KR102072222B1 - Method for analyzing interacting proteins in cells using peroxidase - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포 내 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교시켜 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for identifying a protein that interacts with a target protein by crosslinking the protein of interest with the target protein in the cell.

Description

과산화효소를 이용한 세포 내 단백질의 상호 작용을 분석하는 방법 {Method for analyzing interacting proteins in cells using peroxidase}Method for analyzing interacting proteins in cells using peroxidase}

본 발명은 과산화효소를 이용하여 세포 내 목적 단백질이 포함된 가교체를 얻는 방법 및 상기 가교체를 질량분석하여 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하고, 상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, 및 상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계를 포함하는 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 얻는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for obtaining a cross-linked product containing a target protein in cells using peroxidase and a method for identifying a protein interacting with the target protein by mass spectrometry of the cross-linked protein. To produce a fusion polynucleotide is linked to the target gene and the gene encoding the peroxidase as a cell organelle in which the target protein exists to identify the protein interacting with the fusion polynucleotide is introduced into the cell, and the cell is treated with hydrogen peroxide Cross-linking the interacting proteins in the cell organelles to obtain a protein crosslinked product, and adding the antibody to the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cell to perform immunoprecipitation. Four stages to separate It relates to a method of obtaining a protein crosslinked product containing the desired protein.

대부분의 단백질은 주변의 다른 단백질들과 상호작용을 하여 생체내에서 기능을 수행한다. 세포 내에서 하나 또는 두 개 이상의 단백질은 서로 상호작용(비공유결합, 물리적인 결합)을 통하여 생물학적인 기능을 나타낸다. 따라서 단백질 간의 상호작용에 대한 이해는 생물학적인 기능을 이해하는데 있어서 매우 중요한 의미를 갖는다. 생화학 (biochemistry), 단백질체학 (Proteomics), 분자 동력학 (molecular dynamics), 신호전달 (signal transduction) 등의 다양한 학문에서 단백질 간의 상호작용을 밝히기 위한 노력이 현재까지 지속되고 있다. Most proteins function in vivo by interacting with other proteins around them. In a cell, one or two or more proteins exhibit biological function through interaction (non-covalent, physical binding) with each other. Thus, understanding the interactions between proteins is of great importance in understanding biological function. Efforts to identify the interactions between proteins have continued to date in a variety of disciplines, including biochemistry, proteomics, molecular dynamics, and signal transduction.

이러한 단백질간의 상호작용을 확인하기 위해서 항체와 항원 (이 경우에는 단백질)의 친화성을 이용한 '면역침강법 (immunoprecipitation)'을 사용하는 것이 종래에 알려져 있다. 구체적으로 면역침강법이란 항체와 항원 (이 경우에는 단백질)의 친화성을 이용하여, 용액으로부터 항원을 특이적으로 분리해내는 방법을 말한다. 이때, 수용액상에서 항원과 비공유 결합으로 상호작용하는 단백질 인자가 존재할 경우, 항체와 결합한 항원을 분리해 내면 그 항원과 상호작용하는 단백질도 같이 딸려올 수 있기?문에, 이러한 원리를 이용하여 특정 항원과 상호작용하는 단백질들을 분리해낼 수 있다.It is known in the art to use 'immunoprecipitation' using the affinity of antibodies and antigens (in this case, proteins) to confirm the interaction between these proteins. Specifically, immunoprecipitation refers to a method of specifically separating an antigen from a solution by using an affinity between an antibody and an antigen (in this case, a protein). In this case, if there is a protein factor that interacts with the antigen in a non-covalent bond in an aqueous solution, is it possible to separate the antigen-binding antigen with the protein that interacts with the antigen? Proteins that interact with can be isolated.

하지만, 종래의 면역침강법으로는 일시적인 비공유 결합 (Transient covalent bond)을 갖고 특정 단백질에 결합하는 단백질인자를 밝히는데 한계가 있다. 또한 세포 내에서라면 서로 상호작용하지 않는 단백질들이, 세포 외의 환경에서는 상호작용할 수 있을 가능성이 있으므로, 종래의 면역침강법으로 상호작용하는 것으로 확인된 단백질들이 실제로 세포 내에서는 상호작용하지 않을 수 있다는 문제점이 존재했다.However, conventional immunoprecipitation has a limitation in identifying protein factors that bind to specific proteins with transient covalent bonds. In addition, since proteins that do not interact with each other in the cell may interact in an extracellular environment, proteins identified as interacting by conventional immunoprecipitation may not actually interact in the cell. This existed.

또한, 종래의 formaldehyde 등의 chemical crosslinker를 사용한 단백질 가교에 관한 연구에서는 바로 근접한 단백질뿐만이 아니라 근접하지 않은 단백질들과의 2차, 3차 가교결합반응이 일어나게 되고, 연속적으로 일어나는 2-3차 가교결합반응을 제어할수 없기 때문에 결국 실제로 근접한 단백질체의 정보를 정확히 알 수 없다는 문제점이 존재했다.In addition, in the study of protein crosslinking using a conventional chemical crosslinker such as formaldehyde, secondary and tertiary crosslinking reactions occur not only with adjacent proteins but also with non-contiguous proteins, and successive 2-3th-order crosslinking occurs. Since the reaction could not be controlled, there was a problem that the information of the proximal protein body was not known exactly.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 세포 내에서 상호작용하는 단백질을 특이적이게 확인할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in order to solve the above problems, the development of a technique capable of specifically identifying proteins interacting in cells is required.

상기와 같은 문제점을 해결하여 세포 내에서 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 기술을 개발하기 위해서, 본 발명자들은 과산화효소의 가교 반응을 이용하여 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교시킬 수 있는 기술을 개발하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems and to develop a technique for identifying a target protein and a protein interacting with the target protein in the cell, the present inventors interact with the target protein and the target protein using a cross-linking reaction of peroxidase. The present invention has been completed by developing a technology capable of crosslinking a protein.

본 발명에서 사용하는 과산화효소는 세포내에 존재하는 다양한 단백질 또는특정 세포소기관으로 표적화하는 신호서열과 연결되어 세포내에서 발현이 가능하고, 이로 인해서 발현된 위치의 주변 단백질을 가교 시킬 수 있기 때문에, 일시적인 비공유 결합을 알아낼 수 없었던 면역침강법의 문제점을 해결하여 지금까지 알려져 있지 않은 새로운 결합 단백질인자를 새롭게 밝혀낼 수 있는 중요한 생물학 연구의 도구로 사용될 수 있다.The peroxidase used in the present invention can be expressed in a cell by being linked to a signal sequence targeting to various proteins or specific organelles present in the cell, thereby crosslinking the surrounding protein at the expressed position. It can be used as an important biological research tool to solve the problem of immunoprecipitation, which could not detect non-covalent binding, and to newly discover new binding protein factors that are not known.

본 발명의 일예는 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하고, 상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, 및 상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계를 포함하는 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 얻는 방법을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to produce a fusion polynucleotide in which a target gene or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase are connected to a cell organelle in which a target protein exists to identify a protein that interacts with a target protein in a cell. Introducing the fusion polynucleotide into a cell and subjecting the cell to hydrogen peroxide to crosslink the interacting proteins in the cell organelle to obtain a protein crosslink, and to disrupt the cell with an antibody against a target protein. It is to provide a method for obtaining a protein cross-linked protein containing the target protein comprising the step of performing immunoprecipitation and separating the protein cross-linked protein containing the target protein.

본 발명의 또 다른 일예는 (a) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질를 발현하고 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입된 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,Another embodiment of the present invention is a step of identifying the electrophoresis pattern of a cell expressing a target protein and a gene encoding a peroxidase to be introduced (a) to identify a protein that interacts with the target protein in the cell,

상기 단계는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하고,In the step, the fusion polynucleotide is introduced into a cell by preparing a fusion polynucleotide in which a target gene or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase are linked to a cell organelle in which the target protein is present.

상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, Treating the cells with hydrogen peroxide to crosslink the interacting proteins in the organelles to obtain protein crosslinks;

상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계,Performing immunoprecipitation by adding an antibody against the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cells, and separating the protein crosslinked product containing the protein of interest,

상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,Electrophoresing the separated protein crosslinked product,

(b) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질을 발현하나 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입되지 않는 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,(b) identifying the electrophoretic pattern of cells expressing the target protein to be identified with the target protein in the cell but not introducing the gene encoding the peroxidase,

상기 단계는 상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, The step of treating the cells with hydrogen peroxide to cross-link the proteins interacting in the cells to obtain a protein cross-linked product,

상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계,Performing immunoprecipitation by adding an antibody against the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cells, and separating the protein crosslinked product containing the protein of interest,

상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,Electrophoresing the separated protein crosslinked product,

(c) 상기 단계(a)에서 얻어진 세포의 단백질 패턴과 단계(b) 에서 얻어진 세포의 단백질 패턴을 비교하는 단계, 및(c) comparing the protein pattern of the cells obtained in step (a) with the protein pattern of the cells obtained in step (b), and

(d) 상기 단계(a)에서 존재하지만 상기 단계(b)에서는 존재하지 않는 전기영동 밴드를 질량분석하는 단계를 포함하는, (d) mass spectrometry of the electrophoretic band present in step (a) but not present in step (b),

세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법을 제공하는 것이다.It is to provide a method for identifying a protein that interacts with the target protein in the cell.

본 발명의 일예는 과산화효소를 이용한 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method of crosslinking a target protein using peroxidase and a protein interacting with the target protein.

본 발명의 또 다른 일예는 과산화효소를 이용한 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질의 가교를 통해 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 밝혀내는 방법에 관한 것이다. Another embodiment of the present invention relates to a method for identifying a protein that interacts with a target protein by crosslinking a target protein using peroxidase and a protein that interacts with the target protein.

대부분의 단백질들은 세포 내에서의 다양한 단백질들과 상호작용을 하며 생화학적 반응을 수행한다. 신호 전달, 기계적 움직임, 물질대사 등이 그 예이다. 그러나 일시적인 비공유결합으로 상호작용을 하는 인자들을 밝혀내는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면 기존의 방법인 면역침강법 (immunoprecipitation)을 이용할 경우 일시적 비공유 결합을 유지시키기 쉽지 않기 때문이다.Most proteins interact with various proteins in cells and carry out biochemical reactions. Examples include signal transmission, mechanical movements, and metabolism. But it is not easy to identify the factors that interact with the temporary noncovalent bond. This is because the conventional method, immunoprecipitation, is not easy to maintain temporary non-covalent bonds.

과산화효소는 페놀류 화합물의 전자 하나를 산화시키는 반응을 일으키기 때문에 타이로신기에 라디칼이 생성되고 인접한 다른 단백질에 존재하는 페놀과 반응한다고 알려져있다. Peroxidases are known to produce radicals in the tyrosine group and to react with phenols present in other adjacent proteins because they oxidize one electron in the phenolic compound.

최근에, 살아 있는 세포의 대부분의 소기관에서 발현가능하며 활성을 가지는 과산화효소인 APEX를 사용하여 다양한 세포 소기관을 맵핑하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재까지 정립된 APEX를 이용한 모든 방법들은 바이오틴페놀등 페놀류 화합물을 페녹시 라디칼로 만든 후, 단백질을 표시하는 방법을 사용하고 있지만, 이 방법을 사용할 경우, labeling radius가 20 nm정도가 되어 단백질간의 상호작용을 확인하는데는 적용하기 어렵다는 문제가 존재했다.Recently, studies have been actively conducted to map various cell organelles using APEX, which is an expressive and active peroxidase in most organelles of living cells. All methods using APEX established up to now use the method of labeling proteins after making phenolic compounds such as biotin phenols into phenoxy radicals, but when using this method, the labeling radius is about 20 nm. There was a problem that it was difficult to apply to confirm the action.

본 발명은 라디칼이 propagation되는 성질을 이용하여 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관에 APEX를 발현시키거나, 목적 단백질과 연결되어 APEX를 발현시켜 목적 단백질에 존재하는 타이로신기에 라디칼을 생성시키고, 상기 라디칼에 의해서 목적 단백질과 상호작용하는 인접 단백질과 목적 단백질을 가교 시키는 방법 및 상기 방법을 이용하여 가교된 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention utilizes the properties of propagation of radicals to express APEX in cell organelles in which a target protein is present, or to associate with the target protein to express APEX to generate radicals in tyrosine groups present in the target protein. It is an object of the present invention to provide a method for crosslinking a target protein with a target protein that interacts with the target protein and a method for identifying a protein that interacts with the target protein crosslinked using the method.

이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하고, 상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, 및 상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계를 포함하는 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 얻는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a fusion polynucleotide in which a target gene or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase are linked to a cell organelle in which a target protein exists to identify a protein that interacts with the target protein in a cell. Introducing a polynucleotide into a cell and subjecting the cell to hydrogen peroxide to crosslink the interacting proteins in the cell organelle to obtain a protein crosslink, and to add the antibody to the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cell. By performing immunoprecipitation and separating the protein crosslinked product containing the target protein, the present invention relates to a method for obtaining a protein crosslinked product containing the target protein.

본 발명에 있어서, 용어 "목적 단백질"이란, 세포 내에서 그 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교하고자 하는 단백질, 또는 세포 내에서 그 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하고자 하는 단백질을 의미하는 것으로, 세포 내 존재하는 모든 단백질이 그 대상이 될 수 있다.In the present invention, the term "target protein" refers to a protein that is intended to crosslink a protein that interacts with the protein in a cell, or a protein that is to identify a protein that interacts with the protein in a cell. Any protein in me can be the target.

본 발명에 있어서, 용어 "가교 (crosslinking)"란 고분자 사슬이 말단 이외의 임의 위치에서 서로 직접 또는 수개의 결합을 매개하여 화학적으로 연결하는 것을 의미하며, 교차라고도 한다. 이러한 결합을 교차결합 (crosslinking 또는 crosslinkage) 또는 가교 결합이라고 하며, 상기 결합으로 형성된 구조를 교차구조 또는 가교구조(crosslinked structure)라 한다.In the present invention, the term "crosslinking" means that the polymer chains are chemically linked to each other directly or through several bonds at any position other than the terminal, and also referred to as cross. Such bonds are referred to as crosslinking or crosslinkage or crosslinking, and the structure formed by the bonds is called crosslinked or crosslinked structure.

상기 가교는 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 연결하는 화학적 결합을 의미할 수 있으며, 상기 화학적 결합은 공유결합을 의미할 수 있다.The crosslinking may mean a chemical bond connecting a target protein with a protein that interacts with the target protein, and the chemical bond may mean a covalent bond.

상기 과산화효소는 과산화수소 또는 유기과산화물에 의한 전자 공여체의 산화반응을 촉매하는 효소로, 페놀, 아스코르브산, 글루타티온, 시토크롬 등을 산화할 수 있다. 본 발명에 있어서, 과산화효소는 예를 들어, 대두 아스코르베이트 과산화효소(Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소(Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소(Spinach ascorbate peroxidase), 사카로미세스 세레비시에 시토크롬 c 과산화효소(Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCL1(Phanerochaete chrysosporium PCL1), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCM(Phanerochaete chrysosporium PCM), 코프리놉시스 시네레아 과산화효소(Coprinopsis cinerea peroxidase), 땅콩 과산화효소(Peanut Peroxidase), 애기장대 과산화효소 ATPA2(Arabidopsis ATPA2), 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소 및 서열번호 8의 아미노산 서열로 이루어진 효소 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The peroxidase is an enzyme catalyzing the oxidation reaction of the electron donor by hydrogen peroxide or organic peroxide, and can oxidize phenol, ascorbic acid, glutathione, cytochrome and the like. In the present invention, the peroxidase is, for example, Soybean ascorbate peroxidase, Arabidopsis ascorbate peroxidase, Spinach ascorbate peroxidase, Saccharin peroxidase Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase, Panerocaete chrysosporium peroxidase PCL1, Panerocaete chrysosporium peroxidase PCM (Phanerochaete chrysosporium PCM) , Coprinopsis cinerea peroxidase, peanut peroxidase, Arabidopsis ATPA2, an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 It may be an enzyme consisting of an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 and the like, It is not to be limited to.

상기 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소 및 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소는 아스코르베이트를 기질로 하여 과산화수소를 탈수화하는 효소로서, 야생형의 아스코르베이트 과산화효소(ascorbate peroxidase)에 비하여 페녹시 라디칼(phenoxyl radical)을 생성하는 능력이 우수하도록 조작된 아스코르베이트 과산화효소로서, 본 발명에 적용되는 과산화효소로서 바람직하다.The enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 and the enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 are enzymes for dehydrating hydrogen peroxide using ascorbate as a substrate, and are phenoxy compared to wild type ascorbate peroxidase. Ascorbate peroxidase engineered to have an excellent ability to generate phenoxyl radicals, and is preferable as the peroxidase to be applied to the present invention.

상기 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소를 코딩하는 유전자 서열은 서열번호 3에 기재되어 있다.The gene sequence encoding the enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is described in SEQ ID NO: 3.

구체적으로, 야생형의 아스코르베이트 과산화효소의 아미노산 서열을 일부 변이시킨 것일 수 있다. 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소는 야생형의 아스코르베이트 과산화효소의 아미노산 서열에서 14번째 아미노산인 라이신이 (lysine)이 아스파르트산 (aspartic acid)로 변이 (K14D)되고, 41번째 아미노산인 트립토판 (tryptophan)이 페닐알라닌 (phenylalanine)으로 변이되고 (W41F), 112번째 아미노산인 글루탐산 (glutamic acid)이 라이신으로 변이된 것이다. 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소는 야생형의 아스코르베이트 과산화효소의 아미노산 서열에서 14번째 아미노산인 라이신이(lysine)이 아스파르트산(aspartic acid)로 변이(K14D)되고, 41번째 아미노산인 트립토판(tryptophan)이 페닐알라닌(phenylalanine)으로 변이되고(W41F), 112번째 아미노산인 글루탐산(glutamic acid)이 라이신으로 변이되고 134번째 알라닌(alanine)이 프롤린(proline)으로 변이된 것이다.Specifically, the amino acid sequence of the wild type ascorbate peroxidase may be a partial mutation. In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, the lysine, the 14th amino acid, was transformed into aspartic acid (K14D) in the amino acid sequence of wild type ascorbate peroxidase (K14D), and the 41st amino acid tryptophan ( tryptophan is mutated to phenylalanine (W41F), and glutamic acid, the 112th amino acid, to lysine. The enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 is the lysine (14th amino acid) lysine (assic acid) mutated (K14D) in the amino acid sequence of the wild type ascorbate peroxidase (K14D), tryptophan (41st amino acid) tryptophan is mutated to phenylalanine (phenylalanine) (W41F), the 112th amino acid glutamic acid (glutamic acid) is transformed to lysine and 134th alanine (proline) is transformed to proline.

또한, 야생형의 아스코르베이트 과산화효소는 이합체(dimer)로 존재하는 거에 비하여, 본 발명의 서열번호 4 또는 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 아스코르베이트 과산화효소는 단량체(monomer)로 존재하는 특징이 있다.In addition, wild type ascorbate peroxidase is present as a dimer, ascorbate peroxidase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 7 of the present invention is characterized by the presence of a monomer (monomer) have.

본 발명에서, 서열번호 8의 아미노산 서열로 이루어진 효소는 호스라디쉬 과산화효소(Horseradish Peroxidase, HRP)이다. 상기 호스라디쉬 과산화효소는 산화 환경을 갖춘 분비 경로(Secretory Pathway)에서 활성을 나타내는 것으로, 본 발명에서는 자연적으로 산화환경이 조성되어있는 분비 경로상의 세포 내 공간인 소포체나 골지체 등에서 서열번호 4 또는 서열번호 7으로 이루어진 아스코르베이트 과산화효소와 동일한 효과를 낼 수 있다.In the present invention, the enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 is Horseradish Peroxidase (HRP). The horseradish peroxidase exhibits activity in the secretory pathway (Secretory Pathway) with an oxidizing environment. In the present invention, SEQ ID NO: 4 or the sequence in the endoplasmic reticulum or Golgi body, which is an intracellular space on the secretory pathway in which the oxidizing environment is naturally formed. It can produce the same effect as the ascorbate peroxidase which consists of number 7.

본 발명의 일구현예로, 과산화효소를 세포에 도입하고 과산화수소를 처리하면, 세포 안에서 발현된 상기 효소의 작용으로 페놀 분자가 페녹시 라디칼 (phenoxyl radical)로 전환되고, 상기 페놀 분자에서 형성된 페녹시 라디칼에 의해서 목적 단백질 표면의 티로신 (tyrosine)기가 라디칼로 전환됨으로써, 라디칼-라디칼 커플링 반응을 통해 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질이 가교될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the peroxidase is introduced into the cell and treated with hydrogen peroxide, the phenol molecule is converted into a phenoxyl radical by the action of the enzyme expressed in the cell, and the phenoxy formed from the phenol molecule. By converting tyrosine groups on the surface of the target protein into radicals by radicals, the target protein and the protein interacting with the target protein may be crosslinked through a radical-radical coupling reaction.

또한, 목적 단백질의 타이로신기에 생성된 라디칼은 인지질 막을 건널 수 없을만큼 짧은 시간 동안만 존재하기 때문에, 막으로 둘러싸인 각각의 세포 소기관내에서 목적 단백질의 타이로신기에 라디칼이 생성되는 경우 목적 단백질은 각 세포 소기관내에 존재하는 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질과만 가교가 가능하다.In addition, since the radicals generated in the tyrosine group of the target protein exist only for a time short enough to cross the phospholipid membrane, if the radicals are generated in the tyrosine group of the target protein in each of the cell organelles surrounded by the membrane, the target protein is formed in each cell organelle. Crosslinking is possible only with proteins that interact with the target protein present in it.

상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 것은 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결되거나, 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The introduction of the fusion polynucleotide into a cell is a cell organelle in which a target protein exists to identify a protein that interacts with a target protein in a cell, and a targeting gene and a gene encoding a peroxidase are linked or a gene encoding a target protein. It may mean that the fusion polynucleotides are introduced into a cell by preparing a fusion polynucleotide to which a gene encoding peroxidase is linked, but is not limited thereto.

상기 단백질 가교체를 얻는 단계는 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입한 후, 상기 세포에 과산화수소를 0.1 내지 2 mM로 처리하고 1 내지 10분 동안 반응시켜서 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 과정을 의미할 수 있고, 상기 단백질 가교체는 목적 단백질이 상호작용하는 단백질과 가교결합을 이루는 복합체를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The step of obtaining the protein cross-linked product may include introducing the fusion polynucleotide into a cell, and then treating the cell with 0.1 to 2 mM of hydrogen peroxide and reacting for 1 to 10 minutes to cross-link proteins that interact in the organelles. It may mean a process of obtaining a crosslinked body, and the protein crosslinked body may mean a complex that crosslinks with a protein to which a target protein interacts, but is not limited thereto.

상기 가교체를 분리하는 단계는 상기 가교체를 얻은 후, 상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고, 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 전기영동하여 분리하는 과정을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Separation of the crosslinked product may be performed by immunoprecipitation by adding an antibody against the target protein to the cell lysate obtained by crushing the cells, and then electrophores the protein crosslinked product containing the target protein. It may mean a process of separating, but is not limited thereto.

상기 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화하는 서열 유전자에는 미토콘드리아 기질 발현 유전자, 세포질 발현 유전자, 미토콘드리아 이중막 사이 공간 발현 유전자, 핵 발현 유전자, 세포 외막 발현 유전자, 소포체 내막 발현 유전자, 소포체 외막 발현 유전자, 또는 세포 내막 발현 유전자가 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The sequence genes targeted to the cell organelles in which the target protein exists include mitochondrial matrix expression genes, cytoplasmic expression genes, mitochondrial bilayer space expression genes, nuclear expression genes, extracellular membrane expression genes, endoplasmic reticulum expression genes, vesicle outer membrane expression genes, Or may be an endothelial expression gene, but is not limited thereto.

상기 세포 소기관은 미토콘드리아, 소포체, 핵, 세포질 및 골지체로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The cell organelle may be selected from the group consisting of mitochondria, endoplasmic reticulum, nucleus, cytoplasm and Golgi apparatus, but is not limited thereto.

본 발명의 방법이 적용될 수 있는 세포는 제한이 없고, 모든 동물 세포, 식물 세포, 미생물 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형질 감염(transfection)이 가능한 동물 세포(mammalian cell)일 수 있다. 구체적인 예로, 신장 세포, 암 세포, 피부 세포, 난소 세포, 활막세포, 말초혈액단핵구 세포, 섬유아세포, 섬유세포, 신경세포, 상피세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 대식세포, 근육세포, 혈액 세포, 골수 세포, 림프구 세포, 단핵세포, 폐 세포, 췌장 세포, 간 세포, 위 세포, 장 세포, 심장 세포, 방광 세포, 요도 세포, 배아 생식세포 또는 난구세포 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 더욱 구체적으로, 상기 동물 세포는 신장세포(hek293T 세포, hek293 세포 등), 암 세포(hela 세포 등), 원숭이 콩팥 세포(Cos-7 세포 등), 골육종 세포(U2OS 세포 등), 피부세포(NIH3T3 세포 등), 난소 세포(CHO 세포 등) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The cells to which the method of the present invention can be applied are not limited and may include all animal cells, plant cells, microorganisms and the like. For example, it may be an animal cell capable of transfection. Specific examples include kidney cells, cancer cells, skin cells, ovarian cells, synovial cells, peripheral blood mononuclear cells, fibroblasts, fibroblasts, neurons, epithelial cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, macrophages, Muscle cells, blood cells, bone marrow cells, lymphocyte cells, monocytes, lung cells, pancreas cells, liver cells, gastric cells, intestinal cells, heart cells, bladder cells, urethral cells, embryonic germ cells, or oocytes and the like. However, it is not limited thereto. More specifically, the animal cells are kidney cells (hek293T cells, hek293 cells, etc.), cancer cells (hela cells, etc.), monkey kidney cells (Cos-7 cells, etc.), osteosarcoma cells (U2OS cells, etc.), skin cells (NIH3T3, etc.) Cells, etc.), ovarian cells (CHO cells, etc.) and the like, but are not limited thereto.

본 발명은 과산화효소를 이용한 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질의 가교를 통해 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, (a) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질를 발현하고 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입된 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,The present invention relates to a method for identifying a protein that interacts with the target protein through crosslinking of the target protein using peroxidase and the protein that interacts with the target protein, and specifically, (a) interacting with the target protein in the cell. As a step of confirming the electrophoretic pattern of a cell expressing a protein of interest and a gene encoding a peroxidase to be introduced,

상기 단계는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하고,In the step, the fusion polynucleotide is introduced into a cell by preparing a fusion polynucleotide in which a target gene or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase are linked to a cell organelle in which the target protein is present.

상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, Treating the cells with hydrogen peroxide to crosslink the interacting proteins in the organelles to obtain protein crosslinks;

상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계,Performing immunoprecipitation by adding an antibody against the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cells, and separating the protein crosslinked product containing the protein of interest,

상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,Electrophoresing the separated protein crosslinked product,

(b) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질을 발현하나 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입되지 않는 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,(b) identifying the electrophoretic pattern of cells expressing the target protein to be identified with the target protein in the cell but not introducing the gene encoding the peroxidase,

상기 단계는 상기 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 내에 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 얻는 단계, The step of treating the cells with hydrogen peroxide to cross-link the proteins interacting in the cells to obtain a protein cross-linked product,

상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계,Performing immunoprecipitation by adding an antibody against the protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cells, and separating the protein crosslinked product containing the protein of interest,

상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,Electrophoresing the separated protein crosslinked product,

(c) 상기 단계(a)에서 얻어진 세포의 단백질 패턴과 단계(b) 에서 얻어진 세포의 단백질 패턴을 비교하는 단계, 및(c) comparing the protein pattern of the cells obtained in step (a) with the protein pattern of the cells obtained in step (b), and

(d) 상기 단계(a)에서 존재하지만 상기 단계(b)에서는 존재하지 않는 전기영동 밴드를 질량분석하는 단계를 포함하는, (d) mass spectrometry of the electrophoretic band present in step (a) but not present in step (b),

세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for identifying a protein that interacts with a target protein in a cell.

상기 (a) 단계에서 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 것은 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결되거나, 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the step (a), the fusion polynucleotide is introduced into a cell, which is a cell organelle in which a target protein exists to identify a protein that interacts with a target protein in a cell. A fusion polynucleotide may be prepared by connecting a gene encoding a protein of interest and a gene encoding a peroxidase, and the fusion polynucleotide may be introduced into a cell, but is not limited thereto.

상기 단계 (a) 및 (b)에서 세포를 파쇄하여 세포 파쇄물을 수득하고 전기영동하여 단백질을 분리하는 단계에는 상기 전기영동한 젤을 쿠마시 염색, 실버 염색, 또는 웨스턴 블롯를 하는 것을 추가로 포함할 수 있다.In step (a) and (b), the step of crushing the cells to obtain cell lysate and electrophoresis to separate the protein further comprises coomassie staining, silver staining, or western blotting. can do.

상기 (b) 단계에서 전기영동의 패턴을 확인하는 세포는 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질을 발현하고 있지만 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입되지 않는 세포이거나, 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질 및 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입된 세포이지만 과산화 효소의 세포 소시관의 위치가 목적 단백질과 상이한 세포를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the step (b), the cell confirming the pattern of electrophoresis is a cell expressing a target protein to identify a protein that interacts with the target protein in the cell, but not a gene encoding a peroxidase, or a target in the cell. Although a cell into which a gene encoding a target protein and a peroxidase to identify a protein that interacts with the protein has been introduced may be a cell having a different position than that of the target protein, the cell entrapment of the peroxidase may be, but is not limited thereto.

상기 (a) 또는 (b) 단계에서 상기 세포 파쇄물에 대하여 면역침강을 수행하는 것은 목적 단백질에 대한 항체를 첨가하거나 목적 단백질에 대한 항체가 결합된 비드를 첨가하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the step (a) or (b), the immunoprecipitation of the cell lysate may be performed by adding an antibody to a target protein or adding a bead to which the antibody is bound to the target protein, but is not limited thereto. It is not.

상기 (c) 단계에서 상기 (a) 또는 (b) 단계에서 얻어진 세포의 단백질 패턴을 비교하는 단계는 맨눈으로 수행하거나, 이미지화하여 수행하는 것일 수 있으며, 상기 단백질 패턴을 이미지화하는 방법은 통상의 단백질 패턴을 이미지화하는 방법이면 제한없이 사용이 가능할 수 있다.Comparing the protein pattern of the cells obtained in the step (a) or (b) in the step (c) may be performed by the naked eye or by imaging, the method for imaging the protein pattern is a conventional protein Any method of imaging a pattern may be used without limitation.

상기 (d) 단계에서 전기영동 밴드를 질량분석하는 단계는 질량 분석기 (Mass spectrometry), 예를 들어 Orbitrap (Thermo)을 사용하여 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Mass spectrometry of the electrophoretic band in step (d) may be performed using a mass spectrometer, for example, Orbitrap (Thermo), but is not limited thereto.

본 발명은 과산화효소를 이용하여 세포 내 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 과산화효소를 이용하여 세포 내 목적 단백질과 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 가교시키는 방법을 이용하여 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는데 활용될 수 있고, 단백질 제재를 의약품으로 사용하고자 하는 의약분야에서 서로 다른 두 단백질을 선택적으로 가교시키는데 활용될 수 있다.The present invention relates to a method for crosslinking a target protein in a cell and a protein interacting with the target protein using a peroxidase, wherein the target protein in the cell and a protein interacting with the target protein are used using the peroxidase. It can be used to identify a protein that interacts with the target protein in the cell by using a method, and can be used to selectively crosslink two different proteins in the pharmaceutical field to use the protein preparation as a medicine.

도 1은 목적 단백질 (POI; Protein of interest)과 상호작용하는 단백질을 APEX에 의해서 가교하고, 가교 된 단백질을 면역침강하여 분리하고, 질량분석기로 분석하여 목적단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법을 모식화한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 APEX에 의한 특이적 가교 결합을 확인한 그림을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제작한 MCU-APEX 플라스미드 벡터의 개열지도를 나타낸다.
1 is a method for identifying proteins interacting with a protein of interest by crosslinking a protein interacting with a protein of interest (POI) by APEX, immunoprecipitating the crosslinked protein, and analyzing it with a mass spectrometer. This is a picture of the model.
Figure 2 shows a picture confirming the specific cross-linking by APEX according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a cleavage map of the MCU-APEX plasmid vector prepared according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

이하에서, 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소는 APEX2로 명명하고, APEX2는 미국 addgene에서 구입하여 사용하였다 (www.addgene.org). APEX2는 APEX에서 돌연변이가 발생하여 형성된 것으로서, APEX보다 효소 활성이 큰 것으로 알려져 있다. Hereinafter, the enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is named APEX2, APEX2 was purchased from the US addgene (www.addgene.org). APEX2 is formed by mutation of APEX and is known to have greater enzymatic activity than APEX.

실시예Example 1. 세포 내 APEX 단백질 발현 및 가교 반응 1. Intracellular APEX Protein Expression and Crosslinking Reaction

1-1. 미토콘드리아 내막 1-1. Mitochondrial lining 표적화Targeting 재조합 벡터 제작 Recombinant vector production

APEX 단백질을 미토콘드리아 내막 (inner membrane)에 표적화 하기 위해서, Mitochondria Calcium Uniporter (MCU) 유전자와 APEX2 유전자가 연결된 폴리뉴클레오타이드를 삽입한 벡터를 제조하였다.In order to target the APEX protein to the inner membrane of the mitochondria, a vector was prepared in which the polynucleotide linked to the Mitochondria Calcium Uniporter (MCU) gene and the APEX2 gene was inserted.

상기 MCU 아미노산 서열, 및 이들의 유전자 서열, APEX2의 아미노산 서열, 및 이들의 유전자 서열, V5의 유전자 서열, 및 MCU-V5-APEX2의 유전자 서열은 하기 표 1에 나타나 있다.The MCU amino acid sequence, and their gene sequence, the amino acid sequence of APEX2, and their gene sequence, the gene sequence of V5, and the gene sequence of MCU-V5-APEX2 are shown in Table 1 below.

서열번호SEQ ID NO: 명명denomination 1One MCU의 유전자 서열MCU's gene sequence 22 MCU의 아미노산 서열Amino acid sequence of MCU 33 APEX2의 유전자 서열Gene sequence of APEX2 44 APEX2의 아미노산 서열Amino acid sequence of APEX2 55 V5의 유전자 서열Gene sequence of V5 66 MCU-V5-APEX2의 유전자 서열Gene sequence of MCU-V5-APEX2

기 벡터는 다음과 같은 방법에 따라 제작하였다. 구체적으로, Macrogen에 의뢰하여 제작한 MCU 유전자, V5 유전자, 및 APEX2 유전자가 연결된 폴리뉴클레오타이드에 대하여 KpnI과 BamHI 제한효소 (New England biolab에서 구입)를 각각 1 ul씩 37℃에서 1시간동안 처리하고, 상기 같은 효소로서 37℃에서 한 시간 digestion한 pCDNA5 vector (V601020, thermofisher)를 섞은 후에 T4 DNA ligase (New England biolab에서 구입)를 1 ul씩 처리하여 실온에서 1시간 ligation 반응을 수행하였다. 이후에 Top10 E. coli cell (Invitrogen)에 42℃에서 40초간 heat shot transformation을 시킨 후 Ampicilin-Agar plate에서 밤 새 배양 (overnight incubation)하여 해당 벡터를 함유하고 있는 콜로니만 분리하여 플라스미드 DNA를 추출하여 MCU-APEX 플라스미드 DNA를 얻었다. MCU 유전자, V5 유전자, APEX2 유전자가 연결된 폴리뉴클레오타이드의 유전자 서열은 서열번호 6에 나타나 있다.The group vector was produced according to the following method. Specifically, the polynucleotides linked to the MCU gene, the V5 gene, and the APEX2 gene prepared by Macrogen were treated with 1 ul of KpnI and BamHI restriction enzyme (purchased from New England biolab) for 1 hour at 37 ° C, respectively. The same enzyme was mixed with pCDNA5 vector digested at 37 ° C. for one hour (V601020, thermofisher), and then treated with 1 ul of T4 DNA ligase (purchased from New England biolab) for 1 hour at room temperature for ligation reaction. After 40 seconds of heat shot transformation in Top10 E. coli cells (Invitrogen) at 42 ° C, overnight incubation was carried out on an Ampicilin-Agar plate to isolate only the colonies containing the vector and extract the plasmid DNA. MCU-APEX plasmid DNA was obtained. The gene sequence of the polynucleotide to which the MCU gene, the V5 gene, and the APEX2 gene is linked is shown in SEQ ID NO: 6.

상기 재조합한 벡터의 구성 및 특징을 하기 표 2에 정리하고, 그 개열지도를 도 3에 나타내었다. The configuration and characteristics of the recombinant vector are summarized in Table 2 below, and the cleavage map is shown in FIG. 3.

플라스미드Plasmid 특징Characteristic Promoter/ VectorPromoter / Vector 세부사항Detail MCU-APEX2MCU-APEX2 KpnI-MCU-BamHI-V5-APEX2-Flag-Stop-XhoIKpnI-MCU-BamHI-V5-APEX2-Flag-Stop-XhoI CMV/pCDNA5CMV / pCDNA5 MCU NM_138357.2MCU NM_138357.2

1-2. 형질전환, 단백질 발현1-2. Transformation, Protein Expression

실시예 1-1에서 제조한 벡터를 세포에 도입시키기 위해, ATCC에서 구입한 HEK293T 세포에 상기 벡터를 리포펙타민(Lipofectamin) transfection reagent를 사용하여 도입하였다.In order to introduce the vector prepared in Example 1-1 into the cells, the vector was introduced into HEK293T cells purchased from ATCC using a Lipofectamin transfection reagent.

그 다음, 소태아혈청 (Fetal Bovine Serum)이 함유된 DMEM (Dulbecco Modified Eagle Medium) (Gibco) 배지에 36℃로 16 내지 24시간동안 CO2 배양기 (Esco)에서 배양하였다. Then, incubated in a CO 2 incubator (Esco) at 36 ° C. for 16 to 24 hours in DMEM (Dulbecco Modified Eagle Medium) (Gibco) medium containing Fetal Bovine Serum.

1-3. 가교 (1-3. Bridge CrosslinkingCrosslinking ) 반응) reaction

상기 벡터를 도입하고 배양양한 HEK293T 세포를 키우는 배지에 과산화수소 (H2O2)를 1 mM의 농도가 되도록 처리하고, 1분 후 10 mM Sodium ascorbate, 10 mM Sodium azide, 및 5 mM Trolox을 함유하는 소광물질 용액 (Sigma-Aldrich, 238813)이 들어있는 DPBS (Dulbecco's Phosphate Buffered Saline) (Thermofisher, 21300025)로 3번 씻어주었다.The vector was introduced and treated with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) at a concentration of 1 mM in a medium for growing cultured HEK293T cells, and after 1 minute containing 10 mM Sodium ascorbate, 10 mM Sodium azide, and 5 mM Trolox. Washed three times with Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) containing the mineral solution (Sigma-Aldrich, 238813) (Thermofisher, 21300025).

실시예Example 2. 단백질 발현 확인  2. Confirmation of Protein Expression

2-1. 세포 용해 및 샘플링2-1. Cell Lysis and Sampling

상기 제작한 벡터의 세포내에서 발현을 확인하기 위해서 하기와 같은 방법으로 실험을 수행하였다.In order to confirm the expression in the cells of the prepared vector was carried out by the following method.

구체적으로, 실시예 1의 단백질이 발현된 세포를 DPBS로 파이펫팅하여 1.5 ml 마이크로튜브에 옮긴 후, 1500 rpm에서 5분간 원심분리 하여 세포 펠릿만 남겨두고 상층액은 버리고, 1X 프로테아좀 저해제 칵테일 (Protease inhibitor cocktail) (Sigma aldrich, P8340), 1 mM PMSF(phenylmethylsulfonylfluoride) (Biosesang, P1021), 및 소광물질 용액이 첨가된 RIPA 용해 버퍼(lysis buffer)(Elpis bio, EBA1149)로 세포를 모두 용해(lysis)시켰다. 13000 rpm, 4℃에서 10분간 원심분리하여 세포 잔여물을 제거하고, 상층액 10 ug을 20 mM의 DTT가 첨가된 SDS-protein 젤 로딩 버퍼를 넣고 10분간 95℃에서 가열하여 샘플링하였다.Specifically, the protein-expressing cells of Example 1 were pipetted into DPBS and transferred to 1.5 ml microtubes, followed by centrifugation at 1500 rpm for 5 minutes, leaving only the cell pellet and discarding the supernatant, 1X proteasome inhibitor cocktail. (Protease inhibitor cocktail) (Sigma aldrich, P8340), 1 mM PMSF (phenylmethylsulfonylfluoride) (Biosesang, P1021), and RIPA lysis buffer (Elpis bio, EBA1149) added with a quencher solution (Elpis bio, EBA1149) lysis). Cell residue was removed by centrifugation at 13000 rpm and 4 ° C. for 10 minutes, and 10 ug of the supernatant was sampled by adding 20 mM DTT-added SDS-protein gel loading buffer and heating at 95 ° C. for 10 minutes.

2-2. 2-2. 웨스턴Weston 블롯을Blot 통한 단백질 발현 확인 Confirmation of protein expression through

실시예 2-1에서 준비한 샘플을 SDS-PAGE 젤에 150V에서 약 1시간 동안 전기영동을 실시하였다. SDS-PAGE 젤에 전기 영동된 단백질들을 니트로섬유소막 (Nitrocellulose membrane)으로 옮긴 후 TBST 용액 (mixture of Tris-Buffered Saline and Tween 20)으로 세척 후, 2%의 투석된 BSA 용액으로 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 2% (w/v)의 투석된 BSA 용액에 1차 항체 (anti-V5, Invitrogen, R960-25)를 10000:1로 희석하여 1시간동안 상온에서 교반하였다. 그 다음, 1회당 5분씩 총 4회 TBST로 막 (membrane)을 씻어주었다. 2% (w/v)의 투석된 BSA 용액에 2차 항체 (anti-mouse-HRP, Biorad, 1721011)를 3000:1로 희석하여 20분동안 상온에서 교반하였다. 그 다음, 1회당 5분씩 총 4회 TBST로 막 (membrane)을 씻어주었다. Developing solution (Biorad사의 Clarity ECL 제품)으로 developing을 한 후, G box (Syngene)를 이용하여 Chemiluminescence 이미징을 하였다.The sample prepared in Example 2-1 was subjected to electrophoresis on SDS-PAGE gel at 150V for about 1 hour. The proteins electrophoresed on the SDS-PAGE gel were transferred to a nitrocellulose membrane, washed with TBST solution (mixture of Tris-Buffered Saline and Tween 20), and then at room temperature for 1 hour with 2% of dialyzed BSA solution. Stirred Primary antibody (anti-V5, Invitrogen, R960-25) was diluted to 10000: 1 in 2% (w / v) dialysed BSA solution and stirred at room temperature for 1 hour. The membranes were then washed with TBST four times for five minutes each. Secondary antibody (anti-mouse-HRP, Biorad, 1721011) was diluted to 3000: 1 in 2% (w / v) dialysed BSA solution and stirred at room temperature for 20 minutes. The membranes were then washed with TBST four times for five minutes each. After developing with a developing solution (Biorad's Clarity ECL product), Chemiluminescence imaging was performed using a G box (Syngene).

실시예Example 3. APEX에 의한 특이적 가교 결합의 확인 3. Confirmation of Specific Crosslinking by APEX

APEX에 의해서 목적 단백질과 목적 단백질과 상호작용하는 단백질이 특이적이게 가교 되는 것인지 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다. In order to confirm whether the target protein and the protein interacting with the target protein are specifically crosslinked by APEX, the following experiment was performed.

구체적으로, 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하되, 실시예 1-3에서 H2O2를 넣지 않고 가교반응을 수행하고 실시예 2와 같은 방법으로 웨스턴 블롯을 수행하였다.Specifically, the experiment is carried out in the same manner as in Example 1, In Example 1-3, the crosslinking reaction was performed without adding H 2 O 2 , and Western blot was performed in the same manner as in Example 2.

상기 실험결과는 도 2에 나타냈다.The experimental results are shown in FIG.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 가교반응을 수행한 경우에서만 MCU가 상호작용하는 단백질과 가교결합을 함을 확인할 수 있었다, As can be seen in Figure 2, only when the cross-linking reaction was confirmed that the MCU cross-links the interacting protein,

실시예Example 4. APEX를 이용한 세포 내 상호작용 단백질의 가교 확인 4. Confirmation of crosslinking of intracellular interacting protein using APEX

4-1. 세포 용해 및 4-1. Cell lysis and 면역침강Immunoprecipitation

APEX를 이용하여 세포 내 상호작용 단백질을 확인하기 위해서, 하기와 같은 방법으로 미토콘드리아의 내막에 존재하는 것으로 알려진 CHCHD3 단백질의 상호작용 단백질을 확인하는 실험을 수행하였다.In order to identify intracellular interacting proteins using APEX, experiments were performed to identify interacting proteins of CHCHD3 protein known to be present in the inner membrane of mitochondria in the following manner.

구체적으로, 실시예 1의 단백질이 발현된 세포에 가교반응 후 DPBS로 파이펫팅하여 1.5 ml 마이크로튜브에 옮긴 후, 1500 rpm에서 5분간 원심분리 하여 세포 펠릿만 남겨두고 상층액은 버리고, 1X 프로테아좀 저해제 칵테일 (Protease inhibitor cocktail) (Sigma aldrich, P8340), 1 mM PMSF (phenylmethylsulfonylfluoride) (Biosesang, P1021), 및 소광물질 용액이 첨가된 RIPA 용해 버퍼(lysis buffer)(Elpis bio, EBA1149)로 세포를 모두 용해(lysis)시켰다.Specifically, after the cross-linking reaction to the protein expressed cells of Example 1 pipette with DPBS and transfer to 1.5 ml microtubes, centrifuged at 1500 rpm for 5 minutes, leaving only the cell pellet, discard the supernatant, 1X protea Cells were extracted with a Protease inhibitor cocktail (Sigma aldrich, P8340), 1 mM PMSF (phenylmethylsulfonylfluoride) (Biosesang, P1021), and RIPA lysis buffer (Elpis bio, EBA1149) with the addition of a mineral solution. All were lysed.

그 다음, 4℃의 온도에서 원심 분리기를 이용하여 20,000 rpm으로 10분간 원심 분리하여 상층액만을 수득하였다. 수득한 상층액의 10 ul는 SDS-PAGE 젤용 input 시료로 남겨두고, 나머지 시료에는 목적 단백질에 대한 1차 항체인 anti-CHCHD3 항체 (Sigma Aldrich, SAB2106034) 로 코팅된 자성 비드 (Invitrogen, 10003D) 40ul를 넣고 1시간 동안 상온(25℃)에서 배양하였다.Then, by centrifugation at 20,000 rpm for 10 minutes using a centrifuge at a temperature of 4 ℃ to obtain only the supernatant. 10 ul of the obtained supernatant was left as an input sample for SDS-PAGE gel, and the remaining samples were 40 ul of magnetic beads (Invitrogen, 10003D) coated with anti-CHCHD3 antibody (Sigma Aldrich, SAB2106034), which is a primary antibody against the protein of interest. Incubated at room temperature (25 ℃) for 1 hour.

마그네틱 스탠드에 꽂아서 input과 동량의 상청액 (Flow through, FT)은 목적 단백질이 남김없이 enrichment가 잘 되었는지 테스트용으로 사용하기 위해 따로 보관하다. 이후 자성 비드는 2 M urea 버퍼로 3번, RIPA 버퍼로 1번 세척하였다. 그 다음, 20 mM의 DTT가 첨가된 SDS-protein 젤 로딩 버퍼를 40 ul 넣고 10분간 95℃에서 가열한 후 마그네틱 스탠드에 꽂고 식혀주었다.Plugged into a magnetic stand, the input and the same amount of supernatant (Flow through, FT) are stored separately for testing purposes to ensure the enrichment of the desired protein is complete. Magnetic beads were then washed three times with 2 M urea buffer and once with RIPA buffer. Then, 40 ul of SDS-protein gel loading buffer to which 20 mM DTT was added, heated at 95 ° C. for 10 minutes, and cooled in a magnetic stand.

4-2. 4-2. 웨스턴Weston 블롯을Blot 통한 확인 Confirmation via

실시예 3-1과 같이, 비드에서 용리(Elution)된 시료는 input, FT (flow through) 샘플과 SDS-PAGE 젤에 150V에서 약 1시간 동안 전기영동을 실시하였다.As in Example 3-1, the sample eluted from the beads was subjected to electrophoresis at 150V for about 1 hour on an input, FT (flow through) sample and SDS-PAGE gel.

SDS-PAGE 젤에 전기 영동된 단백질들을 니트로섬유소막 (Nitrocellulose membrane)으로 옮긴 후 TBST 용액 (mixture of Tris-Buffered Saline and Tween 20)으로 세척 후, 2%의 투석된 BSA 용액으로 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 2% (w/v)의 투석된 BSA 용액에 1차 항체 (anti-CHCHD3 antibody 항체; Sigma Aldrich, HPA042935)를 3000:1로 희석하여 1시간동안 상온에서 교반하였다. 그 다음, 1회당 5분씩 총 4회 TBST로 막 (membrane)을 씻어주었다. Developing solution (Biorad사의 Clarity ECL 제품)으로 developing을 한 후, G box(Syngene)를 이용하여 Chemiluminescence 이미징을 하였다.The proteins electrophoresed on the SDS-PAGE gel were transferred to a nitrocellulose membrane, washed with TBST solution (mixture of Tris-Buffered Saline and Tween 20), and then at room temperature for 1 hour with 2% of dialyzed BSA solution. Stirred The primary antibody (anti-CHCHD3 antibody; Sigma Aldrich, HPA042935) was diluted to 3000: 1 in 2% (w / v) dialysed BSA solution and stirred at room temperature for 1 hour. The membranes were then washed with TBST four times for five minutes each. After developing with a developing solution (Biorad's Clarity ECL product), Chemiluminescence imaging was performed using G box (Syngene).

실시예Example 5 APEX를 이용한 세포 내 상호작용 단백질의 확인 5 Identification of intracellular interacting proteins using APEX

5-1. 5-1. 가교된Crosslinked 단백질 밴드의 샘플링 Sampling of Protein Bands

실시예 4-2에서 웨스턴 블롯을 통해 확인한 동일한 시료를 전기 영동하고, 쿠마시 염색 (Coomassie staining)을 하기와 같은 방법으로 수행하였다.The same sample identified by Western blot in Example 4-2 was electrophoresed and Coomassie staining was performed in the following manner.

구체적으로, 0.1% (w/v) Coomassie Brilliant Blue R-250 (Biosesang, C1031)로 전기영동한 젤을 60분간 염색하고, 30% 메탄올, 10% 아세트산 용액을 이용하여 탈색을 하였다. 탈색 후, 증류수로 전기영동 젤을 세척하고, 음성 대조구에서는 나타나지 않는 가교결합된 쿠마시 염색된 밴드를 잘라내었다. Specifically, gels electrophoresed with 0.1% (w / v) Coomassie Brilliant Blue R-250 (Biosesang, C1031) were dyed for 60 minutes and decolorized using 30% methanol and 10% acetic acid solution. After bleaching, the electrophoretic gels were washed with distilled water and cross-linked Coomassie stained bands which were not shown in the negative control were cut out.

5-2. 질량분석을 통한 5-2. Through mass spectrometry 가교된Crosslinked 단백질의 확인 Identification of Protein

실시예 5-1에서 샘플링한 밴드를 하기와 같은 방법으로 질량분석하여, CHCHD3와 상호작용하는 후보 단백질을 확인하였다.The band sampled in Example 5-1 was subjected to mass spectrometry to identify candidate proteins interacting with CHCHD3.

구체적으로, 실시예 5-1에서 자른 젤 밴드를 증류수로 충분히 세척하고, Speed vac (Eppendorf, 38-022820125)으로 젤조각을 완전히 말린 후, 100 mM ABC (Ammonium bicarbonate, Sigma-Aldrich, A6141)에 용해한 10 mM DTT (Dithiothreitol, Sigm-Aldrich, 43817)를 이용해 reduction을 30분간 시킨 후, 100mM ABC에 용해한 55 mM Iodoacetamide (Sigma-Aldrich, I1149)를 이용하여 빛을 차단한채 alkylation을 20분동안 시켰다. Alkylation후 충분히 증류수로 세척후, 젤을 완전히 말리고, 375 ng의 Trypsin을 넣어 단백질을 펩타이드 수준으로 잘라주어 Acetonitrile과 5% (v/v) Formic acid를 2:1로 섞은 용액으로 펩타이드를 상기 젤에서 추출했다. 추출한 펩타이드는 완전히 건조하여 분석 전까지 보관했다. 건조상태로 보관한 상기 샘플은 2% (w/v) acetonitrile, 및 0.05% (v/v) TFA (Trifluoroacetic acid, Sigma-Aldrich) 에 녹인 후, LTQ-Orbitrap Elite mass spectrometer (Thermo Scientific)를 이용하여 분석했다.Specifically, the gel band cut in Example 5-1 was sufficiently washed with distilled water, and after drying the gel piece completely with Speed vac (Eppendorf, 38-022820125), 100 mM ABC (Ammonium bicarbonate, Sigma-Aldrich, A6141) After reducing for 30 minutes using dissolved 10 mM DTT (Dithiothreitol, Sigm-Aldrich, 43817), alkylation was performed for 20 minutes while blocking light using 55 mM Iodoacetamide (Sigma-Aldrich, I1149) dissolved in 100 mM ABC. After alkylation, wash with distilled water thoroughly, dry the gel completely, add 375 ng of Trypsin and cut the protein to peptide level. Peptide was removed from the gel with a solution of Acetonitrile and 5% (v / v) Formic acid 2: 1. Extracted. The extracted peptides were completely dried and stored until analysis. The sample stored in dry state was dissolved in 2% (w / v) acetonitrile, and 0.05% (v / v) Trifluoroacetic acid (Sigma-Aldrich), and then LTQ-Orbitrap Elite mass spectrometer (Thermo Scientific) Analyzed.

<110> UNIST ACADEMY-INDUSTRY RESEARCH CORPORATION <120> Method for analyzing interacting proteins in cells using peroxidase <130> DPP20146249KR <160> 8 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 2962 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 ggcgccgttt ccagttgaga gatggcggcc gccgcaggta gatcgctcct gctgctcctc 60 tcctctcggg gcggcggcgg cgggggcgcc ggcggctgcg gggcgctgac tgccggctgc 120 ttccctgggc tgggcgtcag ccgccaccgg cagcagcagc accaccggac ggtacaccag 180 aggatcgctt cctggcagaa tttgggagct gtttattgca gcactgttgt gccctctgat 240 gatgttacag tggtttatca aaatgggtta cctgtgatat ctgtgaggct accatcccgg 300 cgtgaacgct gtcagttcac actcaagcct atctctgact ctgttggtgt atttttacga 360 caactgcaag aagaggatcg gggaattgac agagttgcta tctattcacc agatggtgtt 420 cgcgttgctg cttcaacagg aatagacctc ctcctccttg atgactttaa gctggtcatt 480 aatgacttaa cataccacgt acgaccacca aaaagagacc tcttaagtca tgaaaatgca 540 gcaacgctga atgatgtaaa gacattggtc cagcaactat acaccacact gtgcattgag 600 cagcaccagt taaacaagga aagggagctt attgaaagac tagaggatct caaagagcag 660 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agggagctta ttgaaagact agaggatctc aaagagcagc tggctcccct ggaaaaggta 660 cgaattgaga ttagcagaaa agctgagaag aggaccactt tggtgctatg gggtggcctt 720 gcctacatgg ccacacagtt tggcattttg gcccggctta cctggtggga atattcctgg 780 gacatcatgg agccagtaac atacttcatc acttatggaa gtgccatggc aatgtatgca 840 tattttgtaa tgacacgcca ggaatatgtt tatccagaag ccagagacag acaatactta 900 ctatttttcc ataaaggagc caaaaagtca cgttttgacc tagagaaata caatcaactc 960 aaggatgcaa ttgctcaggc agaaatggac cttaagagac tgagagaccc attacaagta 1020 catctgcctc tccgacaaat tggtgaaaaa gataaggatc cgctagcagg caagcccatc 1080 cccaaccccc tgctgggcct ggacagcacc ggaaagtctt acccaactgt gagtgctgat 1140 taccaggacg ccgttgagaa ggcgaagaag aagctcagag gcttcatcgc tgagaagaga 1200 tgcgctcctc taatgctccg tttggcattc cactctgctg gaacctttga caagggcacg 1260 aagaccggtg gacccttcgg aaccatcaag caccctgccg aactggctca cagcgctaac 1320 aacggtcttg acatcgctgt taggcttttg gagccactca aggcggagtt ccctattttg 1380 agctacgccg atttctacca gttggctggc gttgttgccg ttgaggtcac gggtggacct 1440 aaggttccat tccaccctgg aagagaggac aagcctgagc caccaccaga gggtcgcttg 1500 cccgatccca ctaagggttc tgaccatttg agagatgtgt ttggcaaagc tatggggctt 1560 actgaccaag atatcgttgc tctatctggg ggtcacacta ttggagctgc acacaaggag 1620 cgttctggat ttgagggtcc ctggacctct aatcctctta ttttcgacaa ctcatacttc 1680 acggagttgt tgagtggtga gaaggaaggt ctccttcagc taccttctga caaggctctt 1740 ttgtctgacc ctgtattccg ccctctcgtt gataaatatg cagcggacga agatgccttc 1800 tttgctgatt acgctgaggc tcaccaaaag ctttccgagc ttgggtttgc tgatgcc 1857 <210> 7 <211> 250 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Engineered ascorbate peroxidase (APEX) <400> 7 Met Gly Lys Ser Tyr Pro Thr Val Ser Ala Asp Tyr Gln Asp Ala Val   1 5 10 15 Glu Lys Ala Lys Lys Lys Leu Arg Gly Phe Ile Ala Glu Lys Arg Cys              20 25 30 Ala Pro Leu Met Leu Arg Leu Ala Phe His Ser Ala Gly Thr Phe Asp          35 40 45 Lys Gly Thr Lys Thr Gly Gly Pro Phe Gly Thr Ile Lys His Pro Ala      50 55 60 Glu Leu Ala His Ser Ala Asn Asn Gly Leu Asp Ile Ala Val Arg Leu  65 70 75 80 Leu Glu Pro Leu Lys Ala Glu Phe Pro Ile Leu Ser Tyr Ala Asp Phe                  85 90 95 Tyr Gln Leu Ala Gly Val Val Ala Val Glu Val Thr Gly Gly Pro Lys             100 105 110 Val Pro Phe His Pro Gly Arg Glu Asp Lys Pro Glu Pro Pro Pro Glu         115 120 125 Gly Arg Leu Pro Asp Ala Thr Lys Gly Ser Asp His Leu Arg Asp Val     130 135 140 Phe Gly Lys Ala Met Gly Leu Thr Asp Gln Asp Ile Val Ala Leu Ser 145 150 155 160 Gly Gly His Thr Ile Gly Ala Ala His Lys Glu Arg Ser Gly Phe Glu                 165 170 175 Gly Pro Trp Thr Ser Asn Pro Leu Ile Phe Asp Asn Ser Tyr Phe Thr             180 185 190 Glu Leu Leu Ser Gly Glu Lys Glu Gly Leu Leu Gln Leu Pro Ser Asp         195 200 205 Lys Ala Leu Leu Ser Asp Pro Val Phe Arg Pro Leu Val Asp Lys Tyr     210 215 220 Ala Ala Asp Glu Asp Ala Phe Phe Ala Asp Tyr Ala Glu Ala His Gln 225 230 235 240 Lys Leu Ser Glu Leu Gly Phe Ala Asp Ala                 245 250 <210> 8 <211> 309 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Horseradish peroxidase <400> 8 Met Gln Leu Thr Pro Thr Phe Tyr Asp Asn Ser Cys Pro Asn Val Ser   1 5 10 15 Asn Ile Val Arg Asp Thr Ile Val Asn Glu Leu Arg Ser Asp Pro Arg              20 25 30 Ile Ala Ala Ser Ile Leu Arg Leu His Phe His Asp Cys Phe Val Asn          35 40 45 Gly Cys Asp Ala Ser Ile Leu Leu Asp Asn Thr Thr Ser Phe Arg Thr      50 55 60 Glu Lys Asp Ala Phe Gly Asn Ala Asn Ser Ala Arg Gly Phe Pro Val  65 70 75 80 Ile Asp Arg Met Lys Ala Ala Val Glu Ser Ala Cys Pro Arg Thr Val                  85 90 95 Ser Cys Ala Asp Leu Leu Thr Ile Ala Ala Gln Gln Ser Val Thr Leu             100 105 110 Ala Gly Gly Pro Ser Trp Arg Val Pro Leu Gly Arg Arg Asp Ser Leu         115 120 125 Gln Ala Phe Leu Asp Leu Ala Asn Ala Asn Leu Pro Ala Pro Phe Phe     130 135 140 Thr Leu Pro Gln Leu Lys Asp Ser Phe Arg Asn Val Gly Leu Asn Arg 145 150 155 160 Ser Ser Asp Leu Val Ala Leu Ser Gly Gly His Thr Phe Gly Lys Asn                 165 170 175 Gln Cys Arg Phe Ile Met Asp Arg Leu Tyr Asn Phe Ser Asn Thr Gly             180 185 190 Leu Pro Asp Pro Thr Leu Asn Thr Thr Tyr Leu Gln Thr Leu Arg Gly         195 200 205 Leu Cys Pro Leu Asn Gly Asn Leu Ser Ala Leu Val Asp Phe Asp Leu     210 215 220 Arg Thr Pro Thr Ile Phe Asp Asn Lys Tyr Tyr Val Asn Leu Glu Glu 225 230 235 240 Gln Lys Gly Leu Ile Gln Ser Asp Gln Glu Leu Phe Ser Ser Pro Asn                 245 250 255 Ala Thr Asp Thr Ile Pro Leu Val Arg Ser Phe Ala Asn Ser Thr Gln             260 265 270 Thr Phe Phe Asn Ala Phe Val Glu Ala Met Asp Arg Met Gly Asn Ile         275 280 285 Thr Pro Leu Thr Gly Thr Gln Gly Gln Ile Arg Leu Asn Cys Arg Val     290 295 300 Val Asn Ser Asn Ser 305

Claims (13)

세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화하는 신호서열을 코딩하는 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 단계,
상기 융합 폴리뉴클레오타이드가 도입된 세포에 과산화수소를 처리하여, 상기 세포 소기관 내에서 상기 목적 단백질 및 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 형성하는 단계, 및
상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계를 포함하는, 목적단백질과 상호작용하는 단백질과 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 얻는 방법으로서,
상기 단백질 가교체를 형성하는 단계는, 목적 단백질에 존재하는 타이로신기에 라디칼을 생성시키고, 상기 라디칼에 의해서 목적 단백질과 상호작용하는 인접 단백질과 목적 단백질을 가교 시키는 것인, 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 얻는 방법.
Preparation of a fusion polynucleotide in which a gene encoding a signal sequence targeting a cell organelle in which a target protein exists to identify a protein interacting with a target protein in a cell or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase Introducing the fusion polynucleotide into a cell,
Treating hydrogen peroxide to the cells into which the fusion polynucleotide is introduced, thereby crosslinking the target protein and proteins interacting with the target protein in the cell organelles to form protein crosslinks, and
A method of immunoprecipitation by adding an antibody that specifically binds a target protein to the cell lysate obtained by crushing the cell, and separating a protein crosslinked product containing the target protein, and the protein interacting with the target protein. As a method of obtaining a protein crosslinked product containing a target protein,
The forming of the protein crosslinked product includes generating a radical in a tyrosine group present in the target protein and crosslinking the target protein with a target protein interacting with the target protein by the radical. How to get a sieve.
제1항에 있어서, 상기 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소 (Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소 (Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소 (Spinach ascorbate peroxidase), 사카로미세스 세레비시에 시토크롬 c 과산화효소 (Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCL1 (Phanerochaete chrysosporium PCL1), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCM (Phanerochaete chrysosporium PCM), 코프리놉시스 시네레아 과산화효소 (Coprinopsis cinerea peroxidase), 땅콩 과산화효소 (Peanut Peroxidase), 애기장대 과산화효소 ATPA2 (Arabidopsis ATPA2), 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 및 서열번호 8의 아미노산 서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 효소인, 방법.The method of claim 1, wherein the peroxidase is Soybean ascorbate peroxidase, Arabidopsis ascorbate peroxidase, Spinach ascorbate peroxidase, Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase, Panerocaete chrysosporium peroxidase PCL1 (Phanerochaete chrysosporium PCL1), Panerocaete chrysosporium peroxidase PCM (Phanerochaete chrysosporium PCM), Prinopsis cinerea peroxidase, Peanut peroxidase, Arabidopsis ATPA2, an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 And in the group consisting of the enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 The at least one enzyme selected. 제1항에 있어서, 상기 과산화수소를 처리하는 것은, 과산화수소를 0.1 내지 2 mM로 처리하고 1 내지 10분 동안 수행하는 것인, 방법.The method of claim 1, wherein treating the hydrogen peroxide is performed with 0.1 to 2 mM of hydrogen peroxide and performed for 1 to 10 minutes. 제1항에 있어서, 상기 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화하는 서열 유전자에는 미토콘드리아 기질 발현 유전자, 세포질 발현 유전자, 미토콘드리아 이중막 사이 공간 발현 유전자, 핵 발현 유전자, 세포 외막 발현 유전자, 소포체 내막 발현 유전자, 소포체 외막 발현 유전자, 또는 세포 내막 발현 유전자인, 방법.According to claim 1, The sequence gene targeting the cell organelles in which the target protein is present, Mitochondrial matrix expression gene, cytoplasmic expression gene, mitochondrial bilayer interspace expression gene, nuclear expression gene, extracellular membrane expression gene, endoplasmic reticulum expression gene , Endoplasmic reticulum expression gene, or intracellular expression gene. 제1항에 있어서, 상기 세포 소기관은 미토콘드리아, 소포체, 핵, 세포질 및 골지체로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 방법.The method of claim 1, wherein the cell organelle is selected from the group consisting of mitochondria, endoplasmic reticulum, nucleus, cytoplasm and Golgi apparatus. 제1항에 있어서, 상기 세포는 신장 세포, 암 세포, 피부 세포, 난소 세포, 활막세포, 말초혈액단핵구 세포, 섬유아세포, 섬유세포, 신경세포, 상피세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 대식세포, 근육세포, 혈액 세포, 골수 세포, 림프구 세포, 단핵세포, 폐 세포, 췌장 세포, 간 세포, 위 세포, 장 세포, 심장 세포, 방광 세포, 요도 세포, 배아 생식세포 또는 난구세포인, 방법.According to claim 1, wherein the cells are kidney cells, cancer cells, skin cells, ovary cells, synovial cells, peripheral blood mononuclear cells, fibroblasts, fibroblasts, neurons, epithelial cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanin cells, Chondrocytes, macrophages, muscle cells, blood cells, bone marrow cells, lymphocyte cells, monocytes, lung cells, pancreatic cells, liver cells, gastric cells, intestinal cells, heart cells, bladder cells, urethral cells, embryonic germ cells or eggs The cell. (a) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질를 발현하고 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입된 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,
상기 단계는 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화하는 신호서열을 코딩하는 유전자 또는 목적 단백질을 코딩하는 유전자와 과산화효소를 코딩하는 유전자가 연결된 융합 폴리뉴클레오타이드를 제조하여 상기 융합 폴리뉴클레오타이드를 세포에 도입하는 단계,
상기 융합 폴리뉴클레오타이드가 도입된 세포에 과산화수소를 처리하여 상기 세포 소기관 내에서 상기 목적 단백질 및 상기 목적 단백질과 상호작용하는 단백질들을 가교시켜 단백질 가교체를 형성하는 단계,
상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하고 목적 단백질이 포함된 단백질 가교체를 분리하는 단계, 및
상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,
(b) 세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 확인하고자 하는 목적 단백질을 발현하나 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입되지 않는 세포의 전기영동 패턴을 확인하는 단계로서,
상기 단계는 상기 과산화효소를 코딩하는 유전자가 도입되지 않는 세포에 과산화수소를 처리하는 단계,
상기 세포를 파쇄하여 얻어진 세포 파쇄물에 목적 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 첨가하여 면역침강을 수행하는 단계,
상기 분리된 단백질 가교체를 전기영동하는 단계를 포함하며,
(c) 상기 단계(a)에서 얻어진 세포의 단백질 패턴과 단계(b) 에서 얻어진 세포의 단백질 패턴을 비교하는 단계, 및
(d) 상기 단계(a)에서 존재하지만 상기 단계(b)에서는 존재하지 않는 전기영동 밴드를 질량분석하는 단계를 포함하는,
세포 내 목적 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하는 방법.
(a) identifying the electrophoretic pattern of a cell expressing a protein of interest and identifying a protein that interacts with the protein of interest in the cell and into which a gene encoding a peroxidase is introduced,
In the step, the fusion polynucleotide is introduced into a cell by preparing a fusion polynucleotide in which a gene encoding a signal sequence targeting a cell organelle in which a target protein is present or a gene encoding a target protein and a gene encoding a peroxidase are connected. step,
Treating hydrogen peroxide to the cells into which the fusion polynucleotide is introduced to crosslink the target protein and proteins interacting with the target protein in the organelle to form a protein crosslinked product,
Performing immunoprecipitation by adding an antibody that specifically binds a target protein to the cell lysate obtained by crushing the cells, and separating a protein crosslinked product containing the target protein, and
Electrophoresing the separated protein crosslinked product,
(b) identifying the electrophoretic pattern of cells expressing the target protein to be identified with the target protein in the cell but not introducing the gene encoding the peroxidase,
Said step is the step of treating hydrogen peroxide on the cells that do not introduce the gene encoding the peroxidase,
Performing immunoprecipitation by adding an antibody that specifically binds a protein of interest to the cell lysate obtained by crushing the cell,
Electrophoresing the separated protein crosslinked product,
(c) comparing the protein pattern of the cells obtained in step (a) with the protein pattern of the cells obtained in step (b), and
(d) mass spectrometry of the electrophoretic band present in step (a) but not present in step (b),
A method of identifying a protein that interacts with a protein of interest in a cell.
제7항에 있어서, 상기 단계 (a) 및 (b)에서 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소 (Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소 (Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소 (Spinach ascorbate peroxidase), 사카로미세스 세레비시에 시토크롬 c 과산화효소 (Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCL1 (Phanerochaete chrysosporium PCL1), 파네로카에테 크리소스포리움 과산화효소 PCM (Phanerochaete chrysosporium PCM), 코프리놉시스 시네레아 과산화효소 (Coprinopsis cinerea peroxidase), 땅콩 과산화효소 (Peanut Peroxidase), 애기장대 과산화효소 ATPA2 (Arabidopsis ATPA2), 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 효소, 서열번호 7의 아미노산 서열로 이루어진 효소 및 서열번호 8의 아미노산 서열로 이루어진 효소로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 효소인, 방법.The method according to claim 7, wherein the peroxidase in step (a) and (b) is soybean ascorbate peroxidase, Arabidopsis ascorbate peroxidase, spinach ascorbate peroxidase (Spinach ascorbate peroxidase), Saccharomyces cerevisiae cytochrome c peroxidase, Panerocaete chrysosporium peroxidase PCL1 (Phanerochaete chrysosporium PCL1), Panerocaete chrysosporium peroxide Enzyme PCM (Phanerochaete chrysosporium PCM), Coprinopsis cinerea peroxidase, Peanut Peroxidase, Arabidopsis peroxidase ATPA2, enzyme consisting of amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, An enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 and an enzyme consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 The method of one or more enzymes selected from the group consisting of. 제7항에 있어서, 상기 단계 (a) 및 (b)에서 세포를 파쇄하여 세포 파쇄물을 수득하고 전기영동하여 단백질을 분리하는 단계에는 상기 전기영동한 젤을 쿠마시 염색, 실버 염색, 또는 웨스턴 블롯를 하는 것을 추가로 포함하는 것인, 방법.8. The method of claim 7, wherein in step (a) and (b), the step of crushing the cells to obtain cell lysate and electrophoresis to separate the protein comprises: coomassie staining, silver staining, or western blotting the electrophoretic gel. Further comprising doing a lot. 제7항에 있어서, 상기 (a) 및 (b) 단계에서 과산화수소를 처리하는 것은, 과산화수소를 0.1 내지 2 mM로 처리하고 1 내지 10분 동안 수행하는 것인, 방법.8. The method of claim 7, wherein the treatment of hydrogen peroxide in steps (a) and (b) is performed with 0.1 to 2 mM hydrogen peroxide and carried out for 1 to 10 minutes. 제7항에 있어서, 상기 단계 (a) 목적 단백질이 존재하는 세포 소기관으로 표적화하는 서열 유전자에는 미토콘드리아 기질 발현 유전자, 세포질 발현 유전자, 미토콘드리아 이중막 사이 공간 발현 유전자, 핵 발현 유전자, 세포 외막 발현 유전자, 소포체 내막 발현 유전자, 소포체 외막 발현 유전자, 또는 세포 내막 발현 유전자인, 방법.According to claim 7, wherein the step (a) the sequence gene targeting the cell organelles in which the target protein is present, mitochondrial matrix expression gene, cytoplasmic expression gene, mitochondrial bilayer space expression gene, nuclear expression gene, extracellular membrane expression gene, A endoplasmic reticulum expression gene, a endoplasmic reticulum expression gene, or a cell endometrial expression gene. 제7항에 있어서, 상기 세포 소기관은 미토콘드리아, 소포체, 핵, 세포질 및 골지체로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 방법.8. The method of claim 7, wherein said cell organelle is selected from the group consisting of mitochondria, endoplasmic reticulum, nucleus, cytoplasm and Golgi apparatus. 제7항에 있어서, 상기 세포는 신장 세포, 암 세포, 피부 세포, 난소 세포, 활막세포, 말초혈액단핵구 세포, 섬유아세포, 섬유세포, 신경세포, 상피세포, 각질세포, 조혈세포, 멜라닌 세포, 연골세포, 대식세포, 근육세포, 혈액 세포, 골수 세포, 림프구 세포, 단핵세포, 폐 세포, 췌장 세포, 간 세포, 위 세포, 장 세포, 심장 세포, 방광 세포, 요도 세포, 배아 생식세포 또는 난구세포인, 방법.

According to claim 7, wherein the cells are kidney cells, cancer cells, skin cells, ovary cells, synovial cells, peripheral blood mononuclear cells, fibroblasts, fibroblasts, neurons, epithelial cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanin cells, Chondrocytes, macrophages, muscle cells, blood cells, bone marrow cells, lymphocyte cells, monocytes, lung cells, pancreatic cells, liver cells, gastric cells, intestinal cells, heart cells, bladder cells, urethral cells, embryonic germ cells or eggs The cell.

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