KR20010031416A - Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use - Google Patents

Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use Download PDF

Info

Publication number
KR20010031416A
KR20010031416A KR1020007004441A KR20007004441A KR20010031416A KR 20010031416 A KR20010031416 A KR 20010031416A KR 1020007004441 A KR1020007004441 A KR 1020007004441A KR 20007004441 A KR20007004441 A KR 20007004441A KR 20010031416 A KR20010031416 A KR 20010031416A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gene
cold shock
cspa
nucleic acid
mrna
Prior art date
Application number
KR1020007004441A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100566479B1 (en
Inventor
리 팡
웨이닝 지앙
마사노리 미따
마사요리 이노우에
장-피에르 에취게레이
Original Assignee
야마나카, 쿠니토시
더 유니버시티 오브 메디신 앤드 덴티스트리 오브 뉴저지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/293,427 external-priority patent/US6686174B1/en
Application filed by 야마나카, 쿠니토시, 0, 더 유니버시티 오브 메디신 앤드 덴티스트리 오브 뉴저지 filed Critical 야마나카, 쿠니토시
Publication of KR20010031416A publication Critical patent/KR20010031416A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100566479B1 publication Critical patent/KR100566479B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor

Landscapes

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

Abstract

저온 충격 유도 유전자의 5' UTR의 조절 요소가 개시되어 있다. 이 요소는 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어 내는 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 연장하고, 생리적 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 억제하거나 또는 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어내는 조건하에서 저온 충격 유도 유전자들의 번역을 향상시킨다. 이러한 요소들을 가지고 있는 벡터 및 단백질 발현 방법이 개시되어 있다.Regulatory elements of the 5 'UTR of a cold shock induction gene are disclosed. This factor prolongs the expression of cold shock induction genes under conditions that elicit cold shock responses in bacteria, inhibits the expression of cold shock induction genes under physiological conditions, or cold shock induction conditions under conditions that elicit cold shock responses in bacteria. Improve their translation. Vectors and methods of protein expression with these elements are disclosed.

Description

저온 충격 조절인자, 이의 제조물 및 사용 방법{Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use}Cold-shock regulatory elements, constructs thereof and methods of use

박테리아 유전자 발현의 억제는, 전사 조절 또는 특정 유전자로부터 mRNA의 합성의 조절; 번역 조절, 리보좀에 의해 mRNA가 폴리펩티드 서열로 번역되는 효율의 억제; 및 mRNA 안정성, 또는 세포내 특정 mRNA의 수가 분해되고 비활성화되는 효율을 포함하는 많은 수준에서 일어난다. 박테리아의 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 박테리아 유전자 발현을 조절하는 것은 상술한 세가지 수준 전부에서의 억제를 포함한다.Inhibition of bacterial gene expression may include regulation of transcription or regulation of synthesis of mRNA from specific genes; Translational regulation, inhibition of the efficiency with which mRNA is translated into polypeptide sequences by ribosomes; And mRNA stability, or efficiency at which the number of specific mRNAs in the cell are degraded and inactivated. Controlling bacterial gene expression under conditions of physiological stress that elicit bacterial cold shock responses includes inhibition at all three levels described above.

하게 하도록 기능하고 스트레스 조건하에서 기능하는 적은 수의 유전자들의 발현을 엄격하게 조절하는 것을 포함한다. 예를 들어, 박테리아 세포가 자신의 정상적인 생리적 온도보다 높은 온도에 노출되었을 때, 고온 충격 (heat shock) 유전자로 일컫는, 일련의 유전자가 발현된다. 올라간 온도에 대한 이러한 반응은 선행 기술에 공지되어 있고 설명되어 있다. 역으로, 박테리아 세포가 생리적 온도보다 낮응 온도에 노출되었을 때, 저온 충격 (cs) 유전자로 불리우는 일련의 유전자가 발현된다. 저온충격 유전자들이 발현됨으로써, 세포가 먼저 생리적 스트레스에 먼저 적응되게 되고 후에 생리적 스트레스의 조건하에서 성장하게 된다. 본 발명은 저온충격 유전자의 발현을 억제하는 특정 과정에 관한 것이다.Strict regulation of the expression of a small number of genes that function to function and function under stress conditions. For example, when bacterial cells are exposed to temperatures higher than their normal physiological temperature, a series of genes, called heat shock genes, are expressed. Such reactions to elevated temperatures are known and described in the prior art. Conversely, when bacterial cells are exposed to temperatures lower than their physiological temperature, a series of genes called cold shock (cs) genes are expressed. By expressing cold shock genes, cells first adapt to physiological stress and then grow under conditions of physiological stress. The present invention relates to a specific process for inhibiting the expression of cryogenic shock genes.

대장균의 배양액을 37℃에서 15 또는 10℃로 옮기면, 저온 충격 단백질이라 불리우는 많은 단백질들이 성장 지체기(growth lag period) 동안에 일시적으로 유도된다 (Jones 등, 1987: review 용, 참조, Thieringer 등, 1998; Yamanaka 등, 1998). 70 아미노산 잔기로 구성된 cspA 가 주요 저온 충격 단백질로 밝혀졌고 (Goldstein 등, 1990) 및 이의 3차원 구조가 X-선 결정구조분석 (Schindelin 등 1994) 및 핵자기 공명 분석 (Newkirk 등 1994; Feng 등 1998)에 의해 5개의 역평행 (antiparallel) 베타-사슬 구조로 이루어져 있다는 것으로 결정되었다. cspA는 높은 서열 특이성없이 일본쇄 DNA 및 RNA에 결합할 수 있고 저온에서 RNA 샤퍼론 (chaperone)으로서 기능하는 것으로 제시되어 왔다 (Jiang 등 1997).When the culture of E. coli is transferred from 37 ° C. to 15 or 10 ° C., many proteins, called cold shock proteins, are transiently induced during the growth lag period (Jones et al., 1987: Review, see, Thieringer et al., 1998). Yamanaka et al., 1998). CspA consisting of 70 amino acid residues was identified as a major cold shock protein (Goldstein et al., 1990) and its three-dimensional structure was analyzed by X-ray crystallography (Schindelin et al. 1994) and nuclear magnetic resonance analysis (Newkirk et al. 1994; Feng et al. 1998). Was determined to consist of five antiparallel beta-chain structures. cspA has been proposed to bind single-stranded DNA and RNA without high sequence specificity and to function as an RNA chaperone at low temperatures (Jiang et al. 1997).

오늘날, 50 개가 넘는 CspA 동족체 단백질이 많은 원생동물에서 발견되었다. 또한, 인체 YB-1 및 제노푸스 FRgY-2와 같은 진핵 생물성 Y-박스 단백질 군의 소위 저온 충격 영역 (domain)의 부위는 대장균 cspA와 40% 동일성을 공유하고 있고 (review용, 참조 Wolffe 등 1992), 이것은 저온 충격 영역이 진화과정 중에 잘 보존되어 있다는 것을 의미한다. 대장균에서, cspA-유형 단백질을 코딩하고 있는 아홉 개의 유전자 cspA 내지 cspI가 발견되었다 (참조 Yamanaka 등 1998). 이들 중에서, cspA, cspB 및 cspG는 저온 충격 유동성이고 (Goldstein 등 1990; Lee 등, 1994; Nakashima 등, 1996) 그리고 흥미로운 것은 cspD가 정지기 및 영양 결핍시에 유도된다는 것이다 (Yamanaka 및 Inouye, 1997). 대장균이 넓은 cspA 군은 다른 환경적 스트레스에 반응하는 기능을 가질 수 있다고 보고되었다 (참조 Yamanaka 등, 1998).Today, more than 50 CspA homologue proteins have been found in many protozoa. In addition, the sites of the so-called cold shock domains of the eukaryotic bio Y-box protein families such as human YB-1 and Xenopus FRgY-2 share 40% identity with E. coli cspA (for review, see Wolffe et al. 1992), which means that the low temperature shock zone is well preserved during the evolutionary process. In E. coli, nine genes cspA to cspI encoding cspA-type proteins have been found (see Yamanaka et al. 1998). Of these, cspA, cspB and cspG are cold shock fluids (Goldstein et al. 1990; Lee et al., 1994; Nakashima et al., 1996) and it is interesting that cspD is induced during stationary and malnutrition (Yamanaka and Inouye, 1997). . It has been reported that the E. coli broad-spread cspA group may have a function to respond to other environmental stresses (see Yamanaka et al., 1998).

cspA 발현은 순응기라 불리우는 성장 지체기 동안에 저온 충격시 일시적으로 유도된다. 이러한 기간은 세포가 새로운 환경 조건에 적응하기 위해 요구된다고 생각된다. 실제, 순응기 동안 CsdA (Jones 등, 1996),A (Jones 및 inouye, 1996) 및 CspA (Goldstein 등 1990)과 같은 번역과정에 연계된 단백질들이 특이적으로 생성되고, 이들은 저온에서 비-저온충격 단백질에 대하여 번역 효율을 향상시키는 데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다 (review 용, 참조 Yamanaka 등 1998). 이러한 저온 충격 단백질중에서, cspA가 그의 저온 충격 유도의 기작에 대하여 매우 광범위하게 조사되었다 (review 용, 참조 Yamanaka 등 1998). cspA 프로모터는 CspA가 37℃에서 거의 검출되지 않더라도, 이 온도에서 매우 활성적이다 (Fang 등 1997; Mitta 등 1997). cspA 프로모터가 주요 외막용 구성 (constitutive) 프로모터인, lpp 프로모터와 교체되더라도, cspA 발현은 여전히 저온 충격 유도성이며 (Fang 등, 1997), 이는 저온에서의 cspA 유도는 mRNA 안정성 및 이의 번역 수준에서 주로 일어난다는 것을 보여준다. cspA 프로모터는 그러나, 저온에서 효율적인 전사 개시에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 생각되는 -35 부위의 (Fang 등, 1997; Golenberg 등 1997; Mitta 등 1997) 상부로 AT가 풍부한 상부 요소 (UP 요소)를 포함한다. cspA mRNA는 저온 충격시 매우 안정해진다는 것이 밝혀졌고, 이것은 mRNA 안정성이 cspA의 저온 충격 유도에 결정적인 역할을 하는 것이라는 것을 가르킨다 (Bran야 등 1996; Goldenberg 등 1996; Fang 등 1997).cspA expression is transiently induced upon cold shock during a growth retardation period called the acclimation phase. It is believed that this period is required for the cells to adapt to new environmental conditions. Indeed, during the acclimation period CsdA (Jones et al., 1996), Proteins involved in the translation process, such as A (Jones and inouye, 1996) and CspA (Goldstein et al. 1990), are specifically produced, which play an important role in improving translation efficiency for non-low temperature shock proteins at low temperatures. (Review for Yamanaka et al. 1998). Among these cold shock proteins, cspA has been investigated very extensively for its mechanism of cold shock induction (for review, Yamanaka et al. 1998). The cspA promoter is very active at this temperature even though CspA is rarely detected at 37 ° C. (Fang et al. 1997; Mitta et al. 1997). Even though the cspA promoter is replaced with the lpp promoter, the major constitutive promoter, cspA expression is still cold shock inducible (Fang et al., 1997), which suggests that cspA induction at low temperatures is primarily at the mRNA stability and translational level. Shows that it happens. The cspA promoter, however, contains an AT-rich upper element (UP element) over the -35 site (Fang et al., 1997; Golenberg et al. 1997; Mitta et al. 1997), which is believed to play an important role in efficient transcription initiation at low temperatures. do. It has been found that cspA mRNA becomes very stable upon cold shock, indicating that mRNA stability plays a critical role in inducing cold shock of cspA (Branya et al. 1996; Goldenberg et al. 1996; Fang et al. 1997).

cspA mRNA의 중요하고 유일한 특징은 159 염기로 구성된 특이하게 긴 5'-비번역 부위 (5'-UTR)에 있다 (Tanabe 등 1992). 이러한 특징은 cspB (Etchegaray 등 1996) 및 cspG (Nakashima 등 1996)과 같이, 온도를 저하시킨 후에 극적으로 유도되는 (review 용 참조 Thieringer 등 1998) 다른 Class I 저온 유전자에도 있다. 이 5'-UTR은 cspA의 저온 충격 유도에 있어서 결정적인 역할을 하는 것을 고려되고 있다 (Brandi 등 1996; Jiang 등 1996; Goldenberg 등 1996; Bae 등 1997; Fang 등 1997; Goldenberg 등 1997; Mitta 등 1997).An important and unique feature of cspA mRNA is the unusually long 5'-untranslated site (5'-UTR) of 159 bases (Tanabe et al. 1992). This feature is also found in other Class I low temperature genes, such as cspB (Etchegaray et al. 1996) and cspG (Nakashima et al. 1996), which are dramatically induced after temperature reduction (see Thieringer et al., 1998 for review). This 5'-UTR is considered to play a decisive role in inducing cold shock of cspA (Brandi et al. 1996; Jiang et al. 1996; Goldenberg et al. 1996; Bae et al. 1997; Fang et al. 1997; Goldenberg et al. 1997; Mitta et al. 1997). .

더욱이, 16S rRNA의 안티-하류 박스 (anti-downstream box)로 불리우는 부위 (Sprengart 등 1996)에 부분적으로 상보적인, cspA mRNA의 번역 개시 코돈의 12 염기 하류에 위치한, 14-염기의 하류 박스 (DB)가 저온에서의 효율적인 번역에서 중요한 역할을 하는 것이 최근에 밝혀졌다 (Mitta 등 1997). 하류 박스라고 지정된 RNA 서열의 이러한 부위는 E. coli 16S rRNA (역-DB 서열) 내의 염기 1469-1483에 상보적이다. DB와 역i-DB 간의 이중 나선의 형성은 번역 증진과 관계있다고 여겨진다. 상기 DB 서열은 또한, 미번역 부위 및 SD 서열이 결핍된 mRNA인 λcI mRNA의 번역에 관계한다 (Shean 및 Gottesman 1992; Powers 등 1988). 흥미롭게는, λcI 번역이, 42℃에서 리보좀 단백질 S2의 양이 감소되는 온도 민감성 균주에서 42℃에서 향상된다는 것이다. S2 결핍 리보좀에서 역-DB 서열은 DB에 더 접근할 수 있게 되며, λcI mRNA의 번역 개시를 향상시키는 결과를 가져온다. 그러나 λcI 번역 개시에서의 DB 역할은 Resch 및 그 동역자에 의해 논쟁점이 제기되어 있다 (Resch 등 1996). 이러한 저자들은 λcI 유전자와의 lacZ 번역 융합체를 제작하여 DB 기능을 시험하였다. 일부 DB 서열을 포함하는 6개 염기를 제거하여도 번역 개시 복합체의 형성을 저하시키지 않았기 때문에, DB 존재에 논박을 가하고 있다. 이러한 DB의 포착하기 어려운 역할 (Sprengart 및 Porter 1997)에 불구하고, 본 발명자들은 저온 충격 mRNAemfdp 있어서 DB 서열 존재가 번역 효울에 중요한 역할을 한다고 밝혔으며, 상기 DB가 저온 리보좀 인자의 유도 (Mitta)전에 저온에서 안정한 개시 복합체의 형성에 연관되어 있는 것으로 제안하였다. 따라서, cspA 발현은 전사, mRNA 안정성 및 번역 수준에서 복합적인 양상으로 억제된다.Furthermore, a 14-base downstream box (DB), located 12 bases downstream of the translation initiation codon of cspA mRNA, partially complementary to a site called the anti-downstream box of the 16S rRNA (Sprengart et al. 1996). ) Has recently been found to play an important role in efficient translation at low temperatures (Mitta et al. 1997). This site of the RNA sequence designated as the downstream box is complementary to bases 1469-1483 in E. coli 16S rRNA (inverse-DB sequence). The formation of a double helix between the database and inverse i-DB is believed to be related to translation enhancement. The DB sequence also relates to the translation of λ cI mRNA, an mRNA that lacks untranslated sites and SD sequences (Shean and Gottesman 1992; Powers et al. 1988). Interestingly, λ cI translation is improved at 42 ° C. in temperature sensitive strains where the amount of ribosomal protein S2 is reduced at 42 ° C. In S2 deficient ribosomes, reverse-DB sequences become more accessible to the DB, resulting in improved translation initiation of λ cI mRNA. However, the DB role in the initiation of λ cI translation has been disputed by Resch and its partners (Resch et al. 1996). These authors tested the DB function by constructing a lacZ translational fusion with the λcI gene. The removal of six bases, including some DB sequences, did not reduce the formation of the translation initiation complex, and thus disputes the presence of the DB. In spite of this difficult role of DB (Sprengart and Porter 1997), we found that the presence of the DB sequence plays an important role in the translational effect in cold shock mRNAemfdp, before the induction of cold ribosomal factor (Mitta). It has been suggested to be involved in the formation of a stable starting complex at low temperatures. Thus, cspA expression is suppressed in a complex fashion at the level of transcription, mRNA stability and translation.

여기서, cspA 의 5'-UTR에서 일련의 결손 변이체들을 제작하였고 mRNA의 양, mRNA 안정성 및 번역 효율을 조사함으로써 cspA 발현에 대한 이들의 효과를 분석하였다. mRNA 안정성외에, 5'-UTR은 cspA mRNA의 번역 효율에서 주요한 역할을 담당하여 저온 충격시 cspA 발현을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 5'-UTR의 특이 부위는 상술한 억제 과정을 중재한는 것으로 밝혀졌다.Here, a series of deletion variants were constructed at the 5'-UTR of cspA and their effects on cspA expression were analyzed by examining the amount of mRNA, mRNA stability and translational efficiency. In addition to mRNA stability, 5'-UTR has been found to play a major role in the translational efficiency of cspA mRNA, enhancing cspA expression upon cold shock. Specific sites of the 5'-UTR were found to mediate the inhibition process described above.

본 발명은 박테리아 유전자 발현 조절에 관한 것으로서, 특히 생리적 스트레스의 조건하에서 박테리아 유전자 발현의 억제에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 박테리아의 저온 충격 (cold shock) 반응을 유도하는 생리적 스트레스의 조건하에서 박테리아 유전자 발현을 억제하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to the regulation of bacterial gene expression, and particularly to the inhibition of bacterial gene expression under conditions of physiological stress. More specifically, the present invention relates to inhibiting bacterial gene expression under conditions of physiological stress that induces cold shock responses of bacteria.

도 1은 플라즈미드 pJJG78 및 염색체 cspA 발현 및 다른 세포 단백질의 합성에 대한 cspA 상류 부위의 효과를 나타내는 도면으로: (A) pJJG78, (B) 염색체 cspA 발현 및 다른 세포 단백질의 합성에 대한 cspA 상류 부위의 효과를 나타낸다.1 shows the effect of cspA upstream sites on plasmid pJJG78 and chromosomal cspA expression and synthesis of other cellular proteins: (A) pJJG78, (B) cspA upstream sites on chromosomal cspA expression and synthesis of other cellular proteins. Effect.

도 2는 pJJG78 및 pUC19-600에 의한 CspA의 연장된 발현 및 저온 충격 적응 저해를 나타낸다.2 shows prolonged expression of CspA and inhibition of cold shock adaptation by pJJG78 and pUC19-600.

도 3은 저온 충격 적응의 cspA 억제 기능 및 저해에 대한 cspA 상류 부위의 결손 분석을 나타낸다.3 shows the deletion analysis of cspA upstream sites for cspA inhibitory function and inhibition of cold shock adaptation.

도 4는 염색체 및 플라즈미드 cspA로부터의 전사체 수준을 나타낸다.4 shows transcript levels from chromosomes and plasmid cspA.

도 5는 cspA의 연장된 발현 및 저온 충격 적응의 저해에 대한 cspA mRNA의 5' 미번역 부위의 전사 조건을 나타낸다.5 shows the transcriptional conditions of the 5 'untranslated region of cspA mRNA for prolonged expression of cspA and inhibition of cold shock adaptation.

도 6은 cspA mRNA의 5' 미번역 부위의 과생산에 따른 다른 저온 충격 단백질 및 비 저온 충격 단백질의 생산에 대한 효과를 나타낸다.6 shows the effect on the production of other cold shock proteins and non cold shock proteins following overproduction of the 5 ′ untranslated region of cspA mRNA.

도 7은 cspA mRNA의 5' 미번역 부위와 함께 cspA의 공동 과생산에 따른 저온 충격 반응에 대한 효과를 나타낸다.Figure 7 shows the effect on cold shock response according to the co-overproduction of cspA with the 5 'untranslated site of cspA mRNA.

도 8은 cspA 5' UTR의 처음 25 염기 서열의 과생산에 따른 CspA 생산에 대한 효과를 나타낸다.8 shows the effect on CspA production following overproduction of the first 25 nucleotide sequences of cspA 5 ′ UTR.

도 9는 베타-갈락토시다제의 저온 유도를 나타낸다: (A) cspA-lacZ 융합체의 제작. 야생형 cspA가 최상부에 나타나 있다. 각 발현 플라즈미드에서 cspA-lacZ 융합체가 cspA 프로모터 상류 부위의 5' 말단서부터 lacZ까지 나타나 있다. 뉴클레오타이드 번호가 +1로서 Tababe 등에 의해 결정된 전사 개시 위치에서 시작하고 있다. 십자 빗금되고, 개방되고, 부점되고, 깊게 트인 막대들은 cspA 프로모터, 이의 5' 미번역 부위, cspA 코딩 부위, 및 lacZ 코딩 부위를 각각 표시한다. 굵은 박스는 SD 서열을 가르킨다. 결손된 부위의 위치가 뉴클레오타이드 번호고 나타나 있다. (B) 다양한 결손 제작물의 유도 패턴. 대수 증식기의 중간부분에서, 다양한 플라즈미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 옮긴 후 0. 1, 2, 3, 5, 7 및 10 시간 후에 샘플을 취하고 베타-칼락토시다제 활성을 측정하였다. cspA-lacZ 융합체: pMM67 (o); pMM022(●); pMM023(□); pMM024(■); pMM025(△); 및 pMM026(▲).9 shows cold induction of beta-galactosidase: (A) Construction of cspA-lacZ fusions. Wild type cspA is shown at the top. The cspA-lacZ fusion is shown from each 5 'end of the cspA promoter up to lacZ in each expression plasmid. The nucleotide number is +1 and starts at the transcription start position determined by Tababe et al. Cross hatched, open, spotted and deep bars indicate the cspA promoter, its 5 'untranslated site, cspA coding site, and lacZ coding site, respectively. The bold boxes indicate the SD sequences. The location of the missing site is shown by the nucleotide number. (B) Induction patterns of various deletion constructs. In the middle of the logarithmic growth phase, a culture of E. coli Ar137 containing various plasmids was transferred from 37 ° C. to 15 ° C. Samples were taken at 0.1, 2, 3, 5, 7 and 10 hours after transfer and beta-galactosidase activity was measured. cspA-lacZ fusion: pMM67 (o); pMM022 (●); pMM023 (□); pMM024 (■); pMM025 (Δ); And pMM026 (▲).

도 10은 mRNA 안정성의 분석을 나타낸다. (A) cspA-lacZ 융합체를 함유하는 세포의 프라이머 연장 분석. 대수증식기 중간에, 다앙한 플라즈미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 37℃에서 mRNA 안정성을 측정하기 위해 15℃에서 30분간 항온 처리후 37℃로 다시 옮기고 배양액에 리팜피신을 200 ug/ml의 최종 농도가 될 때까지 첨가하였다. 리팜피신 첨가후 0 (레인 1), 1 (레인 2), 3 (레인 3), 및 5 분 (레인 4) 후에 RNA들을 추출하였다. 15℃에서의 mRNA 안정성을 측정하기 위해, 리팜피신을 저온 이전한 후 1 시간 후에 리팜피신을 첨가하고, RNA들을 리팜피신 첨가후 0 (레인 5), 5 (레인 6), 10 (레인 7), 및 20 분 (레인 8) 후에 추출하였다. 프라이머 연장을 실시하였다. (B) (A)에서 나타난 37℃ 및 15℃에 대한 결과의 그래프 제시. Phosphoimager를 사용하여 전사체의 방사성을 측정하고 전사체를 사용하여 0 시간을 100%로 하여 작성되었다: pMM022(●); pMM023(□); pMM024(■); pMM025(△); 및 pMM026(▲).10 shows an analysis of mRNA stability. (A) Primer extension analysis of cells containing cspA-lacZ fusions. In the middle of the logarithmic phase, the culture of E. coli Ar137 containing various plasmids was transferred from 37 ° C to 15 ° C. To measure mRNA stability at 37 ° C., incubate at 15 ° C. for 30 minutes, transfer back to 37 ° C., and add Rifampicin to the culture until a final concentration of 200 ug / ml. RNAs were extracted after 0 (lane 1), 1 (lane 2), 3 (lane 3), and 5 minutes (lane 4) after rifampicin addition. To measure mRNA stability at 15 ° C., rifampicin was added 1 hour after cold transfer of rifampicin and RNAs were added 0 (lane 5), 5 (lane 6), 10 (lane 7), and 20 after addition of rifampicin. Extracted after minutes (lane 8). Primer extension was performed. (B) Graph of the results for 37 ° C. and 15 ° C. shown in (A). The radioactivity of the transcript was measured using Phosphoimager and was prepared with 0% at 0% using the transcript: pMM022 (●); pMM023 (□); pMM024 (■); pMM025 (Δ); And pMM026 (▲).

도 11 mRNA 수준 및 번역 효율의 분석을 나타낸다. (A) cspA-lacZ 융합체의 프라이머 연장 분석. 대수증식기 중간에, 다앙한 플라즈미드를 함유하는 E. coli Ar137의 배양액을 37℃에서 15℃로 옮겼다. 배양액으로부터 RNA들을 37℃에서 온도 저하 이동 후 0 시간 (레인 1), 0.5 시간 (레인 2), 1 시간 (레인 30, 2 시간 (레인 4), 및 3 시간 (레인 5) 후에 추출하였다. 상술한 바와 같이 (Mitta 등 1997) 프라이머 연장을 실시하였다. (B). mRNA 상대적인 양의 그래프 제시. 37℃에서의 pMM67의 전사체를 1로 사용하여 (A)에서 나타난 전사체의 방사성으로부터 mRNA의 양을 계산하였다. 상대적인 양은 각 컬럼의 상부에 나타나있다: 컬럼 1, 0 시간; 컬럼 2, 0.5 시간 후; 컬럼 3, 1 시간 후; 컬럼 4, 2시간 후; 컬럼 5, 3 시간 후. (C) cspA-lacZ mRNA의 상대적 번역 효율. 저온 충격 후 처음 2 시간 동안 베타 갈락토시다제 활성의 증가분을 하기 식을 사용하여 mRNA 양으로 나눔으로써 15℃에서의 번역 효율을 계산하였다: [(Gal 2h)x(OD 2h)-(Gal 0h)x(OD 0h)]/(avg. mRNA) 상기식에서 (Gal 0h) 및 (Gal 2h)는 각각 온도 전이 후 0 및 2 시간 후의 베타-갈락토시다제 활성이고 (OD 0h) 및 (OD 2h)는 각각 온도 전이 후 0 및 2 시간 후의 배약액의 600 nm에서의 흡광도이고; 및 (avg. mRNA)는 돈도 전이후 0.5, 1 및 2 시간 후의 상재적인 mRNA 양의 평균이다. 각 mRNA의 상대적인 번역 효율은 pMM 67의 mRNA의 효율을 100%로 간주하고 계산하였다. 컬럼 1, pMM67; 컬럼 2, pMM022; 컬럼 3, pMM023; 컬럼 4, pMM024; 컬럼 5, pMM025; 및 컬럼 6, pMM026.11 shows analysis of mRNA levels and translation efficiency. (A) Primer extension analysis of cspA-lacZ fusions. In the middle of the logarithmic phase, the culture of E. coli Ar137 containing various plasmids was transferred from 37 ° C to 15 ° C. RNAs were extracted from the culture after 0 hours (lane 1), 0.5 hours (lane 2), 1 hour (lane 30, 2 hours (lane 4), and 3 hours (lane 5) after the temperature drop shift at 37 ° C. Primer extension was performed as described (Mitta et al. 1997) (B) Graph of relative amounts of mRNA from the radioactivity of transcripts shown in (A) using pMM67 transcript at 37 ° C. as 1 The amounts were calculated: Relative amounts are shown at the top of each column: column 1, 0 hours; column 2, after 0.5 hours; column 3, after 1 hours; column 4, after 2 hours; column 5, after 3 hours. C) Relative translational efficiency of cspA-lacZ mRNA The translational efficiency at 15 ° C. was calculated by dividing the increase in beta galactosidase activity by the amount of mRNA using the following formula for the first two hours after cold shock: [(Gal 2h) x (OD 2h)-(Gal 0h) x (OD 0h)] / (avg. MRNA) where (Gal 0h) and (Gal 2h) are the temperature, respectively. Then beta-galactosidase activity after 0 and 2 hours and (OD 0h) and (OD 2h) are absorbances at 600 nm of the aliquots 0 and 2 hours after temperature transition, respectively; and (avg. MRNA) Is the average of the mRNA levels that were present 0.5, 1, and 2 hours after the transduction, and the relative translational efficiency of each mRNA was calculated with 100% of the mRNA efficiency of pMM 67. Column 1, pMM67; pMM022; column 3, pMM023; column 4, pMM024; column 5, pMM025; and column 6, pMM026.

도 12는 SD 서열 주의의 cspA, cspB, cspG 및 cspI mRNA의 서열 유사성 및 cspA mRNA 및 16S rRNA 사이의 잠재적인 염기 결합을 나타낸다. cspA (Tanabe 등 1992), cspB (Etchegaray 등 1996), cspG (Nakashima 등 19960 및 cspI mRNA (Wang 등 1999)의 뉴클레오타이드 번호가 주요 전사 개시 부위에서 +1로서 주어진다. 16S rRNA의 서열은 Brosius 등 1978,으로부터 출처된 것이다. 세가지 csp mRNA들에서 동일한 뉴클레오타이드 는 굵은 활자체로 표시되어 있다. cspA, cspB, cspG 및 cspI에서 13-염기 동족 서열은 박스화 (상류 박스)되어 있다. SD 서열 및 개시 코돈의 위치는 밑줄쳐져 있다. cspA mRNA 및 16S rRNArks의 잠재적인 염기 쌍 결합은 수직선으로 표시되어 있다. RNase VI에 민감한 부위 (powers 등 1988)의 위치는 점선으로 표시되어 있다.12 shows the sequence similarity of cspA, cspB, cspG and cspI mRNAs of SD sequence attention and potential base binding between cspA mRNA and 16S rRNA. The nucleotide numbers of cspA (Tanabe et al. 1992), cspB (Etchegaray et al. 1996), cspG (Nakashima et al. 19960 and cspI mRNA (Wang et al. 1999) are given as +1 at the major transcription initiation sites. The same nucleotides in the three csp mRNAs are shown in bold: 13-base cognate sequences in cspA, cspB, cspG and cspI are boxed (upstream box) Location of SD sequence and initiation codon The potential base pair bonds of cspA mRNA and 16S rRNArks are indicated by vertical lines, and the locations of sites sensitive to RNase VI (powers et al., 1988) are indicated by dotted lines.

도 13은 cspA-lacZ 발현시 cspA 5'-UTR 부위에서의 13-염기 상류 박스 서열의 역할을 나타낸다. (A) capA-lacZ 융합체 제작. SD 서열의 상류에 존재하는 13-염기 상류 박스 서열 5'-GCCGAAAGGCACA-3' (SEQ ID NO:48)을 나타내는 물결선의 박스를 제외하고는 도 9A에서 나타난것과 동일한 방법으로 제작체를 그렸다. pKNJ37은 13-염기 서열이 결손된 것을 제외하고는 pMM007과 동일하다. pMM007 및 pKNJ37 둘다에서, cspA 는 lacZ에 번역적으로 융합되어 있다. pKNJ38은, XbaI 및 HindIII 간의 DNA 단편을 합성 올리고뉴클레오타이드로 대체함으로써 13-염기 서열이 첨가된 것을 제외하고, pKM67 (Mitta 등 19970과 동일하다. pKM67 및 pKNJ38 둘 다에서, cspA 는 lacZ에 번역적으로 융합되어 있다. (B) 베타-칼락토시다제의 저온 충격 유도. cspA-lacZ 융합체: pMM007 (○); pKNJ37 (●); pKM67 (△); 및 pKNJ38 (▲).13 shows the role of the 13-base upstream box sequence at the cspA 5′-UTR site in cspA-lacZ expression. (A) Preparation of capA-lacZ fusions. Constructs were drawn in the same manner as shown in FIG. 9A except for a box of wavy lines representing the 13-base upstream box sequence 5'-GCCGAAAGGCACA-3 '(SEQ ID NO: 48) upstream of the SD sequence. pKNJ37 is identical to pMM007 except that the 13-base sequence is deleted. In both pMM007 and pKNJ37, cspA is translated fused to lacZ. pKNJ38 is identical to pKM67 (Mitta et al. 19970, except that a 13-base sequence was added by replacing the DNA fragment between XbaI and HindIII with synthetic oligonucleotides. In both pKM67 and pKNJ38, cspA is translated to lacZ translationally. (B) cold shock induction of beta-galactosidase cspA-lacZ fusions: pMM007 (o); pKNJ37 (o); pKM67 (o); and pKNJ38 (o).

도 14는 결손 제작물에 대한 5'-UTR들의 이차 구조를 비교한 것이다. 각 결손 제작물의 5'-UTR의 이차 구조는 Zuker 및 Stieger, 1982의 방법에 근거한 뉴클레오타이드 서열 분석 프로그램 (DNASIS-Mac; Hitachi Software Enginnering Co. Ltd)를 사용하여 예측하였다. 뉴클레오타이드들은 전사 개시 부위를 +1로 시작하여 cspA mRNA에서의 위치에 번호가 매겨졌다. 각 변이체에서 결손 위치는 결손 부위의 뉴클레오타이드 번호들을 사용하여 화살표로 나타낸다. 상료 박스로 지정된 SD 서열의 고도로 보존된 13-염기 서열이 박스로 쳐져 있다. 개시 코돈 및 SD 서열 또한 박스로 쳐져 있다.FIG. 14 compares secondary structure of 5′-UTRs for deletion constructs. The secondary structure of the 5'-UTR of each deletion construct was predicted using a nucleotide sequencing program (DNASIS-Mac; Hitachi Software Enginnering Co. Ltd) based on the method of Zuker and Stieger, 1982. Nucleotides were numbered in cspA mRNA starting with transcription initiation site +1. Deletion positions in each variant are indicated by arrows using the nucleotide numbers of the deletion site. The highly conserved 13-base sequence of the SD sequence designated as the top box is boxed. Initiation codons and SD sequences are also boxed.

도 15는 DB에 의한 cspB 번역 향상을 나타낸다. (A) cspB-DB-역-DB 상보성: cspB-DB 서열은 박스와되어 있고 코돈 5에서 9까지의 범위를 포함한다 (Mitta 등 1997). DB 하류에 있는 추가의 cspB mRNA-16S rRNA 간의 가능한 염기 쌍 결합이 또한 나타나 있다. AUG 코돈은 원으로 쳐져있고, SD 서열을 박스로 쳐져있고 L-모양 화살표는 cspB 유전자가 lacZdp 융합된 위치를 나타낸다 (B) 번역 cspB-lacZ 융합체 제작물. 상부에, E. coli cspB 유전자가 그의 5' 말단으로부터 도시되어 있다. pB3, pB13 및 pB17에 있어서, lacZ 유전자는 잔기 +177( 3aa), +200 (13 aa) 및 +212 (17aa)에서 cspB와 융합되어 있다. pB 13sd 및 pB17sd는 각각 그들의 SD 서열이 5'-AGGA-3'에서 5'CTTC-3'로 전환된 것을 제외하고는 pB13 및 pB17과 동일하다. (C) 37에서 15℃로 온도 전이 전 (시간 0) 및 후 (1, 2 및 3사간 후)에 얻은 cspB-lacZ 제작물의 베타-갈락토시다제 활성. E. coli AR137 세포를 pB3, pB13, pB13sd, pB17 및 pB17sd로 형질전화하고 성장시켠 후, 대수 중식기 중간 (OD600=0.4)에, 배양액을 37에서 15℃로 전이하고, 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (D) 37에서 15℃로 온도 전이후 pB3, pB17 또는 pB13sd의 mRNA 수준: 온도 감소전이 전 (시간 0) 및 온도 전이 1, 2 및 3 시간 후 프라이머 연장에 의해 cspB-lacZ mRNA를 검출하였다. (E) pB3, pB13, pB17 및 pB13sd로부터의 mRNA 안정성: pB3, pB13, pB17sd로 형질 전환된 E. coli AR137 세포를 후술하는 조건에서 성장시켰다. 대수 증식기 중간에, 배양액을 15℃로 옮기고 30 분 후, 리팜피신을 최종 농도 0.2 mg/ml (시간 0)로 첨가하였다. 리팜피신 첨가 5, 10 및 20 분 후에 총 RNA를 추출하였다. cspB-lacZ mRnA들을 프라이머 연장에 의해 검출하였다.15 shows cspB translation enhancement by DB. (A) cspB-DB-inverse-DB complementarity: The cspB-DB sequence is boxed and covers the range of codons 5-9 (Mitta et al. 1997). Possible base pair binding between additional cspB mRNA-16S rRNA downstream of the DB is also shown. The AUG codons are circled, the SD sequences are boxed and the L-shaped arrows indicate the position at which the cspB gene was lacZdp fused (B) Translation cspB-lacZ fusion construct. At the top, the E. coli cspB gene is shown from its 5 'end. For pB3, pB13 and pB17, the lacZ gene is fused with cspB at residues +177 (3aa), +200 (13 aa) and +212 (17aa). pB 13sd and pB17sd are identical to pB13 and pB17 except that their SD sequences were converted from 5′-AGGA-3 ′ to 5′CTTC-3 ′, respectively. (C) Beta-galactosidase activity of cspB-lacZ constructs obtained before (time 0) and after (between 1, 2 and 3) temperature transition from 37 to 15 ° C. E. coli AR137 cells were transfected with pB3, pB13, pB13sd, pB17 and pB17sd and grown on them, then in the middle of logarithmic period (OD 600 = 0.4), the cultures were transferred from 37 to 15 ° C and beta-galacto Sidase activity was measured. (D) mRNA levels of pB3, pB17 or pB13sd after temperature transition from 37 to 15 ° C .: cspB-lacZ mRNA was detected by primer extension before temperature reduction (time 0) and 1, 2 and 3 hours after temperature transition. (E) mRNA stability from pB3, pB13, pB17 and pB13sd: E. coli AR137 cells transformed with pB3, pB13, pB17sd were grown under the following conditions. In the middle of the logarithmic growth phase, the culture was transferred to 15 ° C. and after 30 minutes, rifampicin was added at a final concentration of 0.2 mg / ml (time 0). Total RNA was extracted 5, 10 and 20 minutes after rifampicin addition. cspB-lacZ mRnAs were detected by primer extension.

도 16은 cspA의 번역을 향상시키는 완전히 결합되는 DB의 효과를 나타낸다. (A) 번역 cspA-lacZ 융합 제작물. cspA 유전자 구조가 5' 말단으로부터 상부에 나타나 있다. pJJG78DB1 및 pJJG78DB2를 실험 절차에서 기술하는 바와 같이 pJJG78로부터 제작하였다. pJJG78DB1 (12 쌍) 및 pJJG78DB2 (15 쌍)의 DB 서열이 하부에 도시되어 있다. (B) 15℃에서 저온 충격 후 cspA-lacZ 융합체 제작물의 베타-갈락토시다제 활성. pJJG78, pJJG78DB1 또는 PJJG78DB2로 형질전환된 E. coli AR137 세포가 LB 배지에서 성장되었고, 대수 증식기 (OD600=0.4) 중간에, 배양액을 37℃에서 15℃로 전이하였다. 상기 전이 전 (시간 0) 및 전이 1, 2, 및 3 시간 후에 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (C) cspA-lacZ mRNA의 결손. pJJG78, pJJG78DB1 또는 PJJG78DB2을 함유하는 E. coli AR 137 세포로부터 상술한 바와 같이 총 RNA를 추출하고 프라이머 연장의 주형으로 사용하였다. (D) cspA-lacZ 제작물로부터의 mRNA 안정성. pJJG78, pJJG78DB1 및 pJJG78DB2로 형질전환된 E. coli AR137 세포를 상술한 바와 같이 성장시켰다. 대수 증식기 중간에, 배양액을 15℃로 전이하고 30 분 후에 리팜피신을 최종농도 0.2 mg/ml (시간 0)로 첨가하였다. 리팜피신 첨가 5, 10 및 40 분 후에 총 RNA를 추출하였다. cspA-lacZ mRNA를 프라이머 연장으로 검출하였다.16 shows the effect of a fully bound DB to enhance the translation of cspA. (A) Translation cspA-lacZ fusion construct. The cspA gene structure is shown from the 5 'end up. pJJG78DB1 and pJJG78DB2 were constructed from pJJG78 as described in the experimental procedure. The DB sequences of pJJG78DB1 (12 pairs) and pJJG78DB2 (15 pairs) are shown below. (B) Beta-galactosidase activity of cspA-lacZ fusion constructs after cold shock at 15 ° C. E. coli AR137 cells transformed with pJJG78, pJJG78DB1 or PJJG78DB2 were grown in LB medium, and in the middle of the logarithmic growth phase (OD 600 = 0.4), the cultures were transferred from 37 ° C to 15 ° C. Beta-galactosidase activity was measured before (transmission time 0) and 1, 2, and 3 hours post-transition. (C) deletion of cspA-lacZ mRNA. Total RNA was extracted and used as a template for primer extension as described above from E. coli AR 137 cells containing pJJG78, pJJG78DB1 or PJJG78DB2. (D) mRNA stability from cspA-lacZ constructs. E. coli AR137 cells transformed with pJJG78, pJJG78DB1 and pJJG78DB2 were grown as described above. In the middle of the logarithmic growth phase, the cultures were transferred to 15 ° C. and 30 minutes later rifampicin was added at a final concentration of 0.2 mg / ml (time 0). Total RNA was extracted 5, 10 and 40 minutes after rifampicin addition. cspA-lacZ mRNA was detected by primer extension.

도 17 완전 쌍 DB가 37℃에서 번역을 향상시키는 것을 나타낸다. (A) pIN-lacZ 제작물. pJJG78 또는 pJJG78DB2로부터 XbaI-SalI 단편을 pIN-III의 XbaI-SalI 부위에 삽입시켜 pINZ 및 pINZDB1을 각각 만들고 pINZDB2, pINDB3 및 pINZDB4를 제조하는데 사용하였다. (B) pINZ-lacZ 제작물의 베타-갈락토시다제 활성. pINZ, pINZDB1, pINZDB2, pINZDB3 및 pINZDB4로 형질전환된 E. coli AR 137 세포 배양물을 도 1에서 설명된 동일 조건하에서 37℃에서 성장시켰다. IPTG (1 mM)을 대수증식기 중간에 각 배양액에 첨가하였다. IPTG 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 2 및 3 시간 후에 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (C) SD, AUG 및 DB의 위치를 나타내는 pIN-lacZ 제작물의 mRNA 서열. pJJG78에서의 lacZ는 10-쌍 DB를 가진다. 다섯 번째 코돈 후에 위치하는 완전한 DB 쌍은 역 DB와 상보적인 16 잔기를 가진다. (D)은 pINZ-lacZ 제작물의 베타-갈라토시다제 합성 율을 나타낸다. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli AR137 세포의 배약액을 상술한 조건하에서 37℃에서 성장시켰다. 각 배양액에 IPTG (1 mM)을 대수 증식기 중간에 첨가하였다. IPTG 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 2, 3 및 4 시간 후에 베타-갈락토시다제 합성율을 측정하였다. 세포를 트란스-[35S]-메티오닌으로 맥동-표지시켰다. 각 시점으로부터 세포 추출물을 5% SDS-PAGE로 분석하고 포스포이메저로 베타-갈락토시다제6jd을 측정하였다. pINZ 및 pINZDB1의 베타-갈락토시다제 합성 비율이 각 시점에서 나타나 있다.17 shows that the complete pair DB improves translation at 37 ° C. (A) pIN-lacZ construct. XbaI-SalI fragments from pJJG78 or pJJG78DB2 were inserted into the XbaI-SalI site of pIN-III to make pINZ and pINZDB1 and used to prepare pINZDB2, pINDB3 and pINZDB4, respectively. (B) Beta-galactosidase activity of the pINZ-lacZ construct. E. coli AR 137 cell cultures transformed with pINZ, pINZDB1, pINZDB2, pINZDB3 and pINZDB4 were grown at 37 ° C. under the same conditions described in FIG. 1. IPTG (1 mM) was added to each culture in the middle of the logarithmic phase. Beta-galactosidase activity was measured before IPTG addition (time 0) and after 0.5, 1, 2 and 3 hours. (C) mRNA sequence of pIN-lacZ construct showing the location of SD, AUG and DB. lacZ at pJJG78 has a 10-pair DB. The complete DB pair located after the fifth codon has 16 residues complementary to the inverse DB. (D) shows the beta-galatosidase synthesis rate of the pINZ-lacZ preparation. Dilutions of E. coli AR137 cells containing pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. under the conditions described above. IPTG (1 mM) was added to each culture in the middle of the logarithmic growth phase. Beta-galactosidase synthesis rates were measured before IPTG addition (time 0) and after 0.5, 1, 2, 3 and 4 hours. The cells were pulsated-labeled with trans- [ 35 S] -methionine. Cell extracts from each time point were analyzed by 5% SDS-PAGE and beta-galactosidase by phosphomes 6jd was measured. The beta-galactosidase synthesis ratios of pINZ and pINZDB1 are shown at each time point.

도 18은 pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환된 E. coli JM83의 리보좀 분획을 나타낸다. 리보좀 입자는 Dammel 및 Noller 1995에 의해 설명된 바와 같이 분리하였다. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli JM83의 배양액을 50 mg/ml의 암피실린을 함유하는 LB 배지에서 37℃에서 성장시켰다. 대수증식기 중간에 (OD600=0.4) 1 mM IPTG을 각 배양액에 첨가하였다. 클로맘페니콜 (0.1 mg/ml)을 IPTG 첨가 15, 30 및 60 분 후에 첨가하였다. 다음 세포 추출물을 5-40% (w/w) 수크로즈 구재물의 상부상에 깔았다. 폴리좀 및 리보좀 단위체을 151,000xg에서 2.5 시간 동안 4℃에서 원심분리하여 분리하였다. FPLC 시스템을 사용하여 폴리좀 프로필을 검출하였다 각 분획물 (0.5 ml)로부터 0.2 ml을, Minifolod II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell)을 사용하여 니트로셀룰로즈 막상에 옮겼다. lacZ mRNA를 [32P]-표지 M13-47을 사용하여 하이브리드화 함으로써 검출하였다. 상기 하이브리드화로부터의 포스포이메저 값을 우측에 도시하였다. pINZ 및 pINZDB1 mRNA들을 막힌 및 열린 사각형으로 각각 표시하였다.18 shows the ribosomal fraction of E. coli JM83 transformed with pINZ or pINZDB1. Ribosome particles were isolated as described by Dammel and Noller 1995. Cultures of E. coli JM83 containing pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. in LB medium containing 50 mg / ml ampicillin. In the middle of the logarithmic phase (OD 600 = 0.4) 1 mM IPTG was added to each culture. Clomamphenicol (0.1 mg / ml) was added 15, 30 and 60 minutes after IPTG addition. Cell extracts were then spread on top of 5-40% (w / w) sucrose constructs. Polysomes and ribosomal units were separated by centrifugation at 15 ° C. for 2.5 hours at 4 ° C. Polysome Profiles were Detected Using the FPLC System 0.2 ml from each fraction (0.5 ml) was transferred onto nitrocellulose membranes using the Minifolod II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell). lacZ mRNA was detected by hybridization using [ 32 P] -labeled M13-47. Phosphoriser values from the hybridization are shown on the right. pINZ and pINZDB1 mRNAs are indicated by blocked and open squares, respectively.

도 19 37℃에서 완전히 결합하는 DB에 의한 번역 향상을 나타낸다. (A) pINZ 및 pINZDB1 mRNA의 측정. pINZ 또는 pINZDB1을 함유하는 E. coli JM83의 배양액을 4도에 설명한 조건하에서 37℃에서 배양하였다. IPTG (1 mM) cjar 후 15, 30 및 60 분 후에 추출한 총 RNA를 상술한 절차에 따라 프라이머 연장용 주형으로 사용하였다. (B) 다중-복사 발현 시스템에서의 pINZ 및 pINZDB1의 베타-갈락토시다제 활성. pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환된 E. coli JM83을 도 20A에서 설명한 조건에서 37℃에서 성장시켰다. IPTG 91mM) 첨가 전 (시간 0) 및 0.5, 1, 1.5, 2 및 2.5 시간 후 (개방 원 및 사각형)에서 베타-갈랄토시다제 활성을 측정하였다. 막힌 원 및 사각형은 IPTG 부재시의 활성을 나타낸다.19 Enhancement of translation by fully binding DB at 37 ° C. (A) Measurement of pINZ and pINZDB1 mRNAs. Cultures of E. coli JM83 containing pINZ or pINZDB1 were incubated at 37 ° C. under the conditions described in FIG. Total RNA extracted 15, 30 and 60 minutes after IPTG (1 mM) cjar was used as a template for primer extension according to the procedure described above. (B) Beta-galactosidase activity of pINZ and pINZDB1 in a multi-copy expression system. E. coli JM83 transformed with pINZ or pINZDB1 were grown at 37 ° C. under the conditions described in FIG. 20A. Beta-galaltosidase activity was measured before (hour 0) and 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 hours (open circles and squares) before addition. Blocked circles and squares indicate activity in the absence of IPTG.

도 20은 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제의 무세포 (cell free0 합성을 나타낸다. (A) pINZ 또는 pINZDB1 DNA (160 ng; 1ul)를 E. coli 30S 추출물 (20 ul) (Promega)에 첨가하고 전사-번역 결합 반응을 실시하였다. 레인 1, pINZ DNA; 레인 2, pINZDB1 DNA; 및 레인 3, 첨가된 DNA가 없는 대조 반응물. 샘플들을 아세톤으로 침전시키고 15% SDS-PAGE로 분석하여 베타-갈락토시다제의 생성을 검출하였다. (B) pIN 및 pINZDB1으로부터의 시간 과정 시험관 합성을 상술한 바와 같이 실시하였다. 37℃에서 15, 30, 60 및 120 분간 항온처리후 샘플을 취하였다. (C) 상술한 각 시간 과정 실험으로부터의 각 반응을 비 방사성 메티오닌을 사용하여 이중으로 실시하고, 니트로셀룰로즈 막에 옮기고 [32P] 표지 M13-47 올리고뉴클레오타이드와 하이브리드화시켰다.20 shows cell free0 synthesis of beta-galactosidase from pINZ and pINZDB1. (A) pINZ or pINZDB1 DNA (160 ng; 1 ul) was extracted from E. coli 30S extract (20 ul) (Promega) And a transcription-translational binding reaction, lane 1, pINZ DNA; lane 2, pINZDB1 DNA; and lane 3, control reaction without added DNA.Samples were precipitated with acetone and analyzed by 15% SDS-PAGE. Production of beta-galactosidase was detected (B) Time course in vitro synthesis from pIN and pINZDB1 was performed as described above Samples were taken after incubation at 37 ° C. for 15, 30, 60 and 120 minutes. (C) Each reaction from each of the time course experiments described above was run in duplicate using non-radioactive methionine, transferred to nitrocellulose membrane and hybridized with [ 32 P] labeled M13-47 oligonucleotide.

도 22는 S2-결핍 리보좀을 사용하여 세포내에서 pINZDB1의 번역 향상을 나타낸다. (A) pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제 활성. E. coli CS240 및 CS239 (Shean 및 Gottesman 1992)를 pINZ 또는 pINZDB1으로 형질전환시키고 LB 배지에서 30℃에서 성장시켰다. 대수증식기 중간에 세포를 IPTG 1 mM 존재하에서 42℃로 옮겼다. 42℃로 전이전 (시간 )) 및 0.5, 1, 1.5, 2.5 및 3.5 시간 후에 Miller 단위로 베타-갈락토시다제 활성을 측정하였다. (B) S2-결핍 리보좀을 사용한 pINZDB1 및 pINZrks의 세포내에서의 상대적 lacZ 발현 유도. 42℃로의 번이 전 (시간 0), CS240에 대한 CS239에서 pINZ 및 pINZDB1으로부터의 베타-갈락토시다제 발현 비율을 1로서 측정하고 이에 따라 42℃로의 전이후의 비율을 계산하였다.22 shows enhanced translation of pINZDB1 in cells using S2-deficient ribosomes. (A) Beta-galactosidase activity from pINZ and pINZDB1. E. coli CS240 and CS239 (Shean and Gottesman 1992) were transformed with pINZ or pINZDB1 and grown at 30 ° C. in LB medium. In the middle of the logarithmic phase the cells were transferred to 42 ° C. in the presence of 1 mM IPTG. Beta-galactosidase activity was measured in Miller units prior to transition to 42 ° C. (hours) and after 0.5, 1, 1.5, 2.5 and 3.5 hours. (B) Induction of relative lacZ expression in cells of pINZDB1 and pINZrks using S2-deficient ribosomes. Before the transition to 42 ° C. (time 0), the rate of beta-galactosidase expression from pINZ and pINZDB1 at CS239 for CS240 was determined as 1 and thus the rate after transition to 42 ° C. was calculated.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 박테리아에서 저온 충격을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 연장시키는 분리된 핵산 분자를 포함한다.The present invention encompasses isolated nucleic acid molecules that prolong the expression of cold shock inducing genes under conditions of physiological stress leading to cold shock in bacteria.

본 발명은 생리적 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 발현을 억제하는 분리된 핵산 분자를 또한 포함한다.The invention also encompasses isolated nucleic acid molecules that inhibit the expression of cold shock inducing genes under physiological conditions.

본 발명은 박테리아에서 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 저온 충격 유도 유전자의 번역을 향상시키는 분리된 핵산 분자를 또한 포함한다.The invention also encompasses isolated nucleic acid molecules that enhance the translation of cold shock inducing genes under conditions of physiological stress that elicit cold shock responses in bacteria.

저온 충격 유도 단백질을 코딩하는 mRNA 전사체의 5'-미번역 부위 (5'-UTR)에 의해 중재되는, 박테리아의 저온 충격 반응을 이끌어내는 생리적 스트레스의 조건하에서 발현되는 유전자의 억제를 조절하는 세가지 본질적인 과정이 발견되었다. 저온 충격 mRNA 전사체의 5'-UTR의 특수 부위가 (A) 저온 충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스에 세포가 노출된 후 cs 유전자 발현의 일시적 본성, (B) 생리적 온도에서 cs 유전자 발현의 억제, 및 (C) 리보좀에 의한 저온 충격 유도 mRNA 전사체의 번역 향상을 매개한다.Three essential factors that regulate the suppression of genes expressed under conditions of physiological stress that elicit a cold shock response in bacteria, mediated by the 5'-untranslated region (5'-UTR) of mRNA transcripts encoding cold shock inducing proteins The process was found. Special regions of the 5'-UTR of cold shock mRNA transcripts (A) transient nature of cs gene expression after cell exposure to physiological stresses that induce a cold shock response, (B) inhibition of cs gene expression at physiological temperature, And (C) mediate translation enhancement of cold shock induced mRNA transcripts by ribosomes.

이러한 억제 요소 단독 또는 이들 자체의 조합 또는 당해 분야에 공지된 다른 억제 서열, 예를 들어, 프로모터, 하류 박스 및 전사 종결 서열과의 조합을 코딩하고 있는 DNA 제작물을 박테리아의 저온 충격 반응을 유도하는 생리적 조건하에서 cs 유전자 또는 이형 유전자의 발현을 연장시키고 번역 효율을 향상시키며 및 정상 생리적 조건하에서 상기 유전자들의 발현을 억제하는 것에 대하여 이용할 수 있다. 이러한 것은, 생리적 온도에서 불안정할 수 있거나, 생리적 온도때 숙주 세포내에서 봉입체 (inclusion body)로 부적절하게 겹쳐지거나 존재하건, 또는 숙주세포에 의해 붕괴될 수 있는, 바람직한 단백질 생성물의 과량 발현 (hyper-expression)에 유리하다.DNA constructs encoding such inhibitory elements alone or in combinations thereof or in combination with other inhibitory sequences known in the art, such as promoters, downstream boxes, and transcription termination sequences, may be used to induce physiological induction of bacterial low temperature shock responses. It can be used for prolonging the expression of cs gene or heterologous gene under conditions, improving the translation efficiency and inhibiting the expression of these genes under normal physiological conditions. This may result in hyper-expression of the desired protein product, which may be unstable at physiological temperature, improperly overlapped or present in an inclusion body in the host cell at physiological temperature, or may be disrupted by the host cell. expression)

본 발명은 상기 바람직한 단백질 생성물이 과량 발현되는 조건하에서 정상 세포 단백질의 번역이 저해된다는 장점을 또한 제공한다. 이러한 것은 상기 바람직한 생성물이 숙주 세포에 축척되게하며 숙주 세포 폴리펩티드로부터 상기 바람직한 생성물을 분리하는 것을 단순하게 한다.The present invention also provides the advantage that the translation of normal cell proteins is inhibited under conditions in which the preferred protein product is overexpressed. This allows the desired product to accumulate in the host cell and simplify the separation of the desired product from the host cell polypeptide.

따라서, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 상술한 요소를 포함하는 벡터를 가지고 있는 형질전환 박테리아 및 하나 또는 그 이상의 상술한 요소 및 발현용 목적 유전자 서열을 가지는 벡터를 가지는 형질 전환 박테리아를 또한 포함한다. 그러한 목적 서열은 저온 충격 유전자 서열 또는 이형 유전자일 수 있다.Accordingly, the present invention also encompasses transgenic bacteria having a vector comprising one or more of the aforementioned elements and a transgenic bacterium having one or more of the aforementioned elements and a vector having the gene sequence of interest for expression. Such target sequences may be cold shock gene sequences or heterologous genes.

Sprengart 등에 의해 보고된 바와 같이, 박테리아의 하류 박스(DB)는 단백질을 생성하는 mRNA의 번역에 중요한 역할을 한다. 상기 DB는 3' 말단 근처의 막테리아 16S rRNA의 일부와 결합하고 및 번역이 일어나도록 적절한 상대적인 위치에 상기 mRNA 및 rRNA를 위치시킨다.As reported by Sprengart et al., The bacterial downstream box (DB) plays an important role in the translation of mRNA producing proteins. The DB binds to a portion of the membrane 16S rRNA near the 3 'end and places the mRNA and rRNA in appropriate relative positions for translation to occur.

ADB 가 과발현된 mRNA의 DB와 결합하는 시간 동안, 상기 16S rRNA는 상기 결합된 과발현된 mRNA보다는 세포 mRNA의 번역에 참가할 수 없다. 박테리아의 전체 단백질 제조 기구는 박테리아 모든 또는 실질적으로 모든 16S rRNA와 결합하는 16s RNA의 ADB에 상보적인 DB를 코팅하는 mRNA를 박테리아에 공급함으로써 그 활동이 중지될 수 있다.During the time when ADB binds to the DB of overexpressed mRNA, the 16S rRNA cannot participate in the translation of cellular mRNA rather than the bound overexpressed mRNA. Bacterial whole protein production machinery can be suspended by supplying the bacteria with an mRNA that coats the DB complementary to the ADB of the 16s RNA that binds all or substantially all of the 16S rRNAs.

본 명세서에서 사용된 용어 ″상보적″은 ″실질적으로 상보적″인 것을 포함한다. 따라서, 용어 ″상보적″은 완전한 상보성을 요하지 않는다. 두 서열이 ″상보적″이라는 것은 참조 문헌에 포함된 Kahl, Dictionary of Gene Technology VCH Publisher, InC (1995)에서 정의한 바대로 이다. 즉 두 누클레오티드 서열이 왓슨-크릭 염기 결합 법칙에 따라서 서로 수소 결합된 이중 나선을 형성할 수 있다면 상보적이다. 두 상보 RNA 서열 또는 RNA 및 DNA 서열은 A-U, G-C 또는 G-U의 결합을 형성한다. ″완전한 상보성″이 필요치 않다.The term ″ complementary ″ as used herein includes ″ substantially complementary ″. Thus, the term ″ complementary ″ does not require complete complementarity. The two sequences are `` complementary '' as defined by Kahl, Dictionary of Gene Technology VCH Publisher, InC (1995), incorporated by reference. That is, it is complementary if the two nucleotide sequences can form a double helix that is hydrogen bonded to each other according to the Watson-Crick base binding law. Two complementary RNA sequences or RNA and DNA sequences form a bond of A-U, G-C or G-U. ″ Complete complementarity ″ is not needed.

본 명세서에서 사용된 ″동족체″는 참조된 핵산 서열과 실질적으로 동일한 분자 서열을 가지나, 첨가체, 결손체 또는 치환체를 포함할 수 있는 분자를 가르킨다. 동족체 분자는 저 또는 고 스트린젠시 (stringency) 조건하에서 참조 핵산 분자화 정밀하게 상보적인 핵산과 하이브리드하고 및 참조된 핵산과 동일한 기능을 수행하는 그러한 분자로서 정의된다.As used herein, "homolog" refers to a molecule that has a molecular sequence that is substantially the same as the referenced nucleic acid sequence, but may include an additive, a deletion or a substituent. Homologous molecules are defined as such molecules that hybridize with reference nucleic acid molecularly precisely complementary nucleic acids under low or high stringency conditions and perform the same function as the referenced nucleic acid.

제한적이지 않은 예를 들면, 하이브리드화를 위한 저 스트린젠시 조건은: DNA를 함유하는 필터를 40℃에서 6시간동안 35% 포름알데히드 5xSSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, 0.1% PVP, 0.1% Ficoll, 1% BSA, 및 500 μg/ml 연어 정자 DNA, 10% (wt/vol) 덱스트란 설페이트, 및 5-20x106cpm32P-표지 탐침자를 함유하는 용액에서 예비 가열한다. 다음, 필터를 40℃에서 18-20 시간 동안 하이브리드 혼합물에서 항온처리하고 및 55℃에서 1.5 시간동안 2xSSC, 25 mM Tris-HCl (pH 7.4), 5 mM EDTA 및 0.1% SDS를 함유하는 용액에서 세척한다. 이 세척 용액은 새로운 세척 용액으로 교체되고 60℃에서 1.5 시간 더 항온처리한다. 상기 필터를 건조 블랏시키고 방사선 자동사진법을 수행하기 위해 노출시킨다. 바람직하게는 또는 필요하다면, 세 번째 세척 단계를 1.5 시간 동안 65-68℃에서 실시하고 상기 필터를 필름에 재 노출시킨다.For example, and not by way of limitation, low stringency conditions for hybridization are: a filter containing DNA is run at 40 ° C. for 6 hours at 35% formaldehyde 5 × SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, Preheat in a solution containing 0.1% PVP, 0.1% Ficoll, 1% BSA, and 500 μg / ml salmon sperm DNA, 10% (wt / vol) dextran sulfate, and 5-20 × 10 6 cpm 32 P-labeled probe do. The filter is then incubated in the hybrid mixture at 40 ° C. for 18-20 hours and washed in a solution containing 2 × SSC, 25 mM Tris-HCl (pH 7.4), 5 mM EDTA and 0.1% SDS at 55 ° C. for 1.5 hours. do. This wash solution is replaced with a fresh wash solution and incubated another 1.5 hours at 60 ° C. The filter is blotted dry and exposed to perform radiography. Preferably or if necessary, a third washing step is carried out at 65-68 ° C. for 1.5 hours and the filter is reexposed to the film.

제한적이지 않은 예를 들면, 고 스트린젠시 조건은 하기와 같다: 탐침될 핵산을 함유하는 필터를 65℃에서 8시간 내지 밤새, 6xSSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.02 % PVP, 0.02 % Ficoll, 0.02 % BSA 및 500 μg/ml 변성 연어 정자 DNA를 함유하는 완충액에서 예비 하이브리드화 시킨다. 이 필터를 65℃에서 48시간동안 100 μg/ml 변성 연어 정자 DNA 및 5-20x106 32P-표지 탐침자를 함유하는 예비 하이브리드화 혼합액에서 하이브리드화 된다. 필터의 세척은 37℃에서 1시간동안 2xSSC, 0.01 PVP, 0.01% Ficoll 및 0.01% BSA를 함유하는 용액내에서 시행된 후, 50℃에서 45분간 0.1xSSC내에서 세척한다. 필터를 건조 블랏시키고 자동 방사선 사진법을 수행하기 위해 노출시킨다. 당해 분야에 주지된 고 및 저 스트린젠시 하이브리드화에 대한 다른 방법이 대체 사용될 수 있다.For example, and not by way of limitation, high stringency conditions are as follows: the filter containing the nucleic acid to be probed was run at 65 ° C. for 8 hours to overnight, 6 × SSC, 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1 mM EDTA, 0.02. Prehybridization is performed in a buffer containing% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA and 500 μg / ml denatured salmon sperm DNA. The filter is hybridized in a prehybridization mixture containing 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA and 5-20 × 10 6 32 P-labeled probes at 65 ° C. for 48 hours. Washing of the filter was carried out in a solution containing 2 × SSC, 0.01 PVP, 0.01% Ficoll and 0.01% BSA for 1 hour at 37 ° C., followed by washing in 0.1 × SSC for 45 minutes at 50 ° C. The filter is blotted dry and exposed to perform autoradiography. Alternative methods for high and low stringency hybridization, well known in the art, may be used alternatively.

주지된 바와 같이, ADB는 16S rRNA의 디코딩 부위 근처에 있는, 16S rRNA의 3' 말단 부위에 위치한 약 14 염기의 뉴클레오디드 서열이다. 알려진 박테리아의 16S rRNA 뉴클레오티드 서열은 공지되어 있고 GenBank 데이터베이스에서 발견할 수 있다. 따라서, 선택된 박테리아데 대하여, 서열이 알려진 박테리아, 예를 들어, E. coli에서 ADB의 서열과 비교함으로써 ADB는 용이하게 확인될 수 있다. 일단, ADB가 확인되면, 상기 ADB에 상보적인 DB를 제작할 수 있고 후술하는 바와 같이 적절한 mRNA에 함유되게 할 수 있다.As noted, the ADB is a nucleotide sequence of about 14 bases located at the 3 'end portion of the 16S rRNA, near the decoding site of the 16S rRNA. Known bacteria 16S rRNA nucleotide sequences are known and can be found in the GenBank database. Thus, for a selected bacterium, the ADB can be readily identified by comparing the sequence of the ADB to a known bacterium, eg, E. coli. Once the ADB is identified, a DB complementary to the ADB can be prepared and allowed to be contained in the appropriate mRNA as described below.

본 발명의 mRNA는 분리된 mRNA 또는 분리된 DNA로부터 전사되어진 mRNA이다. 상기 mRNA는 개시코돈 바람직하게는 AUG인 코돈을 포함한다. 상기 mRN에 대한 다른 적합한 개시 코돈은 GUG 및 UUG를 포함한다.The mRNA of the present invention is mRNA isolated or mRNA transcribed from the isolated DNA. The mRNA comprises a codon that is an initiation codon, preferably AUG. Other suitable start codons for the mRN include GUG and UUG.

본 발명의 mRNA는 또한 통상적으로 개시코돈에 3'인 하류 박스 서열을 포함한다. DB의 코돈은 상기 개시코돈과 프레임내 (in-frame)에 있을 수 또는 없을 수 있다. 상기 DB 서열은 개시 코돈 바로 옆에 있을 수 있어서 간섭 (intervening) 뉴클레오타이드가 없다. 일반적으로, 상기 DB는 1과 30 뉴클레오타이드 크기사이의 간섭 뉴클레오타이드의 의해 개시 코돈으로부터 떨어져 있다. 상기 간섭 서열의 염기 서열은 중요치 않고 임의의 뉴클레오타이드 서열로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 간섭 뉴클레오타이드 서열은 7 내지 15 뉴클레오타이드 크기이고 가장 바람직하게는 12 뉴클레오타이드 크기이다. 또한, 상기 DB는 상기 개시 코돈과 중첩될 수 있다. 즉, 본 발명의 mRNA의 개시 코돈의 세 뉴클레오타이드 중에서 임의의 하나가 DB의 5' 말단을 형성할 수 있다.MRNAs of the invention also typically comprise a downstream box sequence that is 3 'to the initiation codon. The codon of the DB may or may not be in-frame with the initiation codon. The DB sequence can be right next to the initiation codon so that there are no intervening nucleotides. In general, the DB is spaced from the initiation codon by interfering nucleotides between 1 and 30 nucleotides in size. The base sequence of the interference sequence is not critical and may consist of any nucleotide sequence. Preferably, the interfering nucleotide sequence is 7 to 15 nucleotides in size and most preferably 12 nucleotides in size. In addition, the DB may overlap with the start codon. That is, any one of the three nucleotides of the start codon of the mRNA of the present invention may form the 5 'end of the DB.

본 발명의 mRNA의 DB 서열은 박테리아의 16S rRNA의 ADB에 상보적인 뉴클레오타이드 서열이다. DB가 20 염기이상일 수 있지만, 일반적으로, DB는 6 내지 20 염기 크기이고 바람직하게는 8 내지 14 염기 크기이다. 예를 들어, 상기 DB는 ADB에 3', 5' 또는 둘 다인 뉴클레오타이드에 상보적인 뉴클레오타이드를 함유할 수 있다. DB의 길이에 관계없이, DB와 ADB 간의 더 높은 상보성은 더 효과적인 결합(annealing)과 연관이 있고, 이는 본 발명의 방법에 따라서, 박테리아 단백질 합성을 더 효과적으로 저해하는 결과를 낳는다The DB sequence of the mRNA of the present invention is a nucleotide sequence complementary to the ADB of the bacterial 16S rRNA. Although the DB may be at least 20 bases, in general, the DB is 6 to 20 bases in size and preferably 8 to 14 bases in size. For example, the DB may contain nucleotides that are complementary to nucleotides that are 3 ', 5' or both in ADB. Regardless of the length of the DB, higher complementarity between the DB and ADB is associated with more effective annealing, which results in more effective inhibition of bacterial protein synthesis, according to the method of the present invention.

개시 코돈, DB 및 임의의 간섭 서열외에, 본 발명의 mRNA 제작물은 개시 코돈의 5'에 또는 DB의 3'에 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있다.In addition to the start codon, the DB and any interfering sequences, the mRNA constructs of the invention may comprise a nucleotide sequence at 5 'of the start codon or at 3' of the DB.

예를 들어, mRNA 제작물은 폴리펩티드를 코딩하는 DB의 3'에 서열을 포함하거나 종결코돈을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 mRNA 제작물은 미번역 서열 및/또는 샤인-달가노 서열을 개시코돈 5'에 함유할 수 있다.For example, the mRNA construct may comprise a sequence at 3 'of the DB encoding the polypeptide or include a stop codon. Likewise, the mRNA construct may contain an untranslated sequence and / or a shine-dalgano sequence at initiation codon 5 '.

5' 또는 3' 말단에 임의의 추가 뉴클레오타이드를 제외하고, 개시토돈, 임의의 간섭 서열 및 DB를 포함하여, mRNA 제작물의 길이는 8 뉴클레오타이드 및 45 뉴클레오타이드 사이의 길이이다. 물론, 상기 mRNA가 샤인-달가노 서열과 같은 상기 필요 성분에 더하여 5' 또는 3' 서열을 포함하는 경우, mRNA는 더길어져서 수백 뉴클레오타이드 길이까지 될 수 있다.Except for any additional nucleotides at the 5 'or 3' end, the length of the mRNA construct, including the starting todon, any interfering sequence, and the DB, is between 8 nucleotides and 45 nucleotides in length. Of course, if the mRNA comprises a 5 'or 3' sequence in addition to the necessary components, such as the Shine-Dalgarno sequence, the mRNA can be longer to hundreds of nucleotides in length.

바람직하게는, 필요하지 않더라도, 상기 mRNA 제작물은 RNA 엔도뉴클레아제에 대한 효소절단 장소가 없다. 특히 바람직하게는 상기 제작물의 필수 부분을 포함하는 mRNA 제작물의 일부분, 즉 개시 코돈 및 DB에 RNA 엔도뉴클레아제에 대한 효소절단 장소가 없는 것이고, 만약 그렇지 않으면, 상기 mRNA 제작물이 분해되며 박테리아 16S rRNA를 자유롭게하여 박테리아 mRNA에 결합하게 된다.Preferably, although not required, the mRNA construct lacks an enzyme cleavage site for RNA endonucleases. Particularly preferably there is no enzymatic cleavage site for the RNA endonuclease in the portion of the mRNA construct comprising the essential portion of the construct, ie the start codon and the DB, otherwise the mRNA construct will be degraded and the bacterial 16S rRNA Freely binds to bacterial mRNA.

본 발명의 mRNA 제작물은 박테리아에서 자연적으로 발견되는 mRNA 서열과 유사하거나 동일한 서열을 가질 수 있다. 예를 들어, E. coli 단백질 CspA, CspB, CspG, CsdA 및 RbfA 용 mRNA와 같은, 수개의 저온 냉각 단백질용 mRNA들은 샤인-달가노 서열, 개시 코돈 및 E. coli 16S rRNA의 ADB에 실질적으로 상보적인 하류 박스를 포함한다. 샤인-달가노 서열, 개시 코돈 및 E. coli ADB에 상보적인 하류 박스를 포함하는 다른 E. coli mRNA들은 RecA, Hns, NusA, InfB 및 CspD를 포함한다.MRNA constructs of the invention may have sequences that are similar or identical to mRNA sequences found naturally in bacteria. For example, mRNAs for several cold cooling proteins, such as mRNAs for the E. coli protein CspA, CspB, CspG, CsdA and RbfA, are substantially complementary to the ADB of the shine-dalgano sequence, the start codon and the E. coli 16S rRNA. Includes a downstream box. Other E. coli mRNAs, including the Shine-Dalgarno sequence, initiation codons and downstream boxes complementary to E. coli ADB, include RecA, Hns, NusA, InfB and CspD.

mRNA 제작물에 적합한 DB의 비 제한적 실시예가 하기에 제시된다. 하기 각각의 DB는 ADB가 가지는 E. coli 16S rRNA의 ADB에 실질적으로 상보적이다.Non-limiting examples of suitable DBs for mRNA constructs are shown below. Each DB below is substantially complementary to the ADB of E. coli 16S rRNA with ADB.

ADB 3'(-1481)UACUUAGUGUUUCA(-1469)5'(SEQ ID NO:1)ADB 3 '(-1481) UACUUAGUGUUUCA (-1469) 5' (SEQ ID NO: 1)

DB#1: 5'AUGACUGGUAUCGU3'(SEQ ID NO:2)DB # 1: 5'AUGACUGGUAUCGU3 '(SEQ ID NO: 2)

DB#2: 5'AUGACUGGUUUCGU3'(SEQ ID NO:3)DB # 2: 5'AUGACUGGUUUCGU3 '(SEQ ID NO: 3)

DB#3: 5'AUGACUGGUUUAGU3'(SEQ ID NO:4)DB # 3: 5'AUGACUGGUUUAGU3 '(SEQ ID NO: 4)

DB#4: 5'AUGAGUUAUGUAGA3'(SEQ ID NO:5)DB # 4: 5'AUGAGUUAUGUAGA3 '(SEQ ID NO: 5)

DB#5: 5'AUGGCGAAAAGAAU3'(SEQ ID NO:6)DB # 5: 5'AUGGCGAAAAGAAU3 '(SEQ ID NO: 6)

본 발명에 따른 적당한 mRNA 제조물은 상기 DB중 어느하나 또는 기타 적당한 DB를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면:Suitable mRNA preparations according to the present invention can be prepared using any of the above or other suitable DBs. For example:

5'AUGX(n)AUGACUGGUAUCGU3'(SEQ ID NO:7)5'AUGX (n) AUGACUGGUAUCGU3 '(SEQ ID NO: 7)

상기 서열에서 n은 0 내지 30까지의 전체 수, X는 G, C, U 또는 A이고 각각의 X 발생은 또다른 X 발생과 동일하거나 동일하지 않다. 대안적으로, DB의 5' 말단은 개시 코돈과 겹친다.Wherein n is the total number from 0 to 30, X is G, C, U or A and each X occurrence is the same or not the same as another X occurrence. Alternatively, the 5 'end of the DB overlaps the start codon.

본 발명의 DNA는 본 발명의 mRNA 제조물에 적당한 mRNA를 암호화한 분리 DNA이다. DNA는 추가로 개시코돈의 5' 방향쪽에 프로모터 서열을 포함한 부가 뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 상기 프로모터 서열은 mRNA 제조물의 전사를 조절하는데 사용될 수 있다. DNA는 개시 코돈의 5' 방향으로 샤인-달가노 서열과 같은 프로모터 이외의 기능을 갖는 서열 및/또는 알 수 없는 작용을 갖는 서열을 포함할 수 있다. DNA는 mRNA 제조물의 DB를 코딩한 부분의 3' 방향으로 종결 코돈 서열, 또는 폴리펩티드를 인코딩한 서열 및 전사 종결에 요구되는 서열을 포함할 수 있다.The DNA of the present invention is isolated DNA encoding mRNA suitable for the mRNA preparation of the present invention. The DNA may further comprise additional nucleotide sequences comprising a promoter sequence towards the 5 'direction of the start codon. The promoter sequence can be used to regulate transcription of mRNA preparations. The DNA may comprise a sequence having a function other than a promoter such as a shine-dalgano sequence in the 5 'direction of the initiation codon and / or a sequence having an unknown action. The DNA may comprise a stop codon sequence in the 3 'direction of the portion encoding the DB of the mRNA preparation, or a sequence encoding a polypeptide and a sequence required for transcription termination.

본 발명의 mRNA 제조물을 코딩하기에 적당한 DNA의 예로는 5'ATGY(n)ATGACTGGTATCGT3'(SEQ ID NO:8)이며, 상기 서열에서 n은 0 내지 30까지의 전체 수, Y는 G, C, T 또는 A이고, 각각의 Y 발생은 또다른 Y 발생과 동일하거나 동일하지 않다. 대안적으로, DB의 5' 말단은 개시코돈 ATG와 겹친다. DNA는 DNA의 5' 및/또는 3' 말단에 부가 서열을 포함할 수 있다.An example of a DNA suitable for encoding an mRNA preparation of the invention is 5'ATGY (n) ATGACTGGTATCGT3 '(SEQ ID NO: 8), where n is the total number from 0 to 30, Y is G, C, T or A, and each Y occurrence is the same or not the same as another Y occurrence. Alternatively, the 5 'end of the DB overlaps the start codon ATG. DNA may include additional sequences at the 5 'and / or 3' ends of the DNA.

본 발명의 DNA 서열은 플라스미드 또는 파아지 벡터와 같은 매개체 또는 클로닝 벡터내에 포함될 수 있다. 벡터내의 DNA 서열은 개시코돈의 5' 방향에 위치한 프로모터 서열의 조절하에 위치시킬 수 있다. 본 발명의 DNA를 포함한 이들 벡터는 본 발명의 mRNA를 과다발현하는데 사용될 수 있는 숙주 박테리아를 형질전환하는데 사용될 수 있으며, 즉, 유사 비형질전환된 박테리아에서 생산되는 것 보다 높은 수준으로 형질전환된 박테리아에서 mRNA가 제조된다. 클로닝 벡터에 의해 형질전환될 수 있는 어떠한 박테리아도 본 발명의 DNA 서열의 숙주로 적당하다. 클로닝 벡터의 제조 및 박테리아 형질전환 방법은 본 분야에 널리 알려져 있으며, 예를 들면, 본원에 참고문헌으로 인용된 오수벨(Ausubel)등의 문헌 ″최근 분자 생물학 프로토콜″, J. Wiley & Sons, Inc.(1995)에 기재되어 있다.DNA sequences of the invention can be included in mediators or cloning vectors, such as plasmids or phage vectors. The DNA sequence in the vector can be located under the control of a promoter sequence located in the 5 'direction of the start codon. These vectors, including the DNA of the present invention, can be used to transform host bacteria that can be used to overexpress the mRNA of the present invention, ie bacteria transformed to higher levels than those produced in similar untransformed bacteria. MRNA is prepared. Any bacterium that can be transformed by the cloning vector is suitable as a host of the DNA sequences of the present invention. Methods of making cloning vectors and transforming bacteria are well known in the art and are described, for example, in Ausubel et al. ″ Recent Molecular Biology Protocols ″, J. Wiley & Sons, Inc. (1995).

본 발명의 mRNA 서열의 과다 발현은 박테리아에서 일반적으로 발현되는 것보다 높은 수준으로 mRNA를 생산하게 한다. mRNA가 과다 발현되는 정도에 따라서, 박테리아 단백질의 생산이 억제된다. 만일 mRNA가 높은 수준으로 발현된다면, 박테리아 단백질 생산은 완전히 정지될 것이며, 궁극적으로 이는 박테리아를 사멸하게 할 것이다.Overexpression of the mRNA sequences of the present invention results in the production of mRNA at levels higher than those normally expressed in bacteria. Depending on the extent of mRNA overexpression, the production of bacterial proteins is inhibited. If mRNA is expressed at high levels, bacterial protein production will be completely stopped, ultimately causing the bacteria to die.

그러므로, mRNA를 생산하는 제조물은 박테리아 성장을 억제 또는 사멸시키는 항생제로서 유용하다. mRNA 생산 제조물은 박테리오파아지에 충진될 수 있으며, 이는 mRNA를 감염예방제 또는 국부 항생물로서 사용될 수 있게 한다. 전달 전략이 인간, 개, 고양이, 소, 말 및 가금류등과 같은 식품 또는 동물 감염을 유발하는 박테리아의 형질전환을 허용하도록 고안될 것으로 사료된다.Therefore, preparations that produce mRNA are useful as antibiotics that inhibit or kill bacterial growth. mRNA production preparations can be filled into bacteriophage, which allows the mRNA to be used as an infection prevention or topical antibiotic. The delivery strategy is thought to be designed to allow transformation of bacteria that cause food or animal infections, such as humans, dogs, cats, cattle, horses and poultry.

본 발명의 방법에 따라서, 개시코돈 및 박테리아의 16S rRNA의 ADB와 상보적인 DB를 포함한 mRNA는 박테리아내에서 과다발현되도록 유도되며, 이후 박테리아의 16S rRNA의 ADB와 어닐링시켜서, 박테리아내 다른 mRNA에 의해 코딩된 단백질 제조를 억제한다.According to the method of the present invention, mRNAs comprising the initiation codon and the DB complementary to the ADB of the bacterial 16S rRNA are induced to be overexpressed in the bacterium and then annealed with the ADB of the bacterial 16S rRNA, by another mRNA in the bacteria. Suppresses the production of encoded proteins.

본 발명의 mRNA의 과다발현을 유발하는 어떠한 전달수단도 본 발명의 방법에 적당하다. 예를 들면, 박테리아는 본 발명의 mRNA를 코딩한 DNA 서열을 함유한 매개체에 의해 형질전환될 수 있다.Any means of delivery that cause overexpression of the mRNA of the invention is suitable for the method of the invention. For example, the bacteria can be transformed by a medium containing a DNA sequence encoding the mRNA of the present invention.

필요하다면, 본 발명의 mRNA 서열의 발현은 유도가능 프로모터의 조절하에 DNA 서열을 위치시켜 조절된다. 예를 들면, 만일 유익한 박테리아와 경쟁하는 동안 해로운 박테리아를 사멸시키거나 또는 성장을 억제할 필요가 있다면, DNA 서열을 첫 번째 박테리아내에만 존재하는 생성물에게만 반응성이 있는 프로모터 조절하에 위치시킬 수 있다.If desired, expression of the mRNA sequences of the invention is controlled by placing the DNA sequence under the control of an inducible promoter. For example, if it is necessary to kill harmful bacteria or inhibit growth while competing for beneficial bacteria, the DNA sequence can be placed under promoter control that is only reactive to products present only in the first bacteria.

단백질 생산-억제 mRNA 서열의 발현을 조절하는 또다른 수단으로는 특정 조건하에서 불안정한 mRNA를 코딩한 DNA 서열을 사용하는 것이다.Another means of controlling the expression of protein production-inhibiting mRNA sequences is to use DNA sequences encoding mRNAs that are unstable under certain conditions.

예를 들면, 대장균 저온충격 단백질 CspA의 mRNA 5' 비번역 부위(5'UTR)은 약 37℃ 온도에서 RNase E에 의한 분해에 민감한 샤인-달가노 영역의 5' 영역을 포함한다. 그러므로, 5'UTR을 포함한 cspA mRNA는 약 12초의 반감기를 가지며, 정상 성장조건하에서 불안정하다. 기타 대장균 CspB 및 CsdA와 같은 저온충격 단백질은 그 자신들의 mRNA 불안정성으로 인하여 생리성장 온도에서 불안정하다. 15℃까지 감온되는 것과 같은 저온 충격하에서 cspA mRNA의 반감기는 약 15분까지 급격하게 증가하며, 이는 정상 생리성장온도에서 mRNA 안정성의 75배에 달한다.For example, the mRNA 5 ′ untranslated region (5′UTR) of E. coli cold shock protein CspA comprises a 5 ′ region of the shine-dalgano region that is sensitive to degradation by RNase E at a temperature of about 37 ° C. Therefore, cspA mRNA containing 5'UTR has a half-life of about 12 seconds and is unstable under normal growth conditions. Other cold shock proteins such as E. coli CspB and CsdA are unstable at menstrual growth temperatures due to their mRNA instability. Under low temperature shocks, such as cooling to 15 ° C., the half-life of cspA mRNA increases rapidly up to about 15 minutes, which is 75 times the mRNA stability at normal physiological growth temperature.

cspA mRNA의 5'UTR을 포함한 mRNA가 37℃에서 불한정하기 때문에 상기 영역, 또는 cspB 또는 csdA mRNA의 5'UTR은 본 발명의 mRNA 서열의 발현을 조절하는데 사용될 수 있으며, 저온 중격 조건하에서와 같은, 생리 성장 온도 이하에서만 오직 항생 효과가 발휘된다. 저온충격된 박테리아는 신규 리보좀 요소를 요구하며, 이의 합성은 DN 서열을 함유한 mRNA의 과다생산으로 억제되기 때문에, 본 발명 방법의 항생효과는 저온충격 조건하에서 증대된다.This region, or 5'UTR of cspB or csdA mRNA, can be used to modulate the expression of the mRNA sequence of the present invention, as mRNA containing the 5'UTR of cspA mRNA is indeterminate at 37 ° C. Antibiotic effect is only exerted at or below physiological growth temperature. Cold shocked bacteria require new ribosomal elements, and their synthesis is inhibited by overproduction of mRNA containing DN sequences, so the antibiotic effect of the method of the present invention is enhanced under cold shock conditions.

본 발명의 mRNA가 박테리아내에서 과다발현되도록 유발된 본 발명 방법의 항생효과는 발현될 mRNA의 복제수 증가와 동시에 증가한다. 즉, 본 발명의 mRNA의 최소 과다발현은 박테리아에 의한 단백질 생성을 억제하는 반면에, 상기 억제는 박테리아의 성장을 추가로 억제하거나 또는 박테리아를 사멸시키기에 충분하지 않을 것이다. 높은 수준의 mRNA 발현 결과는 단백질 생산 억제의 증가와 밀접하게 관련되어 있다. 복제수가 박테리아내에서 충분히 높을 경우, 단백질 생산은 완전히 억제될 것이다.The antibiotic effect of the method of the present invention, wherein the mRNA of the present invention is caused to be overexpressed in bacteria, increases with an increase in the number of copies of the mRNA to be expressed. That is, minimal overexpression of the mRNA of the present invention inhibits protein production by bacteria, while the inhibition will not be sufficient to further inhibit the growth of bacteria or kill the bacteria. High levels of mRNA expression results are closely associated with increased protein production inhibition. If the copy number is high enough in bacteria, protein production will be completely suppressed.

이와 유사한 효과가 박테리아 16S rRNA의 ADB 및 과다발현 mRNA의 DB 상보성과 연관되어 알려져 있다. 100% 상보성을 갖는 DB를 포함한 mRNA의 과다발현은 보다 낮은(75%) 상보성을 가진 DB를 함유한 mRNA와 비교하여 ADB와 보다 효율적으로 결합할 것이다. 그러므로, 보다 높은 DB 상보성을 갖는 mRNA의 단백질 억제 효과는 보다 낮은 DB 상보성을 갖는 mRNA와 비교하여 보다 현저하게 될 것이다. 그러므로, 보다 낮은 DB 상보성을 갖는 mRNA를 사용할 경우에는 보다 높은 DB 상보성을 갖는 mRNA를 가진 것과 비교하여 동일하거나 또는 유사한 항생효과를 얻는 것은 보다 높은 복제수로 mRNA를 발현하는데 유용할 것이다.Similar effects are known to be associated with ADB of bacterial 16S rRNA and DB complementarity of overexpressed mRNA. Overexpression of mRNA containing DB with 100% complementarity will bind more efficiently with ADB compared to mRNA containing DB with lower (75%) complementarity. Therefore, the protein inhibitory effect of mRNA with higher DB complementarity will be more pronounced compared to mRNA with lower DB complementarity. Therefore, when using mRNA with lower DB complementarity, obtaining the same or similar antibiotic effect as compared to having mRNA with higher DB complementarity would be useful for expressing mRNA with higher copy number.

또한, 다운스트림 박스의 번역 억제 특성은 저온충격후 형질전환된 박테리아에서 이종성 유전자의 과다 발현에 이점이 있다. 내생성 박테리아 단백질의 번역 억제는 이종성 유전자 생성물을 형질전환된 유기체 내에서 높은 수준으로 축적되게 한다. 또한, 강력한 프로모터 및 감온하에서 mRNA 전사를 안정화시키는 작용을 하는 저온충격 유도 유전자의 5' 비번역 부위와 결합된 다운스트림 박스를 포함한 제조물은 감혼하에서 이종성 유전자의 높은 수준으로의 발현을 효율적으로 조절할 것이다.In addition, the translation inhibition properties of the downstream box are advantageous for overexpression of heterologous genes in transformed bacteria after cold shock. Inhibition of translation of endogenous bacterial proteins causes high levels of heterologous gene products to accumulate in the transformed organism. In addition, preparations comprising a strong promoter and a downstream box coupled with the 5 'untranslated site of the cold shock inducing gene, which act to stabilize mRNA transcription under reduced temperature, will efficiently regulate the expression of high levels of heterologous genes under inspiration. .

본 발명의 또다른 중요 구현예는 저온충격 적응에 있어서 대장균의 주요 저온충격 단백질인 cspA에 대한 mRNA의 5'-말단 비번역 부위의 역할에 관한 것이다.Another important embodiment of the present invention relates to the role of the 5'-terminal untranslated region of mRNA for cspA, the major cold shock protein of E. coli in cold shock adaptation.

대수기로 성장하고 있는 대장균 세포의 배양온도가 37℃에서 10℃로 변경되었을 경우, 세포성장을 다시 개시하기전에 적응기간(lag period)가 있다(존스등, 1987). 고온충격반응과 유사하게, 대장균은 저온충격 단백질이라고 불리는 일련의 단백질 유도를 포함하여 저온충격반응이라고 불리는 특정형태의 유전자 발현을 유도하여 온도 강하에 반응한다(존스등, 1992; 존스 및 이노우에 1994). 저온충격 반응은 세포성장의 적응기간 동안에 발생하며, 이는 저온에 대한 세포적응에 요구된다고 사료된다.When the incubation temperature of Escherichia coli cells growing in log phase is changed from 37 ° C. to 10 ° C., there is a lag period before starting cell growth again (Jones et al., 1987). Similar to the high temperature shock reaction, E. coli responds to temperature drops by inducing a specific type of gene expression called the low temperature shock reaction, including a series of protein induction called the low temperature shock proteins (Jones et al. 1992; Jones and Inoue 1994). . The cold shock response occurs during the period of adaptation of cell growth, which is considered to be required for cellular adaptation to low temperatures.

대장균내 주요 저온충격 단백질인 CspA는 온도 저하시 급격하게 유도되며, 이의 합성은 전체 단백질 합성의 13%에 도달한다(골드스테인, 1990). 그러나, 저온충격반응동안에 CspA 생산은 일시적이며, 저온에서 세포성장이 개시될 때에는 낮은 수준으로 떨어진다. CspA는 70개의 아미노산으로 이루어져 있으며, 유전자 조절 및 mRNA 마스킹과 연관되어 있다고 알려진 진핵 Y 박스 단백질류의 저온충격 도메인과 43% 동일성을 보인다(울페등, 1992; 울페, 1993). CspA의 삼차 구조가 측정되었으며, 이는 β-통구조를 형성하는 다섯 개의 안티-평행 β판으로 이루어져 있다(뉴커크등, 1994; 쉰델린 등, 1994). 2 개의 RNA 결합 부위 RNP1 및 RNP2는 β2 및 β3 판과 동일하다. 8개 발향족 잔기중 7개가 동일 표면에 위치하고 있으며, 단일가닥 DNA가 이들 표면 방향족 잔기들과 연결되어 있다(뉴커크등, 1994). CspA는 저온에서 번역 효율을 증가시키는 RNA 셰프론으로서 작용한다는 제안도 있다(존스 및 이노우에, 1994).CspA, the major cold shock protein in Escherichia coli, is induced rapidly when temperature drops, and its synthesis reaches 13% of total protein synthesis (Goldstein, 1990). However, CspA production during the cold shock reaction is temporary and drops to low levels when cell growth begins at low temperatures. CspA consists of 70 amino acids and is 43% identical to the cold shock domains of eukaryotic Y box proteins known to be involved in gene regulation and mRNA masking (Wolfe et al., 1992; Wolfe, 1993). The tertiary structure of CspA was measured, consisting of five anti-parallel β plates forming β-pipe structures (New Kirk et al., 1994; Schindelin et al., 1994). The two RNA binding sites RNP1 and RNP2 are identical to the β2 and β3 plates. Seven of the eight fragrant residues are located on the same surface, and single-stranded DNA is linked to these surface aromatic residues (Newkerk et al., 1994). There is also a suggestion that CspA acts as an RNA chevron to increase translation efficiency at low temperatures (Jones and Inoue, 1994).

콜드 박스Cold box

본 발명의 한 구현예에 있어서, DNA 서열은 저온충격반응을 유발하는 생리적 스트레스에 박테리아가 적응하는 동안에 저온충격 유전자의 일시적인 발현을 지속하게 할 수 있다. 그러므로, 저온충격반응의 일시적인 성질 및 저온충격 유도 유전자의 정상적인 일시적 발현이 억제되며 발현은 보다 긴 시간동안, 약 2 내지 3시간, 높은 수준으로 계속된다. 이와같은 활성을 부여할 수 있는 DNA 서열은 저온충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스 조건하에서 활성을 갖는 5'-UTR 또는 적어도 저온충격 유도 mRNA 전사물의 5'UTR 부분 및 프로모터를 포함한다. 또한, 5'-UTR 전체가 필요하지 않으며, cspA와 같은 저온충격유전자의 일시적인 발현을 억제하는 서열이 5'-UTR의 첫 번째 25개 뉴클레오티드 내에 존재한다는 것을 발견하였다.In one embodiment of the invention, the DNA sequence can sustain the transient expression of cold shock genes while bacteria adapt to the physiological stresses that cause cold shock reactions. Therefore, the temporal nature of the cold shock reaction and normal transient expression of the cold shock inducing gene are suppressed and the expression continues at a high level for about 2 to 3 hours, for a longer time. DNA sequences capable of conferring such activity include a 5'-UTR or at least a 5'UTR portion and promoter of a 5'-UTR that is active under physiological stress conditions that induce a cold shock response. In addition, it was found that the entire 5'-UTR is not needed, and that a sequence that inhibits the transient expression of a cold shock gene such as cspA is present in the first 25 nucleotides of the 5'-UTR.

이와 같은 활성을 갖는 뉴클레오티드 서열과 기타 저온충격 유전자와의 비교는 cspB, cspG 및 csdA가 그들의 5'-UTR내에 유사한 서열을 가지고 있으며 저온충격 반응을 유도하는 생리적 스트레스에 대한 반응에 있어서 일시적인 방법으로 발현된다는 것을 나타낸다. 이는 상기 유전자들이 cspA와 유사한 방법으로 조절된다는 것을 의미한다. 상기 서열 비교에 근거하여, 이후 콜드 박스라고 명명된 상기 활성에 관여하는 서열이 cspA, cspB, cspG 및 csdA 5'-UTR의 +1 및 +11 뉴클레오티드 사이에 위치함을 알 수 있다.Comparison of nucleotide sequences with these activities with other cold shock genes revealed that cspB, cspG and csdA have similar sequences in their 5'-UTR and expressed in a transient manner in response to physiological stresses that induce a cold shock response. Indicates that This means that the genes are regulated in a similar way to cspA. Based on this sequence comparison, it can be seen that the sequences involved in the activity, hereinafter referred to as cold boxes, are located between +1 and +11 nucleotides of cspA, cspB, cspG and csdA 5'-UTR.

콜드박스는 정상적으로는 저온충격 유전자의 발현을 하향 조절하는 기능을 한다. 이는 대장균내 저온충격유도 유전자 발현의 연장을 유발하는 대장균내 cspA 5-UTR의 하이퍼발현에 의해 밝혀졌다. 콜드박스는 아마도 CspA 단백질 자체와 상호 작용하거나 또는 그의 작용이 CspA에 의존하는 또다른 단백질과 상호작용하는 것 같다. 이는 대장균내 CspA 단백질의 하이퍼 발현 및 지속적인 발현의 억제 관찰을 통하여 알수 있었다. 그러므로, 콜드박스는 저온충격 유전자 유도 이후 저온충격 유전자의 발현을 억제하여 상기 유전자의 일시적 발현을 유발하는 작용을 하는 리프레서 결합자리를 함유하는 것 같다. CspA 단백질 수준이 유전자 유도 이후 증가한에 다라서 CspA는 콜드박스 서열과 직접 결합하거나 콜드박스와 상호작용하는 또다른 인자를 간접적으로 자극하여 콜드박스와 상호작용을 시작하며, 저온충격 유도 유전자의 억제를 유발한다.Coldboxes normally function to down-regulate the expression of cold shock genes. This was revealed by hyperexpression of cspA 5-UTR in Escherichia coli which leads to prolongation of E. coli cold shock gene expression. Coldboxes probably interact with the CspA protein itself or with another protein whose action depends on CspA. This was confirmed through observation of inhibition of hyperexpression and continuous expression of CspA protein in E. coli. Therefore, the cold box is likely to contain a repressor binding site that acts to suppress the expression of the cold shock gene after induction of the cold shock gene, thereby causing the transient expression of the gene. As CspA protein levels increase after gene induction, CspA initiates interactions with coldbox by directly binding to coldbox sequences or by indirectly stimulating another factor that interacts with coldbox and inhibits cold shock induction genes. cause.

생리온도에서의 저온충격유전자 발현 리프레서Low temperature shock gene expression refresher at physiological temperature

5'UTR은 대부분의 대장균 UTR보다 길어서 독특하다. 상기 5'UTR은 cspA 발현에 있어서 여러 기능을 담당한다. 이는 37℃에서 cspA 발현을 억제한다. 이와같은 상이한 활성은 야마나카등의 5'-UTR 부위를 통한 정의된 결실을 분석하고 제조하는 것을 통하여 지도화되었다. 37℃에서 cspA 발현억제에 관여하는 서열은 cspA 5'-UTR의 +56 내지 +117 사이에 존재한다(야마나카등의 비출판 원고 참조). 최적의 억제를 위해서는 5'-UTR내에 기타 서열을 요구하는 것 같다. 다시 말하면, +56 내지 +117 부위를 제거하는 효과가 중요하며, 완전한 5'UTR으로 관찰한 전체 억제 수준은 고려하지 않았다. 그러므로, 그는 또한 기타 서열도 37℃에서 cspA 발현을 억제하는데 중요한 역할을 한다고 결론지었다. 그러나, 5'-UTR의 특정 영역에 대한 최소한의 억제 활성 부분의 위치화는 신규하다. 5'-UTR은 작용 도메인으로 절단되기 시작하고 +56 내지 +117 부위는 신규 작용 부위를 나타낸다.5'UTR is unique because it is longer than most E. coli UTRs. The 5'UTR is responsible for several functions in cspA expression. It inhibits cspA expression at 37 ° C. This different activity was mapped through the analysis and preparation of defined deletions through the 5'-UTR site of Yamanaka et al. The sequence involved in cspA expression suppression at 37 ° C is between +56 and +117 of cspA 5'-UTR (see Yamanaka et al., Unpublished manuscript). For optimal inhibition it seems likely to require other sequences in the 5'-UTR. In other words, the effect of removing the +56 to +117 sites is important and does not take into account the overall level of inhibition observed with complete 5'UTR. Therefore, he also concluded that other sequences also play an important role in inhibiting cspA expression at 37 ° C. However, the localization of the minimal inhibitory active moiety to a particular region of the 5'-UTR is novel. 5'-UTR begins to cleave into the action domain and the +56 to +117 sites represent new sites of action.

또한, UTR은 15℃에서 mRNA 안정성에 대하여 긍정적인 효과를 갖는다. 이는 UTR을 보유한 mRNA 제조물의 유사 안정수준으로의 증가를 통해 측정되었다. 그러나, 비록 많은수의 mRNA가 실험에 존재하였지만, mRNA는 DB가 존재하지 않으면 번역되지 않는다.UTRs also have a positive effect on mRNA stability at 15 ° C. This was measured through the increase to similar stability levels of mRNA preparations with UTRs. However, although a large number of mRNAs were present in the experiment, mRNAs are not translated unless a DB is present.

그러므로, mRNA 안정성 증가 및 mRNA 번역 증가 효과는 cspA 전사와 연관된 서열이 매개된다. 그러나 RNA 안정성을 매개하는 특정 서열은 상기 부위에서 잘 특성화되지 않았다.Therefore, the effect of increasing mRNA stability and increasing mRNA translation is mediated by sequences associated with cspA transcription. However, certain sequences that mediate RNA stability have not been well characterized at this site.

저온충격 mRNA의 번역 향상Improved translation of cold shock mRNA

5'-UTR은 +117 및 +143 사이에 위치한 서열을 통하여 cspA 전사의 번역정도를 향상시킨다. 상이한 저온충격 유도에 있어서 상기 부위를 비교하여 5'-GCCGAAAGGCACA-3' 서열을 갖는 13개 염기 서열(+123 - +135)이 cspA, cspB 및 cspGdp 모두 존재하며 번역을 향상시킨다는 것을 밝혀냈다. 그러므로, 상기 서열은 효율적인 mRNA 번역을 매개한다. 이와같은 13개 염기 부위는 앞서 관찰된 DB와 유사한 16S rRNA와 유사성을 보이며, 새로운 번역 향상 부위는 DB보다는 16S rRNA의 서로다른 부위와 상보적이다. 그러므로, 또한, 이와같은 5'-UTR 부위는 리보조옴 RNA와 상호작용하는 다운스트림 박스와 유사한 메카니즘으로 csp mRNA 번역을 돕는다.5'-UTR enhances the translation of cspA transcription through sequences located between +117 and +143. Comparison of these sites for different cold shock induction revealed that 13 base sequences (+ 123- + 135) with the 5'-GCCGAAAGGCACA-3 'sequence were present in both cspA, cspB and cspGdp and improved translation. Therefore, the sequence mediates efficient mRNA translation. These 13 base sites show similarity to 16S rRNA similar to the previously observed DB, and the new translational enhancement site is complementary to different sites of 16S rRNA rather than DB. Therefore, this 5'-UTR site also aids csp mRNA translation with a downstream box-like mechanism that interacts with ribosomal RNA.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 저온충격 유도 유전자 또는 이종성 유전자의 높은 수준으로 발현을 가능하게 하는 발현 플라스미드가 제조되었다. 상기 발현 플라스미드는 박테리아에서 저온충격 반응을 유도하는 생리 스트레스 조건하에서 작용하는 프로모터의 다운스트림에 위치한 하나이상의 조절요소를 포함한 5'UTR 또는 저온충격 유도 유전자 부위를 코딩한 DNA 단편을 포함한다. 상기 프로모터는 cspA, cspB, cspG 또는 csdA 프로모터, 대장균 lpp 프로모터, 또는 생리 스트레스 조건하에서 활성을 갖는 기타 프로모터를 포함한 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 발현 플라스미드는 또한 프로모터의 다운스트림 및 하나이상의 조절요소를 포함한 5'-UTR을 코딩한 DNA 단편 및 전사 종결 서열을 포함할 수 있다. 전사종결 서열의 예는 본 분야에 잘 알려져 있으며, 대중균 rrnB 종결제와 같은 서열을 포함한다.In another embodiment of the invention, expression plasmids have been prepared that allow expression at high levels of cryoshock inducing or heterologous genes. The expression plasmid comprises a DNA fragment encoding a 5′UTR or cold shock inducing gene region comprising one or more regulatory elements located downstream of a promoter that operate under physiological stress conditions inducing cold shock responses in bacteria. The promoter may be selected from the group comprising the cspA, cspB, cspG or csdA promoter, E. coli lpp promoter, or other promoters active under physiological stress conditions. The expression plasmid may also include DNA fragments encoding the 5′-UTR and transcription termination sequences, including one or more regulatory elements downstream of the promoter. Examples of transcription termination sequences are well known in the art and include sequences such as the popular strain rrnB terminator.

본 발명의 발현 플라스미드는 또한 이종성 유전자의 삽입을 용이하게 하기 위하여 제한 부위 또는 다중 제한 부위, 상기 부위, 또는 하나이상의 조절요소 및 전사 종결제를 코딩한 5'-UTR 사이에 위치한 부위를 포함할 수 있다.Expression plasmids of the invention may also comprise a restriction site or multiple restriction sites, said sites, or sites located between 5'-UTR encoding one or more regulatory elements and transcription terminators to facilitate insertion of heterologous genes. have.

최종적으로, 본 발명의 발현 플라스미드는 발현 유전자의 효율적인 전사를 용이하게 하기 위하여 본 분야에 알려진 부가 서열을 포함할 수 있다. 상기 서열은 5'UTR 서열 및 제한부위 사이에 위치한 샤인-달가노 서열, 샤인달가노 서열 및/또는 제한부위 사이에 위치한 다운스트림 박스를 코딩한 DNA 단편을 포함할 수 있다. 샤인달가노 서열의 출처는 특별히 제한되지 않으며, 저온충격 단백질로부터 유도될 수 있거나 또는 다른 유전자로부터 유도될 수 있다. 상기 발현 플라스미드는 박테리아의 저온충격 반응을 유발하는 생리 스트레스 조건하에서 연장된 시간동안 이종성 유전자의 높은 수준으로의 발현을 관여할 수 있다. 이와같은 조건하에서, 숙주 박테리아에 의한 내생성 단백질 합성이 억제되며, 이는 이종성 유전자 생성물이 세포내에 높은 수준으로 축적되게 한다.Finally, expression plasmids of the invention may comprise additional sequences known in the art to facilitate efficient transcription of the expression gene. The sequence may comprise a DNA fragment encoding a shine-dalgano sequence located between the 5′UTR sequence and a restriction site, a shinedallano sequence and / or a downstream box located between the restriction sites. The source of the shinedalgano sequence is not particularly limited and may be derived from cold shock proteins or may be derived from other genes. The expression plasmid may be involved in the expression of high levels of heterologous genes for prolonged periods of time under physiological stress conditions causing a cold shock response of bacteria. Under these conditions, endogenous protein synthesis by the host bacteria is inhibited, which allows the heterologous gene product to accumulate at high levels in the cell.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 발현 벡터는 프로모터, 5'UTR, 콜드 박스, 샤인달가노 서열 및 다운스트림 박스(DB)를 포함한다. 상기 발현 벡터는 목적 단백질을 코딩한 핵산 분자가 적어도 하나의 제한 부위를 사용하여 발현 벡터 내로 삽입되도록 하기 위하여 사용될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the expression vector comprises a promoter, 5′UTR, cold box, Shindalgano sequence and downstream box (DB). The expression vector can be used to allow the nucleic acid molecule encoding the protein of interest to be inserted into the expression vector using at least one restriction site.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 불안정하거나 또는 생리 온도하의 박테리아 숙주 세포내에서 부적절하게 형성된 단백질을 코딩한 핵산분자는 속주세포의 생리 온도보다 낮은 온도에서 발현될 수 있다. 상기 핵산분자는 바람직하게는 제한부위 프레임 내로 또는 핵산 전사 및 mRNA 번역을 허용하는 부위에 삽입될 수 있다. 상기 조건은 적절한 단백질 형성을 용이하게 하며, 안정성을 증가시키고 또는 발현 생성물의 분해 속도를 감소시킨다.In another embodiment of the invention, nucleic acid molecules encoding proteins that are unstable or improperly formed in bacterial host cells at physiological temperatures can be expressed at temperatures lower than the physiological temperature of the host cells. The nucleic acid molecule may preferably be inserted into a restriction site frame or at a site that allows nucleic acid transcription and mRNA translation. These conditions facilitate proper protein formation, increase stability or reduce the rate of degradation of the expression product.

플라스미드 또는 벡터는 본 분야에 알려진 특정 방법, 염화칼슘 형질전환, 전기투과등을 포함하지만 여기에 한정하지 않은 방법으로 박테리아를 형질전환하는데 사용될 수 있다. 형질전환될 박테리아 종류도 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 구현예로서 대장균이 사용된다. 형질전환 박테리아는 목적 단백질을 과다발현하기 위해 사용되거나, 또는 실질적인 분리 또는 정화용 대량의 플라스미드 또는 벡터를 생산하는데 사용될 수 있다.Plasmids or vectors can be used to transform bacteria by any method known in the art, including, but not limited to, calcium chloride transformation, electropermeation, and the like. The type of bacteria to be transformed is also not particularly limited. As a preferred embodiment E. coli is used. Transgenic bacteria can be used to overexpress the desired protein or can be used to produce large quantities of plasmids or vectors for substantial isolation or purification.

목적 단백질의 과다발현을 위한 바람직한 구현예에 있어서, 목적 단백질을 코딩한 핵산 분자는 하나이상의 제한부위, 바람직하게는 만일 개시코돈이 목적 단백질용 삽입 부위의 상류에 존재하고 있다면 개시코돈 프레임을 사용하여 플라스미드에 삽입된다. 대안적으로, 만일 목적 단백질을 코딩한 핵산분자가 자체 개시코돈을 보유하고 있다면, 목적 단백질을 코딩한 핵산은 플라스미드에 삽입될 수 있으며 자체 개시코돈은 전사에 있어서 개시코돈으로 제공될 것이다.In a preferred embodiment for the overexpression of the protein of interest, the nucleic acid molecule encoding the protein of interest uses one or more restriction sites, preferably if the start codon is upstream of the insertion site for the protein of interest, using an initiation codon frame. Inserted into plasmid. Alternatively, if the nucleic acid molecule encoding the protein of interest has its own initiation codon, the nucleic acid encoding the protein of interest can be inserted into the plasmid and the self initiation codon will be provided as an initiation codon for transcription.

제조물은 선택적 마커를 포함하도록 고안되고 제조될 수 있다. 즉, 예를 들면, 비형질전환 박테리아의 성장을 억제하는 약품 존재하에 형질전환 박테리아가 성장할 수 있도록 하는 약품 내성 유전자가 있다. 본 분야에 알려진 어떠한 선택적 마커도 사용될 수 있다. 선택적 마커의 예로는 암피실린 내성, 네오마이신 내성, 카나마이신 내성 및 테트라시클린 내성을 포함하며 여기에 한정되지는 않는다.An article of manufacture can be designed and made to include selective markers. That is, for example, there is a drug resistance gene that allows the transgenic bacteria to grow in the presence of a drug that inhibits the growth of the non-transgenic bacteria. Any optional marker known in the art can be used. Examples of selective markers include, but are not limited to, ampicillin resistance, neomycin resistance, kanamycin resistance, and tetracycline resistance.

제조물은 또한 유도 프로모터를 포함할 수 있다. 유도 프로모터는 목적 단백질의 합성을 유도할 수 있다. 예를 들면, 배양액에 IPTG를 첨가하여 유도될 수 있는 lacZ 프로모터를 포함할 수 있지만 여기에 한정되지는 않는다.The preparation may also include an induction promoter. Induction promoters can induce the synthesis of the protein of interest. For example, it may include, but is not limited to, a lacZ promoter that can be induced by adding IPTG to the culture.

바람직한 구현예에 있어서, 제조물은 형질전환 박테리아를 포함한 배양배지의 온도를 10 내지 15℃로 변경하는 것과 같은 박테리아에서 저온충격 반응을 유발하는 조건하에서 활성을 갖는 프로모터를 포함할 것이다. 바람직하게는, 저온충격반응을 유발하는 조건하에서의 목적 단백질 과다발현은 하나이상의 고유 박테리아 단백질 합성을 감소하게 한다. 보다 바람직하게는, 많은 수의 고유 단백질 합성이 감소되거나 억제된다.In a preferred embodiment, the preparation will comprise a promoter having activity under conditions that induce a low temperature shock response in bacteria such as changing the temperature of the culture medium containing the transforming bacteria to 10-15 ° C. Preferably, overexpression of the target protein under conditions that induce a cold shock reaction results in reduced synthesis of one or more native bacterial proteins. More preferably, a large number of native protein synthesis is reduced or inhibited.

하기 실시예는 본 발명의 일면을 기술하기 위하여 제공되며 청구범위에서 한정된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 않된다.The following examples are provided to illustrate one aspect of the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention as defined in the claims.

실시예Example

실시예 1: 플라스미드 제조Example 1: Plasmid Preparation

PJJG02는 pJJG01(골든스타인등, 1990)로부터 하기의 방법으로 제조되었다: 전체 cspA 유전자를 포함한 998-bp 단편을 pJJG01로부터 HindIII 및 XmnI 절단을 통하여 수득하였다. 이 단편을 이후 DNA 중합효소의 클레노우 단편으로 처리하고, pUC9의 SmaI 위치에 삽입하였다.PJJG02 was prepared from pJJG01 (Goldenstein et al., 1990) by the following method: A 998-bp fragment containing the whole cspA gene was obtained from HindIII and XmnI cleavage from pJJG01. This fragment was then treated with a cleno fragment of DNA polymerase and inserted into the SmaI position of pUC9.

pJJG21은 하기의 샤인-달가노 서열의 상류에 XbaI 부위를 창출하여 pJJG02로부터 제조되었다:pJJG21 was prepared from pJJG02 by creating an XbaI site upstream of the following Shine-Dalgano sequence:

+13AATTT(A)C(T)TAG(A)AGGTAA+153(SEQ ID NO:9)(괄호안의 고유 뉴클레오티드는 밑줄친 뉴클레오티드로 치환되었다). pJJG81은 하기의 서열을 갖는 cspA의 전사개시부위 상류에 XbaI 부위를 창출하여 pJJG02로부터 제조되었다: +1ACGGTTCTAGACGTA+15(SEQ ID NO:10)(밑줄친 뉴클레오티드는 삽입 염기를 의미한다)+13 AATTT (A) C (T) TAG (A) AGGTAA + 153 (SEQ ID NO: 9) (the native nucleotides in parentheses were replaced with underlined nucleotides). pJJG81 was prepared from pJJG02 by creating an XbaI site upstream of the transcription initiation site of cspA having the following sequence: + 1ACGGTTCTAGACGTA + 15 (SEQ ID NO: 10) (underlined nucleotide refers to insertion base)

pJJG78은 하기의 방법으로 혼성화된 lacZ 및 0.6kb cspA 상류 부위의 전사 혼성물이다: pJJG21로부터의 cspA를 포함한 1-kb EcoRI/BamHI 단편은 클레노우 효소로 충진되어 있으며, pUC19의 SmaI 부위에 삽입되었다. 이후 cspA 조절 부위(-457 내지 +143)를 포함한 0.6-kb XbaI 단편을 자르고 정방향으로 pKM005(이노우에, 엠 등, 1983)내 XbaI 부위에 삽입된다.pJJG78 is a transcription hybrid of the lacZ and 0.6 kb cspA upstream sites hybridized by the following method: The 1-kb EcoRI / BamHI fragment containing cspA from pJJG21 was filled with a Klenow enzyme and inserted into the SmaI site of pUC19. . The 0.6-kb XbaI fragment, including the cspA regulatory site (-457 to +143), is then cut and inserted into the XbaI site in pKM005 (Inoue, M et al., 1983) in the forward direction.

pUC 19-600을 0.6-kb EcoRI/XbaI 단편을 pJJG21에서 pUC19의 EcoRI/XbaI 부위로 삽입하여 작제한다. 단편 1(도면3)을 포함하는 pJJG81/X, S는 pJJG81에서 0.74-kb XbaI/SalI 단편을 제거함으로써 작제된다. 양 말단을 글레노우 단편으로 처리한 후 자체 연결시킨다. 도면 3에 나타나 있는 모든 다른 구조는 PCR(베립거만하임 프로토콜)에 의하여 제조된다. PCR 확장된 단편은 pUC19의 SmaI 부위 내로 삽입한다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거등, 1977)에 의하여 확인한다.pUC 19-600 was constructed by inserting a 0.6-kb EcoRI / XbaI fragment into the EcoRI / XbaI site of pUC19 in pJJG21. PJJG81 / X, S comprising fragment 1 (Figure 3), was constructed by removing the 0.74-kb XbaI / SalI fragment from pJJG81. Both ends are treated with glenow fragments and then self-linked. All other structures shown in FIG. 3 are prepared by PCR (Beibermanheim Protocol). PCR extended fragments are inserted into the SmaI site of pUC19. All PCR products are identified by DNA sequence (Rang et al., 1977).

p2JTEK는 다음과 같이 작제한다. 프라이머p2JTEK is constructed as follows. primer

과 프라이머And primer

에 의한 PCR 생성물은 pUC19의 SmaI 부위 내로 클론된다. cspA 전사 출발 부위가 +1로 정의되기 때문에 이 PCR 생성물은 -146에서 +25의 CSPA를 포함한다. 그 후 cspA의 전사 테미네이터를 프라이머The PCR product by is cloned into the SmaI site of pUC19. This PCR product contains a CSPA from -146 to +25 because the cspA transcription start site is defined as +1. Subsequently primers cspA transcription terminator

and

을 사용하여 PCR로 확장시킨다. 이 후 PCR 생성물을 EcoRI를 사용하여 다이제스트한 후 EcoRI 및 SspI로 다이제스트한 상기 기재된 플라스미드 안으로 클론시킨다. 블루스크립트 ⅡSK로부터 52-bp Kpn 및 EcoRI를 EcoRI 및 KpnI 부위로 클론시킨다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거 등, 1977)에 의하여 확인한다.Expand by PCR using. PCR products are then digested using EcoRI and then cloned into the plasmids described above digested with EcoRI and SspI. 52-bp Kpn and EcoRI from BlueScript IISK are cloned into EcoRI and KpnI sites. All PCR products are identified by DNA sequence (Sang et al., 1977).

p6m TEK는 첫 번째 PCR이 다른 프라이머들;프라이머p6m TEK is the first PCR different primers; primers

And

을 사용하며 수행하는 것을 제외하고 p2JTEK와 동일한 방법으로 작제한다. cspA 전사출발 부위가 +1로 정의되기 때문에 PCR 생성물은 cspA를 포함한다. 모든 PCR 생성물은 DNA 서열(상거등, 1977)로 확인한다.It is written in the same way as p2JTEK except that The PCR product contains cspA because the cspA transcription start site is defined as +1. All PCR products are identified by DNA sequence (Rank et al., 1977).

펄스-라벨 실험을 상기에서 기재된 방법(지앙 등, 1993)에 의하여 수행한다. 폴리아크릴아미드 SDS-겔 전기영동(이노우에 에스 등, 1982) 또는 상기에서 기재된 바와 같은 2차원 전기영동(존 등, 1987) 중 어느 한 방법으로 단백질을 분석한다.Pulse-label experiments are performed by the method described above (Jiang et al., 1993). Proteins are analyzed either by polyacrylamide SDS-gel electrophoresis (Inoue et al., 1982) or by two-dimensional electrophoresis (John et al., 1987) as described above.

각 5'-UTR 삭제는 2단계 PCR에 의하여 도입한다. 첫 번째 단계로서 2개의 PCR을 각 변이에 대하여 수행한다. 한 반응은 프라이머,Each 5′-UTR deletion is introduced by two step PCR. As a first step, two PCRs are performed for each variant. One reaction is primer,

(cpsA의 뉴클레오티드 -67 내지 -49) 및 바람직한 변이 서열을 포함하고 cspA에 보조인 변이 프라이머 #4311,(nucleotides -67 to -49 of cpsA) and a variant primer # 4311 comprising a preferred variant sequence and assisting in cspA,

(보조 +186 내지 +198)과 또한 동일한 변이체를 포함하고 cspA에 동일한 방향인 변이 프라이머 F를 사용하여 수행한다. 보다 낮은 케이스는 NheI 또는 BamHI 부위(밑줄친 부분)를 제작하기 위한 외부 뉴클레오티드이고, 수치는 +1에 있는 주요 전사 도입부를 사용하여 주어지며, 다나베 등(1992)에 의하여 결정된다. pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 및 pMM026의 작제에 관해서는 프라이머 DIR,(Auxiliary +186 to +198) and also using a variant primer F comprising the same variant and in the same direction in cspA. The lower case is the outer nucleotide for constructing the NheI or BamHI site (underlined), and the value is given using the major transcriptional introductory at +1 and determined by Tanabe et al. (1992). Regarding the construction of pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 and pMM026, primer DIR,

프라이머 D2RPrimer D2R

프라이머 D3R,Primer D3R,

프라이머 D4R,Primer D4R,

및 프라이머 D5R,And primer D5R,

을 변이체 프라이머 R 및 프라이머 D1F,Variant primer R and primer D1F,

로서 사용하고 변이체 프라이머 F로서 각각 사용하며 각 삭제의 위치가 슬레시로 나타나 있다. 와일드 타입 cspA를 포함하는 플라스미드, pJJG02(골드스타인 등, 1990)를 템플레이트 DNA로 사용한다. 그 후 첫 번째 PCR 생성물의 각 세트를 혼합하고, 탈네이처하고, 애닐링하고, Taq 폴리머라제로 확장시킨다. 프라이머 67F 및 프라이머 #4311을 사용하여 생성물을 추가로 확장시킨다. 최종 PCR 생성물은 NheI 또는 BamHI를 사용하여 다이제스트하고, pKM005의 XbaI-BamHI 부위 안으로 삽입한다.(이노우에 1983). pKNJ37에 대하여 PCR 단편을 독특한 SmaI 부위를 Xbal 부위로 변화시키는 pRS424X, pRS414 유도체(시몬스 등, 1987) 내로 클론시킨다.And as the variant primer F, respectively, and the position of each deletion is indicated by a slash. A plasmid containing wild type cspA, pJJG02 (Goldstein et al., 1990) is used as template DNA. Each set of first PCR products is then mixed, denatured, annealed and expanded with Taq polymerase. Further expand the product using primer 67F and primer # 4311. The final PCR product is digested using NheI or BamHI and inserted into the XbaI-BamHI site of pKM005 (Inoue 1983). For pKNJ37, PCR fragments are cloned into pRS424X, pRS414 derivatives (Simons et al., 1987) that change the unique SmaI site to the Xbal site.

pMM007의 작제에 관하여, 프라이머로서 프라이머 67F 및 프라이머 #4311과 템플레이트로서 pJJG02를 사용하여 수행한다. PCR 단편을 NheI 또는 BamHI를 사용하여 다이제스트하고, pRS414X의 XbaI-BamHI 부위 안으로 삽입한다.Regarding the construction of pMM007, it is carried out using primer 67F and primer # 4311 as primers and pJJG02 as template. The PCR fragment is digested with NheI or BamHI and inserted into the XbaI-BamHI site of pRS414X.

pKNJ38은 다음과 같이 작제한다.: 올리고뉴클레오티드 #8509,pKNJ38 was constructed as follows: Oligonucleotide # 8509,

를 먼저 애닐링한 후 pKM67(미타 등, 1997)을 Xbal 및 HindⅢ를 사용하여 다이제스트한다.Is first annealed and then pKM67 (Mita et al., 1997) is digested using Xbal and HindIII.

모든 작제물의 DNA 서열은 체인 터미네이션 방법(상거 등, 1977)을 사용하여 DNA서열을 확인한다.DNA sequences of all constructs are identified using DNA chain termination methods (Sang et al., 1977).

E.coli AR137 하버링 상이한 플라스미드를 37℃에서 성장시켜 125 ml 플라스크를 사용하여 M9-카사미노 산 15 안으로 미드-로그 페이스시킨다. 배양물을 15℃ 세이킹 워터 베쓰에 이동시킨다. 배양 온도는 사용된 조건하에서 2 내지 3분 동안에 15℃에서 37℃로 승온시킨다. 온도가 다운 쉬프트(0 시간) 되기 전에 1.5 ml 배양물을 즉시 채취하고 온도가 다운 쉬프트된 후 1, 2, 3, 5, 7 및 10시간에 채취한다. 밀러(1972) 등의 방법에 따라서 배양물의 베타-갈락토시다제 활성을 측정한다. 각 시간 점에서 이중으로 분석을 수행한다.E. coli AR137 Harboring Different plasmids are grown at 37 ° C. and mid-log faces into M9-Casamino acid 15 using a 125 ml flask. The culture is transferred to a 15 ° C. shaking water bath. The culture temperature is raised from 15 ° C. to 37 ° C. for 2-3 minutes under the conditions used. 1.5 ml cultures are taken immediately before the temperature is downshifted (0 hours) and taken at 1, 2, 3, 5, 7 and 10 hours after the temperature is downshifted. Beta-galactosidase activity of the culture is measured according to the method of Miller (1972) et al. The analysis is performed in duplicate at each time point.

cspB DNA 단편은 5' 말단에서 BamHI 부위를 포함하는 합성 올리고뉴클레오티드 프라이머를 사용하여 PCR로 확장한다. 와일드 타입 cspB 유전자를 운반하는 플라스미드, pSJ7(리 등, 1994)을 템플레이트 DNA로서 사용하여 PCR 단편 B3, B13 및 B17을 제조한다. 상기 PCR 반응의 각 단계에서 사용된 5'-말단 올리고뉴클레오티드 프라이머는The cspB DNA fragment is expanded by PCR using synthetic oligonucleotide primers containing a BamHI site at the 5 'end. PCR fragments B3, B13 and B17 are prepared using the plasmid carrying the wild type cspB gene, pSJ7 (Lee et al., 1994) as template DNA. The 5'-terminal oligonucleotide primers used in each step of the PCR reaction are

PCR 생성물 B3, B13 및 B17에 관한 3'-말단 올리고뉴클레오티드 프라이머는 각각The 3'-terminal oligonucleotide primers for PCR products B3, B13 and B17 are respectively

cspB 유전자에서 SD 서열의 삭제는 퀵체인지 상표 사이트 디렉티드 뮤타제네시스 키트(스트라타젠)을 사용하여 부위 방향의 뮤타제네시스로서 제조한다. PCR 반응은 pSJ7 플라스미드를 템플레이트로서 사용하고 올리고뉴클레오티드Deletion of the SD sequence from the cspB gene is prepared as site-directed mutagenesis using the QuickChange Trademark Site Directed Mutagenesis Kit (Stratagen). PCR reaction uses pSJ7 plasmid as template and oligonucleotide

를 사용하여 pSJ7sd를 제조한다. pSJ7sd를 템플레이트로 사용하여 PCR 생성물 B13sd 및 B17sd를 제조한다. 이들 PCR 반응에서 사용된 5' 및 3' 말단 올리고뉴티드 프라이머는 PCR 단편 B13 및 B17에서 사용된 방법과 동일하다. 상기 모든 PCR 생성물을 pRS414 벡터(시몬스 등, 1987; 리 등 1944)의 BamHI 부위에서 클론하여 pB3, pB13 및 pB13sd, pB17 및 pB17SD 작제물을 제조한다.To prepare pSJ7sd. pSJ7sd is used as a template to prepare PCR products B13sd and B17sd. The 5 'and 3' terminal oligonucleotide primers used in these PCR reactions are the same as those used in PCR fragments B13 and B17. All of the above PCR products were cloned at the BamHI site of the pRS414 vector (Simmons et al., 1987; Lee et al. 1944) to prepare pB3, pB13 and pB13sd, pB17 and pB17SD constructs.

cspA-lacZ 융합 구조물은 어닐링된 올리고뉴클레오티드를 pJJG78의 EcoRI 부위에 삽입시켜서 제조할 수 있다(Jiang 등, 1996). 어닐링된 올리고뉴클레오티드 DB1과 DB1'또는 DB2과 DB2'를 사용하여 각각 pJJG78DB1 또는 pJJG78DB2 구조물을 제조할 수 있다.cspA-lacZ fusion constructs can be prepared by inserting annealed oligonucleotides into the EcoRI site of pJJG78 (Jiang et al., 1996). Annealed Oligonucleotide DB1 And DB1 ' Or DB2 And DB2 ' PJJG78DB1 or pJJG78DB2 constructs can be prepared, respectively.

pIN-lacZ 융합 구조물은 pJJG78 또는 pJJG78DB2로부터의 XbaI-SalI 단편을 pINIII의 XbaI-SalI 부위에 삽입시켜서 각각 pINZ 및 pINZDB1을 형성시킴으로써 제조할 수 있다(Jiang 등, 1996). 그리고나서, 어닐링된 올리고뉴클레오티드 ZDB2The pIN-lacZ fusion construct can be prepared by inserting XbaI-SalI fragments from pJJG78 or pJJG78DB2 into the XbaI-SalI site of pINIII to form pINZ and pINZDB1, respectively (Jiang et al., 1996). Then, the annealed oligonucleotide ZDB2

ZDB2'를 pINZ의 XbaI-EcoRI 부위에 삽입시켜서 pINZDB2를 제조할 수 있다.ZDB2 ' PINZDB2 can be prepared by inserting the XbaI-EcoRI site of pINZ.

어닐링된 올리고뉴클레오티드 ZDB3 와 ZDB3' 또는 ZDB4 과 DB4' 를 각각 pINZ의 XbaI-EcoRI 부위에 삽입시켜서 pINZDB3 및 pINZDB4를 제조할 수 있다.Annealed Oligonucleotide ZDB3 And ZDB3 ' Or ZDB4 And DB4 ' PINZDB3 and pINZDB4 can be prepared by inserting into the XbaI-EcoRI site of pINZ, respectively.

β-갈락토시다제 활성β-galactosidase activity

상이한 플라스미드들을 수확하는 E.coli AR137(pcnB-)(Harlocker 등, 1993) 또는 JM83(pcnB-)를, 125ml 플라스크에 50㎍/ml의 앰피실린이 함유된 20ml의 LB 배지에서 37℃로 미드-로그(mid-log) 단계까지 성장시켰다. rm 다음에는, 이 배양물을 15℃의 진동 수조로 옮기거나, 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노시드(IPTG)를 최종 농도 1mM로 되도록 가하였다. 각 시점에서 배양물을 100ml씩 취하였다. 밀러(Miller)의 방법(Miller, 1972)에 따라 β-갈락토시다제 활성을 측정하였다.E. coli AR137 (pcnB ) (Harlocker et al., 1993) or JM83 (pcnB ) harvesting different plasmids was treated at 37 ° C. in a 20 ml LB medium containing 50 μg / ml ampicillin in a 125 ml flask. Growth was to the mid-log stage. After rm, this culture was transferred to a 15 ° C. vibratory bath or isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM. At each time point, 100 ml of culture was taken. Β-galactosidase activity was measured according to the method of Miller (Miller, 1972).

실시예 2: RNA의 단리, 프라이머의 연장 및 리보소옴 분석Example 2: Isolation of RNA, Extension of Primers and Ribosome Analysis

상이한 플라스미드들을 수확하는 E.coli AR137을 전술한 β-갈락토시다제 분석에 사용된 것과 동일한 조건에서 성장시켰다. cspA-lacZ mRNA의 양을 측정하기 위해, 각 시점에서 1.5 ml 배양물을 취하고, Sarmientos 등(1983)에 따른 뜨거운 페놀 추출법으로 RNA를 추출하였다.E. coli AR137, harvesting different plasmids, was grown under the same conditions used for the β-galactosidase assay described above. To determine the amount of cspA-lacZ mRNA, 1.5 ml cultures were taken at each time point and RNA was extracted by hot phenol extraction according to Sarmientos et al. (1983).

15℃에서 mRNA의 안정성 실험을 위해, 온도가 저하된지 1시간 후에 리팜피신을 가하여 최종 농도가 200㎍/ml로 되도록 하여 전사를 중단시키고, 각 시점에서 배양물을 1.5ml씩 취하였다. 37℃에서 mRNA의 안정성 실험을 위해, 먼저 15℃로 30분간 처리하여 mRNA를 축적시켰다. 그 다음에는, 5ml의 배양물을 취하여, 37℃의 진동식 수조에 들어 있는 유리 플라스크에 400㎍/ml 리팜피신이 들어 있는 배지 5ml와 혼합하였다. 배지를 60℃로 예열시켰다. 이 방법을 사용하여 배양물의 온도가 1분 이내에 32℃에서 37℃로 즉시 상승되었다.For the stability test of mRNA at 15 ° C., 1 hour after the temperature was lowered, rifampicin was added so that the final concentration was 200 μg / ml, and transcription was stopped, and 1.5 ml of the culture was taken at each time point. For the stability test of mRNA at 37 ° C, mRNA was accumulated by first treating at 15 ° C for 30 minutes. Next, 5 ml of culture was taken and mixed with 5 ml of medium containing 400 μg / ml rifampicin in a glass flask in a 37 ° C. vibratory bath. The medium was preheated to 60 ° C. Using this method the temperature of the culture was immediately raised from 32 ° C. to 37 ° C. within 1 minute.

전술한 프라이머 연장방법(Jiang 등)에 의해32P-표지화 프라이머M13-47()을 사용하여 cspA-lacZ mRNA를 검출하였다. 상기 서열은 lacZ의 5'-말단 코드 서열에 상보적인 것이다. 생성물을 변성 폴리아크릴아미드 겔(6%)상에서 분리시키고, Phosphorimager(BioRad)를 사용하여 정량하였다. 32 P-labeled primer M13-47 by the primer extension method described above (Jiang et al.) CspA-lacZ mRNA was detected. The sequence is complementary to the 5'-terminal code sequence of lacZ. The product was separated on a modified polyacrylamide gel (6%) and quantified using Phosphorimager (BioRad).

펄스 표지화Pulse labeling

pINZ 또는 pINZDB1을 가지는 E.coli AR137(pcnB-)의 배양물을 전술한 β-갈락토시다제 분석에 사용된 것과 동일한 조건에서 4 리터 플라스크내의 600ml LB 배지에서 성장시켰다. 미드-로그(mid-log) 단계에서, 각 배양물에 IPTG(1mM)를 첨가하였다. Dammel과 Noller의 방법(1995)에 의해 리보소옴 입자들을 단리하되, 상기 방법을 다음과 같이 변형하였다: 원 배양물로부터의 100ml 분취액을 각 시점에 취하고 클로르암페니콜을 가하여 최종 농도가 0.1mg/ml로 되도록 하여 세포의 성장을 정지시켰다. 원심분리(4℃에서 10분간 5000×g로)에 의해 세포들을 즉시 수집하고, 완충액[20mM Tris-HCl(pH 7.6), 10mM MgCl2, 6mM β-메르캅토에탄올 및 1 mg/ml 리소자임]에 재현탁시킨 다음, -80℃로 수시간동안 동결시켰다. 세포들을 동결-해동법(Ron 등, 1996)에 의해 용혈시켰다. 그 다음에는, 세포 추출물(0.5ml)을 5-40%(W/W) 수크로오스 구배(7.5ml)의 최상층에 깔고, 폴리좀과 리보소옴 하위단위를, Becjman SW-41 로터를 사용하여 4℃에서 2.5시간동안 151,000xg로 원심분리하여 분리시켰다. FPLC 시스템에 의해 폴리좀의 특성을 검출하고, 각각 0.5ml씩 총 15개 분획을 수집하였다.Cultures of E. coli AR137 (pcnB ) with pINZ or pINZDB1 were grown in 600 ml LB medium in a 4 liter flask under the same conditions as used for the β-galactosidase assay described above. In the mid-log step, IPTG (1 mM) was added to each culture. The ribosomal particles were isolated by Dammel and Noller's method (1995), but the method was modified as follows: 100 ml aliquots from the original culture were taken at each time point and chloramphenicol was added to give a final concentration of 0.1 mg /. The growth of the cells was stopped by bringing to ml. Cells were immediately collected by centrifugation (at 5000 × g for 10 min at 4 ° C.) and in buffer [20 mM Tris-HCl (pH 7.6), 10 mM MgCl 2 , 6 mM β-mercaptoethanol and 1 mg / ml lysozyme]. Resuspend and then freeze for several hours at -80 ° C. Cells were hemolyzed by freeze-thaw (Ron et al., 1996). Cell extracts (0.5 ml) are then placed on top of a 5-40% (W / W) sucrose gradient (7.5 ml), and the polysomes and ribosomes subunits at 4 ° C. using a Becjman SW-41 rotor. Separation was performed by centrifugation at 151,000 × g for 2.5 hours. The polysomes were detected by FPLC system and a total of 15 fractions were collected, 0.5 ml each.

lacZ-mRNA의 검출detection of lacZ-mRNA

각각의 폴리좀 분획(0.5ml)들로부터, ManifoldII Slot-Blot System (Schleicher and Schuell)을 사용하여 0.2ml를 니트로셀룰로오스 막에 스폿팅하였다.32P-표지화된 M13-47 프라이머(S. Inouye and M. Inouye, 1991)를 사용하여 혼성화시킴으로써 lacZ-mRNA를 검출하고, Phosphorimager를 사용하여 그 양을 측정하였다.From each polysome fraction (0.5 ml), Manifold 0.2 ml were spotted onto nitrocellulose membrane using II Slot-Blot System (Schleicher and Schuell). The lacZ-mRNA was detected by hybridization using 32 P-labeled M13-47 primers (S. Inouye and M. Inouye, 1991) and the amount was measured using Phosphorimager.

실험실 조건에서의 번역Translation under laboratory conditions

E.coli S30 Extract System for Linear Templates Kit(Promega)를 사용하여, 제조사의 프로토콜에 따라 전사-번역 반응을 다음과 같이 수행하였다: 메티오닌을 제외한 모든 아미노산을 함유하는 20㎕의 Pre-mix에, 10μCi의 트랜스-[35S]메티오닌(1,175 Ci/mmol; NEN Life Science Products)과 E.coli S30 추출물, 160ng의 pINZ 또는 pINZDB1(1㎕)를 가하고, 혼합물을 37℃에서 45분간 인큐베이션하였다. 생성물을 침전시키고, 15% SDS-PAGE로 어닐링하였다.Using the E. coli S30 Extract System for Linear Templates Kit (Promega), the transcription-translation reaction was performed according to the manufacturer's protocol as follows: In 20 μl Pre-mix containing all amino acids except methionine, 10 μCi Trans- [ 35 S] methionine (1,175 Ci / mmol; NEN Life Science Products) and E. coli S30 extract, 160 ng of pINZ or pINZDB1 (1 μl) were added and the mixture was incubated at 37 ° C. for 45 minutes. The product was precipitated and annealed by 15% SDS-PAGE.

실시예 3: 저온충격에 대한 cspA 업스트림 영역의 멀티카피 효과Example 3: Multicopy Effect of cspA Upstream Region on Cold Shock

온도가 37℃로부터 15 또는 10℃로 저하된 직후에 cspA 유전자가 유도되고, CspA 제조율은 상기 온도가 1시간 후에 15℃로, 그리고 2시간 후에 10℃로 하강된 후에 최고조에 달하는 것으로 밝혀졌다(Goldstein 등, 1990). 이 시점 후에는, CspA 제조가 다시 기저 수준으로 강하된다. CspA의 이러한 일시적 제조기간은 소위 Jag 기간으로 공지된 성장기간에 해당되며, 이는 저온충격 후에 관찰되는 것이다(Jones 등, 1987). 따라서, 이러한 일시적 CspA의 발현은 저온에 대한 세포의 적응에 요구되는 것으로 생각된다.The cspA gene was induced immediately after the temperature had dropped from 37 ° C. to 15 or 10 ° C., and the CspA production rate was found to peak after the temperature had dropped to 15 ° C. after 1 hour and to 10 ° C. after 2 hours. (Goldstein et al., 1990). After this point, CspA production drops back to baseline levels. This temporary production period of CspA corresponds to the growth period known as the Jag period, which is observed after cold shock (Jones et al., 1987). Thus, it is believed that this transient expression of CspA is required for the adaptation of cells to low temperatures.

이러한 일시적 CspA의 발현을 특정하기 위해, 본 발명자들은 상기 적응기간 동안에 capA의 발현조절에 필요한 영역을 확인하고자 하였다.이러한 목적으로, 우선 pJJG78을 구성하였는데, 여기에는 600 bp의 cspA 업스트림 영역이 lacZ 유전자에 전사 방식으로 융합되어 있다(도 1 참조). 600 bp의 cspA 업스트림 영역에는 -457부터 +143까지의 영역이 포함되어 있고, 이 영역은 cspA 전사 개시 부위가 +1이므로 cspA의 샤인-달가노 서열 직전에 있게 된다(Goldstein 등, 1990). E.coli 주 CL83은 pJJG78로 형질전환되고, β-갈락토시다제의 제조는, 온도가 37℃에서 15℃로 저하된지 0, 0.5 및 3시간 후에 [35S]-메티오닌으로 펄스-표지화된 세포들에 의해 검사하였다. 대조군으로서, 벡터 pKM005(Inouye, 1983)로 형질전환된 CL83 세포 뿐만 아니라 CL83 세포 단독을 사용하였다. 도 1B로부터 CL83 및 CL83/pKM005 모두에 대하여 cspA의 발현이 온도가 저하된지 0.5시간 후에 고도로 유발되는 것을 알 수 있었다(도 1B, 레인 2 및 5). 그러나, 전술된 바(Goldstein 등, 1990)와 같이, 상기 고도의 발현은 일시적이며, 3시간째에는 다시 기저 수준으로 저하된다(도 1B, 레인 3 및 6). 시점 0에서는 cspA 발현이 전혀 검출되지 않았고(도 1B, 레인 1 및 4), 상기 2개 주 모두에서 모든 시점에 β-갈락토시다아제가 전혀 생산되지 않았다(도 1B, 레인 1 내지 6).To characterize this transient expression of CspA, the present inventors sought to identify the regions required for the regulation of capA expression during the adaptation period. For this purpose, we first constructed pJJG78, where the 600 bp cspA upstream region is the lacZ gene. In a transcriptional manner (see FIG. 1). The cspA upstream region of 600 bp includes a region from -457 to +143, which is immediately before the shine-dalgano sequence of cspA because the cspA transcription initiation site is +1 (Goldstein et al., 1990). E. coli strain CL83 is transformed with pJJG78 and preparation of β-galactosidase was pulse-labeled with [ 35 S] -methionine at 0, 0.5 and 3 hours after the temperature had dropped from 37 ° C. to 15 ° C. Examination by cells. As a control, CL83 cells alone as well as CL83 cells transformed with the vector pKM005 (Inouye, 1983) were used. It can be seen from FIG. 1B that the expression of cspA was highly induced for both CL83 and CL83 / pKM005 0.5 hours after the temperature was lowered (FIG. 1B, lanes 2 and 5). However, as described above (Goldstein et al., 1990), this high level of expression is transient and falls back to basal level at 3 hours (FIG. 1B, lanes 3 and 6). No cspA expression was detected at time point 0 (FIG. 1B, lanes 1 and 4), and no β-galactosidase was produced at all time points in both states (FIG. 1B, lanes 1-6).

CL83 및 CL83/pKM005 와는 대조적으로, pJJG78을 가진 세포에서는 온도하강시에 β-갈락토시다아제의 발생이 명백하였으며(도 1B, 레인 7 내지 9), 이는 cspA의 600bp 상류 영역이 저온충격 유발에 충분함을 시사한다. 놀랍게도, cspA의 제조는, 일시적이지 않으며, pJJG78을 가진 세포에서 저온충격 유발후 3시간이 경과되어도 높은 수준으로 유지된다(도 1B, 레인 9를 레인 3 및 6과 비교). pJJG78은 cspA 코드 서열을 가지지 않으므로, 저온충격 유발후 3시간 경과후의 CspA의 높은 제조율은 염색체 cspA 유전자에 기인되는 것이다. 사용된 조건하에서, 염색체 cspA 유전자는 억제되지 않는 것으로 보이며, 다시 말해서, 억제가 해제되는 것이다. 흥미롭게도, 도 1B의 X 표시 부분에는 또다른 밴드가 있는데, 이것의 발현 패턴은 cspA의 것과 거의 동일하다. 이것은 저온충격 단백질이며, 이것의 제조 또한 pJJG78의 존재에 의해 억제가 해제된다. 이 저온충격 단백질 X는 리보소옴과 관련된 CsdA인 것으로 최근에 확인되었다(Jones 등, 1994).In contrast to CL83 and CL83 / pKM005, the development of β-galactosidase was apparent in cells with pJJG78 (Fig. 1B, lanes 7-9), indicating that the 600bp upstream region of cspA was responsible for inducing cold shock. Imply sufficient. Surprisingly, the preparation of cspA is not transient and remains high at 3 hours after cold shock induction in cells with pJJG78 (Figure 1B, lane 9 compared to lanes 3 and 6). Since pJJG78 does not have a cspA code sequence, the high production rate of CspA 3 hours after cold shock induction is due to the chromosomal cspA gene. Under the conditions used, the chromosomal cspA gene does not appear to be inhibited, that is, inhibition is released. Interestingly, there is another band in the X-marked portion of Figure 1B, whose expression pattern is almost the same as that of cspA. It is a cold shock protein, the preparation of which is also inhibited by the presence of pJJG78. This cold shock protein X has recently been identified as CsdA associated with ribosomes (Jones et al., 1994).

대부분의 세포 단백질의 합성은 저온에서, pJJG78을 가지는 세포에 있어서 CL83 및 CL83/pKM005에서보다 더 큰 규모로 차단된다(도 1B, 레인 8 및 9를 레인 2, 3, 5, 6과 비교). 이러한 결과는, 세포가 csp 유전자의 일부를 가지는 멀티카피 플라스미드를 보유할 때의 더 심한 저온충격 반응에 의해 저온에 대한 세포의 적응이 손상된다는 것을 시사한다.Synthesis of most cellular proteins is blocked on a larger scale at low temperatures than in CL83 and CL83 / pKM005 for cells with pJJG78 (compare FIG. 1B, lanes 8 and 9 with lanes 2, 3, 5, 6). This result suggests that the adaptation of cells to low temperatures is impaired by a more severe cold shock response when the cells carry a multicopy plasmid with part of the csp gene.

저온충격 후의 cspA의 지속적 합성은 pJJG78에 의해 유발되므로, pJJG78에 클로닝된 600bp cspA 상류 영역은 저온충격 후에 cspA 제조의 억제를 담당하는 인자를 격리시켜서 cspA의 지속적 발현 또는 억제 해지를 초래할 수 있다는 추론을 할 수 있다. 이 가설을 검증하기 위해, cspA의 600bp 상류 영역을 pUC19에 다시 클로닝하였다. 플라스미드는 pUC19-600으로 지칭된다. pUC19의 복사체 수(300복사체/세포)는 pBR322로부터 유래된 pJJG78(30복사체/세포)보다 10배 많다. 펄스 표지화 시험을 전술한 바와 같이 수행하였다(Jiang 등, 1993). 도 2에서 보는 바와 같이, CL83 세포에서는, 15℃에서 CspA 제조가 1.5시간후에 높아졌고 3시간 후에는 기저 수준으로 낮아졌다(도 2, 레인 1 내지 6). pJJG78을 가진 CL83 세포에서는 15℃에서 24시간 후에도 CspA 제조가 관찰되었다(도 2, 레인 7 내지 12). pUC19-600을 가진 CL83 세포에서의 cspA 제조 패턴은 pJJG78의 경우와 유사하다(도 2, 레인 13 내지 18). 그러나, cspA의 발현 수준은 3 내지 5시간 후 CspA 제조로부터 판단해 보면, pJJG78을 가질 때보다 pUC19-600을 가졌을 때 훨씬 높다. 따라서, cspA의 복사체 수가 많을수록 cspA의 발현이 강력해진다는 것이다. 다시 말해서, CsdA(X 표시)는 도 2의 모든 레인들을 볼 때 CspA와 동일한 발현 패턴을 정확히 나타낸다.Since the sustained synthesis of cspA after cold shock is induced by pJJG78, the 600 bp cspA upstream region cloned into pJJG78 may insulate the factor responsible for the inhibition of cspA production after cold shock, leading to the inferred that sustained expression or termination of cspA may result. can do. To test this hypothesis, the 600bp upstream region of cspA was cloned back into pUC19. The plasmid is referred to as pUC19-600. The number of copies of pUC19 (300 copies / cell) is 10 times greater than pJJG78 (30 copies / cell) derived from pBR322. Pulse labeling tests were performed as described above (Jiang et al., 1993). As shown in FIG. 2, in CL83 cells, CspA production was elevated after 1.5 hours at 15 ° C. and lowered to baseline levels after 3 hours (FIG. 2, lanes 1 to 6). CL83 cells with pJJG78 also observed CspA production after 24 hours at 15 ° C. (FIG. 2, lanes 7-12). The cspA production pattern in CL83 cells with pUC19-600 is similar to that for pJJG78 (FIG. 2, lanes 13 to 18). However, the expression level of cspA is much higher with pUC19-600 than with pJJG78, as judged from CspA preparation after 3-5 hours. Therefore, the greater the number of copies of cspA, the stronger the expression of cspA. In other words, CsdA (marked X) exactly shows the same expression pattern as CspA when looking at all lanes in FIG. 2.

그림 1B와 같이, pJJG 함유 세포는 낮은 온도에서 일반 단백질 합성에 특정한 억제를 보였다. (그림 2에서 렌즈 8에서 11을 렌즈 2에서 5와 각각 비교하라) 중대하게도 단백질 합성 비율과 억제 시간의 측면에서 이 억제는 pUC19-600를 함유한 세포가 pJJG78을 함유한 세포에서보다 더 명확했다. (그림 2에서 렌즈 14에서 17을 렌즈 8에서 11과 비교하라) cspA 600-bp 상위부분의 복제수가 많아지면 다른 셀 단백질 합성에 더 강한 억제의 효과를 가진다. 이는 저온 쇼크 적응이 억제되는 것을 의미한다.As shown in Figure 1B, pJJG-containing cells showed specific inhibition of normal protein synthesis at low temperatures. (Comparing lenses 8 to 11 with lenses 2 to 5 in Figure 2, respectively.) Significantly, in terms of protein synthesis rate and inhibition time, this inhibition was more apparent in cells containing pUC19-600 than in cells containing pJJG78. . (Comparing lenses 14 to 17 in Figure 2 with lenses 8 to 11 in Figure 2.) The higher copy number of the cspA 600-bp upstream has a stronger inhibitory effect on other cell protein synthesis. This means that low temperature shock adaptation is suppressed.

실시예 4: cspA mRNA의 5` 변성되지 않은 비번역 부분의 과도 생성Example 4: Transient Generation of 5 ′ Undenatured Untranslated Portions of cspA mRNA

cspA 억제와 저온에서 저온 쇼크 적응 억제에 필수적인 600-bp내의 정확한 부분을 발견하기 위하여 그림 3에서 보이는 바와 같이 일련의 내부 프레그먼트들이 PCR에 의해 생성하여 pUC19의 SmaI 지점으로 클론되었다. 이러한 배열은 DNA 배열로 확인된다. CspA 발현을 저지하고 15도에서 각각 구성물의 저온 쇼크 적응을 억제하는 능력은 박동 분류 실험으로 연구되었다. 첫째로 삭제 변이가 600-bp 프레그먼트 5` 말단에서 생성되었다. 그림 3에서 보여지듯, 프레그먼트 3(186-베이스 삭제), 프레그먼트 2(312-베이스 삭제) 프레그먼트 2E(366-베이스 삭제), 프레그먼트2G(390-Q 베이스 삭제) 모두가 저지 기능을 유지했다. 다음으로, 프레그먼트 2 는 그림 3에서 보여지듯 23bp만큼 일치하는 프레그먼트 2A와 2B로 분리되었다. 놀랍게도 2A와 2B는 모두 이 기능을 잃었다. 프레그먼트 2B보다 5`말단에서 33bp 만큼 긴 프레그먼트 2F가 또한 생성되었는데, 이것은 기능을 유지하고 있었다. 이에 cspA 저지가능한 구성물은 또한 저온 쇼크 적응 억제로 결과하며 그 반대도 성립한다는 것이 밝혀졌다.A series of internal fragments were generated by PCR and cloned into the SmaI site of pUC19, as shown in Figure 3, to find the exact portion within 600-bp that is essential for cspA inhibition and cold shock adaptive inhibition at low temperatures. This arrangement is identified as a DNA sequence. The ability to inhibit CspA expression and to inhibit cold shock adaptation of each construct at 15 degrees was studied by pulsatile classification experiments. First, deletion mutations were generated at the 5 ′ end of the 600-bp fragment. As shown in Figure 3, fragment 3 (186-base clear), fragment 2 (312-base clear), fragment 2E (366-base clear), and fragment 2G (390-Q base clear) Kept the jersey function. Next, fragment 2 was split into fragments 2A and 2B, which matched by 23bp, as shown in Figure 3. Surprisingly, both 2A and 2B lost this feature. Fragment 2F, which is 33bp longer at the 5 'end than fragment 2B, was also generated, which remained functional. It has been found that cspA resistant constructs also result in inhibition of cold shock adaptation and vice versa.

프레그먼트2가 cspA 저지와 저온 쇼크적응 억제의 기능이 있는 반면 프레그먼트 2A가 그렇지 않은 사실은 cspA 프로모터 부분 단독으로는 600bp 프레그먼트의 기능에 충분하지 않다는 것을 암시한다. 또한 기능 프레그먼트 2G가 비기능 프레그먼트2F보다 5`말단에서 31bp 만큼 길다는 것은 두 기능 모두 cspA mRNA의 5`UTR의 모사를 위해서 완벽한 cspA 프로모터를 필요로 한다는 가능성을 제시한다. cspA mRNA가 5`말단에 159-베이스의 변형되지 않은 배열을 지닌다는 것을 주의하라(골든 등,1990). 이러한 가능성을 확증하기 위하여 프리머 확장으로 클론된 프레그먼트(프레그먼트 2, 2A, 2B, 2E, 2F)에서 생성된 cspA 모사를 연구했다. 15도에서 1시간동안 배양된 다양한 플라스미드를 함유한 세포에서 분리된 총 RNA 부분을 사용하여 프리머 익스텐션이 두가지 독립적인 프리머- 5`UTR에서 +124에서 +143까지 배열레 해당하는 프리머3550 과 cspA 코딩 배열 +224에서 +243까지의 부분에 해당하는 프리머 3551-를 가지고 실시되었다. 전자의 프리머는 플라스미드와 염색체에서 모사된 cspA mRNA를 발견했으며 후자는 플라스미드가 cspA 코딩 부분을 보유하지 않았으므로 오직 염색체적 cspA 유전자에서 mRNA를 발견했다.The fact that fragment 2 has the function of cspA inhibition and cold shock adaptation, while fragment 2A does not suggest that the cspA promoter portion alone is not sufficient for the function of the 600 bp fragment. The fact that functional fragment 2G is 31bp longer at the 5 'end than nonfunctional fragment 2F suggests the possibility that both functions require a complete cspA promoter to simulate the 5'UTR of cspA mRNA. Note that cspA mRNA has an unmodified sequence of 159-bases at the 5 ′ end (Golden et al., 1990). To confirm this possibility, we studied cspA simulations generated from fragments cloned with primer extension (Fragments 2, 2A, 2B, 2E, 2F). Primer 3550 with primer extensions ranging from +124 to +143 in two independent primers-5`UTR using total RNA sections isolated from cells containing various plasmids incubated at 15 degrees for 1 hour. And a primer 3551- corresponding to the cspA coding sequence +224 to +243. The former primer found cspA mRNA simulated in plasmids and chromosomes, while the latter only found mRNA in the chromosomal cspA gene because the plasmid did not contain the cspA coding portion.

그림 4에서 보여지듯, 프리모 3551이 제시하는 염색체 cspA 유전자로부터의 모사의 양은 기본적으로 모든 구성물에서 동일하다.(그림 4, 선1-6) 대조적으로, 프리머 3550이 제시하는 5`UTR를 둘러싼 cspA 모사의 양은 두가지 상이한 수준을 보인다. 비기능 구성물(pUC19-2A, pUC19-2B, pUC-2F)에서는 프리머 3500이 발견한 모사의 양(그림4의 각각3,4,6 선) 이 거의 pUC19(그림4의 1선)의 모사량과 동일하다. 이는 이 플라스미드에 클론된 cspA의 부분이 모사되지 않았음을 의미한다. 또다른 한편으로, 기능적 구성물(pUC19-2,pUC19-2E)에서는 pUC19와 비교하여(그림 4의 선1) 프리머 3550이 발견한 cspA 모사가 더 높게 나타났다.(그림4에서 각각 선 2와 5) 이러한 결과는 cspA mRNA의 5`UTR이 프레그먼트 2와 2E에서는 모사되나 프레그먼트 2A, 2B, 2F에서는 그렇지 않다는 것을 증명한다. 따라서 cspA출현을 연장하고 저온에서 저온 쇼크 적응을 제지하는 능력은 cspA mRNA의 5`UTR 모사와 밀접히 상관되어 있다.As shown in Figure 4, the amount of simulation from the chromosome cspA gene presented by Primo 3551 is basically the same in all constructs (Figure 4, lines 1-6). In contrast, the 5`UTR that Primer 3550 presents The amount of cspA simulations shows two different levels. In nonfunctional constructs (pUC19-2A, pUC19-2B, pUC-2F), the amount of simulation (3, 4, and 6 lines in Figure 4) found by Primer 3500 was almost identical to that of pUC19 (1 line in Figure 4). The same amount. This means that the part of cspA cloned into this plasmid has not been simulated. On the other hand, functional constructs (pUC19-2 and pUC19-2E) showed higher cspA simulations found by primer 3550 compared to pUC19 (line 1 in Figure 4) (lines 2 and 5 in Figure 4, respectively). These results demonstrate that 5`UTR of cspA mRNA is simulated in fragments 2 and 2E but not in fragments 2A, 2B and 2F. Therefore, the ability to prolong cspA expression and inhibit cold shock adaptation at low temperatures is closely correlated with 5′UTR simulation of cspA mRNA.

cspA mRNA의 5`UTR 모사가 cspA 저지와 저온 쇼크 적응 억제에 필수적이라는 것을 명백하게 증명하기 위하여 총 프로모터 프레그먼트(-457에서-1)과 6 베이스(+1에서 +6)부분이 pUC19에 클론되었다. 이 프레그먼트가 프레그먼트1을 지칭한다.(그림3을 보라) 따라서 대부분의 cspA mRNA의 5`UTR은 프레그먼트1에서 제거되었다. 그림 5B에서 보여지는 박동분류 실험에 의하여 프레그먼트1은 cspA 프로모터부터의 모사가 프리머 익스텐션에 의해 명백히 발견되었다는 사실에도 불구하고 cspA 를 저지할 수있다.(그림 5A) 이러한 결과로부터 적어고 cspA 5`UTR의 +1에서 +143까지의 부분이 cspA 출현과 저온 쇼크 적응에 영향을 주기 위해 모사되어야 한다는 결론이 도출된다.Total promoter fragments (-457 to -1) and 6 bases (+1 to +6) were cloned into pUC19 to clearly demonstrate that 5'UTR simulation of cspA mRNA is essential for cspA inhibition and cold shock adaptation inhibition. It became. This fragment refers to fragment 1 (see Figure 3). Thus, the 5'UTR of most cspA mRNAs was removed from fragment 1. The beat classification experiment shown in Figure 5B prevents fragment 1 from cspA despite the fact that the simulation from the cspA promoter was clearly found by the primer extension (Figure 5A). It is concluded that the +1 to +143 portions of 5`UTR should be simulated to influence cspA appearance and cold shock adaptation.

예 5: cspA mRNA의 5`UTR 과도 생성에 영향을 받는 저온 쇼크 유전자Example 5: Cold shock genes affected by 5`UTR transient production of cspA mRNA

다음으로 cspA mRNA가 다른 저온 쇼크 유전자 출현에 영향을 주는지를 결정하기 위하여cspA mRNA의 5`UTR의 과도 생성이 연구되었다. cspA 5`UTR 을 과도 생성하는 저온 쇼크 세포의 단백질 출현 형태는 두 가지면의 전기 영동에 의해 분석되었다. 플라시미드 pJJG21/X,S는 전체 cspA 프로모터와 대부분의 cspA mRNA(+1에서+143까지)의5`UTR을 보유하고, pJJG81/X,S는 전체 cspA 프로모터와 cspA mRNA의 5`UTR의 첫 6 베이스 부분만을 보유한다. 이러한 플라시미드를 보유한(harboring?) 세포는 이미 설명된 바대로 순간 표지된다(지앙등, 1993). 37도에서 단백질 합성 비율과 단백질 형태는 양쪽 모두에 매우 유사하다.(그림 6, A와 B);저온 쇼크 단백질이 발견되지 않음에 주목하라. 이러한 세포들이 1시간동안 15도의 온도로 이동되면(그림 6, C와D) 저온 쇼크 단백질 (1) cspA (2) CspB` (3) CspB (4) CsdA 의합성이 매우 활발해진다. CspB`가 CspB에 의해 동반 유도되며, CspB의 수정된 형태이거나 혹은 아직 미확인된 저온 충격 단백질이라는 예측을 주목하라(에취가레이 등, 1996) 양쪽 구성물의 저온 쇼크 단백질 합성 비율은 지점의 밀집도에 따라 비교가능하다. 대부분 다른 세포 단백질의 합성이 상당히 37도일때보다 양쪽모두에 감소하긴 했으나, pJJG21/X,S로 변형된 세포에서 더 강한 억제 효과가 관찰되었다. 세포가 15도에서 3시간동안 배양되는 때에는 대부분 세포 단백질의 합성이 pJJG81/X,S을 보유한 세포내 전체 저온 쇼크 단백질의 감소와 더불어 정상 수준으로 회복했다.(그림 6F). 반면에 pJJG21/X,S를 보유한 세포의 경우에는 전체 저온 쇼크 단백질(1에서 4로 표시됨) 생성이 여전히 매우 높은 수준으로 유지되었으며 다른 세포 단백질의 생성은 감소했다.(그림 6E) 이러한 결과는 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성이 cspA의 저지는 물론 다른 저온 쇼크 유전자의 저지의 결과를 보여주며, 저온 쇼크 단백질의 유전자가 일반적인 기제에 의해 조절되고 있음을 제시한다. 또한 저온 쇼크 적응 억제가 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성이 다른 세포 단백질의 합성을 저지하기 때문이라는 사실도 확인되었다.Next, the transient generation of 5`UTR of cspA mRNA was studied to determine if cspA mRNA affected the appearance of other cold shock genes. The protein appearance of cold shock cells overproducing cspA 5′UTR was analyzed by two-sided electrophoresis. The plasmid pJJG21 / X, S has a 5`UTR of the entire cspA promoter and most cspA mRNAs (+1 to +143), and pJJG81 / X, S has a 5`UTR of the whole cspA promoter and cspA mRNA Hold only the first 6 base parts. The cells harboring these plasmids are labeled at the moment as previously described (Jian et al., 1993). At 37 degrees, the protein synthesis rate and protein form are very similar for both (Figure 6, A and B); note that no cold shock protein is found. When these cells are moved to a temperature of 15 degrees for one hour (Figure 6, C and D), the synthesis of cold shock proteins (1) cspA (2) CspB` (3) CspB (4) CsdA becomes very active. Note the prediction that CspB 'is accompanied by CspB and is either a modified form of CspB or an unidentified cold shock protein (Ezegarei et al., 1996). It is comparable. Although the synthesis of most other cellular proteins was significantly reduced in both than at 37 degrees, a stronger inhibitory effect was observed in cells modified with pJJG21 / X, S. When the cells were incubated for 3 hours at 15 degrees, most of the cellular protein synthesis returned to normal levels with the decrease of the total cold shock protein in the cells with pJJG81 / X, S (Figure 6F). On the other hand, for cells with pJJG21 / X, S, the production of total cold shock proteins (labeled 1 to 4) remained at very high levels and the production of other cellular proteins decreased (Figure 6E). 5'UTR overproduction of mRNA results in the inhibition of cspA as well as other cold shock genes, suggesting that the genes of cold shock proteins are regulated by general mechanisms. It was also confirmed that the suppression of cold shock adaptation was due to the 5′UTR overproduction of cspA mRNA that inhibited the synthesis of other cellular proteins.

상기 진술된 결과에 기반하면 cspA mRNA의 5`UTR 과다 생성은 다른 세포 단백질의 억제를 수반한다. 이는 저온 쇼크시 세포의 성장이 일반 형태의 세포에서 보다 cspA mRNA의 5`UTR 을 과다 생성하는 세포에 더 심각하게 억제 영향을 미친다는 것을 의미한다. pUC19-600 나 pUC19-2G(그림 3. 보라)을 함유한 세포의 성장은 실제로 심각하게 억제되었다. 이것은 오랜 지체 기간으로 인해 발생한다. (자료 없음)Based on the results stated above, 5′UTR overproduction of cspA mRNA involves the inhibition of other cellular proteins. This means that the growth of cells upon cold shock has a more severe inhibitory effect on cells overproducing 5′UTR of cspA mRNA than in normal form cells. Growth of cells containing either pUC19-600 or pUC19-2G (see Figure 3) was indeed severely inhibited. This is caused by a long delay period. (no data)

예 6: cspA 과다생성의 영향Example 6: effects of cspA overproduction

cspA mRNA의 5`UTR 을 과다 출현은 CspA의 연장된 과다 생성을 일으킨다.(그림 2를 보라) 따라서 상기 관찰된 효과는 cspA mRNA의 5`UTR보다는 CspA과다 생성이 그 이유일 가능성이 있다. 이러한 가능성은 전체 cspA 유전자를 보유하고 pJJG02 를 함유하는 CL83 세포를 이용하여 실험할 수 있다. 박동 분류 실험은 상기 묘사된 바 대로 진행된다. 그림 7에서 보여지듯, pUC19을 포함하는 CL83과 함께 cspA 와 csdA (단백질X 유전자)가 15도로 온도 변화후 1시간에 유도되었으며(선1,2) 온도 변화후 3시간에 기초 수준으로 돌와왔다.(선3). 다른 한편으로 세포가 pJJG02와 변형될 시에는 cspA 출현은 15도에서 유도되었을 뿐만 아니라, 두 측면의 절라틴 전기 영동으로 측정된 바대로는 pUC19을 포함하는 세포보다 높았다.(제시안됨) 높은 CspA생성이 15도에서 3시간에 관찰됨을 주목하라.(선 6) 저온 쇼크 후 3시간의 CspA 과다 생성이 이미 제시된 cspA 5`UTR 과다 생성의 경우와 매우 유사함에도 불구하고 세포 성장의 오랜 지체 기간이 없음과 CspB와 CsdA 와 같은 다른 저온 쇼크 단백질의 지체된 생성이 없음이 동일한 시간에 관찰되었다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이는 cspA mRNA의 5`UTR와 CspA의 동반 생성이 오직 5`UTR의 과다 생성의 영향을 저지했으며, 저온 쇼트이후 3시간에서 높은 수준의 CspA 생성이 이 영향의 이유가 아니라는 것을 의미한다.The overappearance of 5'UTR of cspA mRNA results in prolonged overproduction of CspA (see Figure 2). Thus, the observed effect may be due to CspA overproduction rather than 5'UTR of cspA mRNA. This possibility can be experimented with CL83 cells carrying the entire cspA gene and containing pJJG02. The beat classification experiment proceeds as described above. As shown in Figure 7, cspA and csdA (protein X gene) with CL83 containing pUC19 were induced 1 hour after temperature change at 15 degrees (Lines 1, 2) and returned to baseline levels 3 hours after temperature change. (Line 3). On the other hand, when cells were transformed with pJJG02, the appearance of cspA was not only induced at 15 degrees, but also higher than cells containing pUC19 as measured by two-sided cleatin electrophoresis (as suggested). Note that this observation is observed at 3 hours at 15 degrees (line 6). There is no long delay period of cell growth despite the fact that 3 hours of CspA overproduction after cold shock is very similar to the case of cspA 5′UTR overproduction already presented. It is important to note that no delayed production of and other cold shock proteins such as CspB and CsdA was observed at the same time. This implies that the combined production of 5'UTR and CspA of cspA mRNA inhibited the effect of overproduction of 5'UTR only, and that high levels of CspA production at 3 hours after cold short were not the reason for this effect.

예7: 억제제 속박 지점의 발견Example 7: Discovery of inhibitor bondage points

우리는 cspA mRNA의 5`UTR 내 cspA 저지에 책임이 있는 특정 부분을 발견하기 위해 노력했다. cspA, cspB, csdA내 5`UTR에서 일반적으로 발견되는 11 베이스 배열로 인해, cspA mRNA의 5`UTR의 +1 부터 +25까지 위치의 배열을 포함하는 이 부분이 실험되었다. 이 부분은 p2JTEK구성을 위해 pUC19내 cspA 프로모터의 조절하에 놓여졌다. p2JTEK를 포함하는 세포는 37도에서 15도로의 온도 변화후 3시간에 총 단백질 합성의 형태를 살펴보기 위해 연구되었다. 그림 8 선3에서 보여지듯, CspA 와 CsdA 생성은 확실히 저지되었고 다른 세포 단백질의 억제도 수반되었는데 이는 pUC19 함유의 세포와 비교할 때 더 밝은 배경을 가진 것으로 알수 있다.(그림 8, 선1) p6mTEK를 포함하는 세포는 오직 cspA mRNA(그림8, 선2) +1부터 +6까지의 부분만을 모사했고 pUC19세포(그림 8, 선1)와 동일한 형태를 보인다. 이는 cspA 저지의 부분이 cspA mRNA의 5`UTR 의 첫 25베이스 배열내에 존재한다는 것을 지시한다.We sought to find the specific part responsible for cspA inhibition in the 5`UTR of cspA mRNA. Due to the 11 base sequences commonly found in 5'UTRs in cspA, cspB, and csdA, this portion including an array of positions from +1 to +25 of the 5'UTR of cspA mRNA was tested. This portion was placed under the control of the cspA promoter in pUC19 for p2JTEK construction. Cells containing p2JTEK were studied to examine the morphology of total protein synthesis 3 hours after a temperature change from 37 to 15 degrees. As shown in Fig. 3, the production of CspA and CsdA was clearly inhibited, and the inhibition of other cellular proteins was accompanied by a brighter background compared to the cells containing pUC19 (Fig. 8, line 1). Cells containing only simulated parts of cspA mRNA (Fig. 8, line 2) +1 to +6 and showed the same shape as pUC19 cells (Fig. 8, line 1). This indicates that part of the cspA inhibition is present in the first 25 base arrays of 5'UTR of cspA mRNA.

예 8: cspA 5`UTR 의 삭제 분석Example 8: Deletion analysis of cspA 5`UTR

이미 우리는 두종류의 lacZ유전자가 모사적으로 cspA mRNA의 +26(pKM67; Mitta et al.,1997)혹은 +143(pJJG78; Jiang et al., 1996)에서 cspA에 융합되는 cspA-lacZ 융합을 구성했다. pJJG78를 포함하는 세포의 베타갈락토이시다스 활동은 37도에서는 매우 낮았고 15도로 온도 변화후 2시간에 약 10배로 증가했다. 반면 pKM67을 포함하는 세포의 베타 갈락토이다스 활동은 37도에서도 매우 높았다.(미타등, 1997) cspA mRNA의 5`UTR내 +26에서 +143까지의 부분이 저온 쇼크 유도에 다음 3가지의 가능한 기능을 하는 것으로 판단된다: (I) 37도에서 cspA출현 저지 (II) 저온 쇼크시 mRNA 안정화 (III) 15도에서 변성 효율성.(Mitta et al., 1997)We have already described cspA-lacZ fusion in which two lacZ genes are fused to cspA at +26 (pKM67; Mitta et al., 1997) or +143 (pJJG78; Jiang et al., 1996) of cspA mRNA. Configured. Beta-galactosidase activity of cells containing pJJG78 was very low at 37 degrees and increased about 10-fold at 2 hours after temperature change to 15 degrees. On the other hand, beta galactoidase activity of pKM67-containing cells was very high at 37 degrees (Mita et al., 1997). Possible function: (I) cspA expression inhibition at 37 degrees (II) mRNA stabilization at cold shock (III) denaturation efficiency at 15 degrees (Mitta et al., 1997)

5'-UTR의 어느 부분이 cspA 발현의 양성이거나 음성의 규칙에 대하여 원인이 되는가를 조사하기 위하여 우리는 5'-UTR의 절단 분석을 시도하고 cspA의 저온-쇼크 유도 상에서 여러 가지 절단의 효과를 시험하였다. 이 목적을 위하여 5'-UTR 절단 돌연변이체의 계열을 작제하고 여기에서 26- 내지 32- 염기 절단을 약 30개마다 제조하고, 생성된 5'-UTR을 전이 융합하여 cspA의 13번째 아미노산 잔기에서 lacZ시킨다. 생성된 플라스미드 pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 및 pMM026은 5'-UTR에서 +2에서 +27, +28에서 +55, +56에서 +86, +86에서 +117, +118에서 +143 (도면 9A)에서 각각 절단 돌연변이를 포함한다. pMM024의 경우 +56에서 +85의 절단은 원래 디자인되어 있으나 형질전환체를 분석하면 +86 위치에서 외부 염기 절단을 포함한다. 와일드 타입 cspA-lacZ 전이 융합 작제물인 플라스미드 pMM67(미타 등, 1997)은 조절로서 사용되었다. pBR322 유도체들의 발현 상에서 작제된 유전자의 다복제 효과를 피하기 위하여 낮은 카피번호(로필라토 등, 1986)에서 pBR322 유도체를 유지하는 것으로 알려져 있는 E.coli AR137, pcnB 돌연변이체를 형질전환의 숙주로서 사용한다.To investigate which part of the 5'-UTR is responsible for the positive or negative regulation of cspA expression, we attempted a cleavage assay of 5'-UTR and examined the effects of various cleavage on cold-shock induction of cspA. Tested. For this purpose a series of 5′-UTR cleavage mutants were constructed, from which 26- to 32-base cleavages were made every about 30, and the resulting 5′-UTRs were transfused and fused at the 13th amino acid residue of cspA. lacZ. The resulting plasmids pMM022, pMM023, pMM024, pMM025 and pMM026 are +27 to +27, +28 to +55, +56 to +86, +86 to +117, +118 to +143 at 5'-UTR (Fig. 9A). Each includes a truncation mutation. The cleavage of +56 to +85 for pMM024 was originally designed, but analysis of the transformants included an external base cleavage at the +86 position. The wild type cspA-lacZ transition fusion construct plasmid pMM67 (Mita et al., 1997) was used as a control. E.coli AR137, pcnB mutants, known to retain pBR322 derivatives at low copy number (Rofilato et al., 1986), are used as a host of transformation to avoid the multiplexing effect of the genes constructed on the expression of pBR322 derivatives. .

형질전환된 세포를 M9-카사미노 산 배지에서 37℃에서 성장시키고, 베타-갈락토시다제 활성을 온도를 37℃에서 15℃로 감온시킨후에 측정한다. 37℃(도면 9B에서 제로 시간 점)에서 베타-갈락토시다제 활성은 와일드 타입 pMM67을 하버링하는 세포에서 보다 pMM024(△56-86) 및 pMM025(△86-117)를 하버링하는 세포에서 10 배 더 높은 반면 다른 절단 돌연변이체 [pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM026(△118-143)]는 매우 낮은 베타-갈락토시다제 활성을 나타낸다. 이들 결과는 염기 +56 내지 +117의 5'-UTR 영역은 37℃에서 cspA의 억제에 포함되어 있다는 것을 제시한다. 흥미롭게도 베타-갈락토시다제 활성은 온도 감온 후에 pMM024(△56-86)을 사용 경우 거의 5배가 증가한 반면 pMM025(△86-117)을 사용 경우 단지 2배 미만 증가하고, 이는 pMM025(△86-117)에서 절단된 영역은 cspA의 저온-쇼크 유도에서 중요한 역할을 한다는 것을 제시하고 있다. pMM025(△86-117)과 유사하게 pMM023(△28-55)를 사용한 베타-갈락토시다제 활성은 저온에서는 거의 유도되지 않는다. 특히 베타-갈락토시다제 활성은 37℃ 및 15℃(도면 9B) 양쪽에서 매우 낮기 때문에 pMM026(△118-143)에서 절단된 영역은 cspA 발현에서는 고온과 저온 양쪽에서 결정적인 역할을 하는 것으로 보인다. cspA 자동 조절(지앙 등, 1996)에 포함되어 있는 저온-박스 서열을 포함하는 염기 +2 내지 +27(pMM022)의 영역의 절단은 예상할 수 있는 바와 같이 cspA의 저온-쇼크 유도에는 거의 효과가 없다.Transformed cells are grown at 37 ° C. in M9-casamino acid medium and beta-galactosidase activity is measured after the temperature is reduced from 37 ° C. to 15 ° C. Beta-galactosidase activity at 37 ° C. (zero time point in FIG. 9B) was higher in cells harboring pMM024 (Δ56-86) and pMM025 (Δ86-117) than in cells harboring wild type pMM67. Other cleavage mutants [pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55) and pMM026 (Δ118-143)) show very low beta-galactosidase activity while they are 10 times higher. These results suggest that the 5'-UTR region of bases +56 to +117 is involved in the inhibition of cspA at 37 ° C. Interestingly, beta-galactosidase activity increased almost five-fold with pMM024 (Δ56-86) after temperature reduction, while only less than two-fold with pMM025 (Δ86-117), which was pMM025 (Δ86). The cleaved region at -117) suggests an important role in the cold-shock induction of cspA. Similar to pMM025 (Δ86-117), beta-galactosidase activity using pMM023 (Δ28-55) is hardly induced at low temperatures. In particular, since the beta-galactosidase activity is very low at both 37 ° C. and 15 ° C. (FIG. 9B), the region cleaved at pMM026 (Δ118-143) appears to play a decisive role both at high and low temperatures in cspA expression. Cleavage of the region of bases +2 to +27 (pMM022), including the cold-box sequence included in cspA autoregulation (Jiang et al., 1996), is expected to have little effect on cold-shock induction of cspA. none.

실시예 9: cspA-lacZ mRNA의 분석Example 9: Analysis of cspA-lacZ mRNA

상기에서 기술한바와 같이, pMM022(Δ2-27)을 제외한 5'-UTR의 모든 결실 돌연변이는 cspA의 저온충격 유도에 영향을 준다. cspA 프로모터는 심지어 37℃하에서도 활성이 있다고 알려져 있다(골든버그등, 1997; 팡등, 1997; 미타등, 1997). 모든 결실 제조물이 완전한 cspA 프로모터를 갖고 있기 때문에(도 9A), 상기 제조물의 전사 효율이 동일할 것이다. 한편, cspA mRNA 안정성은 성장 온도에 의존하여 상당히 상이하다(브랜디등, 1996; 골든버그등, 1996; 배등, 1997; 팡등, 1997; 골든버그등, 1997; 미타등, 1997). 그러므로, 저온에서 cspA 발현에 있어서 결실 돌연변이 효과는 제조물의 상이한 mRNA 안정성에 기인할 수 있다. 이와같은 부분을 조사하기 위하여, 37℃ 및 15℃에서 리팜피신 첨가후 상이한 시간에 각 돌연변이에 대한 cspA-lacZ 양을 정량화하여 프라이머 확장 분석을 실시하였다(도 10A). 긍정적 또는 부정적 다중복제 효과를 피하기 위하여 pcnB 돌연변이인 균주 AR137을 사용하였다. 각 반응 시간에서의 전사물 양은 포스포이미저를 사용하여 측정하였으며, 잔존 mRNA 양(제로 시간에서의 양 퍼센트)은 도 10B에서 도시된 바와 같이 플롯되었다. 모든 전사물은 37℃에서 반감기가 30 내지 45초로 불안정하였다. 그러나, 15℃에서 이들은 반감기가 20 내지 40분으로 매우 안정하게 된다. 이들 반감기는 야생형 염색체 cspA(팡등, 1997; 골든버그등 1997)의 반감기 뿐만아니라 앞서 수득한 야생형 제조물 pMM67의 반감기와 유사하다(미타등, 1997). 저온에서의 유사 mRNA 반감기와 비교하여 15℃에서 유도된 β-갈락토시다아제 활성은 도 9B에 도시된 바와 같이 모든 제조물에 있어서 다양하다.As described above, all deletion mutations in the 5'-UTR except pMM022 (Δ2-27) affect the cold shock induction of cspA. The cspA promoter is known to be active even at 37 ° C. (Goldenberg et al., 1997; Fang et al, 1997; Mita et al., 1997). Since all deletion preparations have a complete cspA promoter (FIG. 9A), the transcriptional efficiency of these preparations will be the same. CspA mRNA stability, on the other hand, varies considerably depending on growth temperature (Brandy et al., 1996; Goldenberg et al., 1996; Breed, 1997; Fang et al., 1997; Goldenberg et al., 1997; Mita et al., 1997). Therefore, the effect of deletion mutations on cspA expression at low temperatures may be due to the different mRNA stability of the preparation. To investigate this portion, primer extension analysis was performed by quantifying cspA-lacZ amounts for each mutation at different times after addition of rifampicin at 37 ° C. and 15 ° C. (FIG. 10A). Strain AR137, a pcnB mutant, was used to avoid positive or negative multiplication effects. The amount of transcript at each reaction time was measured using a phosphoimator, and the remaining mRNA amount (percentage amount at zero time) was plotted as shown in FIG. 10B. All transcripts were unstable with a half life of 30 to 45 seconds at 37 ° C. However, at 15 ° C. they become very stable with half lives of 20 to 40 minutes. These half-lives are similar to those of the wild-type preparation pMM67 obtained earlier as well as the half-life of the wild type chromosome cspA (Pang et al, 1997; Goldenberg et al. 1997) (Mita et al., 1997). The β-galactosidase activity induced at 15 ° C. compared to the similar mRNA half-life at low temperatures varied for all preparations as shown in FIG. 9B.

상기 결과는 β-갈락토시다아제 활성으로 측정된 cspA 유도 효율이 각 결실 제조물의 mRNA 안정성과 연관되어 있지 않고, 오히려 각 제조물의 mRNA 양 및/또는 번역 효율과 관련되어 있다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 발명의 발명자는 프라이머 확장 방법을 사용하여 저온 충격 후 상이한 기산에서 각 제조물에 대한 mRNA 양을 조사하였다. 도 11A에 결과가 도시되어 있으며 전사물의 양은 포스포이미저로 측정하였다. 이들의 상대 양은 제로 시간에서의 pMM67 전사물양을 1로하여 계산되었다(도 11B). 37℃에서, pMM022(Δ2-27) 및 pMM024(Δ56-86)에 대한 전사물 양은 야생형 제조물 pMM67(도 11B의 컬럼 1)과 유사하였다. 37℃에서의 pMM024(Δ56-86)의 β-갈락토시다아제 활성은 pMM022(Δ2-27)보다 10배 이상 높았다는 사실을 주지하여야 한다(도 9B). pMM023(Δ28-55), pMM025(Δ86-117) 및 pMM026(Δ118-143)의 경우에 있어서, 37℃에서 전사물의 양은 약 pMM67의 절반이었다. 다시한번, pMM025(Δ86-117)의 β-갈락토시다아제 활성이 pMM023(Δ28-55) 및 pMM026(Δ118-143)보다 10배 이상 높았다는 사실을 주지하여야 한다(도 9B). 이와같은 결과는 37℃에서 전사물 양과 β-갈락토시다아제 활성사이에 연관이 없음을 나타낸다.The results indicate that cspA induction efficiency measured by β-galactosidase activity is not related to mRNA stability of each deletion preparation, but rather to mRNA amount and / or translation efficiency of each preparation. Therefore, the inventors of the present invention investigated the amount of mRNA for each preparation at different bases after cold shock using the primer extension method. The results are shown in FIG. 11A and the amount of transcript was measured with a phosphorizer. Their relative amounts were calculated with the amount of pMM67 transcript at zero time as 1 (FIG. 11B). At 37 ° C., the transcript amounts for pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86) were similar to wild type preparation pMM67 (column 1 of FIG. 11B). It should be noted that the β-galactosidase activity of pMM024 (Δ56-86) at 37 ° C. was at least 10 times higher than pMM022 (Δ2-27) (FIG. 9B). For pMM023 (Δ28-55), pMM025 (Δ86-117) and pMM026 (Δ118-143), the amount of transcript at 37 ° C. was about half of pMM67. Again, it should be noted that the β-galactosidase activity of pMM025 (Δ86-117) was more than 10 times higher than pMM023 (Δ28-55) and pMM026 (Δ118-143) (FIG. 9B). This result indicates that there is no association between transcript amount and β-galactosidase activity at 37 ° C.

실시예 10: 5'-UTR에 의한 전사 조절Example 10 Transcription Control by 5′-UTR

온도를 시프트다운 시킨 후에, 전체 구성에서 극적으로 증가된 cspA-lacZ mRNA의 양과 인덕션(induction) 패턴을 도 11A 및 11B에 나타냈다. 이는 온도를 시프트다운 시킨 후 1h에서 최대 인덕션이 관찰되는 것처럼, 전사(transcript)의 축적이 야생형 pMM67의 것과 매우 유사한 것을 나타낸다. mRNA 레벨의 패턴은 pMM67과 pMM024(△56-86) 사이에서 매우 유사한 반면, mRNA의 양이 각각의 시간점에서 pMM67 mRNA의 대략 절반이지만 다른것 들은 유사한 인덕션 패턴을 나타낸다. 모든 삭제 구성의 프로모터 활동도가 동일하게 구성되고, 추가로 mRNA 안정성은 야생형 구성(도 10B)의 것과 매우 유사하기 때문에, pMM024(△56-86)을 제외한 모든 삭제 구성에 대한 mRNA의 양이 낮을수록 5'-UTR 내의 전사 연장비 및/또는 전사 감쇠가 느리기 때문에 바람직하다. 냉각 쇼크후에 축적된 pMM026(△118-143)에 대한 mRNA의 양이 pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)에 대한 것과 동일한 것으로 놀랍게 밝혀졌다(도 11B 참조). 그럼에도 불구하고 β-갈락토시다스(galactosidase) 활성도의 냉각-쇼크 인덕션은 냉각-쇼크 처리동안 pMM023(△118-143)에 대해 매우 낮고, 이는 상기 구성에 대한 mRNA가 불완전하게 변형된다는 것을 의미한다. 15℃에서 상대 변형 효율은 냉각 쇼크동안 β-갈락토시다스 활성도의 증가 및 mRNA의 양으로 전체 구성에 대해 계산된다(도 11에서 Figures Legend의 간략 설명을 참조). 도 11C에 도시된 것처럼, pMM026(△118-143) mRNA의 변형 효율 매우 열악하고 pMM67 mRNA에서는 9.5%로 계산된다(도 11C 6 열). 따라서, 분명한 것은 5'-UTR의 베이스 +118에서 +143의 삭제는 변형에 부정적 영향을 미친다는 것이다. pMM026(△118-143)를 제외하고, pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)의 mRNA의 변형 효율은 상대적으로 낮고, 각각 pMM67 mRNAdp 대해 54와 36%로계산된다. 이 결과는 cspA 발현의 조정시에 mRNA의 변형 효율은 중요한 역할을 하며, 특히, 5'-UTR의 베이스 +118 내지 +143 영역은 변형 효율에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다.After shifting down the temperature, the amount and induction pattern of cspA-lacZ mRNA dramatically increased in the overall configuration is shown in FIGS. 11A and 11B. This indicates that the accumulation of transcript is very similar to that of wild type pMM67, as maximum induction is observed at 1 h after shifting the temperature down. The pattern of mRNA levels is very similar between pMM67 and pMM024 (Δ56-86), while the amount of mRNA is approximately half of pMM67 mRNA at each time point, but the other shows a similar induction pattern. Since the promoter activity of all deletion constructs is identically configured and further mRNA stability is very similar to that of wild type construct (FIG. 10B), the amount of mRNA for all deletion constructs except pMM024 (Δ56-86) may be low. Preferred is slower because the transcriptional extension ratio and / or transcriptional attenuation in the 5'-UTR is slow. It was surprisingly found that the amount of mRNA for pMM026 (Δ118-143) accumulated after cold shock was the same as for pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) ( See FIG. 11B). Nevertheless, cold-shock induction of β-galactosidase activity is very low for pMM023 (Δ118-143) during cold-shock treatment, meaning that the mRNA for this construct is incompletely modified. . Relative strain efficiency at 15 ° C. is calculated for the overall configuration as an increase in β-galactosidase activity and amount of mRNA during cold shock (see brief description of Figures Legend in FIG. 11). As shown in FIG. 11C, the transformation efficiency of pMM026 (Δ118-143) mRNA is very poor and is calculated to be 9.5% for pMM67 mRNA (FIG. 11C 6 column). Thus, it is clear that deletion of +143 at base +118 of the 5'-UTR negatively affects the deformation. Except for pMM026 (Δ118-143), the modification efficiencies of mRNAs of pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) are relatively low and are calculated at 54 and 36% for pMM67 mRNAdp, respectively. This result implies that the modification efficiency of mRNA plays an important role in the regulation of cspA expression, in particular the base +118 to +143 region of the 5'-UTR plays an important role in the modification efficiency.

냉각 쇼크의 5'-UTR 영역의 뉴클레오티드 서열 비교로 유전자(gene), cspA 및 cspG를 유도할 수 있으며, 도 12에 도시된 것처럼 이들 유전자 중에서 잘 보존된 것은 13-베이스 서열(cspA의 베이스 +123에서 +135)이라는 것이 밝혀졌다.Comparison of the nucleotide sequences of the 5'-UTR region of cold shock can induce genes, cspA and cspG, and as shown in FIG. 12, the well-conserved of these genes is the 13-base sequence (base of cspA +123 At +135).

상기 13-베이스 서열은 Shine-Dalgarmo 서열 바로 가까이의 상부에 위치되고 안정한 제 2 구조(△G=-9.5 kcal; 도 12 및 14참조)를 형성하도록 파린드로믹(palindromic) 서열을 함유한다. 또한16S rRNA의 베이스 1023 내지 1035 영역에 보완된다(도 12). pMM026(△118-143) mRNA에서, mRNA의 열악한 변형 효율을 야기시키는데 주요 원인일 수 있는 상부-박스 영역이 제거된다.The 13-base sequence contains a palindromic sequence located at the top just near the Shine-Dalgarmo sequence and forming a stable second structure (ΔG = -9.5 kcal; see FIGS. 12 and 14). It is also complemented to the base 1023-1035 region of 16S rRNA (FIG. 12). In pMM026 (Δ118-143) mRNA, the top-box region is removed, which may be a major cause of poor transformation efficiency of the mRNA.

변형 효율에서 상부 박스의 역할을 특징화 시키기 위해서, 2개의 새로운 구성이 만들어진다; 한가지 구성(pKNJ37)에서 정확한 13-베이스 상부-박스 서열은 야생형 cspA-lacZ 구성(pMM007)으로부터 제거되고 또다른 구성(pKNJ38)에서 13-베이스 서열은 도 13A에 도시된 것처럼 pKM67(Mitta et al., 1997)의 SD의 상부 영역에 첨가된다. pKM67에서 lacZ 유전자는 베이스+26에서 융화되고, 결과적으로 이는 5'UTR β-갈락토시다스에서 실제 삭제는 냉각 쇼크에 따른 어떠한 추가의 인덕션 없이 37℃에서 발현된다는 것을 나타낸다. 주목할 것은 pMM007 및 pMM67은 각각 pRS414와 pKM005의 상이한 벡터에서 cspA의 정확힌 동일한 삽입물을 갖는다는 것이다. 이들 2개의 플라스미드(pMM007 및 pMM67)의 β-갈락토시다스 활성도의 냉각 쇼크 인덕션 패턴은 유사하다(데이타는 도시되지않음). 셀은 pKNJ37, pMM007, pKNJ38 및 pKM67으로 변형되고, β-갈락토시다스의 냉각 쇼크 인덕션이 검토된다. 상부 박스(pKNJ37)의 삭제는 37℃에서 뿐만 아니라 냉각 쇼크에 따라 β-갈락토시다스를 크게 낮춘다. 결과와는 반대로, 상부 박스가 SD 서열의 pKM67 13 베이스 상부에 삽입되는 경우, 37℃에서 β-갈락토시다스의 구성식이 약 20% 증가된다(도 13B). 또한 상기 증가는 냉각 쇼크에 따라 유지된다. 상기 결과는 상부-박스 서열이 cspA의 효과적 변형과 관계한다는 개념을 지지한다. 본 발명에서 유용한 5'-UTR의 특정 서열은 5'-GCCGAAAGGCACA-3'(SEQ ID NO:48), 5'-GCCGAAAGGCUCA-3'(SEQ ID NO;49) 및 5'-GCCGAAAGGCCCA-3'(SEQ ID NO:50)을 포함한다(도 12 참조).In order to characterize the role of the top box in the deformation efficiency, two new configurations are made; In one construct (pKNJ37) the correct 13-base top-box sequence is removed from the wild type cspA-lacZ construct (pMM007) and in another construct (pKNJ38) the 13-base sequence is shown in pKM67 (Mitta et al. , 1997). The lacZ gene in pKM67 is fused at base + 26, indicating that the actual deletion in 5'UTR β-galactosidas is expressed at 37 ° C. without any further induction following cold shock. Note that pMM007 and pMM67 have the exact same insert of cspA in different vectors of pRS414 and pKM005, respectively. The cold shock induction pattern of β-galactosidase activity of these two plasmids (pMM007 and pMM67) is similar (data not shown). The cells are modified with pKNJ37, pMM007, pKNJ38 and pKM67, and cold shock induction of β-galactosidase is examined. The deletion of the top box pKNJ37 significantly lowers β-galactosidas at 37 ° C. as well as upon cooling shock. Contrary to the results, when the top box is inserted on top of the pKM67 13 base of the SD sequence, the structural formula of β-galactosidas is increased by about 20% at 37 ° C. (FIG. 13B). The increase is also maintained with cooling shocks. The results support the concept that the top-box sequence relates to the effective modification of cspA. Particular sequences of 5'-UTRs useful in the present invention include 5'-GCCGAAAGGCACA-3 '(SEQ ID NO: 48), 5'-GCCGAAAGGCUCA-3' (SEQ ID NO; 49) and 5'-GCCGAAAGGCCCA-3 '( SEQ ID NO: 50) (see FIG. 12).

하기와 같이 cspA 발현은 전사 mRNA 안정도 및 변형의 레벨로 조절되는 것으로 현재 고려된다: (ⅰ) cspA 유전자는 UP 요소에 장착되는 강한 프로모터를 포함하며, cspA 유전자의 전사가 냉각 쇼크에 따른 어떠한 단백질 합성도 요구하지 않지만 이는 37℃ 및 15℃ 모두에서(fang et al., 1997; goldenberg et al., 1997;Mitta et al., 1997) 작용한다. (ⅱ) cspA mRNA은 초기 코돈의 하부에 하부-박스(DB) 서열을 포함하며, 이는 낮은 온도에서 변형 전수를 증가시키는데 중요한 역할을 한다(Etchegaray and Inouye, unpublished: Mitta et al., 1997), (ⅲ) cspA mRNA는 159 베이스를 구성하는 대체로 긴 5'-UTR(Tanabe et al., 1992)를 포함하며, 37℃에서는 매우 불안정하다(Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1996; Bae et al., 1997; Fang et al., 1997; Jiang et al., 1997; Goldenbert et al., 1997; Mitta et al., 1997). 냉각 쇼크가 있자 마자, cspA mRNA는 안정화된다. 다시, 상기 냉각 쇼크에 따라 mRNA의 안정화는 초기의 어떠한 단백질 합성도 필요로 하지 않는다. 5'-UTR의 +26 내지 +143 영역은 cspA-lacZ 융해 구성으로부터 삭제되고, 높은 β-갈락토시다스 활성도가 37℃에서도 형성된다(Mitta et al., 1997). 5'-UTR에서, 추정되고 있는 RNaseE 분열 사이트는 SD 서열의 상부에 있다(Fang et al., 1997). 상기 사이트는 cspA mRNA의 극도의 불안정성에 대한 것으로 고려되며, 이는 mRNA의 150-겹 안정화에서 상기 영역에서 3-베이스 치환 변이가 야기되기 때문이며, 37℃에서도 높은 CSpA 산출을 허용한다(Fang et al. 1997). 따라서, 보통 cspA mRNA의 긴 5'-UTR은 37℃에서 불안정할 수 있다는 것이 분명하다. 5'-UTR은 cspArk 냉가 쇼크를 유도할 수 있는 것처럼, 37℃에서 매우 불안정한 cspA mRNA를 만든다고 추측된다. cspA mRNA는 안정화되고 온도에 민감한 RNaseE 변이에서 복제를 저해하는 온도에서 축적되지만, cspA 생산은 이러한 조건하에서 검출되지 않고(Fang et al., 1997), 또한 mRNA의 안정화의 또다른 역할은 5'-UTR에서 있을 수 있어 언급할 가치가 있다.It is currently contemplated that cspA expression is regulated to the level of transcriptional mRNA stability and modification as follows: (i) cspA gene contains a strong promoter that is mounted to the UP element, and transcription of the cspA gene causes any protein synthesis upon cold shock Although not required, it operates at both 37 ° C. and 15 ° C. (fang et al., 1997; goldenberg et al., 1997; Mittta et al., 1997). (Ii) cspA mRNA contains a lower-box (DB) sequence underneath the initial codon, which plays an important role in increasing the number of modifications at low temperatures (Etchegaray and Inouye, unpublished: Mitta et al., 1997), (Iii) cspA mRNA contains a generally long 5′-UTR (Tanabe et al., 1992), which constitutes 159 bases and is very unstable at 37 ° C. (Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1996; Bae et al., 1997; Fang et al., 1997; Jiang et al., 1997; Goldenbert et al., 1997; Mitta et al., 1997). As soon as a cold shock occurs, cspA mRNA is stabilized. Again, stabilization of mRNA following the cold shock does not require any initial protein synthesis. The +26 to +143 region of the 5'-UTR is deleted from the cspA-lacZ fusion construct and high β-galactosidase activity is formed even at 37 ° C (Mitta et al., 1997). In the 5'-UTR, the putative RNaseE cleavage site is at the top of the SD sequence (Fang et al., 1997). The site is considered for extreme instability of cspA mRNA, as it results in 3-base substitution mutations in this region at 150-fold stabilization of mRNA and allows for high CSpA yield even at 37 ° C. (Fang et al. 1997). Thus, it is clear that the long 5'-UTR of normal cspA mRNA may be unstable at 37 ° C. It is speculated that 5′-UTR produces very unstable cspA mRNA at 37 ° C., just as it can induce cspArk cold shock. cspA mRNA accumulates at a temperature that inhibits replication in stabilized and temperature-sensitive RNaseE mutations, but cspA production is not detected under these conditions (Fang et al., 1997), and another role of stabilization of mRNA is 5'-. It may be in the UTR, so it is worth mentioning.

cspA 식에서 cspA mRNA의 대체로 긴 5'-UTR의 역할을 증명하기 위해 시도했다. 전체 5'-UTR을 포함하는 일련의 26 내지 32 베이스 삭제 변이를 만들었다. 상기 변이된 5'UTR 영역은 DB 서열 다음의 CspA의 13번째 아미노산 찌거기에서 lacZ로 변형적으로 융화된다. 37℃에서, pMM022(△2-27), pMM023(△28-55) 및 pMM026(△118-143)은 야생성 pMM67과 유사한 β-갈락토시다스 활성도를 나타내며, pMM024(△56-86) 및 pMM025(△86-117)은 pMM67보다 10배 높은 β-갈락토시다스 활성도를 나타내며, 이는 37℃에서 cspA 발현의 제압시에 베이스+56에서 +117 영역이 수반된다는 것을 나타낸다.Attempts were made to demonstrate the role of the long 5'-UTR as a replacement for cspA mRNA in cspA expression. A series of 26-32 base deletion mutations was made that encompassed the entire 5'-UTR. The mutated 5′UTR region is transformed into lacZ at the 13th amino acid residue of CspA following the DB sequence. At 37 ° C., pMM022 (Δ2-27), pMM023 (Δ28-55) and pMM026 (Δ118-143) show β-galactosidase activity similar to wild pMM67, pMM024 (Δ56-86) and pMM025 (Δ86-117) shows β-galactosidase activity 10-fold higher than pMM67, indicating that the +117 region at base + 56 is involved upon suppression of cspA expression at 37 ° C.

온도를 시프트 다운 시킨후에 β-갈락토시다스 활성도에 기초하여, 변이(mutant)는 3 부류로 나뉠 수 있다; Ⅰ부류 [pMM022(△2+27) 및 pMM024(△56-86)]에서 β-갈락토시다스는 pMM67 류와 유사하게 유도되고, Ⅱ부류[pMM023(△28-55) 및 pMM(△86-117)]에서는 β-갈락토시다스의 냉각 쇼크 인덕션이 열악하며, Ⅲ부류[pMM026(△118-143)에서 냉각 쇼크 전후에서 β-갈락토시다스 활성도는 매우 낮다. 상기 차이점들은 도 10 및 도 11의 증거로서 mRNA의 안정성 또는 양에 따른 것이 아니라는 것은 언급할 가치가 있다. 이는 5'-UTR이 상기 언급된 것처럼 mRNA의 안정성에 추가적으로 변형 효율이 또다른 역할을 한다는 개념을 지지한다.Based on β-galactosidase activity after shifting down the temperature, the mutants can be divided into three classes; Β-galactosidase in class I [pMM022 (Δ2 + 27) and pMM024 (Δ56-86)] is induced similarly to pMM67 class, and class II [pMM023 (Δ28-55) and pMM (Δ86). -117) has poor cooling shock induction of β-galactosidas, and β-galactosidase activity is very low before and after cooling shock in class III [pMM026 (Δ118-143). It is worth mentioning that the differences do not depend on the stability or amount of mRNA as evidence of FIGS. 10 and 11. This supports the concept that 5'-UTR plays another role in addition to the stability of mRNA, as mentioned above.

상이한 구성을 위하여 온도를 시프트 다운 시킨후 상대 변형 효율은 놀랍게도 상이한 차이를 나타내며(도 11 C), 상기 언급된 것처럼 15℃에서 구성의 분류와 일치한다. pMM022(△2-27)과 pMM024(△56-86)(Ⅰ부류)의 변형 효율은 야생형 pMM67 보다 약간 좋고, pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)(Ⅱ부류)의 변형 효율은 pMM67의 40 내지 50%이고, pMM026(△118-143)(Ⅲ부류)의 변형 효율은 pMM67의 10% 이하이다.The relative strain efficiency after shifting down the temperature for different configurations surprisingly shows a different difference (Fig. 11 C), consistent with the classification of the configurations at 15 ° C as mentioned above. Modification efficiencies of pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86) (Class I) are slightly better than wild type pMM67, and modifications of pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117) (Class II) The efficiency is 40-50% of pMM67, and the strain efficiency of pMM026 (Δ118-143) (Class III) is 10% or less of pMM67.

pMM026(△118-143)에서, 삭제 변이는 mRNA의 안정화 뿐만 아니라 변형 효율에도 확실히 영향을 미친다. 삭제된 영역은 cspA 군, cspA, cspG, 및 cspI를 유도할 수 있는 냉각 쇼크에도 불구하고 mRNA에서 잘 보존된 13-베이스 서열(베이스 123 내지 +135)을 함유하는 것으로 밝혀졌다(도 12 참조). 상기 지정된 서열 상부 박스는 야생형 pMm67과 Ⅰ부류 구성[pMM022(△2-27) 및 pMM024(△56-86)] 모두에서 별개의 제 2 구성을 형성할 수 있다(도 14). Ⅰ부류 구성은 야생형과 유사한 변형 효율을 나타낸다. 야생형 변형의 50%를 나타낸 Ⅱ부류[pMM023(△28-55) 및 pMM025(△86-117)]에서는, 상기 제 2 구조가 분산되나, SD 서열 부근의 예정된 제 2 구조가 야행형 구조와 여전히 유사하다. 반대로, 상부 박스 영역이 삭제되면[pMM026(△118-143); Ⅲ부류, 변형 효율이 매우 나쁜 것을 나타남], SD 영역은 보다 안정한 제 2 구조를 형성한다. 이처럼, pMM026(△118-143)에서 열악한 변형 효율을 야기시키는 리보솜에 의해 mRNA의 승인을 방지한다. 따라서 상부 박스는 SD 서열 바로 위에 안정한 제 2 구조를 형성을 중단시키는 기능을 할 수 있어, 고도의 리보솜을 액서스 할 수 있다. 선택적으로, 상부-박스 서열이 베이스 1023에서 1035로의 16S rRNA 서열에 보완됨에 따라(도 12), 상부 박스 서열은 또다른 cis-요소가 될 수 있고, 이는 SD 서열과 하부 박스(Mitta et al., 1997)에 첨가로 16S rRNA를 이중으로 형성함으로써 변형 효율을 증가시킬 수 있다. 전체 구성은 lacZ로 융화되도록 cspA와 동일한 사이트를 사용하기 때문에, 변형 효율에서 관찰된 차이는 변형 연장의 레벨 분 아니라 변형 초기 레벨에서 고려된다. mRNA 및 16S rRNA 사이의 상호 작용은 변형 초기에 중요한 역할을 한다(McCarthy and Brimacombe, 1994). 16S rRNA의 베이스 1023에서 1035 영역은 30S 리보솜이 초기 콘돈으로부터(Dontsova et al., 1992;Rinke-Appel et al., 1993) 6번째 베이스와 상호작용하는 사이트 부근에서 나타난다. 또한, 30S 리보솜의 어셈블리후에 증가된 G1020, A1021 및 A1022에서 RNase VI 민감도는 이들 나머지를 포함하는 사이트가 표면에 노출된다는 것을 나타낸다(Power et al., 1998).In pMM026 (Δ118-143), deletion mutations certainly affect not only stabilization of mRNA but also modification efficiency. The deleted region was found to contain well-conserved 13-base sequences (bases 123- + 135) in mRNA despite cold shocks that can induce the cspA group, cspA, cspG, and cspI (see Figure 12). . The designated sequence top box can form a separate second configuration in both wild type pMm67 and class I configurations (pMM022 (Δ2-27) and pMM024 (Δ56-86)) (FIG. 14). Class I configurations show similar transformation efficiencies as wild type. In class II (pMM023 (Δ28-55) and pMM025 (Δ86-117)), which exhibited 50% of wild type modifications, the second structure was dispersed, but the predetermined second structure near the SD sequence was still in contrast to the nocturnal structure. similar. On the contrary, if the upper box area is deleted [pMM026 (Δ118-143); Class III shows that the deformation efficiency is very poor]. The SD region forms a more stable second structure. As such, the recognition of mRNA is prevented by ribosomes causing poor modification efficiency in pMM026 (Δ118-143). The top box can thus serve to stop the formation of a stable second structure directly above the SD sequence, allowing access to highly ribosomes. Optionally, as the top-box sequence is complemented by the 16S rRNA sequence from base 1023 to 1035 (FIG. 12), the top box sequence can be another cis-element, which is the SD sequence and the bottom box (Mitta et al. , 1997) can increase the efficiency of modification by forming a double 16S rRNA. Since the overall composition uses the same site as cspA to fuse to lacZ, the differences observed in strain efficiency are considered at the strain initial level, not at the level of strain extension. The interaction between mRNA and 16S rRNA plays an important role early in the transformation (McCarthy and Brimacombe, 1994). The 1035 region at base 1023 of the 16S rRNA appears near the site where 30S ribosomes interact with the sixth base from the initial condon (Dontsova et al., 1992; Rinke-Appel et al., 1993). In addition, the increased RNase VI sensitivity at G1020, A1021 and A1022 after assembly of 30S ribosomes indicates that sites containing these residues are exposed to the surface (Power et al., 1998).

변형에서 상부 박스의 제시된 역할과 일관되게, pMM67에서 상부 박스 서열의 추가로 β-갈락토시다스 활성도가 약 20% 증가하게 된다. 한편, 정확한 13-베이스 상부 박스 서열[도 13에서 pKNJ37(△123-135)]은 37℃에서 β-갈락토시다스가 50% 감소된 결과를 나타내고 냉각 쇼크에 따른 인덕션 레벨이 낮아진다. pKNJ37(△123-135)의 SD 서열을 둘러싸는 예정된 제 2 구조는 야생형과 같다(도 14).Consistent with the suggested role of the top box in the modification, the addition of the top box sequence in pMM67 results in about 20% increase in β-galactosidase activity. On the other hand, the correct 13-base top box sequence (pKNJ37 (Δ123-135 in FIG. 13)) results in a 50% reduction in β-galactosidas at 37 ° C. and lowers the induction level upon cooling shock. The second predetermined structure surrounding the SD sequence of pKNJ37 (Δ123-135) is the same as the wild type (FIG. 14).

가열 쇼크 반응에서, 가열 쇼크 시크마 인자, σ32의 합성은 변형 레벨로 조절되며 rpoH mRNA의 제 2 구조는 상기 조절에 중요한 역할을 한다(Nagi et al., 1991;Yuzawa et al., 1993). 최근에, rpoH mRNA의 제 2 구조는 화학적으로 결정되었고 효소의 프로빙이 평가되어 그 결과는 앞서 제시된 예정된 rpoH 제 2 구조와 완벽하게 일치한다(Morita et al., 1999). 또한 mRNA 안정성을 감소시키는 것으로예측된 rpoH mRNA에서 변이는 증가된 rpoH 발현 및 그 반대를 나타낸다(Morita et al., 1999). 야생형 ropH mRNA 및 30S 리보솜을 사용하여 토프린팅을 평가하며 토프린팅(toeprinting) 외형은 전체적으로 온도를 따르며, 이는 42℃에서는 rpoH mRNA 제 2 구조는 리보솜에 액서스 가능하고 30℃에서는 다르게 다른 어떠한 인자없이 ropH 발현을 위해 ropH mRNA 구조가 자체 결정된다는 것을 나타낸다(Mirita et al., 1999). 따라서, 제시된 rpoH mRNA는 RNA 열감지기로서 작용한다(Morita et al., 1999). Storz(1999)는 Yersinia pestis(Hoe et al., 1993)의 lcrF mRNA 및 RNA 열감지기의 또다른 예시 일 수 있는 λ상 cIII mRNA(Altuvia et al., 1989)를 논의했다.In the heat shock reaction, the synthesis of the heat shock schima factor, σ 32 , is regulated at the level of modification and the second structure of rpoH mRNA plays an important role in this regulation (Nagi et al., 1991; Yuzawa et al., 1993). . Recently, the second structure of rpoH mRNA has been chemically determined and the probing of the enzyme is evaluated so that the results are in perfect agreement with the predetermined rpoH second structure presented above (Morita et al., 1999). In addition, mutations in rpoH mRNA predicted to reduce mRNA stability indicate increased rpoH expression and vice versa (Morita et al., 1999). The wild type ropH mRNA and 30S ribosomes are used to assess topping and the toeprinting appearance is temperature dependent overall, which means that at 42 ° C the rpoH mRNA second structure is accessible to ribosomes and at 30 ° C without any other factors It indicates that ropH mRNA structure is self-determined for expression (Mirita et al., 1999). Thus, the proposed rpoH mRNA acts as an RNA heat sensor (Morita et al., 1999). Storz (1999) discussed λ phase cIII mRNA (Altuvia et al., 1989), which may be another example of lcrF mRNA and RNA heat detectors from Yersinia pestis (Hoe et al., 1993).

요약하면, 냉각 쇼크에 따른 cspA mRNA의 안정화는 CspA 생산을 위한 필수조건이다. 사이 안정화는 초기 어떠한 단백질 합성도 요구하지 않는다. 본 발명에서 처럼, 특히 cspA mRNA의 SD 서열을 둘러싸는 5'-UTR의 제 2 구조를 수반할 수 있는 변형 효율은 mRNA 안정화에 추가로 cspA 발현에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 보다 자세히 알려면 cspA 발현의 조절의 분자 메카니즘, cspA mRNA의 제 2 구조 결정 및 제 2 구조 와 변형 효율 간의 관계식을 상기한다. 삭제 분석에 추가로 포인트 변이 분석은 cspA mRNA의 5'-UTR의 구조와 함수의 분자 분석 정보를 나타낸다.In summary, stabilization of cspA mRNA following cold shock is a prerequisite for CspA production. Stabilization does not require any initial protein synthesis. As in the present invention, it has been found that modification efficiency, which may involve the second structure of the 5'-UTR, particularly surrounding the SD sequence of cspA mRNA, plays an important role in cspA expression in addition to mRNA stabilization. To learn more, recall the molecular mechanism of regulation of cspA expression, the determination of the second structure of cspA mRNA and the relationship between the second structure and the transformation efficiency. In addition to deletion analysis, point mutation analysis reveals molecular analysis information of the structure and function of the 5'-UTR of cspA mRNA.

실시예 11 : cspB의 냉각 쇼크 인덕션에서 DB의 역할, 및 이상적인 매칭 DB의 효과Example 11 Role of DB in Cooling Shock Induction of cspB, and Effect of Ideal Matching DB

앞서, 우리는 낮은 온도에서 cspB의 발현이 mRNA 레벨로 주로 제어된다고 설명했다(Etchegaray et al., 1996). 여기서, 먼저 DB는 낮은 온도에서 cspB의 변형 인덕션에 큰 공헌을 하는 것으로 나타냈다. 낮은 카피(low copy)(Lopilato et al., 1986)에서 pBR322 유도체 플라스미드를 유지하는 E. coli AR 137, pcnB 변이는 일련의 cspB-lacZ 변형 융합으로 변형된다(도 15A 및 15B). 도 15C는 37에서 15℃로 온도를 낮춘후 다양한 시간점에서 β-갈락토시다스 활성도를 나타낸 것이다. 15℃에서 3시간 후, pB13 및 pB17은 β-갈락토시다스 활성도의 높은 레벨을 나타내며, 이는 코돈 3 및 13 영역(DB 포함)이 낮은 온도에서 cspB 높은 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. pB 13sd 및 pB 17sd를 구성하는 SD-삭제 구성에서 β-갈락토시다스 유니트의 레벨은 SD가 cspB의 인덕션을 위해 요구된다는 것을 나타낸다. 프리머 연장 분석(도 15D)은 pB3 및 pB17의 mRNA 레벨이 거의 동일한 반면, pB17의 β-갈락토시다스 활성도는 pB3 보다 7배 높은 것을 나타내며, 이는 초기 코돈의 서열 하부에서의 차이가 mRNA의 양에 따라서 뿐만 아니라 mRNA 변형의 효율에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다. 포스포린메이저를 사용하여 측정된 mRNA의 양과 냉각 쇼크 인덕션 후 1 내지 2 시간 사이의 β-갈락토시다스 활성도의 증가에 기초하여, pB17의 변형 가능성은 pB 3보다 18배 높고 pB13보다 6배 높은 것으로 측정된다. 이는 도 15A에 도시된 것처럼 cspB-mRNA(pB17)과 16S rRNA 사이의 추가의 베이스 페어링을 형성하도록 전위에 의해 설명될 수 있다. 이는 긴 DB(pB17)가 짧은 DB(pB13)보다 변형을 위해 효과적이라는 것을 의미한다. SD 서열이 pB 13으로부터 삭제될 때, 변형 효율은 pB 3 보다 낮아지며, 이는 SD 및 DB 모두가 낮은 온도에서 cspB의 완전한 발현을 위해 요구된다는 것을 의미한다.Earlier, we described that the expression of cspB at low temperatures is mainly controlled by mRNA levels (Etchegaray et al., 1996). Here, DB was first shown to make a significant contribution to the strain induction of cspB at low temperatures. E. coli AR 137, pcnB mutations that retain the pBR322 derivative plasmid at low copy (Lopilato et al., 1986) are transformed into a series of cspB-lacZ modified fusions (FIGS. 15A and 15B). 15C shows β-galactosidase activity at various time points after lowering the temperature from 37 to 15 ° C. After 3 hours at 15 ° C., pB13 and pB17 show high levels of β-galactosidase activity, indicating that codon 3 and 13 regions (including DB) play an important role in cspB high expression at low temperatures. The levels of β-galactosidase units in the SD-erasing constructs comprising pB 13sd and pB 17sd indicate that SD is required for induction of cspB. Primer extension analysis (FIG. 15D) shows that the mRNA levels of pB3 and pB17 are nearly identical, whereas the β-galactosidase activity of pB17 is seven times higher than pB3, indicating that the difference in the lower sequence of the mRNA of the initial codon Not only depends on the amount, but also significantly affects the efficiency of mRNA modification. Based on the amount of mRNA measured using phosphorinase and an increase in β-galactosidase activity between 1 and 2 hours after cold shock induction, the likelihood of modification of pB17 is 18 times higher than pB 3 and 6 times higher than pB13. Is measured. This can be explained by translocation to form additional base pairing between cspB-mRNA (pB17) and 16S rRNA as shown in FIG. 15A. This means that a long DB (pB17) is more effective for modification than a short DB (pB13). When the SD sequence is deleted from pB 13, the modification efficiency is lower than pB 3, meaning that both SD and DB are required for full expression of cspB at low temperatures.

mRNA 안정성은 cspA의 냉각 쇼크 유도성에 작용 한다(Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1997;Fang et al., 1997). 그러나, lacZ 발현에 DB의 극적 효과는 DB를 갖는 그리고 갖지 않는 구조 사이에서 15℃에서 mRNA 안정화의 차이를 고려하지 않을 수 없다. 도 15E는 각각 pB3, pB13, pB13sd 및 pB17에 대한 반 수명이 12, 22, 15 및 20 분인 것을 나타낸다.mRNA stability acts on cold shock induction of cspA (Brandi et al., 1996; Goldenberg et al., 1997; Fan et al., 1997). However, the dramatic effect of DB on lacZ expression is compelled to account for the difference in mRNA stabilization at 15 ° C between structures with and without DB. 15E shows that the half-life for pB3, pB13, pB13sd and pB17 is 12, 22, 15 and 20 minutes, respectively.

앞서 DB는 낮은 온도에서 CspA의 생산에 필수적인 것으로 나타냈다(Mitta et al., 1997). 그러나, cspA의 야생형 DB는 16S rRNA 안티-DB에 부합할 수 있는 15 이상 10쌍을 갖는다(Mitta et al., 1997). 따라서, 15℃에서 lacZ 발현이 증가되는 경우 pJJG78(도 15A참조) cspA 제어 시스템하에서 lacZ의 5번째 코돈을 조사한 후 사이트에 16S rRNA의 안티-DB를 보완하는 12(pJJG78DB1) 또는 15(pJJG78DB2) 베이스의 DB를 첨가한다. 37℃에서 성장한 미드-로그 상 셀(pcnB)는 15℃로 이동되고 β-갈락토시다스 활성도는 이동후 1,2 및 3시간에서 측정된다. 도 15B는 15℃에서 1시간동안 β-갈락토시다스 활성도가 각각 pJJG78보다 pJJG78DB1과 pJJG78DB2보다 3 및 8배 높다는 것을 나타낸다. 15℃에서 2 및 3시간 후에, β-갈락토시다스 활성도는 각각 pJJG78보다 pJJG78DB1과 pJJG78G2에서 3.5배 및 10.5배 증가된다. 또한, 37℃에서 관찰된 DB 효과는 pJJG78DB1과 pJJG78DB2의 β-갈락토시다스 활성도가 pJJG78과 비교하여 2 및 4배 높다. lacZ mRNA(도 15C) 양 뿐만 아니라 mRNA의 안정성은 이들 구성사이에 크게 영향을 미치지 못한다. pJJG78m pJJ78D1과 pJJG78DB2로부터의 lacZ mRNA 반수명은 각각 27, 23, 및 25분으로 측정된다. 또한, 컴퓨터 분석은 pJJG78, pJJ78DB1 및 pJJ78DB2 사이의 mRNA 제 2 구조에서 큰 차이가 없는 것을 나타났고, 이는 적절한 매칭 DB의 삽입은 β-갈락토시다스 발현의 차이를 고려할 수 있는 mRNA 제 2 구조에 특별한 효과가 없다는 것을 의미한다. 사이 결과는 DB가 변형 강화제로서 기능하고 안티-DB의 큰 보완성은 변형 효율을 개선시키고 pJJG78DB2로부터 DB의 제 1 3 뉴클레오티드와 같은 특별한 베이스-대합은 DB 활성도에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 의미한다.DB has previously been shown to be essential for the production of CspA at low temperatures (Mitta et al., 1997). However, the wild type DB of cspA has 15 or more 10 pairs that can conform to 16S rRNA anti-DB (Mitta et al., 1997). Thus, when lacZ expression is increased at 15 ° C., 12 (pJJG78DB1) or 15 (pJJG78DB2) bases complement the anti-DB of 16S rRNA at the site after investigating the fifth codon of lacZ under the pJJG78 (see FIG. 15A) cspA control system. Add DB. Mid-log phase cells (pcnB) grown at 37 ° C. were shifted to 15 ° C. and β-galactosidase activity was measured at 1,2 and 3 hours after migration. FIG. 15B shows that β-galactosidas activity was 3 and 8 times higher than pJJG78DB1 and pJJG78DB2, respectively, at 15 ° C. for 1 hour. After 2 and 3 hours at 15 ° C., β-galactosidase activity is increased 3.5-fold and 10.5-fold in pJJG78DB1 and pJJG78G2 than pJJG78, respectively. In addition, the DB effect observed at 37 ° C. was 2 and 4 times higher in β-galactosidase activity of pJJG78DB1 and pJJG78DB2 compared to pJJG78. The amount of lacZ mRNA (FIG. 15C) as well as the stability of the mRNA does not significantly affect between these constructs. The lacZ mRNA half-life from pJJG78m pJJ78D1 and pJJG78DB2 was measured at 27, 23, and 25 minutes, respectively. In addition, computer analysis showed that there was no significant difference in mRNA second structure between pJJG78, pJJ78DB1 and pJJ78DB2, which means that the insertion of an appropriate matched DB into the mRNA second structure could allow for differences in β-galactosidase expression. It means no special effect. The results in between mean that the DB functions as a modification enhancer and that the large complement of anti-DB improves the modification efficiency and that special base-compositions such as the first nucleotide of the DB from pJJG78DB2 can play an important role in DB activity.

실시예 12 : DB 기능 분석Example 12 DB Function Analysis

상기 실험은 15℃에서 행했다. DB가 37℃에서 작동하는지를 실험하기 위해서, pJJG78과 pJJ78DB2의 SD의 cspA 냉각 쇼크 조절 영역은 lpp 프로모터와 pINIII 벡터(Inouy, M. 1983)를 사용하는 lac 프로모터-오퍼레이터 파편으로 대체되며, 각각 pINZ 및 pINZDBI(도 17), 셀(pcnB)은 IPTG, lac 프로모터의 인듀서(도 1C, 시간0) 없이 낮은 β-갈락토시다스 활성도를 나타내는 pINZ 또는 pINZDB1으로 변형된다. 1mM IPTG의 첨가에 따라, β-갈락토시다스 활성도는 양쪽 셀에 유도된다. 3시간의 인덕션 후에, β-갈락토시다스의 활성도는 각각 pINZ 및 pINSDB1보다 18 및 37배로 증가한다(도 17). 그러나, β-갈락토시다스 활성도 레벨은 2 사이에서 극적인 차이를 나타낸다; DB를 갖는 활성도(pINZDB1)는 DB가 없는 것보다(pINZ) 34배 높고 이는 DB가 37℃에서 작용한다는 것을 의미한다.The experiment was conducted at 15 ° C. To test if the DB operates at 37 ° C., the cspA cooling shock control region of SD of pJJG78 and pJJ78DB2 is replaced by a lac promoter-operator fragment using the lpp promoter and the pINIII vector (Inouy, M. 1983), respectively, pINZ and pINZDBI (FIG. 17), cells (pcnB) are transformed into pINZ or pINZDB1, which exhibits low β-galactosidase activity without the IPTG, the inducer of the lac promoter (FIG. 1C, time 0). Following addition of 1 mM IPTG, β-galactosidase activity is induced in both cells. After 3 hours of induction, the activity of β-galactosidase is increased by 18 and 37 fold over pINZ and pINSDB1, respectively (FIG. 17). However, β-galactosidase activity levels show a dramatic difference between two; Activity with DB (pINZDB1) is 34 times higher than without DB (pINZ), which means that the DB operates at 37 ° C.

벡터 pINZ 및 pINZDB1로부터 형성된 β-갈락토시다스의 특정 활성도는 거의 같아(데이타 도시하지 않음) pINZDB1(DB로 인한)의 β-갈락토시다스 서열에 존재하는 5 아미노산의 첨가는 효소의 활성도에 영향을 미치지 못한다. 또한, pINZ 및 pINZDB1으로부터 β-갈락토시다스의 안정화는 약 3시간(데이타 도시하지 않음)의 반수명과 동일한다.The specific activity of β-galactosidas formed from the vectors pINZ and pINZDB1 is about the same (data not shown). The addition of the 5 amino acids present in the β-galactosidase sequence of pINZDB1 (due to DB) adds to the activity of the enzyme. Does not affect In addition, stabilization of β-galactosidase from pINZ and pINZDB1 is equal to half life of about 3 hours (data not shown).

다음, DB 기능이 SD와 개별적인지를, 초기 리보솜바인딩으로 조사했다. 상기 목적을 위해, pINZDB1, GAGG의 SD 서열은 GCCC로 바꿨고, pINZDB2(도 17A 및 17B)를 얻었다. pINZDB2 인덕션의 β-갈락토시다스 레벨은 pINZDB1의 1/7로 감소했으나, IPTG 인덕션 후에 3시간에서 pINZ보다 여전히 3배 높다(도 17). 그러나, pINZDB2가 제 2 AUG 코돈을 갖기 때문에 6 코돈 하부는 결과적으로 DB 삽입물은 lacZ 유전자에 대한 제 2 초기 코돈으로서의 역할을 할 수 있다. 대신, N-터미널 서열 분석은 pINZDB2로부터 생성된 β-갈락토시다스 100%가 pINZDB1과 비교하여 제 2 AUG 코돈에서 시작되고 제 1 AUG 코돈에서 90%가 시작되는 것을 나타낸다. 또한, 제 2 AUG 코돈은 전위에 의해 처리되나 영역에서 열악한 SD 서열(AAGG)은 2번째 및 3번째 코돈에 해당한다( 도 17B; 밑줄). 사실, 상기 제 2 SD가 15-베이스 서열의 삭제에서 제거되면(코돈 1내지 5; 도 17B에서 pINZDB3), β-갈락토시다스 활성도는 전체 시간점에서 백그라운드 레벨로 감소되고(도 17C), 이는 제 2 SD가 pINZDB2 lacZ mRNA의 변형에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다(도 17C). 제 1 AUG 코돈에서 시작하는 DB 서열은 pINZDB4에서 소거된다는 것이 중요하다(도 17B). 따라서, pINZDB1 및 pINZDB4의 β-갈락토시다스의 높은 발현은 바람직하게 매칭 DB 서열에 따른 것이다(도 17B). 이 결과는 (a)DB가 DS가 존재할 때만 기능하고, (b) DB의 위치는 코돈 1 또는 6에서 탄력적으로 개시된다는 것을 의미한다.Next, we examined whether the DB function is independent of SD by initial ribosome binding. For this purpose, the SD sequences of pINZDB1, GAGG were changed to GCCC and pINZDB2 (FIGS. 17A and 17B) were obtained. β-galactosidase level of pINZDB2 induction was reduced to 1/7 of pINZDB1, but still three times higher than pINZ at 3 hours after IPTG induction (FIG. 17). However, since pINZDB2 has a second AUG codon, the lower 6 codons may result in the DB insert acting as a second initial codon for the lacZ gene. Instead, N-terminal sequence analysis shows that 100% of β-galactosidase generated from pINZDB2 begins in the second AUG codon and 90% starts in the first AUG codon compared to pINZDB1. In addition, the second AUG codon is processed by translocation but the poor SD sequence (AAGG) in the region corresponds to the second and third codons (FIG. 17B; underlined). In fact, when the second SD was removed from deletion of the 15-base sequence (codons 1-5; pINZDB3 in FIG. 17B), β-galactosidase activity was reduced to background levels at all time points (FIG. 17C). This means that the second SD plays an important role in the modification of pINZDB2 lacZ mRNA (FIG. 17C). It is important that the DB sequence starting at the first AUG codon is cleared at pINZDB4 (FIG. 17B). Thus, high expression of β-galactosidase of pINZDB1 and pINZDB4 is preferably according to the matching DB sequence (FIG. 17B). This result means that (a) the DB only functions when there is a DS, and (b) the location of the DB is elastically initiated at codons 1 or 6.

실시예 13: DB에 의한 변형 증가Example 13: Increase of Deformation by DB

도 17C에 도시된 β-갈락토시다스 활성도는 DB가 pINZDB1의 변형을 증가시킨다는 것을 나타낸다. 따라서, pINZ와 pINZDB1으로부터 β-갈락토시다스 합성 비를 변형 효율로 DB를 효과적으로 실험하기 위해 분석했다. β-갈락토시다스 합성의 비는 IPTG를 첨가한후 셀 하보링 pINZ 및 pINZDB1를 사용하여 [35S]-methionine으로 5분간 펄스-라벨링 셀에 의해 측정했다. SDS-PAGE후에, 방사성능이 있는 β-갈락토시다스의 양은 포스포리머저를 사용하여 측정한다(도 17D). IPTG를 첨가하기 전에, pINZ 및 pINZDB1로부터의 β-갈락토시다스 합성비는 같다. 그러나, IPTG 인덕션에 따라 pINZDB1으로부터 β-갈락토시다스 합성의비는 각 시간점마다 연속적으로 증가하여 pINZ로부터의 β-갈락토시다스 합성비는 거의 영향을 미치지 못한다. IPGT 첨가 4 시간 후에 pINZDB1으로부터의 β-갈락토시다스 합성 비는 pINZ보다 6.5배 높다. 이 결과는 DB가 β-갈락토시다스의 합성시에 증가에 반영됨에 따라 pINZDB1의 변형효율이 증가한다는 것을 의미한다.Β-galactosidase activity shown in FIG. 17C indicates that the DB increases the modification of pINZDB1. Therefore, the ratio of β-galactosidase synthesis from pINZ and pINZDB1 was analyzed to effectively test the DB with modification efficiency. The ratio of β-galactosidase synthesis was measured by pulse-labeling cells for 5 minutes with [35S] -methionine using cell harboring pINZ and pINZDB1 after addition of IPTG. After SDS-PAGE, the amount of radioactive β-galactosidase is measured using phosphorimer (FIG. 17D). Before adding IPTG, the β-galactosidase synthesis ratio from pINZ and pINZDB1 is the same. However, with IPTG induction, the ratio of β-galactosidase synthesis from pINZDB1 increased continuously at each time point, resulting in little effect of β-galactosidase synthesis from pINZ. The β-galactosidase synthesis ratio from pINZDB1 4 hours after IPGT addition is 6.5 times higher than pINZ. This result implies that the strain efficiency of pINZDB1 increases as DB is reflected in the increase in the synthesis of β-galactosidas.

DB가 변형 개시를 증가시키는지를 실험하기 위해서 다음 폴리솜을 형성하기 위해 pINZ 및 pINZDB1으로부터 lacZ mRNA의 성능을 분석했다. 상기 실험을 위해서, pcnB 셀을 DB 효과를 증폭시키는데 사용한다. pINZDB1를 갖는 셀은 1mM IPTG의 존재시에 LB 판에 개체를 형성할 수 없고, pINZ를 갖는 셀은 개체를 형성한다. pINZDB1을 갖는 셀 상에 IPTG의 치명적 효과는 β-갈락토시다스의 과발현에 의한 것으로 추정된다. IPTG를 첨가한후, 셀 성장은 15, 30, 60분에서 클로램페니콜의 첨가에 의해(0.1mg/ml) 중단되고 조사된 폴리솜 프로파일을 도 17D에 도시했다. 각 그레디언트 파편으로부터(500ml), 200ml는 니트로셀룰로스에서 중단되고 lacZ mRNA의 양은 24-베이스 안티센스 올리고뉴클레오티드(M13-47 올리고뉴클레오티드)를 사용하여 분석된다. lacZ mRNA의 양은 폴리포리머저에 의해 측정되고 도 17D에 나타냈다. 폴리솜 프로파일은 비슷하지만, lacZ mRNA의 분포에는 큰 차이가 있다; 주로 lacZ mRNA가 15분에서 pINZ가 있는 그레디언트의 상부 절반에 위치하고(70S 내지 30S 리보솜에 해당하는, 파편 8 내지 14), pINZDB1가 있는 것은 주요 피크(파편 3 내지 8)가 그래디언트의 하부 절반에 형성된다. 30분에서, pINZ로부터 lacZ mRNA는 70s 리보솜의 위치로 이동되며, pINZDB1로부터 lacZ mRNA는 15분에서와 마찬가지 패턴으로 유지된다. 60분에서 lacZ mRNA의 주요 파편은 pINZ 로부터 그래디언트의 상부 절반에 유지되며, pINZDB1으로부터 lacZ mRNA는 70S 리보솜 파편으로 보다 높은 폴리솜으로부터 넓게 분포된다. 따라서, 셀 하보링 pINZDB1은 1mM IPTG를 함유한 LB 판에 개체가 형성되지 않는 이유는 고도로 변형가능한 DB-함유 mRNA(vind et al., 1993)의 대형 발현의 결과에 따라 자유로운 리보솜의 결함을 감소시키는데 있을 수 있다. 이 결과는 DB가 변형 초기 증가에 따라 바람직하게 폴리솜 형성의 효율을 증가시킨다는 것을 의미한다.To test if the DB increases modification initiation, the performance of lacZ mRNA from pINZ and pINZDB1 was analyzed to form the next polysome. For this experiment, pcnB cells are used to amplify the DB effect. Cells with pINZDB1 cannot form individuals in the LB plate in the presence of 1 mM IPTG, and cells with pINZ form individuals. The lethal effect of IPTG on cells with pINZDB1 is presumably due to overexpression of β-galactosidas. After addition of IPTG, cell growth was stopped by addition of chloramphenicol (0.1 mg / ml) at 15, 30 and 60 minutes and the examined polysome profile is shown in FIG. 17D. From each gradient fragment (500 ml), 200 ml were stopped in nitrocellulose and the amount of lacZ mRNA was analyzed using 24-base antisense oligonucleotides (M13-47 oligonucleotides). The amount of lacZ mRNA was measured by polypolimer and shown in FIG. 17D. Polysomal profiles are similar, but there are significant differences in the distribution of lacZ mRNAs; Primarily lacZ mRNA is located in the upper half of the gradient with pINZ at 15 minutes (fragments 8-14, corresponding to 70S-30S ribosomes), with pINZDB1 the main peak (fragments 3-8) formed in the lower half of the gradient do. At 30 minutes, lacZ mRNA from pINZ is shifted to the position of 70s ribosomes and lacZ mRNA from pINZDB1 remains in the same pattern as at 15 minutes. At 60 minutes, major fragments of lacZ mRNA remain in the upper half of the gradient from pINZ, and lacZ mRNA from pINZDB1 is widely distributed from higher polysomes as 70S ribosomal fragments. Thus, cell harboring pINZDB1 reduces the defects of free ribosomes as a result of large expression of highly deformable DB-containing mRNA (vind et al., 1993), which is why individuals do not form on LB plates containing 1 mM IPTG. May be present. This result means that the DB preferably increases the efficiency of polysome formation with increasing initial strain.

상기 실험으로부터 DB의 정확한 효과를 측정하기 위해서, lacZ mRNA 양 및 β-갈락토시다스 활성도를 폴리솜 프로파일에서 취한 동일한 시간점에서 측정했다(IPTG 인덕션후 15,30 및 60분). 도 18A에 도시된 것처럼, lacZ mRNA의 양은 pINZ 및 pINZDB1에 대해 15분에서 거의 최대 레벨에 이른다. 상기 결과의 포스포린머저분석은 pINZDB1 mRNA의 양이 각가 pINZ mRNA 보다 1.5, 1.4 및 1.3배 높다는 것을 나타낸다. pINZDB1에 대한 높은 mRNA 레벨은 mRNA를 안정화시킬 수 있는 pINZDB1의 높은 효과 폴리솜 형성에 바람직하게 기여한다(Iost and Dreyfus 1995). β-갈락토시다스 활성도의 인덕션을 도 18B에 나타냈다. pINZDB1의 경우에, 활성도는 IPTG가 없을 때 매우 높고, IPTG의 첨가에 따라, 2.5시간 잠복기 후에 18,500 내지 64,000(3.5배)로 증가한다. pINZ의 경우에, IPTG 인덕션 전 백그라운드 활성도는 매우 낮고, 2.5시간점에서 900 내지 2,900 유닛(3배)으로 증가한다. 30 내지 60분 사이의 pINZDB1의 β-갈락토시다스 활성도의 증가는 pINZ보다 35배 높고, 따라서 pINZDB1에 대한 β-갈락토시다스 생성의 효율은 mRNA의 양에 기초하여 pINZdp 대해 26배 높은 것으로 측정된다. 따라서, pINZDB1으로부터 β-갈락토시다스 생성의 높은 비율은 폴리솜의 형성의 높은 효율에 기인한 것이다.To determine the exact effect of the DB from the experiment, the lacZ mRNA amount and β-galactosidase activity were measured at the same time points taken in the polysome profile (15,30 and 60 minutes after IPTG induction). As shown in FIG. 18A, the amount of lacZ mRNA reaches nearly maximum levels at 15 minutes for pINZ and pINZDB1. The phosphoriner mergery analysis of the results indicated that the amount of pINZDB1 mRNA was 1.5, 1.4 and 1.3 times higher than that of pINZ mRNA. High mRNA levels for pINZDB1 preferably contribute to the high effect polysome formation of pINZDB1 that can stabilize mRNA (Iost and Dreyfus 1995). Induction of β-galactosidase activity is shown in FIG. 18B. In the case of pINZDB1, the activity is very high in the absence of IPTG and increases to 18,500 to 64,000 (3.5-fold) after a 2.5 hour incubation with the addition of IPTG. In the case of pINZ, the background activity before IPTG induction is very low, increasing to 900 to 2,900 units (3x) at 2.5 hours. The increase in β-galactosidase activity of pINZDB1 between 30 and 60 minutes is 35 times higher than pINZ, so the efficiency of β-galactosidase production for pINZDB1 is 26 times higher for pINZdp based on the amount of mRNA. Is measured. Thus, the high rate of β-galactosidas production from pINZDB1 is due to the high efficiency of polysome formation.

다음, DB의 변형-증가 효과를 설명하기 위해 β-갈락토시다스를 pINZ 및 pINZDB1을 사용하는 셀-프리 시스템에서 실험했다. pINZDB1(lane 2, 도 19)이 있는 β-갈락토시다스(밴드 G)속에 [35S]methionine 통합은 pINZ(lane 1) 보다 8배 높고, β-갈락토시다스(밴드 L) 생산은 레인(lane) 모두에서 거의 같다.Next, β-galactosidase was tested in a cell-free system using pINZ and pINZDB1 to account for the strain-increasing effect of DB. [ 35 S] methionine incorporation into β-galactosidas (band G) with pINZDB1 (lane 2, FIG. 19) is eight times higher than pINZ (lane 1), and β-galactosidas (band L) production is It is almost the same in both lanes.

리보솜 단백질 S2의 부재는 두 번째 음절의 스템으로부터 안티 DB 서열을 해Absence of ribosomal protein S2 resolves the anti-DB sequence from the stem of the second syllable

Claims (56)

박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 저온충격 유발 유전자의 발현을 지속시키는 단리된 핵산 분자.An isolated nucleic acid molecule that sustains expression of a cold shock inducing gene under conditions that produce a cold shock response in bacteria. 제 1항에 있어서, 상기 분자가 저온충격 유발 유전자의 5'-UTR 또는 이와 동일한 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, wherein the molecule comprises a 5′-UTR or the same sequence of the cold shock inducing gene. 제 2항에 있어서, 상기 5'-UTR이 cspA, cspB 및 csdA로 이루어지는 군으로부터 선택된 저온충격 유발 유전자의 5'-UTR인 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 2, wherein the 5′-UTR is a 5′-UTR of a cold shock inducing gene selected from the group consisting of cspA, cspB and csdA. 제 2항에 있어서, 상기 5'-UTR이 저온충격 유발 유전자 박스 또는 이것과 균등한 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 2, wherein the 5′-UTR consists of a cold shock inducing gene box or a sequence equivalent thereto. 제 3항에 있어서, 상기 5'-UTR이 cspA 5'-UTR의 +1 내지 +11 뉴클레오티드 또는 이것과 균등한 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 3, wherein the 5′-UTR consists of +1 to +11 nucleotides or equivalent sequences thereof with cspA 5′-UTR. 제 1항에 있어서, 저온충격 유발 유전자가 CspA 단백질과 상호작용을 하는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산.The isolated nucleic acid of claim 1, wherein the cold shock inducing gene interacts with the CspA protein. 생리학적 조건하에서 저온충격 유발 유전자의 발현을 억제시키는 단리된 핵산 분자.An isolated nucleic acid molecule that inhibits the expression of a cold shock inducing gene under physiological conditions. 제 7항에 있어서, 저온충격 유발 유전자의 5'-UTR의 일부 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.8. The isolated nucleic acid molecule of claim 7 comprising at least a portion of the 5'-UTR of the cold shock inducing gene. 제 8항에 있어서, 저온충격 유발 유전자가 cspA, cspB 및 csdA로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 8, wherein the cold shock inducing gene is selected from the group consisting of cspA, cspB and csdA. 제 8항에 있어서, 저온충격 유발 유전자가 cspA의 +56 내지 +117 뉴클레오티드 또는 cspA의 +56 내지 +117 뉴클레오티드와 균등한 뉴클레오티드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 8, wherein the cold shock inducing gene consists of nucleotides equal to +56 to +117 nucleotides of cspA or to +56 to +117 nucleotides of cspA. 박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 저온충격 유발 유전자의 번역을 증강시키는 비코드화 핵산 분자.An unencoded nucleic acid molecule that enhances translation of a cold shock inducing gene under conditions that cause a cold shock response in bacteria. 제 11항에 있어서, 저온충격 유발 유전자의 5'UTR의 일부 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비코드화 핵산 분자.12. The unencoded nucleic acid molecule of claim 11 comprising at least a portion of the 5'UTR of the cold shock inducing gene. 제 12항에 있어서, 저온충격 유발 유전자가 cspA, cspB 및 csdA로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 12, wherein the cold shock inducing gene is selected from the group consisting of cspA, cspB and csdA. 제 13항에 있어서, 저온충격 유발 유전자가 cspA의 +123 내지 +135 뉴클레오티드 또는 cspA의 +123 내지 +135 뉴클레오티드와 균등한 뉴클레오티드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.15. The isolated nucleic acid molecule of claim 13, wherein the cold shock inducing gene consists of nucleotides equal to +123 to +135 nucleotides of cspA or to +123 to +135 nucleotides of cspA. 제 14항에 있어서, 제 48번, 제 49번 또는 제 50번 서열로 이루어지는 군으로부터 선택되는 서열을 가지는 것을 특징으로 하는 단리된 핵산 분자.15. The isolated nucleic acid molecule of claim 14, wherein the nucleic acid molecule has a sequence selected from the group consisting of the 48th, 49th, or 50th sequences. 박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 저온충격 유발 유전자의 번역을 증강시키는 핵산 분자 및 다운스트림 박스로 이루어지는 핵산 벡터.A nucleic acid vector consisting of a nucleic acid molecule and a downstream box that enhance the translation of a cold shock inducing gene under conditions causing a cold shock reaction in bacteria. 제 16항에 있어서, 샤인-달가노 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 벡터.The nucleic acid vector of claim 16 comprising a shine-dalgano sequence. 핵산 벡터에 있어서, 상기 벡터의 일부 이상이 저온충격 유발 유전자 박스, 번역 인핸서 및 다운스트림 박스를 포함하고, 상기 벡터가 박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 유전자 발현을 지속시키고 번역을 증강시키는 것을 특징으로 하는 핵산 벡터.For nucleic acid vectors, at least a portion of the vector comprises a cold shock inducing gene box, a translation enhancer and a downstream box, wherein the vector sustains gene expression and enhances translation under conditions that cause a cold shock response in bacteria. A nucleic acid vector characterized by. 핵산 벡터에 있어서, 박테리아에서 저온충격 반응을 발생시키는 생리학적 스트레스 조건하에 유전자 발현을 지속시키고 번역을 증강시키며, 생리학적 조건하에서 유전자의 발현을 억제시키고, 저온충격 유발 유전자 박스, 저온충격 유발 유전자의 발현을 억제시키는 저온충격 유발 유전자의 5'-UTR의 일부 이상, 저온충격 유발 유전자의 번역을 증강시키는 저온충격 유발 유전자의 5'-UTR의 일부 이상, 및 다운스트림 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 벡터.In nucleic acid vectors, gene expression is maintained under physiological stress conditions that cause cold shock reactions in bacteria, enhanced translation, inhibition of gene expression under physiological conditions, cold shock induced gene boxes, At least a portion of the 5'-UTR of the cold shock inducing gene to inhibit expression, at least a portion of the 5'-UTR of the cold shock inducing gene to enhance translation of the cold shock inducing gene, and a downstream box Nucleic Acid Vectors. 제 16항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 16, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 18항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.19. The vector of claim 18, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 19항에 있어서, 상기 유전자가 저온충격 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.20. The vector of claim 19, wherein the gene is a cold shock inducing gene. 제 16항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 16, wherein the gene is a heterologous gene. 제 18항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.19. The vector of claim 18, wherein said gene is a heterologous gene. 제 19항에 있어서, 상기 유전자가 이종 유발 유전자인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 19, wherein the gene is a heterologous gene. 제 16항에 있어서, 프로모터, 상기 5'-UTR의 하류에 위치하는 1개소 이상의 제한 부위, 및 DNA 단편을 추가로 삽입할 수 있는 다운스트림 박스를 포함하는 벡터.The vector of claim 16, comprising a promoter, one or more restriction sites located downstream of the 5′-UTR, and a downstream box into which the DNA fragment can further be inserted. 제 18항에 있어서, 프로모터, 상기 5'-UTR의 하류에 위치하는 1개소 이상의 제한 부위, 및 DNA 단편을 추가로 삽입할 수 있는 다운스트림 박스를 포함하는 벡터.The vector of claim 18, comprising a promoter, one or more restriction sites located downstream of the 5′-UTR, and a downstream box into which the DNA fragment can further be inserted. 제 19항에 있어서, 프로모터, 상기 5'-UTR의 하류에 위치하는 1개소 이상의 제한 부위, 및 DNA 단편을 추가로 삽입할 수 있는 다운스트림 박스를 포함하는 벡터.20. The vector of claim 19 comprising a promoter, one or more restriction sites located downstream of the 5'-UTR, and a downstream box into which the DNA fragment can be further inserted. 제 26항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.27. The vector of claim 26, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 27항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 27, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 28항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.29. The vector of claim 28, wherein said additional DNA fragment encodes a cold shock inducing gene. 제 26항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.27. The vector of claim 26, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 27항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.The vector of claim 27, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 28항에 있어서, 상기 추가의 DNA 단편이 이종 유전자를 코드화하는 것을 특징으로 하는 벡터.29. The vector of claim 28, wherein said additional DNA fragment encodes a heterologous gene. 제 16항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 16. 제 18항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 18. 제 19항에 따른 벡터를 함유하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium containing the vector according to claim 19. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 16항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 16; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 18항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 18; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 19항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 19; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 제 38항에 있어서, 상기 과앙발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.39. The method of overexpression of a gene according to claim 38, wherein said overexpression decreases the expression of one or more endogenous proteins. 제 39항에 있어서, 상기 과앙발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.40. The method of overexpressing a gene according to claim 39, wherein said overexpression decreases the expression of one or more endogenous proteins. 제 40항에 있어서, 상기 과앙발현에 의해서 1개 이상의 내인성 단백질의 발현이 감소하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.41. The method of overexpressing a gene according to claim 40, wherein said overexpression decreases the expression of one or more endogenous proteins. 제 38항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.39. The method of over-expression of a gene according to claim 38, wherein the conditions for generating a cold shock response include placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 39항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.40. The method of overexpressing a gene according to claim 39, wherein the conditions for generating a cold shock reaction include placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 38항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.39. The method of over-expression of a gene according to claim 38, wherein the conditions for generating a cold shock response include placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 44항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.45. The method of overexpressing a gene according to claim 44, wherein said low temperature is 10-15 [deg.] C. 제 45항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.46. The method of overexpressing a gene according to claim 45, wherein said low temperature is 10 to 15 ° C. 제 46항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.47. The method of overexpression of a gene according to claim 46, wherein said low temperature is 10-15 [deg.] C. 저온충격 유발 조건하에 생리학적 온도에서 이종 유전자를 발현시킬 수 있고, 프로모터; 저온충격 단백질 유전자의 5'-UTR의 일부 이상; 샤인-달가노 서열; 번역 시작 코돈; 저온충격 유발 유전자의 다운스트림 박스; 및 상기 이종 유전자의 인식을 위한 1개 이상의 제한효소 인식부위의 순서로 이루어진 것을 특징으로 하는 벡터.Heterologous genes can be expressed at physiological temperature under cold shock inducing conditions, and include promoters; At least a portion of the 5'-UTR of the cold shock protein gene; Shine-dalgano sequence; Start translation codons; Downstream boxes of cold shock inducing genes; And at least one restriction enzyme recognition site for recognition of the heterologous gene. 제 50항에 있어서, 저온충격 유발 유전자를 코드화하는 추가의 핵산 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.51. The vector of claim 50 comprising an additional nucleic acid fragment encoding a cold shock inducing gene. 제 50항에 있어서, 이종 유전자를 코드화하는 추가의 핵산 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터.51. The vector of claim 50 comprising an additional nucleic acid fragment encoding a heterologous gene. 제 50항에 따른 벡터를 포함하는 형질전환된 박테리아.A transformed bacterium comprising the vector according to claim 50. 유전자를 과잉발현시키는 방법에 있어서,In a method of overexpressing a gene, 제 50항에 따른 핵산 벡터로 박테리아를 형질전환시키는 단계; 및Transforming the bacteria with the nucleic acid vector according to claim 50; And 상기 박테리아를 저온충격 반응을 발생시키는 조건하에 두는 단계Placing the bacteria under conditions that produce a cold shock reaction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.Overexpression method of the gene comprising a. 제 54항에 있어서, 저온충격 반응을 발생시키는 조건이 상기 박테리아를 저온충격 반응이 유발될 수 있는 저온에 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.55. The method of claim 54, wherein the condition causing the cold shock response comprises placing the bacteria at a low temperature at which a cold shock response can be induced. 제 45항에 있어서, 상기 저온이 10 내지 15℃인 것을 특징으로 하는 유전자의 과잉발현 방법.46. The method of overexpressing a gene according to claim 45, wherein said low temperature is 10 to 15 ° C.
KR1020007004441A 1998-08-20 1999-08-20 Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use KR100566479B1 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9693898P 1998-08-20 1998-08-20
US60/096,938 1998-08-20
US09/293,427 1999-04-16
US9/293,427 1999-04-16
US09/293,427 US6686174B1 (en) 1996-03-22 1999-04-16 Method and constructs for inhibiting protein expression in bacteria
US14338099P 1999-07-12 1999-07-12
US60/143,380 1999-07-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010031416A true KR20010031416A (en) 2001-04-16
KR100566479B1 KR100566479B1 (en) 2006-03-31

Family

ID=69227651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007004441A KR100566479B1 (en) 1998-08-20 1999-08-20 Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100566479B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100566479B1 (en) 2006-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Klauck et al. The LysR‐like regulator LeuO in Escherichia coli is involved in the translational regulation of rpoS by affecting the expression of the small regulatory DsrA‐RNA
Figueroa-Bossi et al. Caught at its own game: regulatory small RNA inactivated by an inducible transcript mimicking its target
Davanloo et al. Cloning and expression of the gene for bacteriophage T7 RNA polymerase.
Yang et al. Translation of trpG in Bacillus subtilis is regulated by the trp RNA-binding attenuation protein (TRAP)
Lange et al. Identification of transcriptional start sites and the role of ppGpp in the expression of rpoS, the structural gene for the sigma S subunit of RNA polymerase in Escherichia coli
Song et al. Organization and regulation of the D-xylose operons in Escherichia coli K-12: XylR acts as a transcriptional activator
JPS60501837A (en) DNA vectors and their use in recombinant DNA technology
JP2007061106A (en) Method for producing polypeptide and constructs used therefor
Lovett et al. Nucleotide sequence of the Escherichia coli recJ chromosomal region and construction of recJ-overexpression plasmids
Zahrl et al. Expression and assembly of a functional type IV secretion system elicit extracytoplasmic and cytoplasmic stress responses in Escherichia coli
Click et al. Translational control of exported proteins that results from OmpC porin overexpression
Wilson et al. Cloning and DNA sequence of amiC, a new gene regulating expression of the Pseudomonas aeruginosa aliphatic amidase, and purification of the amiC product
JP4249031B2 (en) Cold shock-induced expression and production of heterologous polypeptides
Lee et al. Establishment of an mRNA gradient depends on the promoter: an investigation of polarity in gene expression
Barnett et al. Transcription start sites for syrM and nodD3 flank an insertion sequence relic in Rhizobium meliloti
Gober et al. Temporal and spatial regulation of fliP, an early flagellar gene of Caulobacter crescentus that is required for motility and normal cell division
Asayama et al. An intrinsic DNA curvature found in the cyanobacterium Microcystis aeruginosa K-81 affects the promoter activity of rpoDl encoding a principal sigma factor
CA2118518C (en) Over expression of single-stranded molecules
KR100566479B1 (en) Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use
Machado et al. Expression of nodD1 and nodD2 in Sinorhizobium fredii, a nitrogen-fixing symbiont of soybean and other legumes
JP3549210B2 (en) Plasmid
US6610533B1 (en) Cold-shock regulatory elements, constructs thereof, and methods of use
Theisen et al. Cloning and characterization of the pyrF operon of Salmonella typhimurium
WO1994020639A9 (en) Over expession of single-stranded molecules
JPH11503326A (en) S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase promoter

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130227

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140109

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151221

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee