is a schematic diagram for inserting an artificial synthetic gene A into a vector, FIG. 6B shows a recombinant And E. coli transformed with the plasmid vector were cultured in a culture medium containing kanamycin.
FIG. 7 shows the results of confirming the utility of the plasmid vector of the present invention using an artificial synthetic gene A. FIG.
FIG. 8 shows a sequence analysis result of an artificial synthetic gene A in a total of 50 clones selected first in a kanamycin-containing medium using the plasmid vector of the present invention.
9 shows the gene A nucleotide sequence and mutation positions in clones (total 14) selected secondarily in the medium containing ampicillin and IPTG using the plasmid vector of the present invention.

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

상술한 바와 같이, 합성 유전자 또는 유전자 재조합 과정에서 발생할 수 있는 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 유전자를 선별하는 방법에 있어서, 종래 기술에 따른 유전자 선별 방법은 추가로 요구되는 단계로 인해 연구 시간이 지연되고 비용이 발생할 수 있어 한계를 가진다는 단점이 있다.As described above, in the method for selecting a gene that does not have a translation motif and termination mutation that can occur in a synthetic gene or a recombination process, the gene selection method according to the prior art requires a research time There is a disadvantage in that there is a delay and a cost can be incurred.

따라서, 본 발명은 하기 (a) 및 (b)를 포함하는, 해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)가 없는 유전자 선별용 플라스미드 벡터를 제공한다:Accordingly, the present invention provides a plasmid vector for gene selection free of frameshift mutation and nonsense mutation comprising (a) and (b):

(a) Tac 프로모터 및 개시 코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자(AmpR)가, 제한 효소 위치(multiple cloning site, MCS) 및 링커 서열(Linker sequence)로 연결된 유전자 카세트; 및(a) a gene cassette in which the Tac promoter and the ampicillin resistance gene (AmpR) from which the initiation codon has been removed are linked by a multiple cloning site (MCS) and a linker sequence; And

(b) 앰피실린(ampicillin)을 제외한 항생제에 대한 내성 유전자 마커.(b) Resistance genes for antibiotics except ampicillin.

본 발명의 “유전자 선별용 플라스미드 벡터”에 있어서, 상기 유전자는 인공적으로 합성한 인공 합성 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 인공 합성유전자는 원하는 표적의 주형 DNA 확보가 어렵거나, 기존 알려진 단백질로부터 새로운 형태 또는 기능을 개선하기 위한 목적으로 단편의 올리고뉴클레오티드를 조립(assembly) 및/또는 융합(fusion)하여 합성되는 인공의 유전자 염기서열을 의미한다. 또한, 상기 재조합 유전자는 기존 알려진 유전자 서열 또는 이로부터 일부 서열이 치환된 유전자 서열을 과발현하기 위한 목적으로 플라스미드 벡터 내에서 과발현 유도되는 유전자 염기서열을 의미한다. 상기 재조합 유전자는 클로닝 과정에서 PCR 증폭 등의 과정에서 일부 유전자 염기서열의 변이가 나타날 가능성이 있으며, 본 발명에 따른 플라스미드 벡터에서 과발현되도록 클로닝 하면 상기 변이로 인한 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 나타나지 않은 유전자 산물을 효과적으로 선별할 수 있다.In the " plasmid vector for gene selection " of the present invention, the gene may be any one or both of an artificial synthetic gene synthesized artificially and an organism-derived recombinant gene. More specifically, the artificial synthetic gene is synthesized by assembling and / or fusion of a fragment oligonucleotide for the purpose of obtaining a template DNA of a desired target or improving a novel form or function from a known protein Quot; means an artificial gene sequence. In addition, the recombinant gene refers to a gene sequence that is overexpressed in a plasmid vector for the purpose of overexpressing a known gene sequence or a gene sequence in which some sequences are substituted therefrom. When the recombinant gene is cloned to be overexpressed in the plasmid vector according to the present invention, there is a possibility that some gene base sequences may be mutated in the course of PCR amplification or the like in the cloning process. When the recombinant gene is cloned to overexpress in the plasmid vector according to the present invention, The gene product can be effectively screened.

본 발명의 “유전자 선별용 플라스미드 벡터”에 있어서, 상기 (a)의 제한 효소는 BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI 및 KpnI으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업계에서 클로닝 과정에 사용할 수 있는 것으로 사용 또는 시판되는 제한효소라면 제한 없이 선택하여 적용할 수 있다.In the "plasmid vector for screening a gene" of the present invention, the restriction enzyme of (a) may be any one or more selected from the group consisting of BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI and KpnI, Any restriction enzyme that can be used in the cloning process can be selected and applied without limitation.

본 발명의 “유전자 선별용 플라스미드 벡터”에 있어서, 상기 (b) 항생제는 가나마이신(kanamycin), 스펙티노마이신(spectinomycin), 스트렙토마이신(streptomycin), 블레오마이신(bleomycin), 에리트로마이신(erythromycin), 폴리마이신 B(polymyxin B), 테트라사이클린(tetracycline) 및 클로람페니콜(chloramphenicol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 구체적으로 가나마이신을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 당업계에서 재조합 미생물을 이용하여 수행하는 연구 과정에서 선별 마커로서 사용할 수 있는 항생제라면 제한없이 선택하여 적용할 수 있다.In the "plasmid vector for screening a gene" of the present invention, the antibiotic (b) may be kanamycin, spectinomycin, streptomycin, bleomycin, erythromycin, Polymyxin B, tetracycline and chloramphenicol. It is more preferable to use ganamycin, but it is not limited to this. Any antibiotic that can be used as a selectable marker in the course of research conducted using recombinant microorganisms can be selected and applied without limitation.

본 발명의 “유전자 선별용 플라스미드 벡터”에 있어서, 상기 플라스미드 벡터는 lacI 유전자를 추가로 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 도 1에 기재된 개열 지도(vector map)로 표시되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In the " plasmid vector for gene selection " of the present invention, the plasmid vector is lacI Gene, and more specifically, it is most preferably represented by the vector map shown in Fig. 1, but it is not limited thereto.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 먼저 인공 합성유전자 A를 어셈블리 PCR 및 융합 PCR을 통해 합성하였다(도 1 및 도 2). 또한, 해독틀 이동 돌연변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)를 포함하지 않는 인공 합성 유전자 선별을 위한 플라스미드 벡터를 제작하기 위해, 도 3의 계열 지도를 가지는 pET-TAmp를 제작하였다(도 3). 상기 pET-TAmp는 Tac 프로모터 및 개시 코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자가 링커 서열로 연결된 유전자 카세트를 포함하며, 가나마이신 항생제 내성 유전자 및 락토오즈 오페론 억제 인자 유전자(lacI)가 함께 구성되어, IPTG 포함 배지에서 삽입된 유전자가 발현될 수 있도록 제조하였다.In a specific embodiment of the present invention, we first synthesized the artificial synthetic gene A through assembly PCR and fusion PCR (FIGS. 1 and 2). In addition, pET-TAmp having the sequence map of FIG. 3 was prepared to construct a plasmid vector for artificial synthetic gene selection that did not contain a framehift mutation and a nonsense mutation (FIG. 3 ). The pET-TAmp comprises a gene cassette in which the Tac promoter and the amphicillin resistance gene from which the start codon has been removed are linked to the linker sequence, and the kanamycin antibiotic resistance gene and the lactose operon inhibitory factor gene ( lacI ) Was prepared so that the inserted gene could be expressed in the medium.

또한, 본 발명자들은 상기 합성한 pET-TAmp가 유용하게 사용될 수 있는지 확인하기 위해, 먼저 곰팡이균 유래의 유전자 서열을 상기 pET-TAmp에 클로닝하여 삽입하였고, 가나마이신 포함 배지에서 수득한 콜로니를 앰피실린 및 ITPG 포함 배지에 접종하여 배양하였을 때, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않아 단백질 발현이 유도된 경우 콜로니 성장이 가능한 것으로 확인하였다(도 4 및 도 5).In order to confirm whether or not the synthesized pET-TAmp can be usefully used, the present inventors firstly cloned and inserted the gene sequence derived from fungi in the pET-TAmp, and the colonies obtained in the kanamycin- And ITPG-containing medium, it was confirmed that colony growth was possible when the expression of protein was induced by lack of translation frame mutation and termination mutation (FIG. 4 and FIG. 5).

또한, 본 발명자들은 pET-TAmp를 인공 합성유전자에 대하여도 사용할 수 있는지 확인한 결과(도 6a), 인공 합성유전자 A를 pET-TAmp에 삽입하여 형질전환시킨 대장균이 가나마이신 배지에서 콜로니를 형성할 수 있음을 확인하였고(도 6b), 이를 무작위로 선택하여 앰피실린+IPTG 배지에서 배양하였을 때 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 클론만이 콜로니를 형성할 수 있는 것으로 확인하였다(도 7).Further, the present inventors confirmed that pET-TAmp can also be used for an artificial synthetic gene (Fig. 6A). As a result, Escherichia coli transformed by inserting artificial synthetic gene A into pET-TAmp can form colonies in kanamycin medium (Fig. 6B). When cultured in the amphicillin + IPTG medium at random, it was confirmed that only clones having no mutation or terminal mutation could form colonies (Fig. 7).

아울러, 본 발명자들은 앰피실린+IPTG 배지에서 배양하였을 때 콜로니를 형성하는 클론에서 인공 합성유전자 A의 서열을 분석한 결과, 총 14개의 클론은 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 포함하지 않았으며, 이 중 10개의 클론에서 인공 합성유전자 A의 서열이 변이를 가지지 않고 목표하던 서열로 합성된 것을 확인하였다(도 8 및 도 9). 이에 비해, 앰피실린+IPTG 배지에서 콜로니를 형성하지 못하는 모든 클론에서는 염기서열의 치환, 결실 또는 삽입에 의해 해독틀 이동 변이 및/또는 종결 돌연변이를 가지는 인공 합성유전자 A가 합성된 것을 확인하였다(도 8).In addition, the present inventors analyzed the sequence of artificial synthetic gene A in a clone forming colonies when cultured in an ampicillin + IPTG medium. As a result, a total of 14 clones did not contain translation frame mutation and termination mutation, It was confirmed that the sequence of artificial synthetic gene A was synthesized as a target sequence without any mutation (Fig. 8 and Fig. 9). On the other hand, it was confirmed that in all clones that do not form colonies in the ampicillin + IPTG medium, synthetic synthetic gene A having a translation frame mutation and / or a termination mutation was synthesized by substitution, deletion or insertion of a base sequence 8).

따라서, 본 발명에 따른 플라스미드 벡터에 합성 인공유전자를 삽입하였을 때, 항생제 포함 배지에서 배양하는 간단한 단계를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 합성 인공유전자를 선별할 수 있으므로, 종래 기술에 따른 방법에 비해 합성 인공유전자의 선별 효율이 높을 뿐 아니라, 연구에 수반되는 비용 및 시간의 절감될 수 있어, 효과적이다.Therefore, when a synthetic artificial gene is inserted into the plasmid vector according to the present invention, a synthetic artificial gene having no translation frame mutation and terminal mutation can be selected through a simple step of culturing in an antibiotic-containing medium, The screening efficiency of the synthetic artificial gene is higher than that of the method, and the cost and time required for the research can be saved, which is effective.

또한, 본 발명은 하기 i) 내지 iv) 단계를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법을 제공한다:In addition, the present invention provides a method for screening a gene without transfection mobility and termination mutations, which comprises the following steps i) to iv):

i) 본 발명의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of the present invention;

ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 숙주 세포를 형질전환하는 단계;ii) transforming the host cell with the recombinant expression vector prepared in step i);

iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 앰피실린 및 IPTG 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및iii) culturing the transformant transformed in step ii) in a medium containing ampicillin and IPTG to induce colony formation; And

iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계.iv) obtaining a transformant of the colony formed in step iii) above.

또한, 본 발명은 하기 i) 내지 v) 단계를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법을 제공한다:In addition, the present invention provides a method for screening a gene free of a translation frame movement mutation and a termination mutation, which comprises the following steps i) to v):

i) 본 발명의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of the present invention;

ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 숙주 세포를 형질전환하는 단계;ii) transforming the host cell with the recombinant expression vector prepared in step i);

iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 항생제 마커 포함 배지에서 배양하여 콜로니(colony) 형성을 유도하는 단계;iii) culturing the transformant transformed in step ii) in an antibiotic marker-containing medium to induce colony formation;

iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니를 앰피실린 및 IPTG(Isopropyl β- D -1-thiogalactopyranoside) 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및iv) culturing the colonies formed in step iii) in a medium containing ampicillin and IPTG (Isopropyl? - D-1-thiogalactopyranoside) to induce colony formation; And

v) 상기 단계 iv)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계.v) obtaining a transformant of the colony formed in step iv) above.

본 발명의 “유전자 선별 방법”에 있어서, 상기 유전자는 인공적으로 합성한 인공 합성 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다일 수 있다. In the " gene selection method " of the present invention, the gene may be any one or both of an artificial synthetic gene synthesized artificially and an organism-derived recombinant gene.

본 발명의 “유전자 선별 방법”에 있어서, 상기 단계 ii)의 제한 효소는 BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI 및 KpnI으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업계에서 클로닝 과정에 사용할 수 있는 것으로 사용 또는 시판되는 제한효소라면 제한없이 선택하여 적용할 수 있다.In the "gene selection method" of the present invention, the restriction enzyme of step ii) may be any one or more selected from the group consisting of BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI and KpnI, And any restriction enzyme used or commercially available can be selected and applied without limitation.

본 발명의 “유전자 선별 방법”에 있어서, 상기 단계 ii)의 숙주 세포는 대장균인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 당업계에서 유전자 재조합 및 표적 단백질 과발현을 위해 숙주 세포로 사용될 수 있음이 공지된 세포라면 제한 없이 사용할 수 있다.In the " gene selection method " of the present invention, the host cell of step ii) is preferably Escherichia coli, but is not limited thereto and may be used as a host cell for gene recombination and over- Any cell can be used without limitation.

본 발명의 “유전자 선별 방법”에 있어서, 상기 단계 iii)의 항생제는 가나마이신(kanamycin), 스펙티노마이신(spectinomycin), 스트렙토마이신(streptomycin), 블레오마이신(bleomycin), 에리트로마이신(erythromycin), 폴리마이신 B(polymyxin B), 테트라사이클린(tetracycline) 및 클로람페니콜(chloramphenicol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 구체적으로 가나마이신을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 당업계에서 재조합 미생물을 이용하여 수행하는 연구 과정에서 선별 마커로서 사용할 수 있는 항생제라면 제한없이 선택하여 적용할 수 있다.In the " gene selection method " of the present invention, the antibiotic of step iii) is selected from the group consisting of kanamycin, spectinomycin, streptomycin, bleomycin, erythromycin, It may be any one selected from the group consisting of polymyxin B, tetracycline, and chloramphenicol. More preferably, kanamycin is used, but it is not limited thereto, and recombinant Any antibiotic that can be used as a selectable marker in the course of research conducted using microorganisms can be selected without restriction.

본 발명의 플라스미드 벡터를 사용하는 방법에서는 항생제 포함 배지에서 배양하는 간단한 단계를 통해 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이를 가지지 않는 합성 인공유전자를 선별할 수 있으므로, 본 발명의 유전자 선별 방법은 종래 기술에 따른 방법에 비해 합성 인공유전자의 선별 효율이 높을 뿐 아니라, 연구에 수반되는 비용 및 시간의 절감될 수 있어, 효과적이다.In the method using the plasmid vector of the present invention, a synthetic artificial gene having no translation frame mutation and terminal mutation can be selected through a simple step of culturing in an antibiotic-containing medium. Therefore, the gene selection method of the present invention The screening efficiency of the synthetic artificial gene is higher than that of the method, and the cost and time required for the research can be saved, which is effective.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

[실험 방법 및 재료][Experimental Methods and Materials]

1. One. PCRPCR 방법 Way

본 발명의 실시예를 수행하기 위해, veriti thermal cycler(Applied Biosystems 사) PCR 기기를 사용하였으며, DNA 중합 효소는 교정 활성 기능을 갖는 nPfu-Forte DNA 폴리머라제(cat# P410, Enzynomics 사)를 사용하였다. 어셈블리 PCR(assembly PCR) 실험에 사용한 올리고 뉴클레오티드(oligonucleotide)는 온라인 툴인 Gene2oligo(http://berry.engin.umich.edu/gene2oligo/)을 이용하여 디자인한 서열을 사용하였다. PCR 수행 후에는 전기영동을 통해 증폭된 PCR 산물의 밴드를 확인하고, LaboPassTM Gel and PCR kit (cat# CMA0112, 코스모진텍 사)를 이용해 아가로즈 젤에서 확인된 PCR 산물을 회수하였다.In order to carry out the embodiment of the present invention, a veriti thermal cycler (Applied Biosystems) PCR instrument was used, and nPfu-Forte DNA polymerase (cat # P410, Enzynomics) having corrective activity was used as a DNA polymerase . The oligonucleotide used in the assembly PCR (PCR) experiment was a sequence designed using the online tool Gene2oligo (http://berry.engin.umich.edu/gene2oligo/). After PCR, the band of amplified PCR product was confirmed by electrophoresis, and the PCR product was recovered from the agarose gel using LaboPass Gel and PCR kit (cat # CMA0112, Kosomoguchi Inc.).

2. 2. 클로닝Cloning (cloning)(cloning)

본 발명의 벡터를 제조하기 위한 클로닝 과정에서 pBluescript II SK , pET-28a 및 pGEX-5T-1 플라스미드 벡터를 사용하였다. 플라스미드 벡터의 절단을 위해, BamHI, EcoRI, KpnI 및 HindIII(Enzynomics 사)의 제한효소를 사용하고, 절단된 DNA를 연결하기 위해서 DNA T4 리가아제(cat# DP004S, Enzynomics 사) 또는 EZ-Fusion™ Cloning Kit(cat# EZ015S, Enzynomics 사)를 사용하였다.PBluescript II SK, pET-28a and pGEX-5T-1 plasmid vectors were used in the cloning process to produce the vector of the present invention. For cutting of the plasmid vector, Bam HI, Eco RI, Kpn I , and using the restriction enzymes Hin dIII (Enzynomics Co.) and, DNA T4 ligase (cat # DP004S, Enzynomics G) to connect the cut DNA or EZ -Fusion ™ Cloning Kit (cat # EZ015S, Enzynomics) was used.

동일한 제한효소를 이용하여 PCR 산물과 벡터(pBluescript II SK) 내 MCS의 특이적 인식 부위를 절단하였다. 절단된 선형 형태의 PCR 산물 및 벡터를 DNA T4 리가아제 또는 클로닝 키트를 이용하여 원형의 형태로 연결시킨 후, 전기 충격법(electrophoresis)를 이용해 대장균(E. coli XL1-Blue)에 형질전환하였다. 형질전환한 형질전환체는 항생제(앰피실린 또는 가나마이신)를 포함하는 한천 배지에 접종하여 배양함으로써 선별하였다. 양성 대조군 선별 마커(positive selection marker)를 이용한 형질전환에는 EZ-Fusion™ Cloning Kit(cat# EZ015S, Enzynomics 사) 및 대장균 XL1-Blue 균주를 사용하였다.The same restriction enzyme was used to cleave the PCR product and the specific recognition site of MCS in the vector (pBluescript II SK). The truncated linear forms of PCR products and vectors were ligated in circular form using DNA T4 ligase or cloning kit and transformed into E. coli XL1-Blue using electrophoresis. Transformed transformants were screened by inoculation on an agar medium containing antibiotics (ampicillin or kanamycin). EZ-Fusion ™ Cloning Kit (cat # EZ015S, Enzynomics) and Escherichia coli XL1-Blue strains were used for transformation using positive selection marker.

선별된 형질전환체는 동일 항생제를 포함하는 액체 배지(broth)에 접종하여 배양한 다음, 원심분리로 침전된 균체를 수득하였다. 수득한 균체로부터 LaboPassTM Plasmid Mini kit(cat# CMP0112, 코스모진텍 사)를 이용하여 플라스미드 DNA를 추출하였다. 추출한 플라스미드 DNA는 상기 절단 시 사용한 제한효소와 동일한 제한효소를 이용하여 절단한 다음, 전기영동을 통해 예측되는 크기를 확인하였다.The selected transformants were inoculated on a liquid broth containing the same antibiotic and cultured, followed by centrifugation to obtain precipitated cells. Plasmid DNA was extracted from the obtained cells using LaboPass Plasmid Mini kit (cat # CMP0112, Kosomoguchi Inc.). The extracted plasmid DNA was digested with the same restriction enzyme as the restriction enzyme used in the above cleavage, and the size predicted by electrophoresis was confirmed.

3. 서열 분석3. Sequence analysis

PCR 증폭 후 회수한 DNA 산물 또는 클로닝 후 형질전환체로부터 추출한 플라스미드 DNA의 서열 분석은 (주)코스모진텍에 의뢰하여 수행하였다. 이 때, 서열분석기(sequencer)는 Automatic Sequencer ABI 3730xl(Applied Biosystems 사)를 사용하고, 서열분석 프로그램으로는 BioDyeTM Terminator version 3.1(Applied Biosystems 사)를 사용하였다.Sequence analysis of the DNA product recovered after the PCR amplification or the plasmid DNA extracted from the transformant after cloning was carried out by Cosmosintech Co., At this time, an automatic sequencer ABI 3730xl (Applied Biosystems) was used as a sequencer, and BioDye TM Terminator version 3.1 (Applied Biosystems) was used as a sequencing program.

인공 합성 유전자의 합성Synthesis of synthetic synthetic genes

먼저 본 발명에서 대상 서열로 사용하기 위해, 도 1의 모식도에서 나타난 바와 같이 약 1.7 kb의 염기서열로 구성된 인공 합성 유전자 서열인 유전자 A(gene A)를 합성하였다.First, as shown in the schematic diagram of FIG. 1, a gene A (gene A), which is an artificial synthetic gene sequence consisting of a nucleotide sequence of about 1.7 kb, was synthesized for use as a target sequence in the present invention.

유전자 A를 합성하기 위해, 먼저 약 1.7 kb의 유전자 A 서열을 약 300 bp 길이의 단편이 되도록 총 6 개 부위로 나누었다. 6 개의 부위는 각각 이웃하는 조각 부위와 말단 서열이 연결될 수 있도록 동일한 염기서열을 가지고 있도록 구성하였다. 구성된 각각의 단편을 합성하기 위해, 약 40 bp의 올리고뉴클레오티드를 어셈블리 PCR(assemply PCR)로 조립(assembly)하여 각각 약 300 bp의 길이를 가지는 산물 유전자를 총 6 개 합성하였다(product A ~ product F). 어셈블리 PCR은 2 단계의 PCR로 나누어 수행하였다. 첫 번째 단계의 PCR 반응 조건으로, 전-변성단계(pre-denaturation) 95 ℃ 3분, 변성단계(denaturation) 95 ℃ 30초, 결합단계(annealing) 55 ℃ 30초, 신장단계(extension) 72 ℃ 30초 과정을 5 회(cycle) 반복하였으며, 최종-신장단계(final-extension)은 72 ℃에서 5분 간 추가 수행함으로서, 약 40 bp의 올리고뉴클레오티드를 약 300 bp 길이가 되도록 조립하였다. 조립한 DNA를 증폭하기 위해 두 번째 단계의 PCR을 수행하였다. 이를 위해 PCR 혼합물에 각 산물 유전자의 말단 부위에 상보적인 프라이머를 첨가하고 PCR 반응을 수행하였다. 이 때의 PCR 반응 조건은 전-변성단계 95℃ 3분, 변성단계 95℃ 30초, 결합단계 58℃ 30초, 신장단계 72℃ 30초 과정을 25 회 반복하였으며, 최종-신장단계는 72℃에서 5 분 간 수행하여, 최종적으로 조립된 PCR 산물을 수득하고, 이를 1% 아가로즈 젤에서 전기영동하여 산물을 확인하였다(도 2).In order to synthesize the gene A, first about 1.7 kb of the gene A sequence was divided into six parts so as to be a fragment of about 300 bp in length. The six regions were constructed so as to have the same base sequence so that each of the adjacent fragment regions and the end sequence could be connected to each other. To synthesize the respective fragments thus constructed, about 40 bp oligonucleotides were assembled by assemply PCR to synthesize a total of six product genes each having a length of about 300 bp (product A to product F ). Assembly PCR was performed in two stages of PCR. The PCR reaction conditions of the first step were pre-denaturation at 95 ° C for 3 minutes, denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 30 seconds, extension at 72 ° C The 30 sec procedure was repeated 5 times and the final-extension was performed at 72 ° C for 5 min to assemble the oligonucleotide of about 40 bp to a length of about 300 bp. A second step PCR was performed to amplify the assembled DNA. To this end, a primer complementary to the terminal region of each product gene was added to the PCR mixture and the PCR reaction was performed. The PCR reaction conditions were as follows: a pre-denaturation step of 95 ° C for 3 minutes, a denaturation step of 95 ° C for 30 seconds, a binding step of 58 ° C for 30 seconds, and an elongation step of 72 ° C for 30 seconds. For 5 minutes to finally obtain the assembled PCR product, which was then electrophoresed on 1% agarose gel to confirm the product (FIG. 2).

그런 다음, 어셈블리 PCR로 합성된 각각의 산물 유전자를 융합(fusion)하기 위해 융합 PCR(fusion PCR)을 수행하였다. 총 6 개의 산물 유전자를 혼합하여 PCR 시료(PCR mixture)를 준비하고, 여기에 유전자 A 전장을 증폭할 수 있도록 5` 말단에 상보적인 정방향 프라이머 및 3` 말단에 상보적인 역방향 프라이머를 첨가하여 융합 PCR을 수행하였다. 융합 PCR의 반응은 전-변성단계 95℃ 3분, 변성단계 95℃ 30초, 결합단계 58℃ 30초, 신장단계 72℃ 30초 과정을 25 회 반복하였으며, 최종-신장단계를 72℃에서 5 분 간 수행하였다. PCR 반응 후, 융합 PCR의 최종 산물을 1% 아가로즈 젤에 전기영동하여 확인하고(도 2), 확인된 유전자 A를 추출해 수득하였다.Fusion PCR was then performed to fuse each of the product genes synthesized by assembly PCR. A total of 6 gene products were mixed to prepare a PCR mixture. A forward primer complementary to the 5 'end and a complementary reverse primer to the 3' end were added thereto to amplify the gene A, Respectively. Fusion PCR was repeated 25 times for the pre-denaturation step of 95 ° C for 3 minutes, denaturation step of 95 ° C for 30 seconds, binding step of 58 ° C for 30 seconds, elongation step of 72 ° C for 30 seconds, and the final- Respectively. After the PCR reaction, the final product of the fusion PCR was confirmed by electrophoresis on 1% agarose gel (Fig. 2), and the identified gene A was extracted and obtained.

해독틀Decipherment frame 이동 돌연변이( Migrating mutation frameshiftframeshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)를 포함하지 않는 인공 합성 유전자 선별을 위한 플라스미드 벡터 제작 Plasmid vector construction for artificial synthetic gene selection without mutation and nonsense mutation

대장균과 같은 미생물 세포의 형질전환을 이용해, 인공 합성 유전자의 합성 과정에서 해독틀 이동 돌연변이 및 종결 돌연변이의 발생 유무를 확인하기 위한, 본 발명의 플라스미드 벡터를 제작하였다. 상기 플라스미드 벡터는 pET-TAmp로 명명하였으며, 도 3의 개열 지도(vector map)를 가지도록 제작하였다.Using the transformation of microbial cells such as Escherichia coli, the plasmid vector of the present invention was produced to confirm whether or not the translation frame mutation and termination mutation occurred during the synthesis of an artificial synthetic gene. The plasmid vector was named pET-TAmp and was constructed to have a vector map of FIG.

먼저, 가장 기반이 되는 pET-28a 벡터를 준비하였다. 상기 pET-28a 벡터는 대장균에 대한 항생제인 가나마이신(Kanamycin)에 저항성을 나타내는 유전자인 KanR 유전자와 락토오즈 오페론(lactose operon)의 억제 인자를 암호화하는 lacI 유전자를 포함하고 있다. pET-28a 플라스미드로부터 단백질 발현 부분인 T7 프로모터(T7 promoter), 유전자 삽입 위치(MCS, multiple cloning site) 및 T7 터미네이터(T7 terminator) 부분을 제거하였다.First, the most basic pET-28a vector was prepared. The pET-28a vector contains the KanR gene, which is a gene resistant to kanamycin, which is an antibiotic against E. coli, and the lacI gene, which encodes an inhibitor of lactose operon. The T7 promoter, the multiple cloning site (MCS) and the T7 terminator portion were removed from the pET-28a plasmid.

그런 다음, pET-28a 플라스미드로부터 제거한 단백질 발현 부분 위치에 삽입하기 위해 pGEX 5X-1 벡터 및 pBluescript II SK로부터 도입 유전자를 수득하였다. pGEX 5X-1 벡터로부터 IPTG에 의해 유전자 전사 개시가 유도되는 Tac 프로모터 유전자를 분리하였고, pBluescript II SK 벡터로부터 앰피실린 내성 유전자인 AmpR 유전자를 분리하여, 이의 개시 코돈을 제거한 AmpR(-ATG) 서열을 준비하였다. 그런 다음, 상기 Tac 프로모터 와 AmpR(-ATG) 유전자 사이에, 를 도입시킬 수 있는 제한 효소 위치(multiple cloning site, MCS)(서열번호 1: 5`-GGATCCCCCGGGCTGGAATTC-3`) 및 연결자 서열(linker sequence)(서열번호 2: 5`-GGAGCTGGTGCAGGCGCTGGAGCC-3`)을 위치시켜 도입 유전자를 연결하고, 단백질 발현 부분을 제거한 pET-28a 플라스미드에 삽입하여, pET-TAmp를 제작하였다.The transgene was then obtained from the pGEX 5X-1 vector and pBluescript II SK for insertion at the protein expression partial site removed from the pET-28a plasmid. The Tac promoter gene in which the initiation of gene transcription was induced by IPTG from the pGEX 5X-1 vector was isolated, and the AmpR gene, which is an ampicillin resistance gene, was isolated from the pBluescript II SK vector and the AmpR (-ATG) Prepared. Then, a multiple cloning site (MCS) (SEQ ID NO: 1 '-GGATCCCCCGGGCTGGAATTC-3`) and a linker sequence (MCS) capable of introducing into the Tac promoter and the AmpR (-ATG) (SEQ ID NO: 2: 5 ' -GGAGCTGGTGCAGGCGCTGGAGCC-3 ') was inserted into the pET-28a plasmid in which the introduced gene was ligated and the protein expression site was removed.

해독틀Decipherment frame 이동 돌연변이 및 종결 돌연변이를 포함하지 않는 유전자 선별을 위한 플라스미드 벡터의 효용성 시험 Testing the utility of plasmid vectors for gene selection without migration and termination mutations

상기 <실시예 2>에서 제작한 플라스미드 벡터의 효용성을 시험하기 위하여, 곰팡이 균인 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)의 전사 인자 A(transcription factor A, 약 1 kb)를 pET-TAmp 벡터 내에 클로닝하여 삽입하고, 대장균 XL1-Blue 균주에 형질전환하였다. 형질전환된 형질전환체는 먼저 가나마이신을 포함하는 LB 한천 배지(Kan 배지)에 도말하여 배양하였다. Kan 배지에서 콜로니를 생성한 형질전환체 대장균은 다시 앰피실린을 포함하는 LB 한천 배지(Amp 배지); 및 앰피실린 및 IPTG를 포함하는 LB 한천 배지(Amp+IPTG 배지)에 각각 접종하여 배양한 후, 콜로니의 형성 여부를 확인하였다.In order to test the utility of the plasmid vector prepared in Example 2, transcription factor A (about 1 kb) of Aspergillus nidulans , a fungal strain, was cloned into the pET-TAmp vector And then transformed into Escherichia coli XL1-Blue strain. Transformed transformants were first plated on LB agar medium (Kan broth) containing kanamycin and cultured. The transformant E. coli that produced the colonies in the blood culture medium was again cultured in LB agar medium (Amp medium) containing ampicillin; And LB agar medium (Amp + IPTG medium) containing ampicillin and IPTG, respectively, and then cultured, to confirm the formation of colonies.

상기 전사 인자 A의 cDNA를 삽입 유전자로서 사용한 실험군(pET-TAmp-유전자 A-cDNA) 이외에, 전사 인자를 삽입하지 않은 pET-TAmp를 형질전환한 대조군(pET-TAmp) 및 전사 인자 A에 비번역 부위인 인트론(intron)을 포함하는 유전체 DNA(genomic DNA)를 삽입한 pET-TAmp를 형질전환한 대조군(pET-TAmp-유전자 A-gDNA)을 함께 사용하여 Kan 배지, Amp 배지 및 Amp+IPTG 배지에서 콜로니 형성 여부를 확인하였다.In addition to the experimental group (pET-TAmp-gene A-cDNA) using the transcription factor A cDNA as an insert gene, a control (pET-TAmp) transformed with pET-TAmp without transcription factor inserted and a transcription factor A non- (PET-TAmp-gene A-gDNA) transformed with pET-TAmp into which genomic DNA containing the intron was inserted was used in combination with Kan, Amp, and Amp + IPTG To confirm the formation of colonies.

그 결과, 도 5에서 나타난 바와 같이, pET-TAmp 대조군은 Kan 배지에서만 항생제 저항성을 보여 콜로니를 형성하였고, Amp 배지에서는 저항성을 보이지 않아 콜로니가 형성되지 않는 것을 확인하였다. pET-TAmp-유전자 A-cDNA 실험군의 경우, Tac 프로모터를 통해 단백질 발현을 증가시키는 IPTG가 포함된 Amp+IPTG 배지에서 항생제 저항성을 보여 콜로니가 형성되는 것을 확인하였다. 이에 비해, IPTG가 없는 Amp 배지에서는 콜로니가 형성되지 않는 것을 확인하여, 단백질 발현의 억제로 앰피실린에 대한 저항성을 나타내지 못하는 것을 확인하였다. 아울러 pET-TAmp-유전자 A-gDNA 대조군의 경우, 삽입 유전자 내에 비번역 부위가 포함되어 Amp 배지 뿐 아니라 Amp+IPTG 배지에서도 앰피실린 저항성을 나타내지 못하여 콜로니가 형성되지 않았다. 이는 원핵 생물인 대장균에서 인트론은 해독틀 이동이 유발되기 때문에 개시코돈이 없는 AmpR 유전자로부터 앰피실린 저항성 단백질이 발현될 수 없기 때문에 나타난 결과로서, 본 발명의 플라스미드 벡터는 해독틀 이동 돌연변이를 가지지 않는 유전자만을 선별할 수 있는 효용성을 나타낼 수 있음을 1차적으로 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 5, the pET-TAmp control group exhibited resistance to antibiotics only in the kan culture medium to form colonies, and no resistance was observed in the Amp medium, so that no colonies were formed. In the case of the pET-TAmp-gene A-cDNA test group, it was confirmed that colonies were formed due to antibiotic resistance in Amp + IPTG medium containing IPTG that increases protein expression through the Tac promoter. In contrast, it was confirmed that no colonies were formed in the Amp medium without IPTG, and it was confirmed that resistance to ampicillin could not be shown due to suppression of protein expression. In addition, in the pET-TAmp-gene A-gDNA control group, the untranslated region was included in the inserted gene, and no Ampicillin resistance was observed in the Amp + IPTG medium as well as in the Amp medium. As a result, since the introns in the prokaryote, Escherichia coli, are induced to migrate, the ampicillin resistance protein can not be expressed from the AmpR gene having no initiation codon. As a result, the plasmid vector of the present invention has a gene The results of this study are summarized as follows.

인공 합성 유전자 서열을 삽입한 플라스미드 벡터를 통한 돌연변이 유전자의 분리 및 선택적 선별 효과 확인Isolation and selective screening of mutant gene through plasmid vector with inserted synthetic gene sequence

본 발명의 pET-TAmp 벡터를 이용하였을 때, 유전자 합성 및 재조합 과정에서 나타날 수 있는 해독틀 이동 돌연변이 및 종결 돌연변이를 포함하지 않는 형질전환체를 유의적으로 선별할 수 있음을 확인하였으므로, 인공 합성 유전자 서열을 삽입하여 선별 효율을 재확인하였다.When the pET-TAmp vector of the present invention was used, it was confirmed that transfectants that do not contain a translation-mutant and a termination mutation that can appear in gene synthesis and recombination can be selected, Sequence was inserted to reaffirm the screening efficiency.

먼저, 상기 <실시예 2>에서 제작한 pET-TAmp 벡터와 상기 <실시예 1>에서 제조한 유전자 A를 동일한 제한효소로 절단한 다음, Ez-Cloning Kit를 사용하여 A를 pET-TAmp 벡터에 상동 재조합을 통해 삽입한 후(도 6a), 전기충격법으로 대장균 내에 형질전환하였다. 형질전환된 형질전환체는 먼저 가나마이신을 포함하는 LB 한천 배지(Kan 배지)에 도말하여 배양하였다. Kan 배지에서 콜로니를 생성한 형질전환체 대장균(도 6b) 중, 50 개의 콜로니를 무작위로 선별하여 분리한 클론(clone)을 다시 Kan 배지, Amp 배지 및 Amp+IPTG 배지에 각각 접종하여 배양한 후, 콜로니의 형성 여부를 확인하였다.First, the pET-TAmp vector prepared in Example 2 and the gene A prepared in Example 1 were digested with the same restriction enzymes, and then A was cloned into a pET-TAmp vector using an Ez-Cloning kit After insertion through homologous recombination (Fig. 6A), E. coli was transformed by electroporation. Transformed transformants were first plated on LB agar medium (Kan broth) containing kanamycin and cultured. Of the transformant E. coli (FIG. 6B) that produced colonies in the blood culture medium, 50 clones were randomly selected and isolated, and clones were inoculated again into Kan, Amp and Amp + IPTG media , And the formation of colonies was confirmed.

그 결과 하기 [표 1] 및 도 7에서 나타난 바와 같이, Kan 배지에서 분리된 총 50 개의 클론은 모두 Amp 배지에서는 성장하지 못하였다. 또한 50 개의 클론 중 14 개의 클론이 Amp+IPTG 배지에서 성장하고, 36 개의 클론은 성장하지 못하는 것을 확인하였다(도 7).As a result, as shown in [Table 1] and Fig. 7, all 50 clones isolated from the Kan medium did not grow in Amp medium. It was also confirmed that 14 clones out of 50 clones grew on Amp + IPTG medium and 36 clones did not grow (Fig. 7).

형질전환체의 항생제 저항성Antibiotic resistance of transformants 염기 오류Base error 염기 서열
합계
Base sequence
Sum
합성 성공한클론수Number of successful clones 합성
성공률
synthesis
Success rate
항생제Antibiotic 저항성Resistance 클론수Number of clones 결손defect 삽입insertion 치환substitution 합계Sum Kan
(전체 클론)
Blood
(Full clone)
5050 4646 2121 1111 7878 86,40086,400 1010 20%20%
Amp
(+IPTG)
Amp
(+ IPTG)
×× 3636 4646 2121 66 7373 62,20862,208 00 0%0%
Amp
(+IPTG)
Amp
(+ IPTG)
1414 00 00 55 55 24,19224,192 1010 71.4%71.4%

그런 다음, DNA 서열 결정법(DNA sequencing)을 통해 50 개의 클론으로부터 유전자 A의 염기 서열을 분석하여, 염기 서열의 변이 여부를 확인하였다. 서열 분석을 위해, 유전자 A와 인접한 Tac 프로모터 및 AmpR 유전자의 염기서열을 이용하여 프라이머를 제작하였다.Then, the nucleotide sequence of gene A was analyzed from 50 clones by DNA sequencing to confirm the mutation of the nucleotide sequence. For sequence analysis, a primer was prepared using the nucleotide sequence of the Tac promoter and the AmpR gene adjacent to the gene A.

그 결과, 상기 [표 1], 도 8 및 도 9에서 나타난 바와 같이, Amp+IPTG 배지에서 성장하는 14 개의 클론들 중 10 개의 클론에서 유전자 A의 염기 오류가 없는 것을 확인하였으며, 나머지 4 개의 클론은 염기 치환(missense) 변이를 가지는 것으로 확인하였다. 반면, Amp+IPTG 배지에서 성장하지 못하는 36 개의 클론들은 모두 유전자 A에서 염기 삽입 및/또는 결손에 의해 해독틀 이동의 변이가 나타나는 것을 확인하였다.As a result, as shown in Table 1, FIG. 8, and FIG. 9, it was confirmed that there were no base errors of gene A in 10 clones out of 14 clones growing in Amp + IPTG medium, Were found to have a missense mutation. On the other hand, all 36 clones that could not grow on Amp + IPTG medium showed mutation of transcriptional translation due to base insertion and / or deletion in gene A.

이들 변이를 분석하여 유전자 A의 합성 단계의 합성 성공률을 확인하였다. 본 발명에서 대상 염기서열로 사용하기 위해 합성한 유전자 A의 모든 염기 수는 86,400 개이며 이 중 78 개의 염기에서 변이가 나타나, 1,108개의 염기 중 1 개의 빈도로 염기 서열의 변이가 나타났다. Amp+IPTG 배지에서 성장한 14 개의 클론 중에서 나타난 염기 서열의 변이를 통해 염기 오류 발생 빈도를 산출하면, 총 24,192 개 염기 중 5 개의 염기 변이가 나타나, 4,838 개의 염기 중 1 개의 빈도로 염기 서열의 변이가 나타나므로, 염기 오류율이 효과적으로 감소하였다.These mutations were analyzed to confirm the success rate of synthesis of the gene A synthesis step. In the present invention, the total number of bases of the gene A synthesized for use as the target nucleotide sequence is 86,400, 78 nucleotides are mutated, and 1 out of 1,108 nucleotides has a nucleotide sequence variation. When the frequency of base error was calculated through the variation of the nucleotide sequence among the 14 clones grown on the Amp + IPTG medium, 5 base mutations were found out of a total of 24,192 bases, and one of the 4,838 bases had a mutation of the base sequence As a result, the base error rate was effectively reduced.

즉, Kan 배지 만을 사용하는 형질전환체 선별 단계에서는 무작위로 선별된 총 50 개의 클론 중 해독틀 이동 변이 및 종결 변이를 나타내지 않도록 합성된 클론은 10 개이므로 20%의 합성 성공률을 나타내는 반면, Kan 배지 및 Amp+IPTG 배지를 사용하여 선별한 형질전환체는 14 개의 클론 중 10 개의 클론에서 해독틀 이동 변이 및 종결 변이를 나타내지 않아 약 71.4%의 합성 성공률을 나타낼 수 있는 것으로 확인하였다(표 1).That is, in the screening step of the transformant using only the kan medium, the synthesized clone was found to have a synthesis success rate of 20% in a total of 50 clones selected so as not to exhibit the translation frame mutation and the final mutation among the 50 clones randomly selected. And Amp + IPTG medium did not show translation frame mutation and termination mutation in 10 clones among 14 clones, indicating that the synthesis success rate of about 71.4% was obtained (Table 1).

<110> PAICHAI UNIVERSITY INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene <130> 1062521 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> multiple cloning site <400> 1 ggatcccccg ggctggaatt c 21 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> linker sequence <400> 2 ggagctggtg caggcgctgg agcc 24 <110> PAICHAI UNIVERSITY INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> The screening method for gene without frameshift mutation and          nonsense mutation using E. coli and ampicillin resistance gene <130> 1062521 <160> 2 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> multiple cloning site <400> 1 ggatcccccg ggctggaatt c 21 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> Linker sequence <400> 2 ggagctggtg caggcgctgg agcc 24

Claims (11)

(a) Tac 프로모터 및 개시 코돈이 제거된 앰피실린 내성 유전자(AmpR)가, 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 제한 효소 위치(multiple cloning site, MCS) 및 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 링커 서열(Linker sequence)로 연결된 유전자 카세트; 및
(b) 가나마이신(kanamycin)에 대한 내성 유전자 마커와 lacI 유전자;를 포함하는 하기 도 3의 개열 지도(vector map)로 표시되는 pET-Tamp 벡터인,
해독틀 이동 변이(frameshift mutation) 및 종결 돌연변이(nonsense mutation)가 없는 유전자 선별용 플라스미드 벡터
[도 3]
Figure 112018058713344-pat00020
.
(a) a Tac promoter and an amphicillin resistance gene (AmpR) from which the initiation codon has been removed are selected from a multiple cloning site (MCS) consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and a linker sequence consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: Linker sequence); And
(b) a pET-Tamp vector represented by the vector map shown in FIG. 3, which contains the resistance gene marker for kanamycin and the lacI gene;
Plasmid vectors for gene selection without frameshift mutation and nonsense mutation
[Figure 3]
Figure 112018058713344-pat00020
.
제 1항에 있어서, 상기 (a)의 제한 효소는 BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI 및 KpnI으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 플라스미드 벡터.
The plasmid vector according to claim 1, wherein the restriction enzyme of (a) is any one selected from the group consisting of BamHI, EcoRI, HindIII, SmaI and KpnI.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자는 인공적으로 합성한 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다인 것을 특징으로 하는, 플라스미드 벡터.
2. The plasmid vector according to claim 1, wherein the gene without the translation frame mutation and the termination mutation is either or both of an artificially synthesized gene and an organism-derived recombinant gene.
삭제delete 삭제delete i) 제 1항의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;
ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 대장균을 형질전환하는 단계;
iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 가나마이신 포함 배지에서 배양하여 콜로니(colony) 형성을 유도하는 단계;
iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니를 앰피실린 및 IPTG(Isopropyl β- D -1-thiogalactopyranoside) 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및
v) 상기 단계 iv)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계;를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법.
i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of claim 1;
ii) transforming E. coli with the recombinant expression vector prepared in step i);
iii) culturing the transformant transformed in step ii) in a culture medium containing kanamycin to induce colony formation;
iv) culturing the colonies formed in step iii) in a medium containing ampicillin and IPTG (Isopropyl? - D-1-thiogalactopyranoside) to induce colony formation; And
v) obtaining a transformant of the colony formed in the step iv); and selecting a gene without the deletion frame movement mutation and the termination mutation.
i) 제 1항의 플라스미드 벡터에, 표적 유전자를 삽입하여 재조합 발현 벡터를 제조하는 단계;
ii) 상기 단계 i)에서 제조한 재조합 발현 벡터로 대장균을 형질전환하는 단계;
iii) 상기 단계 ii)에서 형질전환된 형질전환체를 앰피실린 및 IPTG 포함 배지에서 배양하여 콜로니 형성을 유도하는 단계; 및
iv) 상기 단계 iii)에서 형성된 콜로니의 형질전환체를 수득하는 단계;를 포함하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법.
i) preparing a recombinant expression vector by inserting a target gene into the plasmid vector of claim 1;
ii) transforming E. coli with the recombinant expression vector prepared in step i);
iii) culturing the transformant transformed in step ii) in a medium containing ampicillin and IPTG to induce colony formation; And
iv) obtaining a transformant of the colony formed in the step iii); and selecting a gene without a translation frame mutation and a termination mutation.
삭제delete 삭제delete 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자는 인공적으로 합성한 유전자 및 생물체 유래의 재조합 유전자 중 어느 하나 또는 둘 다인 것을 특징으로 하는, 해독틀 이동 변이 및 종결 돌연변이가 없는 유전자 선별 방법.
9. The method according to claim 7 or 8, wherein the gene without the translation frame mutation and the termination mutation is either one or both of an artificially synthesized gene and an organism-derived recombinant gene. Mutation-free gene selection method.
KR1020170079027A 2017-06-22 2017-06-22 The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene KR101920036B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079027A KR101920036B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079027A KR101920036B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101920036B1 true KR101920036B1 (en) 2018-11-19

Family

ID=64561964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170079027A KR101920036B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101920036B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100681815B1 (en) * 2005-12-02 2007-02-12 한국생명공학연구원 .A method for a rapid cloning and expression by a recombinase-mediated translation system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100681815B1 (en) * 2005-12-02 2007-02-12 한국생명공학연구원 .A method for a rapid cloning and expression by a recombinase-mediated translation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2862933B1 (en) Bidirectional promoter
US6291245B1 (en) Host-vector system
CN110157726B (en) Method for site-directed substitution of plant genome
EP0333033A1 (en) Glutamine synthesis gene and glutamine synthetase
JPH04126084A (en) Production of protein
JP2619077B2 (en) Expression method of recombinant gene, expression vector and expression auxiliary vector
CN110066824B (en) Artificial base editing system for rice
JP4988337B2 (en) Method for producing polypeptide
KR20000060322A (en) Gene Derived from Pseudomonas fluorescens Which Promotes the Secretion of Foreign Protein in Microorganism
CN114410651B (en) Maize gray spot disease resistance related protein, encoding gene and application thereof
WO2021224152A1 (en) Improving expression in fermentation processes
CN113265406A (en) Soybean FDL12 gene editing site and application thereof
CN113637658A (en) dCas 9-oToV-based gene transcription system and application thereof
JP2905921B2 (en) Method for stabilizing plasmid contained in bacteria
KR101920036B1 (en) The screening method for gene without frameshift mutation and nonsense mutation using E.coli and ampicillin resistance gene
CN112481309B (en) Application of Ago protein, composition and gene editing method
EP1185675B1 (en) Escherichia coli strain secreting human granulocyte colony stimulating factor (g-csf)
JP3549210B2 (en) Plasmid
US20130017608A1 (en) Methods of increasing yields of pleuromutilins
JP4049364B2 (en) Multi-copy / genomic insertion vector
KR102302827B1 (en) Compositon for inhibiting gene expression using CRISPRi
JP4671394B2 (en) Promoter DNA from Candida utilis
KR102035654B1 (en) Novel mutant insect cell line producing antimicrobial peptide or a preparation method thereof
JPH0372870A (en) Improved hypersecretory variant of sacchromyces cerevise and its use
AU2003289023B2 (en) Cold-induced expression vector

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant