KR20000000576A - Gene expression vector containing regulatory region of misgurnus mizolepis beta-actin gene - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fish-specific gene expression vector containing regulatory region of Mistunes mizolepis beta-actin gene is provided which can express usable exogenotes effectively in host cells variously originated from fish or mammal therefore, can be useful in developing novel fish. CONSTITUTION: A recombinant plasmid expression vector (pmlbetaa41:KCTC 88889P) is produced by: preparing genomic DNA library of Mistunes mizolepis; isolating a beta-actin encoding gene and sequencing it; cloning of beta-actin encoding gene and its regulatory region, followed by binding the regulatory region fragment to the green fluorescence protein (GFP) encoding gene.

Description

미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 유전자 발현 벡터Gene expression vector comprising loach beta-actin gene regulatory region region

본 발명은 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 유전자 발현 벡터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한국산 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 및 유전자 발현 조절 부위의 염기 서열을 분석하고, 이로부터 제조된 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 어류 특이적 발현 벡터를 이용하여, 어류에서 유용한 목적 유전자를 효율적으로 발현시키기 위한 것이다.The present invention relates to a gene expression vector comprising a loach beta-actin gene regulatory region region, and more particularly, to analyze the nucleotide sequence of the beta-actin gene and gene expression control region of Korean loach, and from the loach beta produced -Fish specific expression vector comprising an actin gene regulatory site region for efficient expression of the desired gene of interest in the fish.

분류학적으로 잉어목, 미꾸리과에 속하는 미꾸라지(Misgurnus mizolepis)는 우리나라를 비롯하여 중국, 대만, 일본, 러시아 등 동북 아시아 지방에 서식하는데, 식품 영양학적 우수성과 강장 식품으로서의 가치를 인정받아 예로부터 식용 및 약용으로 널리 애용되고 있는 우리 나라의 대표적인 담수 어종이다(동의보감, 방약합편). 불과 몇 년 전까지만 해도 논과 하천 등 전국 어디서나 볼 수 있었던 미꾸라지는 일본 등지에 수출하여 외화 획득의 일익을 담당하기도 하였으나, 하천과 농수로의 오염, 농약의 남용 등으로 인하여 자연 채취량이 매년 감소되고 있는 실정이다. 이러한 현상이 미꾸라지에만 한정된 것이 아니라는 점을 고려할 때, 국내 어류 자원의 보존과 효율적인 이용을 위하여 새로운 양식 기술의 개발과 더불어 경제성, 유용성이 높은 우수한 품종을 개량해야 할 필요성이 대두되고 있다. 이의 일환으로, 어류의 다양한 유용 유전자 자원을 확보하고, 생명공학 기법을 이용하여 이들 유전자를 조작하고 직접 어류에 이식하는 형질전환 어류를 제조하기 위한 연구들이 다양하게 이루어져야 할 것이다.In the taxonomy, Misgurnus mizolepis, belonging to the carp and the family, is inhabited in Northeast Asia including China, Taiwan, Japan, and Russia. It is a representative freshwater fish species of our country which is widely used (Yongbobogam, Medicinal Combination). Although only a few years ago, loach was seen anywhere in the country, such as rice fields and rivers, and was also responsible for obtaining foreign currency by exporting it to Japan.However, the amount of natural harvest is decreasing every year due to the pollution of rivers, agricultural waterways, and the abuse of pesticides. to be. Considering that these phenomena are not limited to loach, there is a need for the development of new aquaculture techniques and the improvement of economic and useful varieties for the conservation and efficient use of domestic fish resources. As part of this, various studies should be conducted to secure various useful genetic resources of fish, and to manufacture transgenic fish that manipulates these genes and directly implants them using biotechnology techniques.

형질전환 어류의 제조에 관한 연구는 포유류에서 얻은 유전자와 이들의 조절 부위를 이용하여 1970년대 후반부터 시작되었다. 이들 형질전환 어류에서 인위적으로 넣어준 유전자의 발현에 대해서는, (1) 유전자의 발현이 전혀 일어나지 않는 경우, (2) 유전자의 발현은 감지되나 생리적인 영향을 주지 못하는 경우, 그리고 (3) 유전자가 발현하여 생리적인 변화를 주는 3가지 결과가 나타났다. 유전자의 발현이 일어나지 않는 경우는 포유류 또는 포유류 바이러스의 유전자 조절 부위가 어류에서 인지되지 못하기 때문인 것으로 해석하고 있다. 또한, 특정 이질 유전자가 어류에서 발현되더라도 생리적 영향을 주지 못하는 이유는, 세포내에서 기질 특이적 단백질-단백질 상호 작용이 원만히 일어나지 못하기 때문이다. 즉, 이식하려는 유전자의 발현 산물은 어류의 것과 구조적 유사성이 있어야 효과를 나타낼 수 있는 것이다. 이러한 결과는, 형질전환 어류에 이용하려는 유전자와 이들의 조절 부위로서는 동종 어류의 것이 최적이며, 가능한 유연 관계가 가까운 근연종의 것 일수록 성공률이 높을 것임을 시사해 주고 있다.Research into the manufacture of transgenic fish began in the late 1970s, using genes from mammals and their regulatory sites. For the expression of genes artificially introduced in these transgenic fish, (1) when no expression of the gene occurs, (2) the expression of the gene is detected but does not have a physiological effect, and (3) Three results of physiological changes were expressed. If the expression of the gene does not occur, it is interpreted that the gene regulatory region of the mammal or mammalian virus is not recognized in fish. In addition, the physiological effect of certain heterogeneous genes expressed in fish is not because the substrate-specific protein-protein interaction does not occur smoothly in the cell. In other words, the expression product of the gene to be transplanted must have structural similarity with that of the fish to be effective. These results suggest that homologous fishes are optimal as genes to be used for transgenic fishes and their regulatory sites, and that successive species are higher in the species of closest species with the closest possible flexibility.

어류의 형질전환에 관한 연구 초기에는 대부분 포유류에서 기원한 벡터를 이용하였는데, 고등 척추동물과 바이러스의 여러 프로모터들이 어류 세포에서도 높은 효율로 외부 유전자 전사를 유도한다는 것이 보고되었다(Foster, R., P. E. Olson 및 L. Gedamu, 1989. Mol. Cell. Biol. 9: 4105-4108; Gedamu, L., P. E. Olson 및 M. Zaffarullah, 1990. Regulation of rainbow trout metallothioneine genes. In: Transgenic models in Medicine and Agriculture. Church, R.(ed.) New York: Willy-Liss, pp. 101-108; Inoue, K., S. Yamashita, J. Hata, S. Kabeno, S. Asada, E. Nagahisa 및 T. Fujita, 1990. Cell Differ. Dev., 29: 123-128; Liu, Z., B. Moav, A. J. Faras, K. S. Guise, A. R. Kapuscinski 및 P. B. Hackett, 1990. Bio/Technol 8: 1268-1272; Friedenreich, H 및 M. Schartl, 1990. Nucl. Acids Res., 18: 3299-3305; Bearzotti, M., E. Perrot, C. Michard-Vanhee, G. Jolivet, J. Attal, M. C. Theron, C. Puissant, M. Drano, J. J. Kopchick, R. Powell, F. Gannon, L. M. Houdebine 및 D. Chourrot, 1992. J. Biotechnol. 26: 315-325).In the early stages of research on fish transformation, most mammalian-derived vectors were used. It has been reported that several promoters of higher vertebrates and viruses induce foreign gene transcription with high efficiency in fish cells (Foster, R., PE). Olson and L. Gedamu, 1989. Mol. Cell. Biol. 9: 4105-4108; Gedamu, L., PE Olson and M. Zaffarullah, 1990. Regulation of rainbow trout metallothioneine genes.In: Transgenic models in Medicine and Agriculture. Church, R. (ed.) New York: Willy-Liss, pp. 101-108; Inoue, K., S. Yamashita, J. Hata, S. Kabeno, S. Asada, E. Nagahisa and T. Fujita, Cell Differ. Dev., 29: 123-128; Liu, Z., B. Moav, AJ Faras, KS Guise, AR Kapuscinski and PB Hackett, 1990. Bio / Technol 8: 1268-1272; Friedenreich, H and M. Schartl, 1990. Nucl.Acids Res., 18: 3299-3305; Bearzotti, M., E. Perrot, C. Michard-Vanhee, G. Jolivet, J. Attal, MC Theron, C. Puissant, M. Drano, JJ Kopchick, R. Po well, F. Gannon, L. M. Houdebine and D. Chourrot, 1992. J. Biotechnol. 26: 315-325).

Zhu 등(Zhu, J., K. Xu, G. Li, Y. Xie, 및 L. He, 1986. Tongbao 31:988-990)은 생쥐의 메탈로티오네인(metallothioneine) 유전자의 프로모터에 사람의 성장 호르몬 유전자를 결합시켜 미꾸라지, 금붕어, 비단 잉어 등에 이식함으로써 대조군에 비해 3배 이상 큰 형질전환 어류를 만드는 데 성공하였다. 그러나, 척추동물 및 바이러스의 프로모터를 어류에 적용할 경우, 이들이 어류 세포내에서 발현하는데 필요한 전사 조절 인자(transcription factor)에 제한이 따를 수 있고, 상업적으로는 이렇게 생산된 어류에 대하여 소비자들이 거부감을 가질 수 있다는 문제점이 있다(Du, S. J., Z. Gong, C. L. Hew, C. H. Tan 및 G. L. Fletcher, 1992. Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1(4/5): 290-300).Zhu et al. (Zhu, J., K. Xu, G. Li, Y. Xie, and L. He, 1986. Tongbao 31: 988-990) are the human promoters for the metallothioneine gene in mice. By combining the growth hormone genes and transplanting them into loach, goldfish and koi carp, they succeeded in making transgenic fish three times larger than the control group. However, the application of vertebrate and viral promoters to fish may limit the transcriptional factors necessary for their expression in fish cells, and commercially, consumers may feel resentful of such produced fish. (Du, SJ, Z. Gong, CL Hew, CH Tan and GL Fletcher, 1992. Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1 (4/5): 290-300).

이러한 점을 고려할 때, 보다 안정적으로 외래 유전자를 발현시키는 형질전환 어류를 제조하기 위해서는, 어류 자체에서 유래한 특이적 조절 부위와 구조 유전자를 확보하고, 이를 이용하여 발현 벡터를 개발하는 일이 절실히 요구되고 있다. 이에 따라, 연어의 프로타민(protamine) 유전자(Jankowski, J. M. 및 G. H. Dixon, 1987. Biosci. Rep. 7: 955-963), 무지개 송어의 메탈로티오네인 B (metallothioneine B; MT) 유전자(Zafarullah, M., K. Bonham 및 L. Gedamu, 1988. Mol. Cell. Biol., 8: 4469-4476), 잉어의 베타-액틴 유전자(Liu, Z., B. Moav, A. J. Faras, K. Guise, A. R. Kapuscinski 및 P. B. Hackett, 1990. Mol. Cell. Biol., 10: 3432-3440), 그리고 넙치의 항동결 단백질(antifreeze protein; AFP) 유전자(Gong, Z., C. L. Hew 및 J. R. Biekind, 1991. Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1: 64-72) 등의 조절 부위들이 클로닝되었다. 특히, MT 유전자 조절 부위는 독성 물질, 중금속, 글루코코르티코이드 등의 처리에 의해 다양한 조직에서 강력한 발현을 나타내고 있다. 그러나, 발현유도를 위해 처리하는 유도체는 체내에서 대사과정을 거치는 동안 독성을 나타내거나 종양을 유발하는 경우가 있으며, 중금속 유도체의 경우에는 어류의 체내에 축적되어 최종 소비자에게 전달될 수 있다는 위험이 문제가 되고 있다(Liu, Z., B. Moav, A. J. Faras, K. S. Guise, A. R. Kapuscinski 및 P. B. Hackett, 1990. Bio/Technol. 8: 1268-1272).In view of this, it is urgently necessary to secure a specific regulatory site and structural gene derived from the fish itself, and to develop an expression vector using the same in order to manufacture a transgenic fish that expresses a foreign gene more stably. It is becoming. Accordingly, the protamine gene of salmon (Jankowski, JM and GH Dixon, 1987. Biosci. Rep. 7: 955-963), the metallothioneine B (MT) gene of rainbow trout (Zafarullah, M , K. Bonham and L. Gedamu, 1988. Mol. Cell. Biol., 8: 4469-4476), the beta-actin gene of carp (Liu, Z., B. Moav, AJ Faras, K. Guise, AR Kapuscinski and PB Hackett, 1990. Mol. Cell. Biol., 10: 3432-3440), and the antifreeze protein (AFP) gene (Gong, Z., CL Hew and JR Biekind, 1991. Mol. Regulatory sites such as Mar. Biol. Biotechnol. 1: 64-72). In particular, the MT gene regulatory site shows strong expression in various tissues by treatment of toxic substances, heavy metals, glucocorticoids, and the like. However, derivatives treated for induction of expression may be toxic or cause tumors during metabolism in the body, and heavy metal derivatives may accumulate in the body of fish and be delivered to the end consumer. (Liu, Z., B. Moav, AJ Faras, KS Guise, AR Kapuscinski and PB Hackett, 1990. Bio / Technol. 8: 1268-1272).

액틴 유전자는 진핵생물에 존재하는 세포 골격 단백질의 유전자로, 도입된 외래 유전자의 안정적이고 지속적인 발현을 위한 조절 부위 영역으로 종종 이용되고 있다. 척추동물에서는 아미노산 서열상 약간의 차이를 보이는 적어도 6개의 이형체(isoform)가 존재하며 이들은 발생 과정중 다양하게 발현이 조절된다. 근육 특이적 발현을 하는 알파-액틴과는 달리, 베타-액틴 유전자의 프로모터는 근육을 비롯하여 모든 비근육 세포에서도 발현하므로, 이 프로모터에 외래 유전자를 결합하여 개체내에 도입시키면 원하는 외래 유전자의 발현을 효율적으로 유도할 수 있을 것이다(Quitschke, W. W., Z. Y. Lin, L. D. P.-Zilli 및 B. M. Paterson, 1989. J. Biol. Chem. 264(16): 9539-9546).Actin genes are genes of cytoskeletal proteins present in eukaryotes and are often used as regulatory site regions for stable and continuous expression of introduced foreign genes. In vertebrates, there are at least six isoforms with slight differences in amino acid sequences, which vary in expression during development. Unlike alpha-actin, which has muscle-specific expression, the promoter of the beta-actin gene is also expressed in all non-muscular cells, including muscle, and therefore, when a foreign gene is coupled to the promoter and introduced into an individual, expression of a desired foreign gene can be efficiently expressed. (Quitschke, WW, ZY Lin, LDP-Zilli and BM Paterson, 1989. J. Biol. Chem. 264 (16): 9539-9546).

즉, 베타-액틴 유전자 조절 부위를 어류에서 발현될 수 있는 발현 벡터의 제조에 이용할 경우, (1) 프로모터가 강력하여 모든 조직에서 발현을 유도할 수 있으며, (2) 프로모터 구조의 복잡성을 이용해 다양한 단계에서 발현의 유도 및 조절이 가능하며, (3) 베타-액틴 유전자 조절 부위가 종 간에 높은 상동성을 보이므로 모든 어류 종에서 충분히 기능을 발휘할 수 있다는 이점을 갖는다(Liu, Z., B. Moav, A. J. Faras, K. Guise, A. R. Kapuscinski 및 P. B. Hackett, 1990. Mol. Cell. Biol., 10: 3432-3440).That is, when the beta-actin gene regulatory site is used for the production of expression vectors that can be expressed in fish, (1) the promoter is potent to induce expression in all tissues, and (2) the complexity of the promoter structure It is possible to induce and regulate expression at the stage, and (3) the beta-actin gene regulatory site has a high homology between species, and thus has the advantage that it can fully function in all fish species (Liu, Z., B. Moav, AJ Faras, K. Guise, AR Kapuscinski and PB Hackett, 1990. Mol. Cell. Biol., 10: 3432-3440).

이상과 같은 점을 고려하여, 본 발명자들은 어류에서 유용 유전자를 생체내로 전달하고 강력한 발현을 유도할 수 있는 어류 특이적 유전자 발현 벡터를 제조하기 위하여, 미꾸라지에서 베타-액틴을 코딩하는 유전자와 이의 조절 부위를 클로닝한 후, 이 베타-액틴 유전자 조절 부위 단편과 해파리 유래의 녹색 형광 단백질(green fluorescence protein; GFP) 유전자를 코딩하는 단편을 결합하여 재조합 플라스미드 발현 벡터를 제조하였으며, 이와 같이 제조한 재조합 벡터가 여러 가지 배양 세포에서 발현율이 높음을 발견하여 본 발명의 완성에 이르게 되었다.In view of the above, the inventors of the present invention, in order to prepare a fish-specific gene expression vector capable of delivering useful genes in vivo and inducing strong expression in fish, genes encoding beta-actin in loach and its regulation After cloning the site, a recombinant plasmid expression vector was prepared by combining the beta-actin gene regulatory site fragment and the fragment encoding the green fluorescence protein (GFP) gene derived from jellyfish. Was found to have a high expression rate in various cultured cells, leading to the completion of the present invention.

즉, 본 발명의 목적은 모든 어류 종에서 유용 유전자를 발현시키는데 적합한 어류 기원의 유전자 조절 부위를 제공하고, 이러한 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터를 제조함으로써, 어류에서 원하는 외래 유전자의 발현을 효율적으로 유도하고자 하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a gene control site of fish origin suitable for expressing a useful gene in all fish species, and to prepare an expression vector comprising such a gene control site, thereby efficiently expressing a desired foreign gene in the fish. I want to induce.

도 1은 미꾸라지 베타-액틴 유전자를 포함하는 박테리오파아지 DNA의 제한 효소 지도를 나타낸 것이고,1 shows a restriction map of bacteriophage DNA comprising loach beta-actin gene,

도 2는 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 플라스미드 pmlβa41의 클로닝 과정을 나타낸 모식도,Figure 2 is a schematic diagram showing the cloning process of the plasmid pmlβa41 containing loach beta-actin gene regulatory region region,

도 3은 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위와 해파리 기원의 형광 단백질을 코딩하는 유전자를 재조합한 pmlβaGFP 플라스미드 발현 벡터의 제조 과정을 나타낸 모식도,Figure 3 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the pmlβaGFP plasmid expression vector recombinant the locus beta-actin gene regulatory region and the gene encoding the fluorescent protein of jellyfish origin,

도 4는 E25B2 세포주에서 CMV 프로모터와 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 플라스미드 pmlβa41에 의한 GFP의 발현 조절 양상을 비교한 사진으로, 도 4a는 CMV 프로모터에 의한 발현 결과이고, 도 4b는 pmlβa41에 의한 발현 결과를 보여주는 사진.Figure 4 is a photograph comparing the expression control pattern of GFP by the plasmid pmlβa41 comprising the CMV promoter and loach beta-actin gene regulatory site region in the E25B2 cell line, Figure 4a is the expression result by the CMV promoter, Figure 4b is pmlβa41 Photo showing the results of expression by.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 서열 1에 기재된 염기 서열로 표시되는 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 및 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 DNA를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a DNA comprising a beta-actin gene and a beta-actin gene regulatory site of loach represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명에서는 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터 및 상기 발현 벡터를 포함하는 형질전환체를 제공한다.In addition, the present invention provides an expression vector comprising a beta-actin gene regulatory site of loach and a transformant comprising the expression vector.

본원 발명에서는 한국산 미꾸라지로부터 모든 유전자를 포함하고 있는 게놈 라이브러리를 제조한 후, 이로부터 베타-액틴 유전자를 클로닝하여 그 염기 서열 및 구조적 특성을 밝히고, 염기 서열이 알려진 다른 어종들의 것과 상동성을 비교 분석하였다. 또한, 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터를 제조한 후, 여기에 해파리 기원의 녹색 형광 단백질 유전자를 재조합하여 다양한 기원의 배양 세포 및 생체에서의 발현 양상을 분석함으로써, 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터가 어류에서 유용 유전자를 발현시키기에 적합한 기능적인 발현 벡터임을 증명하였다.In the present invention, a genome library containing all genes is prepared from Korean loach, and the beta-actin gene is cloned therefrom to reveal its nucleotide sequence and structural properties, and the homology of the other species of the known base sequence is analyzed. It was. In addition, by preparing an expression vector comprising a beta-actin gene regulatory site, the locus beta-actin gene is analyzed by recombining the green fluorescent protein gene of jellyfish origin and analyzing the expression pattern in culture cells and in vivo of various origins. Expression vectors comprising regulatory sites have proved to be functional expression vectors suitable for expressing useful genes in fish.

1. 미꾸라지 게놈 DNA 라이브러리의 제조1. Preparation of Loach Genomic DNA Library

먼저, 한국산 미꾸라지의 혈액으로부터 게놈 DNA를 추출하여 제한 효소 Sau3A I으로 부분 절단한 후 초원심분리하여 15∼23 kb의 DNA 절편을 분리하고, 이들 게놈 DNA 절편을 λGEM-11 벡터에 리게이션시킨 후 대장균 파아지 추출물과 혼합하여 패키징된 파아지를 대장균 숙주 세포에 감염시키고 배양하여 미꾸라지 게놈 DNA 라이브러리를 제조한다.First, genomic DNA was extracted from the blood of Korean loach, partially digested with restriction enzyme Sau3A I, ultracentrifuged to separate 15-23 kb DNA fragments, and these genomic DNA fragments were ligated to the λGEM-11 vector. Packaged phages are mixed with E. coli phage extracts to infect E. coli host cells and cultured to produce loach genomic DNA libraries.

2. 베타-액틴 유전자의 검색 및 염기 서열 분석2. Searching and Sequencing Beta-Actin Genes

베타-액틴 유전자 탐침으로서는 생쥐 배아 세포주 cDNA 라이브러리에서 클로닝한 1.5 kb 감마-액틴 유전자 단편을 이용하는데, [α32P] dCTP로 표지한 후 스핀 컬럼을 통해 표지된 탐침만을 순수하게 분리한다.As a beta-actin gene probe, a 1.5 kb gamma-actin gene fragment cloned from a mouse embryonic cell line cDNA library is used. After labeling with [α 32 P] dCTP, only labeled probes are isolated purely through a spin column.

미꾸라지 게놈 DNA 라이브러리로 형질전환시킨 대장균 숙주 세포 KW251을 배양한 후, 파아지를 필터로 옮기고 필터 상에 붙은 DNA와 상기 감마-액틴 탐침을 하이브리드화시킨 다음 양성 플라크들을 회수하는 단계를 반복하여 양성 파아지 클론을 순수 분리한다.After culturing Escherichia coli host cell KW251 transformed with a loach genomic DNA library, the phage clone was repeated by transferring phage to a filter, hybridizing the DNA attached to the filter with the gamma-actin probe, and then recovering the positive plaques. Pure separation.

단일 양성 파아지 DNA를 분리하기 위해, 대장균 숙주 세포 KW251에 파아지를 감염시켜 용해(lysis)될 때까지 배양한 후, 클로로포름을 넣고 원심분리하여 상층의 파아지 용해질(lysate)을 얻는다. 파아지 용해질을 RNase A와 DNase I과 반응시킨 후 NaCl과 PEG로 침전시키고, 침전된 파아지로부터 단백질 껍질을 제거한 다음 원심분리하여 DNA를 회수하고, 침전 및 건조시킨 후 λGEM-11 파아지 벡터 내에 존재하는 미꾸라지 베타-액틴 유전자의 제한 효소 지도를 만든다. 즉, Bam HI, EcoR I, Hind III, Pst I, Sac I, Xba I, Xho I 등의 제한 효소를 단일 또는 적절히 조합하여 DNA를 각각 절단한 후 전기영동하여 나타난 절편의 크기를 비교하여, 각 제한 효소들의 위치를 지도화 한다.To isolate single positive phage DNA, E. coli host cell KW251 is infected with phage and incubated until lysis, followed by chloroform and centrifugation to obtain upper phage lysate. Phage lysates were reacted with RNase A and DNase I, precipitated with NaCl and PEG, protein shells were removed from the precipitated phage, and centrifuged to recover DNA, precipitated and dried, and then loach present in λGEM-11 phage vector. A restriction enzyme map of the beta-actin gene is created. That is, by cutting the DNA by single or proper combination of restriction enzymes such as Bam HI, EcoR I, Hind III, Pst I, Sac I, Xba I, Xho I, etc., and comparing the size of the fragments shown by electrophoresis, Map the locations of restriction enzymes.

미꾸라지 베타-액틴 유전자 클론을 플라스미드 벡터인 pBluscript II KS(-)로 서브클로닝하기 위해, 제한 효소 Xho I과 EcoR I을 λ 파아지 DNA와 pBS 벡터와 반응시키고 전기영동하여 올바른 크기의 삽입 DNA와 벡터를 회수한 후 T4 DNA 리가제를 이용하여 리게이션시킨다. 이것으로 대장균 숙주 세포 XL-1 blue MRF' 균주를 형질전환시키고 암피실린과 X-gal이 들어 있는 아가 플레이트에서 배양한 다음, 콜로니로부터 플라스미드 DNA를 추출하여 일부를 제한 효소로 절단하고 정확한 삽입체가 들어 있는지 여부를 확인하여 pmlβa34로 한다.To subcloce the loach beta-actin gene clone into the plasmid vector pBluscript II KS (-), the restriction enzymes Xho I and EcoR I were reacted with λ phage DNA and pBS vector and electrophoresed to insert the correct sized insert DNA and vector. After recovery it is ligated using T4 DNA ligase. This transformed the E. coli host cell XL-1 blue MRF 'strain, incubated in an agar plate containing ampicillin and X-gal, extracted the plasmid DNA from the colonies, digested some with restriction enzymes and contained the correct insert. It was confirmed as pmlβa34.

pBS 벡터에 서브클로닝된 미꾸라지의 베타-액틴 유전자를 포함하는 3.4 kb 클론(pmlβa34)에 BamH I, Kpn I, Sac I, Xba I 등의 제한 효소들을 단일 또는 조합 반응시켜 각 제한 효소들의 위치를 지도화하고, 이를 기본으로 엑소뉴클레아제 III(Exonuclease III)를 이용한 Erase-a-base 방법에 따라 일련의 결손 돌연변이체를 얻어 염기 서열을 분석한다.Restriction enzymes, such as BamH I, Kpn I, Sac I, Xba I, to a 3.4 kb clone (pmlβa34) containing the loach beta-actin gene subcloned into the pBS vector to map the position of each restriction enzyme Based on this, a sequence of deletion mutants is obtained according to the Erase-a-base method using Exonuclease III to analyze the base sequence.

3. 베타-액틴 유전자 조절 부위의 클로닝3. Cloning of Beta-Actin Gene Regulatory Sites

pmlβa34의 3702 bp 위치의 Sty I과 pBS 벡터 내에 존재하는 670 bp 위치의 Not I부위에서 절단하고 블런트 리게이션시켜 베타-액틴 구조 유전자 부위를 제거한 pmlβa34S/N 플라스미드를 얻는다. 이어서, 이를 Xho I으로 완전 절단 후 BssH II로 부분 절단하여 444 bp의 조절 부위 단편을 확보한다.Sty I at 3702 bp of pmlβa34 and Not I at 670 bp located in the pBS vector were cut and blunt ligated to obtain a pmlβa34S / N plasmid from which the beta-actin structural gene region was removed. This was then completely cleaved with Xho I followed by partial cleavage with BssH II to obtain a 444 bp regulatory site fragment.

또한, 베타-액틴 유전자 조절 부위의 클로닝을 위해 3.4 kb 클론의 5' 상위에 존재하는 Xba I, Xho I의 3.9 kb 단편 역시 pBS 플라스미드 벡터의 Xba I, Xho I 위치에 클로닝하여 pmlβa39 플라스미드를 얻은 후, 염기 서열을 분석한다. 다음에, 유용 유전자들의 재조합을 용이하게 하기 위해 벡터의 염기 서열 분석 결과 Xba I에서 182 bp 떨어진 곳에 위치하는 제한 효소 Sac I 절단 부위를 제한 효소 Sac I으로 절단한 후 블런트 리게이션시켜 제거하고, 앞서와 같이 이를 Xho I으로 완전 절단 후 BssH II로 부분 절단하여 6576 bp의 단편을 얻는다.In addition, for cloning the beta-actin gene regulatory region, 3.9 kb fragments of Xba I, Xho I located 5 ′ above the 3.4 kb clone were also cloned into the Xba I, Xho I positions of the pBS plasmid vector to obtain the pmlβa39 plasmid. The base sequence is analyzed. Next, in order to facilitate the recombination of the useful genes, the restriction enzyme Sac I cleavage site located 182 bp away from Xba I was cut with restriction enzyme Sac I and blunt ligation removed. This was completely cleaved with Xho I and then partially cleaved with BssH II to obtain a fragment of 6576 bp.

여기에 pmlβa34S/N의 Xho I, BssH II 444 bp의 단편을 결합하여 번역 개시 코돈 상위 4146 bp의 완전한 베타-액틴 조절 부위를 갖는 플라스미드 pmlβa41을 제조한다.A fragment of Xho I, BssH II 444 bp of pmlβa34S / N was combined to prepare a plasmid pmlβa41 having a complete beta-actin regulatory site of 4146 bp of the translation start codon.

4. 베타-액틴 유전자 발현 조절에 의한 형광 단백질의 발현4. Expression of Fluorescent Proteins by Modulation of Beta-Actin Gene Expression

베타-액틴 유전자 조절 부위의 발현 조절 능력을 확인하기 위하여 표지 유전자로 매우 유용한 해파리(Aequorea victoria)에서 유래된 녹색 형광 단백질(green fluorescence protein; GFP) 유전자를 이용한다. 녹색 형광 단백질 발현 벡터 phGFP-S65T를 Mlu I과 Sac I으로 절단하여 586 bp의 발현 조절 부위인 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터 부분을 제거하고, 플라스미드 pmlβa41을 제한 효소 BssH II와 Sac I으로 절단하여 얻은 4194 bp의 단편을 리게이션시켜 베타-액틴 유전자 조절 부위에 의해 녹색 형광 단백질 발현 조절을 받는 플라스미드 pmlβaGFP를 제조한다.In order to confirm the expression control ability of the beta-actin gene regulatory region, a green fluorescence protein (GFP) gene derived from Aequorea victoria, which is very useful as a marker gene, is used. The green fluorescent protein expression vector phGFP-S65T was cleaved with Mlu I and Sac I to remove the cytomegalovirus (CMV) promoter portion, which is a 586 bp expression control site, and the plasmid pmlβa41 was cleaved with restriction enzymes BssH II and Sac I. The fragment of 4194 bp is ligated to prepare plasmid pmlβaGFP which is regulated by the green fluorescent protein expression by the beta-actin gene regulatory site.

베타-액틴 유전자 조절 부위의 발현 조절 능력을 확인하기 위하여 플라스미드 pmlβaGFP 벡터를 배양중인 세포주에 형질도입하여 GFP의 발현 정도를 측정한다. 대조군으로 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터를 갖고 있는 phGFP-S65T를 형질도입하여 비교하고, 배양 세포주로는 연어 배아 세포주(Chinook salmon embryonic cell line; CHSE-214), 사람 혈구암 세포주(Human erythropoietic cell line; K562), 원숭이 신장 세포주(African Green Monkey kidney cell line CV1 drived E25B2), 쥐의 혈구암 세포주(Mouse erythroid leukemia cell line; MEL)를 이용한다.In order to confirm the expression control ability of the beta-actin gene regulatory site, the plasmid pmlβaGFP vector is transduced into the cell line in culture to measure the expression level of GFP. PhGFP-S65T with cytomegalovirus (CMV) promoter was transduced and compared, and as cultured cell lines, salmon embryonic cell line (CHSE-214) and human erythropoietic cell line (Human erythropoietic cell line) were compared. K562), African Green Monkey kidney cell line CV1 drived E25B2, and Mouse erythroid leukemia cell line (MEL).

유전자가 도입된 세포는 도입 60-72 시간 후 수거하여 형광 현미경으로 GFP를 발현하는 세포 수를 계수하여 발현 비율을 분석하고, 일부는 LacZ 염색으로 대장균 LacZ 유전자를 발현하는 세포를 계수하여 [GFP]/[LacZ]의 값을 구하고 GFP의 발현양을 정량 분석한다.The cells into which the genes were introduced were collected 60-72 hours after introduction, and the expression rate was analyzed by counting the number of GFP-expressing cells under fluorescence microscopy, and some were counted by LacZ staining to express cells expressing the E. coli LacZ gene [GFP]. Obtain the value of / [LacZ] and quantify the expression of GFP.

그 결과, 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터는 포유류 및 어류를 포함하는 다양한 기원의 배양 세포주에서 정상적으로 작동하여 목적 유전자를 효율적으로 발현시킬 수 있는 것으로 나타나, 어류에서 유용 유전자의 발현에 유용하게 사용될 수 있음이 확인되었다.As a result, expression vectors comprising loach beta-actin gene regulatory sites have been shown to be able to operate normally in cultured cell lines of various origins, including mammals and fish, and to efficiently express the genes of interest. It has been confirmed that it can be usefully used.

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

실시예 1: 미꾸라지의 게놈 DNA 라이브러리의 제조Example 1 Preparation of Loach Genomic DNA Library

미꾸라지의 미부 정맥에서 혈액을 채취하여 블린과 스탠포드의 방법에 따라 게놈 DNA를 추출하였다(Blin & Stafford, 1976, Nucleic Acid Res., 3: 2303). 추출한 게놈 DNA(200 ㎍)를 제한 효소 Sau3A I으로 부분 절단(0.04 U/㎍ DNA, 30분)하여 10∼40% 자당 밀도 구배 용액에서 초원심분리(22,000 rpm, 22시간, 20 ℃)한 후, 30 개 분획을 받아 각 분획에 포함된 절편의 크기를 전기영동으로 확인하여, 이 중에서 파아지 벡터로 들어갈 수 있는 적당한 크기인 15∼23 kb의 절편을 분리하였다.Blood was collected from the tail vein of the loach and the genomic DNA was extracted according to the method of Blin and Stanford (Blin & Stafford, 1976, Nucleic Acid Res., 3: 2303). The extracted genomic DNA (200 μg) was partially digested with restriction enzyme Sau3A I (0.04 U / μg DNA, 30 min), followed by ultracentrifugation (22,000 rpm, 22 hours, 20 ° C.) in a 10-40% sucrose density gradient solution. After receiving 30 fractions, the size of each fragment contained in each fraction was confirmed by electrophoresis. Among them, 15-23 kb fragments of suitable size for phage vector were separated.

이들 15∼23 kb 게놈 DNA 절편들을 제조 회사의 실험 방법(Genomic cloning manual. Promega, 미국)에 따라 BamH I 절단 λGEM-11 벡터(Promega, 미국)에 리게이션시키고, 대장균 파아지 추출물(Promega, 미국) 50 ㎕와 리게이트 5 ㎕를 섞어 3시간 동안 실온에서 정치시켜 패키징한 다음, 파아지 완충 용액(20 mM Tris-HCl; pH 7.4, 100 mM NaCl, 10 mM MgSO4) 445 ㎕와 클로로포름 25 ㎕를 첨가하였다. 패키징된 파아지를 대장균 숙주 세포 KW251(F-, supE44, galK2, galT22, metB1, hsdR2, mcrB1, mcrA, [argA81:Tn10], recD1014, Promega, 미국)에 감염시켜 플레이트에 넣고 밤새 배양하였다. 나타난 플라크를 계수한 결과, 1.5 X 106pfu/㎍ DNA의 타이터를 갖는 미꾸라지 게놈 DNA 라이브러리가 제조되었고, 이를 증폭하여 1.26 X 109pfu/㎍ DNA의 증폭 라이브러리를 제조하였다.These 15-23 kb genomic DNA fragments were ligated to the BamH I cleaved λGEM-11 vector (Promega, USA) according to the manufacturer's experimental method (Genomic cloning manual. Promega, USA) and E. coli phage extract (Promega, USA) 50 μl and 5 μl of Regate were mixed and packaged by standing at room temperature for 3 hours, followed by addition of 445 μl of phage buffer solution (20 mM Tris-HCl; pH 7.4, 100 mM NaCl, 10 mM MgSO 4 ) and 25 μl of chloroform. It was. Packaged phages were infected with E. coli host cell KW251 (F-, supE44, galK2, galT22, metB1, hsdR2, mcrB1, mcrA, [argA81: Tn10], recD1014, Promega, USA) and plated overnight. As a result of counting the plaques shown, a loach genomic DNA library with a titer of 1.5 × 10 6 pfu / μg DNA was prepared and amplified to prepare an amplification library of 1.26 × 10 9 pfu / μg DNA.

실시예 2: 베타-액틴 유전자의 검색 및 염기 서열 분석Example 2: Search and Sequence Analysis of Beta-Actin Genes

① 베타-액틴 유전자 탐침의 제작① Construction of beta-actin gene probe

베타-액틴 유전자 탐침으로서는 생쥐 배아 세포주 cDNA 라이브러리에서 클로닝한 1.5 kb 감마-액틴 유전자 단편을 이용하였으며, 탐침 제작은 랜덤 프라임드 라벨링 키트(random primed labeling kit, B.M., 독일)를 사용하여 제조 회사의 실험 방법에 따라, 37 ℃에서 1 시간 동안 [α32P] dCTP로 표지한 후 스핀 컬럼을 통해, 탐침으로 사용하기에 너무 작은 단편들과 합성되지 않은 dNTP들을 제거하고 표지된 탐침만을 순수하게 분리하였다.As a beta-actin gene probe, a 1.5 kb gamma-actin gene fragment cloned from the mouse embryonic cell line cDNA library was used, and the preparation of the probe was carried out using a random primed labeling kit (BM, Germany). According to the method, after labeling with [α 32 P] dCTP for 1 hour at 37 ° C., fragments that were too small for use as probes and unsynthesized dNTPs were removed through a spin column, and only the labeled probe was purely separated. .

② 플라크 하이브리드화② Plaque hybridization

미꾸라지 게놈 DNA 라이브러리를 150 mm 플레이트 10 개에 각각 5만개 정도의 플라크가 형성될 수 있도록 타이터를 조절하여 0.3 ㎖의 대장균 숙주 세포 KW251과 혼합하고 37 ℃에서 20분간 배양하여 파아지를 숙주에 감염시켰다. 벤톤과 데이비스의 방법(Benton & Davis, 1977, Science, 196: 180-182)에 따라 형질 전환된 대장균 숙주 세포 KW251을 7 ㎖의 0.7% 탑(top) 아가로스와 섞어 아가 배지가 깔린 150 mm 플래이트에 넣고 37 ℃에서 16시간 동안 배양하였다. 이어서 나일론 필터를 배양 접시 위에 올려 놓아 파아지를 필터로 옮기고 1분 후 필터를 떼어 내었다. 이 필터를 순차적으로 변성 용액(0.5 M NaOH, 1.5 M NaCl)에 2분, 중성 용액(1 M Tris; pH 7.4, 1.5 M NaCl)에 5분, 2X SSC(0.3 M NaCl, 30 mM 구연산나트륨)에 1분간 담근 후 DNA가 나일론 필터에 견고하게 부착되도록 UV 교차결합시키고 공기 건조하였다.The loach genomic DNA library was mixed with 0.3 ml of E. coli host cell KW251 by adjusting the titer to form about 50,000 plaques on 10 150 mm plates, and incubated at 37 ° C. for 20 minutes to infect the phage. . E. coli host cell KW251, transformed according to Benton & Davis' method (Benton & Davis, 1977, Science, 196: 180-182) and mixed with 7 ml of 0.7% top agarose, 150 mm plate Incubated for 16 hours at 37 ℃. The nylon filter was then placed on a petri dish to transfer phage to the filter and after 1 minute the filter was removed. The filter was sequentially filtered for 2 minutes in denaturing solution (0.5 M NaOH, 1.5 M NaCl), 5 minutes in neutral solution (1 M Tris; pH 7.4, 1.5 M NaCl), 2X SSC (0.3 M NaCl, 30 mM sodium citrate) After soaking in for 1 minute, the DNA was UV-crosslinked and air dried to firmly adhere to the nylon filter.

필터 상에 단단히 부착된 DNA와 앞서 제작한 감마-액틴 탐침을, 서던의 방법(Southern E.M., 1975, J. Mol. Biol., 98: 503-517)을 응용하여 65 ℃에서 1시간 동안 예비 하이브리드화시키고 42 ℃에서 16시간 동안 하이브리드화시킨 후, 1차 세척 용액(2X SSC, 0.1% SDS)과 2차 세척 용액(0.1X SSC, 0.1% SDS)으로 여분의 탐침을 씻어내고, 증강 스크린(intensifying screen)을 덮어 -70 ℃에서 X-선 필름에 24시간 동안 노출시킨 다음 자동 필름 현상기로 현상하였다. 필름 상에 나타난 양성 신호와 일치하는 플레이트 상의 플라크들을 파스퇴르 피펫으로 회수하여 1 ㎖의 SM 완충 용액을 넣은 다음 클로로포름 2 방울을 첨가하고, 파아지들이 용액내로 나오도록 실온에서 4시간 동안 정치하였다. 완전한 양성 단일 플라크의 분리를 위해, 1차 검색에서 얻어진 플라크들을 약 50개 정도의 플라크가 형성되도록 타이터를 조절하여 배양한 후 2회에 걸쳐 위와 같은 방법으로 재검색하여 총 50만개의 플라크 중 10개의 양성 파아지 클론을 순수 분리하였다.Pre-hybrid hybrid at 65 ° C. for 1 hour using DNA firmly attached to the filter and the previously prepared gamma-actin probe using Southern method (Southern EM, 1975, J. Mol. Biol., 98: 503-517) And hybridize at 42 ° C. for 16 hours, then rinse off excess probes with primary wash solution (2X SSC, 0.1% SDS) and secondary wash solution (0.1X SSC, 0.1% SDS), and covered with an intensifying screen) and exposed to an X-ray film at −70 ° C. for 24 hours and then developed with an automatic film developer. Plaques on the plate that matched the positive signal shown on the film were recovered with a Pasteur pipette, placed in 1 ml of SM buffer solution, then 2 drops of chloroform were added and allowed to stand for 4 hours at room temperature to allow phages to come into solution. For the isolation of complete positive single plaques, the plaques obtained in the first screen were incubated with titer adjusted to form about 50 plaques, and then re-scanned twice in the same manner as above. Positive phage clones from dogs were purely isolated.

③ 베타-액틴 유전자 파아지 DNA 추출과 제한 효소 지도 작성③ Beta-actin gene phage DNA extraction and restriction enzyme mapping

단일 양성 파아지 DNA를 분리하기 위해 밤새 배양한 KW251 500 ㎕에 파아지 20 ㎕를 37 ℃에서 20분간 감염시켜, 최종 농도 10 mM의 MgSO4가 들어있는 LB 100 ㎖에서 용해(lysis)될 때까지 배양한 후, 500 ㎕의 클로로포름을 넣고 원심분리 (8,000 g, 10분)하여 상층의 파아지 용해질(lysate)을 얻었다. 파아지 용해질을 250 ㎖ 원심분리관으로 옮겨 RNase A와 DNase I을 최종 농도 1 ㎍/㎖로 넣고 37 ℃에서 30분간 반응시킨 후, 5.8 g의 NaCl과 9.3 g의 PEG 8000을 넣어 얼음 위에서 1시간 정치시키고 원심분리(10,000 g, 20 분, 4 ℃)하여 파아지를 침전시켰다. 침전된 파아지를 10 ㎖의 파아지 완충용액(20 mM Tris-HCl; pH 7.4, 100 mM NaCl, 10 mM MgSO4)에 녹여 원심분리한 후, 상층액에 10% SDS 100 ㎕, 0.5 M EDTA(pH 8.0) 100 ㎕ 씩을 넣어 68 ℃에서 15분간 반응시키고, 이어 동량의 페놀을 첨가하여 파아지의 단백질 껍질을 제거한 다음, 5분 동안 원심분리하여 DNA가 든 상층액을 회수하였다. 잔존 페놀을 제거하기 위해 동량의 클로로포름을 처리하여 상층액만을 취한 다음, 0.1배의 5 M NaCl, 1배의 이소프로파놀을 첨가하여 DNA를 침전시키고, 70% 에탄올로 무기염류를 제거한 후 건조시켜 얻어진 DNA를 TE 1 ㎖에 녹였다.In order to isolate single positive phage DNA, 20 μl of phage was inoculated at 500 μl of KW251 cultured overnight for 20 minutes at 37 ° C., and cultured until dissolution in 100 ml of LB containing MgSO 4 at a final concentration of 10 mM. Then, 500 μl of chloroform was added and centrifuged (8,000 g, 10 minutes) to obtain an upper phage lysate. Phage lysate was transferred to a 250 ml centrifuge tube and RNase A and DNase I were added at a final concentration of 1 μg / ml and reacted at 37 ° C. for 30 minutes, followed by 5.8 g of NaCl and 9.3 g of PEG 8000. And centrifuged (10,000 g, 20 min, 4 ° C.) to precipitate phage. The precipitated phage was dissolved in 10 ml of phage buffer (20 mM Tris-HCl; pH 7.4, 100 mM NaCl, 10 mM MgSO 4 ), centrifuged, and then 100 µl of 10% SDS and 0.5 M EDTA (pH) in the supernatant. 8.0) 100 μl each was added and reacted at 68 ° C. for 15 minutes. Then, the same amount of phenol was added to remove the protein shell of the phage, followed by centrifugation for 5 minutes to recover the supernatant containing DNA. In order to remove the remaining phenol, the same amount of chloroform was treated, and only the supernatant was taken. Then, 0.1 times of 5 M NaCl and 1 times of isopropanol were added to precipitate the DNA, and the inorganic salts were removed with 70% ethanol and dried. The obtained DNA was dissolved in 1 ml of TE.

λ Gem-11 파아지 벡터 내에 존재하는 미꾸라지 베타-액틴 유전자의 제한 효소 지도를 만들기 위해 Bam HI, EcoR I, Hind III, Pst I, Sac I, Xba I, Xho I 등의 제한 효소를 단일 또는 적절히 조합하여 DNA를 각각 절단한 후 전기영동하여 나타난 절편의 크기를 비교하여 각 제한 효소들의 위치를 지도화 하였다.Single or proper combination of restriction enzymes such as Bam HI, EcoR I, Hind III, Pst I, Sac I, Xba I, Xho I to create restriction enzyme maps of loach beta-actin genes present in the λ Gem-11 phage vector After cutting each DNA, the size of each restriction enzyme was mapped by comparing the size of the fragments shown by electrophoresis.

도 1은 미꾸라지 베타-액틴 유전자를 포함하는 박테리오파아지 DNA의 제한 효소 지도를 나타낸 것이다.1 shows a restriction map of bacteriophage DNA comprising loach beta-actin gene.

파아지 DNA에서 베타-액틴 유전자를 포함하는 단편을 확인하기 위해 파아지 검색에 사용한 것과 동일한 탐침를 이용하여 서던 블롯(Southern blot)을 수행한 결과, 양성 신호를 나타내는 Xho I과 EcoR I의 3.4 kb인 베타-액틴 유전자를 포함하는 단편을 확인하였다.Southern blots were performed using the same probes used for phage search to identify fragments containing beta-actin genes in phage DNA.The beta-, 3.4 kb of Xho I and EcoR I, showed positive signals. Fragments containing the actin gene were identified.

④ 베타-액틴 유전자의 플라스미드 벡터로의 서브클로닝④ subcloning of beta-actin gene into plasmid vector

미꾸라지 베타-액틴 유전자 클론을 플라스미드 벡터인 pBluscript II KS(-) (Stratagene, 미국; pBS)로 서브클로닝하기 위해, 서던 블롯 결과 확인된 베타-액틴 유전자를 포함하도록 절단하는 제한 효소인 Xho I과 EcoR I 각 10 U씩을 2 ㎍의 λ 파아지 DNA와 pBS 벡터와 2시간 동안 반응시키고 전기영동하여, 절단된 올바른 크기의 삽입 DNA와 벡터를 회수한 후, T4 DNA 리가제를 이용하여 리게이션시켰다.Xho I and EcoR, restriction enzymes cleaved to include beta-actin genes identified by Southern blot, for subcloning loach beta-actin gene clones into the plasmid vector pBluscript II KS (-) (Stratagene, USA; pBS) Each 10 U of I was reacted with 2 μg λ phage DNA and pBS vector for 2 hours and electrophoresed to recover the correct size of the inserted DNA and the vector, followed by ligation using T4 DNA ligase.

형질전환은 하나한의 방법(Hanahan O., 1983. J. Mol. Biol., 166: 557-580)을 변형하여, 2 ㎕의 리게이트를 0.5 M CaCl2처리한 대장균 숙주 세포 XL-1 blue MRF' 균주 100 ㎕와 섞어 4 ℃에서 30분 동안 반응시킨 후 42 ℃에서 90초 동안 열처리하고, LB 배양액 1 ㎖을 첨가하여 37 ℃에서 45분간 배양하였다. 이 형질전환체를 원심분리(13,000 rpm, 20 초)하여 200 ㎕에 재현탁시킨 후, 암피실린 (50 ㎍/㎖)과 X-gal(50 ㎍/㎖)이 들어 있는 아가 플레이트에 도말하고 37 ℃에서 밤새 배양한 다음, 나타난 흰색 콜로니를 무작위로 선택하여 37 ℃에서 2 ㎖ LB 배양액에 밤새 배양하였다. 이 중 1.5 ㎖을 알칼리 용해 방법에 따라 플라스미드 DNA를 추출하고 일부를 제한 효소로 절단하여 정확한 삽입체가 들어 있는지 여부를 확인한 다음, 이를 pmlβa34라고 명명하였다.Transformation was modified in one method (Hanahan O., 1983. J. Mol. Biol., 166: 557-580), and 2 μl of regate was treated with 0.5 M CaCl 2 E. coli host cell XL-1 blue The mixture was mixed with 100 μl of MRF 'strain and reacted at 4 ° C. for 30 minutes, then heat-treated at 42 ° C. for 90 seconds, and 1 ml of LB culture was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. for 45 minutes. The transformant was centrifuged (13,000 rpm, 20 seconds) and resuspended in 200 µl, then plated in agar plate containing ampicillin (50 µg / ml) and X-gal (50 µg / ml) and 37 ° C. Incubated overnight at, then randomly selected white colonies were incubated overnight at 37 ° C. in 2 ml LB broth. 1.5 ml of the plasmid DNA was extracted according to the alkali dissolution method, and a part thereof was cut with a restriction enzyme to confirm whether the correct insert was contained, and then named as pmlβa34.

⑤ 베타-액틴 유전자의 제한 효소 지도 작성과 염기 서열 분석⑤ restriction enzyme mapping and sequencing of beta-actin gene

pBS 벡터에 서브클로닝된 미꾸라지의 베타-액틴 유전자를 포함하는 3.4 kb 클론(pmlβa34)에 BamH I, Kpn I, Sac I, Xba I 등의 제한 효소들을 단일 또는 조합 반응시켜 각 제한 효소들의 위치를 지도화하고, 이를 기본으로 엑소뉴클레아제 III(Exonuclease III)를 이용한 Erase-a-base 방법(Henikoff, S., 1984. Gene 28: 357)에 따라, 한쪽 방향이 순차적으로 결손된 서브클론들을 얻어 염기 서열을 분석하였다.Restriction enzymes, such as BamH I, Kpn I, Sac I, Xba I, to a 3.4 kb clone (pmlβa34) containing the loach beta-actin gene subcloned into the pBS vector to map the position of each restriction enzyme Based on the Erase-a-base method using Exonuclease III (Henikoff, S., 1984. Gene 28: 357), to obtain subclones in which one direction is sequentially deleted. The base sequence was analyzed.

먼저 플라스미드 pmlβa34 13 ㎍을, 제한 효소 절단 가닥이 3' 말단을 형성하여 Exo III에 의해 분해되지 않는 Sac I과, 5' 말단을 제공하여 Exo III에 의해 분해되는 BamH I으로 절단하고, 페놀·클로로포름 추출과 에탄올 침전으로 절단된 DNA를 회수하여 56.3 ㎕의 증류수에 녹였다. 여기에 10배 Exo III 반응 완충 용액을 6.2 ㎕, Exo III(175 U/㎕)를 3.4 ㎕ 넣고 37 ℃에서 반응시키면서 30초 간격으로 2.5 ㎕씩을 분주하여, 미리 7.5 ㎕의 S I 뉴클레아제 혼합 용액을 넣어 얼음에 넣어 둔 시험관에 넣었다. 총 25개의 시험관으로 분주가 끝난 후 실온에서 30분간 S I 뉴클레아제와 반응시킨 다음, S I 반응 정지 용액 1 ㎕씩을 넣고 68 ℃에서 10 분간 열처리하여 반응을 중지시켰다. 각 시험관 당 10 ㎕의 반응액 중 2 ㎕를 전기영동하여 연속적인 결손을 확인하고, 나머지는 클레나우(Klenow) 혼합 용액 1 ㎕와 dNTP 혼합 용액 1 ㎕씩을 넣어 37 ℃에서 5분간 반응시켜 단일 가닥으로 남아있는 말단을 채웠다. 이어서, 리게이션 혼합 용액 40 ㎕씩을 넣고 실온에서 2시간 동안 반응시켜 앞서와 같은 방법으로 대장균 숙주 세포 XL-1 blue MRF'에 형질전환시켰다.First, 13 µg of the plasmid pmlβa34 was cleaved into Sac I, wherein the restriction enzyme cleavage strand forms a 3 'end, which is not degraded by Exo III, and BamH I which provides a 5' end, which is degraded by Exo III, and phenolchloroform DNA digested by extraction and ethanol precipitation was recovered and dissolved in 56.3 μl of distilled water. Here, 6.2 μl of 10-fold Exo III reaction buffer solution and 3.4 μl of Exo III (175 U / μl) were added and 2.5 μl were dispensed at intervals of 30 sec while reacting at 37 ° C., and 7.5 μl of SI nuclease mixed solution was prepared in advance. Was put in a test tube put on ice. After dispensing with a total of 25 test tubes, the mixture was reacted with S I nuclease at room temperature for 30 minutes, and then, 1 μl of the S I reaction stopping solution was added thereto, followed by heat treatment at 68 ° C. for 10 minutes to stop the reaction. 2 μl of the 10 μl reaction solution per each tube was electrophoresed to confirm continuous defects, and the remainder was added with 1 μl of the Klenow mixed solution and 1 μl of the dNTP mixed solution, followed by reaction at 37 ° C. for 5 minutes to form a single strand. Fill the remaining ends with. Subsequently, 40 μl of the ligation mixture solution was added and reacted at room temperature for 2 hours to transform the E. coli host cell XL-1 blue MRF ′ in the same manner as described above.

다음은 각 반응 용액의 조성을 나타낸다.The following shows the composition of each reaction solution.

제한 효소반응Restriction enzyme reaction

pmlβa34(1.3 ㎍/㎕) 10 ㎕10 μl pmlβa34 (1.3 μg / μl)

BamH I(10 U/㎕) 1 ㎕1 μl BamH I (10 U / μl)

Sac I(10 U/㎕) 1 ㎕1 μl Sac I (10 U / μl)

10배 완충 용액 5 ㎕5 μl 10-fold buffer solution

증류수 33 ㎕33 μl of distilled water

S I 뉴클레아제 혼합 용액S I nuclease mixed solution

10배 S I 완충 용액 18.8 ㎕18.8 μl 10 × S I buffer solution

S I 뉴클레아제 (50 U/㎕) 0.4 ㎕S I nuclease (50 U / μl) 0.4 μl

증류수 168.3 ㎕168.3 μl of distilled water

S I 반응 정지 용액S I Reaction Stop Solution

0.3 M Tris(pH 8.0)0.3 M Tris (pH 8.0)

0.05 M EDTA0.05 M EDTA

클레나우 혼합 용액Clenau Mixed Solution

Klenow 반응 완충 용액 50 ㎕50 μl Klenow reaction buffer solution

Klenow (5 U/㎕) 1.5 ㎕Klenow (5 U / μl) 1.5 μl

클레나우 반응 완충 용액Clenau Reaction Buffer Solution

20 mM Tris(pH 8.0)20 mM Tris (pH 8.0)

10 mM MgCl2 10 mM MgCl 2

리게이션 혼합 용액Ligation Mixed Solution

10배 리게이션 반응 완충 용액 80 ㎕80 μl of 10-fold ligation reaction buffer solution

40% PEG 100 ㎕100 μl 40% PEG

0.1 M DTT 80 ㎕0.1 M DTT 80 μl

T4 DNA 리가제(1 U/㎕) 5 ㎕5 μl T4 DNA ligase (1 U / μl)

증류수 535 ㎕535 μl of distilled water

형질 전환체를 도말하여 밤새 배양한 25 개의 플레이트에서 각각 콜로니를 무작위로 선택하여 LB 2 ㎖에서 밤새 배양한 후, 알칼리 용해방법으로 플라스미드 DNA를 추출하고 이를 제한 효소로 절단하여 결손된 크기를 확인하였다. 염기 서열 분석은 생거 등의 디데옥시 체인 터미네이션(dideoxy chain termination) 방법(Sanger, F., S. Nicklen 및 A. R. Coulson, 1977, Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 74: 5463-5467)에 의해 서열결정 키트(Sequenase version 2.0, USB, 미국)를 사용하여, 각각 결손된 클론들의 염기 서열을 읽어 중복되는 염기 서열을 통해 각 클론들의 염기 서열을 연결하고, 블라스트 서버(BLAST server)를 이용한 유전자 은행(GenBank) 검색을 통해 아미노산 서열 및 유전자 구조 등을 분석하였다.The colonies were randomly selected from 25 plates cultured overnight by incubating the transformants, incubated overnight at 2 ml of LB, and plasmid DNA was extracted by alkaline lysis and digested with restriction enzymes to confirm the size of the defect. . Sequencing was performed by the method of diedeoxy chain termination of Sanger et al. (Sanger, F., S. Nicklen and AR Coulson, 1977, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 74: 5463-5467). By using a sequencing kit (Sequenase version 2.0, USB, USA), the base sequence of each clone is read through the base sequence of each of the clones, and the base sequence of each clone through the overlapping base sequence, genes using a BLAST server The amino acid sequence and gene structure were analyzed through GenBank search.

서열 1은 클로닝된 미꾸라지 베타-액틴 유전자의 염기 서열 및 이에 상응하는 아미노산 서열, 그리고 5' 상위의 베타-액틴 유전자 조절 부위의 염기 서열을 나타낸 것이다.SEQ ID NO: 1 shows the base sequence of the cloned loach beta-actin gene and its corresponding amino acid sequence, and the base sequence of the beta-actin gene regulatory site 5 'high.

베타-액틴 유전자의 염기 서열을 분석한 결과, 베타-액틴 유전자는 RNA로는 전사되나 아미노산을 암호화하지 않는 1번 엑손을 포함하여 GT-AT 엑손-인트론 경계법칙을 따르는 6개의 엑손으로 구성되어 있으며, 액틴 단백질은 2번 엑손내 번역 개시 코돈(ATG)으로부터 시작된 375개의 아미노산으로 구성되어 있을 것으로 추정할 수 있었다. 따라서, 클로닝한 7336 bp의 DNA에는 베타-액틴 유전자는 물론 4339 bp의 5' 유전자 상단부와 1170 bp의 3' 유전자 하단부를 포함하고 있다.As a result of analyzing the nucleotide sequence of the beta-actin gene, the beta-actin gene is composed of six exons following the GT-AT exon-intron boundary law, including exon 1 that is transcribed into RNA but does not encode amino acids. The actin protein could be assumed to consist of 375 amino acids starting from the second exon translation start codon (ATG). Therefore, the cloned 7336 bp DNA contains not only the beta-actin gene but also the upper end of the 5 'gene of 4339 bp and the lower end of the 3' gene of 1170 bp.

미꾸라지의 베타-액틴 유전자의 염기 서열은 잉어(common carp)와 89.4%, 쥐와 87.1%, 사람과는 86.4%의 상동성을 보이고, 아미노산 서열에서는 각각 98.4%, 97.9%, 98.1%의 상동성을 갖고 있다. 1990년 Liu 등은 잉어 베타-액틴 유전자의 염기 서열이 닭과 91%, 사람과 88.5%, 쥐와 87.9% 상동성을 보이고, 아미노산 서열에서는 각각 99.5%, 99%, 99% 상동성을 보이며, 전사 개시 부위에서 상위로 100 bp까지의 프록시말 프로모터 영역과 1번 인트론의 3′쪽 340 bp가 발현에 관여하는데, 이 부위의 염기 서열이 종간에 높은 상동성을 나타내고 있음을 보여주었다. 본 종 역시 이들 프록시말 프로모터 영역에서 CAAT 박스(CCAAT)와 CArG 모티프 (CCTTATATGG), 그리고 TATA 박스(TATAAAA)의 염기 서열들이 확인되었고, 1번 인트론의 3' 쪽에서 인헨서 염기 서열과 높은 상동성을 보이고 있어, 본 발명을 통해 얻어진 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위를 이용한 유용 유전자 발현 벡터가 여러 종에서 기능적으로 작동할 수 있는 가능성을 보여준다.The nucleotide sequence of the loach beta-actin gene shows homology of 89.4% with common carp, 87.1% with mouse and 86.4% with human, and with homology of 98.4%, 97.9% and 98.1%, respectively. Have In 1990, Liu et al. Found that the nucleotide sequence of the carp beta-actin gene was 91% homologous with chicken, 88.5% with human, 87.9% with rat, and 99.5%, 99%, 99% homologous with amino acid sequence, respectively. The proximal promoter region up to 100 bp from the transcription initiation site and 340 bp on the 3 'side of intron 1 were involved in the expression, indicating that the nucleotide sequence of this region showed high homology between species. In this proximal promoter region, the nucleotide sequences of the CAAT box (CCAAT), the CArG motif (CCTTATATGG), and the TATA box (TATAAAA) were also identified in the proximal promoter region. It has been shown that the useful gene expression vector using loach beta-actin gene regulatory sites obtained through the present invention can be functionally operated in several species.

실시예 3: 베타-액틴 유전자 조절 부위의 클로닝Example 3: Cloning of Beta-Actin Gene Regulatory Sites

염기 서열 분석 결과 플라스미드 pmlβa34의 4093 bp 위치의 Xho I으로부터 반시계 방향으로 394 bp 앞에 번역 개시 코돈인 ATG 염기 서열이 존재하므로 3700 bp 위치의 Sty I 부위와 pBS 벡터내에 존재하는 670 bp 위치의 Not I 부위를 절단하고 블런트 리게이션시켜 베타-액틴 구조 유전자 부위를 제거한 pmlβa34S/N 플라스미드를 얻었다. 블런트 리게이션은 플라스미드 pmlβa34 1 ㎍을 반응 완충 용액과 제한 효소 Sty I 10 U 및 Not I 10 U을 넣고 반응 용적 20 ㎕에서 2시간 반응시킨 후, 10 ㎕를 아가로스 젤에서 전기영동하여 완전 절단을 확인하고, 나머지 반응액 10 ㎕와 60 ㎕의 S I 반응 용액(S I 뉴클레아제 15 U/ 0.3 ㎕, 10배 반응 완충 용액 6 ㎕, 증류수 53.7 ㎕)을 실온에서 30분간 처리하여 절단 말단의 단일 가닥을 제거하여 시행하였다. 이 후 70 ㎕의 반응 용액 중 10 ㎕를 40 ㎕의 리게이션 혼합 용액(10배 반응 완충 용액 4 ㎕, 40% PEG 4.9 ㎕, 0.1 M DTT 0.4 ㎕, T4 DNA 리가제 0.28 ㎕, 증류수 30.4 ㎕)과 섞어 실온에서 밤새 반응시키고, 이 중 10 ㎕를 앞서와 같은 방법으로 대장균 숙주세포 XL-1 blue MRF'에 형질전환시켰다. 나타난 콜로니들을 임의로 선택 배양하여 플라스미드를 추출하고 제한 효소 반응을 통해 베타-액틴 구조 유전자 부위가 제거된 클론을 확인하여 이를 pmlβa34S/N으로 명명하였다. 이어서, 이를 Xho I으로 완전 절단 후 BssH II로 부분 절단하여 444 bp의 조절 부위 단편을 확보하였다.As a result of sequencing analysis, there was an ATG nucleotide sequence of translation initiation codon 394 bp in front of Xho I at 4093 bp of plasmid pmlβa34, so that the Sty I site at 3700 bp and Not I at 670 bp existed in the pBS vector. The site was cleaved and blunt ligated to obtain the pmlβa34S / N plasmid from which the beta-actin structural gene site was removed. In blunt ligation, 1 µg of plasmid pmlβa34 was added to the reaction buffer solution and restriction enzymes Sty I 10 U and Not I 10 U, followed by reaction at 20 µl of the reaction volume for 2 hours, followed by electrophoresis on 10 µl of agarose gel for complete cleavage. 10 μl of the remaining reaction solution and 60 μl of the SI reaction solution (15 U / 0.3 μl of SI nuclease, 6 μl of 10-fold reaction buffer solution, 53.7 μl of distilled water) were treated at room temperature for 30 minutes to form a single strand at the cut end. This was done by removing. 10 μl of the 70 μl reaction solution was then mixed with 40 μl of ligation mixed solution (4 μl of 10-fold reaction buffer solution, 4.9 μl of 40% PEG, 0.4 μl of 0.1 M DTT, 0.28 μl of T4 DNA ligase, 30.4 μl of distilled water) The mixture was reacted overnight at room temperature, and 10 µl of these were transformed into E. coli host cell XL-1 blue MRF 'in the same manner as described above. The colonies shown were arbitrarily selected and cultured to extract plasmids, and the clones from which the beta-actin structural gene region was removed through restriction enzyme reactions were named pmlβa34S / N. This was then completely cleaved with Xho I and then partially cleaved with BssH II to obtain a 444 bp regulatory site fragment.

또한 베타-액틴 유전자 조절 부위의 클로닝을 위해 3.4 kb 클론의 5' 상위의 Xba I, Xho I의 3.9 kb 단편 역시 pBS 플라스미드 벡터의 Xba I, Xho I 위치에 클로닝하여 pmlβa39 플라스미드를 얻은 후, 염기 서열 분석을 위하여 Xho I 바깥쪽 pBS 벡터내의 Kpn I과 조절 부위 상위의 Xba I으로 잘라내 pUC19 벡터(NEB, 미국)의 동일 제한 효소 위치로 옮기고, 3' 말단을 형성하여 Exo III에 의해 분해되지 않는 Sph I과 5' 말단을 제공하여 Exo III에 의해 분해되는 Xba I으로 잘라 Erase-a-base 방법으로 염기 서열을 분석하였다.In addition, for cloning the beta-actin gene regulatory region, the 3.9 kb fragments of Xba I and Xho I on the 5 'top of the 3.4 kb clone were also cloned into the Xba I and Xho I positions of the pBS plasmid vector to obtain the pmlβa39 plasmid. For analysis, Sph was cut into Kpn I in the outer pBS vector outside the Xho I and Xba I above the regulatory site, transferred to the same restriction enzyme site of the pUC19 vector (NEB, USA), and formed 3'-end, which was not degraded by Exo III. The nucleotide sequence was analyzed by Erase-a-base method by cutting into Xba I which was digested by Exo III by providing I and 5 'ends.

다음에, 유용 유전자들의 재조합을 용이하게 하기 위해, pmlβa39 플라스미드의 염기 서열 분석 결과 Xba I에서 186 bp 떨어진 곳에 위치하는 제한 효소 Sac I 절단 부위를 제한 효소 Sac I으로 절단 후 블런트 리게이션시켜 제거하고, 앞서와 같이 이를 Xho I으로 완전 절단 후 BssH II로 부분 절단하여 6584 bp의 단편을 얻었다. 여기에 앞서 얻은 pmlβa34S/N의 Xho I, BssH II 444 bp의 단편을 결합하여 번역 개시 코돈 상위 4151 bp의 완전한 베타-액틴 조절 부위를 갖는 플라스미드 pmlβa41을 제조하였다.Next, in order to facilitate the recombination of useful genes, sequencing of the pmlβa39 plasmid revealed that the restriction enzyme Sac I cleavage site, located 186 bp away from Xba I, was cleaved with restriction enzyme Sac I and blunt ligation. As before, it was completely cleaved with Xho I and then partially cleaved with BssH II to obtain a fragment of 6584 bp. The plasmid pmlβa41 having the full beta-actin regulatory site of the translation initiation codon top 4151 bp was prepared by combining the fragments of Xho I, BssH II 444 bp of pmlβa34S / N obtained above.

도 2는 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 플라스미드 pmlβa41의 클로닝 과정을 나타낸 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the cloning process of plasmid pmlβa41 including loach beta-actin gene regulatory region region.

이상과 같이 제조된 플라스미드 pmlβa41는 대장균 숙주 세포(Escherichia coli XL-1 blue MRF')에 형질전환시켜 생명공학연구소에 1998년 5월 12일자 기탁번호 KCTC 8889P호로서 기탁되어 있다.The plasmid pmlβa41 prepared as described above was transformed into Escherichia coli XL-1 blue MRF 'and deposited in the Biotechnology Research Institute as Accession No. KCTC 8889P dated May 12, 1998.

실시예 4: 베타-액틴 유전자 발현 조절에 의한 형광 단백질의 발현Example 4 Expression of Fluorescent Proteins by Modulation of Beta-Actin Gene Expression

① 형광 단백질 발현 벡터의 제조① Preparation of Fluorescent Protein Expression Vector

미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위의 발현 조절 능력을 확인하기 위하여 표지 유전자로 매우 유용한 해파리(Aequorea victoria)에서 유래된 녹색 형광 단백질(green fluorescence protein; GFP) 유전자를 이용하였다. 녹색 형광 단백질 발현 벡터 (phGFP-S65T; Clonetech, 미국)를 Mlu I과 Sac I으로 절단하여 586 bp의 발현 조절 부위인 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터 부분을 제거하고, 플라스미드 pmlβa41을 제한 효소 BssH II와 Sac I으로 절단하여 얻은 4202 bp의 단편을 리게이션시켜 베타-액틴 유전자 조절 부위에 의해 녹색 형광 단백질의 발현 조절을 받는 플라스미드 pmlβaGFP를 제조하였다.Green fluorescence protein (GFP) gene derived from Aequorea victoria, which is very useful as a marker gene, was used to confirm the expression control ability of loach beta-actin gene regulation site. The green fluorescent protein expression vector (phGFP-S65T; Clonetech, USA) was cleaved with Mlu I and Sac I to remove the cytomegalovirus (CMV) promoter portion, which is a 586 bp expression control site, and the plasmid pmlβa41 with the restriction enzyme BssH II. A 4202 bp fragment obtained by cleavage with Sac I was ligated to prepare plasmid pmlβaGFP which is controlled to express green fluorescent protein by beta-actin gene regulatory site.

도 3은 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위와 해파리 기원의 형광 단백질을 코딩하는 유전자를 재조합한 pmlβaGFP 플라스미드 발현 벡터의 제조 과정을 나타낸 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the pmlβaGFP plasmid expression vector recombinant the locus beta-actin gene regulatory site and the gene encoding the fluorescent protein of jellyfish origin.

② 베타-액틴 유전자 발현 조절에 의한 형광 단백질의 발현② Expression of fluorescent protein by regulation of beta-actin gene expression

베타-액틴 유전자의 발현 조절 능력을 확인하기 위하여 앞서 제조한 플라스미드 pmlβaGFP 벡터를 배양중인 세포주에 형질도입하여 GFP의 발현 정도를 측정하였다. 대조군으로 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터를 갖고 있는 phGFP-S65T를 형질도입하여 비교하였으며, 배양 세포내로의 형질전환 효율의 보정은 pCMV-LacZ 벡터를 함께 도입함으로써 정량 분석하였다. 배양 세포주로는 연어 배아 세포주(Chinook salmon embryonic cell line; CHSE-214), 사람 혈구암 세포주(Human erythropoietic cell line; K562), 원숭이 신장 세포주(African Green Monkey kidney cell line CV1 derived E25B2), 쥐의 혈구암 세포주(Mouse erythroid leukemia cell line; MEL)를 이용하였는데, CHSE-214, K562, MEL 세포주에는 일렉트로포레이션(electroporation) 방법으로, 그리고 E25B2 세포주에는 인산칼슘 침전법으로 각각 형질도입하였다.In order to confirm the expression control ability of the beta-actin gene, the plasmid pmlβaGFP vector prepared above was transduced into the cell line in culture to measure the expression level of GFP. As a control, phGFP-S65T carrying a cytomegalovirus (CMV) promoter was transduced and compared, and the transformation efficiency into cultured cells was quantitatively analyzed by introducing a pCMV-LacZ vector together. Cultured cell lines include salmon salmon embryonic cell line (CHSE-214), human erythropoietic cell line (K562), monkey green monkey kidney cell line CV1 derived E25B2, and rat blood cells. A cancer cell line (Mouse erythroid leukemia cell line; MEL) was used. The CHSE-214, K562, and MEL cell lines were transduced by electroporation, and the E25B2 cell line by calcium phosphate precipitation.

CHSE-214 세포주는 10 %의 소태아혈청(Sigma, 미국; FBS)이 들어있는 DMEM 배양액에서 배양하고, 트립신-EDTA를 처리하여 배양 용기로부터 떼어낸 후 PBS와 HBS(21 mM HEPES; pH 7.05, 137 mM NaCl, 5 mM KCl, 0.7 mM Na2HPO4, 6 mM glucose)로 세척하여 최종 밀도가 5 X 106세포/㎖이 되도록 HBS에 재현탁하였다. 이중 800 ㎕의 세포와 10 ㎍/200 ㎕의 플라스미드 DNA를 큐벳에 넣고 섞어 얼음에서 3분간 정치 후 일렉트로포레이터(electroporator)에 장착하고 500 ㎌, 330 V의 조건으로 전기 충격을 주었다. 다음에, 얼음에서 10분간 정치 후 세포를 배양 용기로 옮겨 배양액을 더해주고 18 ℃에서 72시간 배양하였다.The CHSE-214 cell line was cultured in DMEM medium containing 10% fetal bovine serum (Sigma, USA; FBS), treated with trypsin-EDTA, and detached from the culture vessel, followed by PBS and HBS (21 mM HEPES; pH 7.05, 137 mM NaCl, 5 mM KCl, 0.7 mM Na 2 HPO 4 , 6 mM glucose) and resuspended in HBS to a final density of 5 × 10 6 cells / ml. Among them, 800 μl of cells and 10 μg / 200 μl of plasmid DNA were mixed in a cuvette, mixed for 3 minutes on ice, mounted on an electroporator, and subjected to electric shock under conditions of 500 μs and 330 V. Next, after standing in ice for 10 minutes, the cells were transferred to the culture vessel, the culture solution was added, and cultured at 18 ° C. for 72 hours.

K562 세포는 10%의 송아지 혈청(Hyclone, 미국; BCS)이 들어있는 RPMI 1640 배양액에서, MEL 세포는 10%의 BCS(Hyclone, 미국)가 들어있는 DMEM 배양액에서 37℃, 5% CO2, 100% 습도를 유지하며 부유 배양한 후 원심분리하여 세포를 회수하고, 상기와 같이 일렉트로포레이션 방법으로 플라스미드 DNA를 형질도입하였다. 일렉트로포레이션 조건은 K562 세포의 경우 50 ㎌, 500 V로 2 회, MEL 세포의 경우 50 ㎌, 1000 V로 전기 충격을 주었다.K562 cells in RPMI 1640 medium containing 10% calf serum (Hyclone, USA; BCS), MEL cells in 37 ° C., 5% CO 2 , 100 in DMEM medium containing 10% BCS (Hyclone, USA) Cells were recovered by centrifugation after suspension culture with% humidity, and plasmid DNA was transduced by the electroporation method as described above. Electroporation conditions were electroshock at 50 kPa and 500 V twice for K562 cells and 50 kPa and 1000 V for MEL cells.

E25B2 세포는 10%의 BCS(Hyclone, 미국)이 들어있는 DMEM 배양액에서 37℃, 5% CO2, 100% 습도를 유지하면서 배양하고, 형질도입은 그래이엄과 에브(Graham, F. L., van der Eb, A. J., 1973. Virology 52: 456-467)의 인산칼슘 침전법을 이용하였다. 형질도입 전날 트립신-EDTA를 처리하여 세포를 회수한 후 100 mm 플레이트당 1 X 106개의 세포를 깔아 밤새 배양하고, 형질도입 2 시간 전에 새로운 배양액으로 교체하였다. 플라스미드 DNA는 플레이트당 10 ㎍을 에탄올 침전하여 20 ㎕의 TE에 녹이고 여기에 50 ㎕의 2.5 M CaCl2와 430 ㎕의 0.1X TE를 넣어 잘 혼합하였다. 다음에, 폴리프로필렌 재질의 시험관에 500 ㎕의 2X HBS(42 mM HEPES; pH 7.05, 274 mM NaCl, 10 mM KCl, 1.4 mM Na2HPO4, 12 mM 포도당)를 넣고 부드럽게 보르텍스 혼합하면서 앞의 DNA/CaCl2혼합물을 적가하였다. 이들 DNA/CaCl2/phos- phate 혼합물을 실온에서 30 분간 정치시켜 흰색 침전이 확인되면 부드럽게 부수어 세포 배양액 위에 적가하고 가볍게 2∼3회 흔들어 준 다음 배양기에서 60시간 동안 배양하였다.E25B2 cells were cultured at 37 ° C., 5% CO 2 , 100% humidity in DMEM medium containing 10% BCS (Hyclone, USA), and transduction was performed by Graham, FL, van der Eb, AJ, 1973. Virology 52: 456-467) calcium phosphate precipitation method was used. Cells were harvested by treatment with trypsin-EDTA the day before transduction and incubated overnight with 1 × 10 6 cells per 100 mm plate and replaced with fresh culture 2 hours before transduction. Plasmid DNA was dissolved in 20 μl of TE by ethanol precipitation of 10 μg per plate, and 50 μl of 2.5 M CaCl 2 and 430 μl of 0.1X TE were mixed well. Next, 500 μl of 2 × HBS (42 mM HEPES; pH 7.05, 274 mM NaCl, 10 mM KCl, 1.4 mM Na 2 HPO 4 , 12 mM glucose) was added to a polypropylene test tube, and the mixture was gently vortexed. DNA / CaCl 2 mixture was added dropwise. The DNA / CaCl 2 / phos- phate mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes, and when white precipitate was confirmed, it was gently crushed, added dropwise to the cell culture medium, shaken 2-3 times, and incubated in the incubator for 60 hours.

유전자가 도입된 세포는 도입 60-72시간 후 수거하여 형광 현미경으로 GFP를 발현하는 세포 수를 계수하여 발현 비율을 분석하였으며, 일부는 LacZ 염색으로 대장균 LacZ 유전자를 발현하는 세포를 계수하여 [GFP]/[LacZ]의 값을 구하여 GFP의 발현양을 정량 분석하였다.The cells into which the genes were introduced were collected 60-72 hours after introduction, and the expression rate was analyzed by counting the number of GFP-expressing cells under fluorescence microscopy, and some were counted by LacZ staining to express the cells expressing E. coli LacZ genes [GFP]. The expression level of GFP was quantitatively analyzed by determining the value of / [LacZ].

도 4는 E25B2 세포주에서 CMV 프로모터와 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 플라스미드 pmlβa41에 의한 GFP의 발현 조절 양상을 비교한 사진으로, 도 4a는 CMV 프로모터에 의한 발현 결과이고, 도 4b는 pmlβa41에 의한 발현 결과를 보여주는 사진이다.Figure 4 is a photograph comparing the expression control pattern of GFP by the plasmid pmlβa41 comprising the CMV promoter and loach beta-actin gene regulatory site region in the E25B2 cell line, Figure 4a is the expression result by the CMV promoter, Figure 4b is pmlβa41 It is a photograph showing the expression result by.

CHSE-214, K562, MEL 세포주에서는 CMV 프로모터에 의한 발현 조절이 더 많은 세포들에서 GFP의 발현을 유도하였으나, GFP의 밝기로 볼 때 세포당 발현양은 미꾸라지 베타-액틴 조절 부위가 더 강하게 발현을 조절하는 양상을 보였다. 또한 E25B2 세포에서의 베타-액틴 조절 부위에 의한 GFP 발현은 전체적으로 강력한 발현 조절 부위로 사용되는 CMV 프로모터에 비해 약 절반 정도의 발현 조절 능력을 나타내었다.In the CHSE-214, K562, and MEL cell lines, the expression regulation by CMV promoter induced GFP expression in more cells, but the expression level per cell was more strongly regulated by loach beta-actin regulatory sites in light of GFP brightness. Showed an aspect. In addition, GFP expression by the beta-actin regulatory site in E25B2 cells showed about half the expression control capacity compared to the CMV promoter used as a strong expression control site as a whole.

표 1은 E25B2 세포주에서 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위 영역을 포함하는 플라스미드 pmlβa41와 CMV 프로모터에 의한 GFP의 발현 조절 양상을 비교한 것이다.Table 1 compares the expression regulation patterns of GFP by the CMV promoter and plasmid pmlβa41 including loach beta-actin gene regulatory site region in E25B2 cell line.

이상 표 1 및 도 4에서 보듯이, 미꾸라지와 다른 알려진 종들간의 베타-액틴 유전자 조절 부위에서의 상동성으로 인하여, 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 발현 조절 부위를 포함하는 발현 벡터는 연어 배아 세포주(CHSE-214), 사람 혈구암 세포주(K562), 원숭이 신장 세포주(E25B2), 쥐의 혈구암 세포주(MEL) 등 다양한 기원의 배양 세포주에서 목적 유전자를 효율적으로 발현시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1 and FIG. 4 above, due to homology between the loach and other known species in the beta-actin gene regulation site, the expression vector comprising the locus beta-actin gene expression control site is a salmon embryonic cell line (CHSE). -214), human hematopoietic cancer cell line (K562), monkey kidney cell line (E25B2), mouse hematopoietic cancer cell line (MEL), it was confirmed that the gene of interest can be efficiently expressed in a variety of cell lines.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터는 포유류 및 어류를 포함하는 다양한 기원의 배양 세포주에서 정상적으로 작동하여 목적 유전자를 효율적으로 발현시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the expression vector comprising the loach beta-actin gene regulatory site of the present invention can be efficiently expressed in the target gene by operating normally in cultured cell lines of various origins including mammals and fish. have.

즉, 본 발명의 미꾸라지 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터는 어류에서 유용 유전자의 발현에 유용하게 사용될 수 있으며, 이에 따라 성장 호르몬 유전자, 내병성 유전자 및 기타 생리 활성 물질 생산 유전자 등 유용 유전자를 어류에서 발현시킴으로써 우수한 신품종 어류의 개발에 사용될 수 있을 것이다.That is, the expression vector including the loach beta-actin gene regulatory site of the present invention can be usefully used for the expression of useful genes in fish, and thus useful genes such as growth hormone genes, pathogenic genes and other bioactive substance producing genes. Expression in fish could be used to develop new breeds of good fish.

〔서열 목록〕(Sequence list)

서열 번호: 1SEQ ID NO: 1

서열의 길이: 7314Length of sequence: 7314

서열의 타입: 핵산Type of sequence: nucleic acid

쇄의 수: 2본쇄Number of chains: two prints

토폴로지: 선형Topology: Linear

분자의 타입: genomic DNAType of molecule: genomic DNA

기원:origin:

생물명: 미꾸라지(Misgurnus mizolepis)Creature: Loach (Misgurnus mizolepis)

Claims (5)

서열 1에 기재된 염기 서열로 표시되는 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 및 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 DNA.DNA comprising a beta-actin gene and a beta-actin gene regulatory site of loach represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 미꾸라지의 베타-액틴 유전자 조절 부위를 포함하는 발현 벡터.An expression vector comprising a beta-actin gene regulatory site of loach. 제 2 항에 있어서, 발현 벡터 pmlβa41 (KCTC 8889P)The expression vector pmlβa41 (KCTC 8889P) according to claim 2 제 2 항의 발현 벡터로 형질전환된 형질전환체.The transformant transformed with the expression vector of claim 2. 제 4 항에 있어서, 제 2 항의 발현 벡터로 형질전환된 어류.The fish of claim 4 transformed with the expression vector of claim 2.
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