KR20020020564A - Human VEGF mutant homodimer having a linker, Vector comprising the same, transformants and proteins - Google Patents

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KR20020020564A
KR20020020564A KR1020000053812A KR20000053812A KR20020020564A KR 20020020564 A KR20020020564 A KR 20020020564A KR 1020000053812 A KR1020000053812 A KR 1020000053812A KR 20000053812 A KR20000053812 A KR 20000053812A KR 20020020564 A KR20020020564 A KR 20020020564A
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Abstract

PURPOSE: Provided are human VEGF(vascular endothelial growth factor) mutant homodimer gene coupled by a linker sequence, an expression vector containing it, and its transformants and proteins. The expression vector and its proteins are used as a therapeutic agent in cardiovascular diseases, Buerger's disease, diabetic foot ulcer and the like. CONSTITUTION: The expression vector, pmut-diVEGF165(KFCC11211), contains Human VEGF mutant homodimer gene is represented by SEQ ID NO:1. Its transformants are characteristically selected from the group consisting of CHO, COS-7(Monkey,African green), NIH/3T3(Mouse fibroblast), BHK-21(Baby hamster kidney,Syrian golden), Hela(Human carcinoma), Vero(Monkey kidney,African green), and C127(Mouse).

Description

링커 염기서열로 연결된 인간 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자, 이를 포함하는 발현벡터, 이의 형질전환체 및 단백질{Human VEGF mutant homodimer having a linker, Vector comprising the same, transformants and proteins}Human VEGF mutant homodimer having a linker, Vector comprising the same, transformants and proteins}

본 발명은 링커 서열로 연결된 인간 VEGF(vascular endothelial growth factor)의 돌연변이형 동형이합체 유전자, 이를 포함하는 발현벡터, 이의 형질전환체, 및 이의 단백질에 관한 것이다.The present invention relates to a mutant homodimer gene of human vascular endothelial growth factor (VEGF) linked by a linker sequence, an expression vector comprising the same, a transformant thereof, and a protein thereof.

하지 원위부의 말초혈관 질환으로 인한 만성 허혈성 하지 질환 (chronic ischemic limb disease)으로 하지절단술이 필요한 환자는 미국의 경우 연간 150,000명에 달한다. 유럽의 유러피안 연구 그룹(European Working Group)이 컨센서스 문서(Consensus Document)에서 밝혔듯이 중증의 허혈성 하지질환에서 일차적으로 선택할 수 있는 약물치료법은 아직 없으며, 이들 환자를 대상으로 수술적 재혈관신생화(revascularization)나 경피적 풍선혈관성형술이나 스텐트 삽입술을 고려할 수는 있지만, 불행하게도 많은 환자들은 이런 치료법의 대상이 되지 못하고 있는 실정이다. 현재 이러한 환자들은 혈관을 확장시키기 위한 교감신경 차단술을 받거나, PgE1과 같은 약물에 의한 혈관확장과 항혈소판 작용에 따른 치료 효과를 기대하고 있으나 근원적인 치료가 되지 못하여 결국 사지 절단술을 받게 된다.Chronic ischemic limb disease caused by peripheral vascular disease in the distal lower extremity requires 150,000 patients annually in the United States. As Europe's European Working Group has revealed in the Consensus Document, there are no drug treatments of choice for severe ischemic limb disease, and surgical revascularization of these patients is not yet available. Percutaneous balloon angioplasty or stent implantation can be considered, but unfortunately many patients are not eligible for this treatment. Currently, these patients are undergoing sympathetic blockade to dilate blood vessels, or are expected to have therapeutic effects due to vasodilation and antiplatelet action by drugs such as PgE1.

상기 만성 허혈성 하지 질환은 수술이나 중재적 시술로 치료가 불가능하지만 신생혈관 생성을 유도하는 치료는 환자의 질환에 대한 근원적인 치료가 될 것으로 기대되며 대상 질환으로는 버거스씨 병, 동맥경화증, 당뇨병성 족부궤양 등이 있다.The chronic ischemic lower limb disease cannot be treated by surgery or interventional procedure, but the treatment that induces neovascularization is expected to be a fundamental treatment for the patient's disease, and Burger's disease, arteriosclerosis, diabetes Sexual foot ulcers.

VEGF는 혈관내피세포에만 특이성을 갖는 혈관내피세포 성장인자이다. VEGF는 1989년에 클로닝되었고, 태생기 때에는 혈관생성(vasculogenesis)에 관여하며 성인에서는 허혈성 질환, 상처 치유 및 여성의 생산기능 등에 관여하는 것으로 알려져있다. 또한 종양과 같은 질환시에 종양세포의 영양공급과 성장을 위해 종양세포에서 형성되는 VEGF는 45 kDa의 기본(basic), 헤파린-결합(heparin-binding), 동형이합체(homodimeric) 당단백질 (glycoprotein)이다. mRNA의 재조합에 의해 4가지 동위체 121, 165, 189, 및 201(isoform)가 만들어지며, 특히 VEGF 165가 혈관내피세포 성장에 가장 강력한 작용을 하는 것으로 알려져 있다.VEGF is a vascular endothelial growth factor having specificity only for vascular endothelial cells. VEGF was cloned in 1989 and is known to be involved in vasculogenesis at birth and in ischemic diseases, wound healing and female production. In addition, VEGF, which is formed in tumor cells for nutrition and growth of tumor cells in diseases such as tumors, is a 45 kDa basic, heparin-binding, homodimeric glycoprotein. to be. Recombination of mRNA produces four isotopes 121, 165, 189, and 201 (isoform), and VEGF 165 is known to have the strongest effect on vascular endothelial cell growth.

VEFG는 그의 수용체인 Flt-1(VEGFR-1)과 KDR/Flk-1(VEGFR-2, 이하 'KDR'이라 약칭함)에 결합하여 신호를 전달한다. 상기 수용체는 SH-2라는 도메인을 가지고 있어서 이들을 통하여 신호를 전달하게 되는데, 이들을 경유한 신호들은 PI-3 키나아제, ERK(Extracellular signal-regulated kinase), 포스포리파아제 C (phospholipase C), 그리고 FAK (Focal adhesion kinase)등을 경유하고 이러한 여러 가지 경로에 대하여 많은 연구가 진행 중이다. 혈관내피세포의 증식 및 혈관생성은 VEGF의 세포 내 수용체인 KDR에 의해 주로 이루어지나 VEGF의 KDR에 대한 친화력은 VEGF의 또 다른 수용체인 Flt-1에 비해 약 50배 정도 낮은 것으로 알려졌으며 현재까지 허혈성 질환의 유전자 치료 및 단백질 치료에는 모두 KDR에 대한 친화력이 낮은 정상형 VEGF를 이용한 모델을 사용하고 있어 높은 치료 효과를 보지 못하고 있는 실정이다. 따라서 보다 효율적인 혈관내피세포의 증식 및 이로 인한 혈관생성을 유도하기 위하여 기존의 유전자 치료용 벡터 및 재조합 단백질보다 우수한 발현벡터 및 재조합 VEGF 단백질의 개발에 대한 필요성이 높아지고 있다.VEFG binds to its receptors Flt-1 (VEGFR-1) and KDR / Flk-1 (VEGFR-2, hereinafter abbreviated as 'KDR') and transmits signals. The receptor has a domain called SH-2, which transmits signals through them, and signals through them are PI-3 kinase, extracellular signal-regulated kinase (ERK), phospholipase C, and FAK ( Much research is being done on these different pathways via focal adhesion kinase. Proliferation and angiogenesis of vascular endothelial cells are mainly caused by KDR, an intracellular receptor for VEGF, but its affinity for KDR is about 50 times lower than that of Flt-1, another receptor for VEGF. Both gene therapy and protein therapy of the disease use a normal VEGF model with low affinity for KDR and thus do not show a high therapeutic effect. Therefore, in order to induce more efficient proliferation of vascular endothelial cells and angiogenesis thereof, there is a growing need for development of expression vectors and recombinant VEGF proteins superior to conventional gene therapy vectors and recombinant proteins.

이에, 본 발명자들이 광범위한 연구를 수행한 결과 링커 염기 서열로 연결된인간 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자를 포함하는 발현벡터 및 이의 단백질이 KDR에 대한 친화력이 매우 높음을 확인하였으며 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.Accordingly, the present inventors have conducted extensive research and confirmed that the expression vector and the protein thereof containing the mutant homodimeric gene of human VEGF linked by the linker base sequence have a very high affinity for KDR. It became.

본 발명의 목적은 KDR 수용체에 대한 VEGF의 친화력을 높일 수 있는 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a mutant homodimeric gene of VEGF that can enhance the affinity of VEGF for the KDR receptor.

본 발명의 다른 목적은 KDR 수용체에 대한 VEGF의 친화력을 높일 수 있는 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자를 포함하는 발현 벡터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an expression vector comprising a mutant homodimeric gene of VEGF that can enhance the affinity of VEGF for the KDR receptor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 발현벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a transformant transformed with the expression vector.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 형질전환체로 부터 생산된 단백질을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a protein produced from the transformant.

도 1은 pmut-diVEGF165 발현벡터의 개열(cleavage) 지도이다.1 is a cleavage map of a pmut-diVEGF165 expression vector.

도 2는 pVEGF165를 제한효소로 절단한 후 아가로오즈 젤에서 전기영동한 결과를 나타내는 젤사진이다.Figure 2 is a gel photograph showing the results of electrophoresis on agarose gels after cleavage of pVEGF165 with restriction enzymes.

도 3은 pmut-diVEGF165를 제한효소로 절단한 후 아가로오즈 젤에서 전기영동한 결과를 나타내는 젤사진이다.Figure 3 is a gel photograph showing the result of electrophoresis on agarose gels after cleavage of pmut-diVEGF165 with restriction enzymes.

도 4는 VEGF165 단백질을 웨스턴 블러팅(Western blot)한 결과를 나타내는 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the result of Western blot of VEGF165 protein.

도 5는 재조합 mut-diVEGF165 단백질의 웨스턴 블러팅한 결과를 나타내는 사진이다.5 is a photograph showing the result of Western blotting of the recombinant mut-diVEGF165 protein.

도 6은 재조합 VEGF165들에 의한 CPAE 세포의 증식 효과를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the proliferation effect of CPAE cells by recombinant VEGF165.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 링커 염기 서열로 연결된 인간 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자와 이를 포함하는 발현벡터 pmut-diVEGF165를 제조한다.In the present invention, a mutant homodimer gene of human VEGF linked by a linker base sequence and an expression vector pmut-diVEGF165 including the same are prepared.

정상형 인간 VEGF는 KDR 수용체에 대한 친화력이 Flt-1 수용체와 비교하여 낮으며, 생체 내에서 동형이합체를 형성하는 것으로 알려져 있어 외부적으로 KDR 수용체에만 결합하는 돌연변이형 VEGF 유전자 및 재조합 단백질을 투여하더라도 세포 내에서 정상형과 이형이합체(heterodimer)를 형성할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 좀 더 높은 효율로 KDR 수용체에 결합하는 돌연변이형 VEGF 유전자 두개를 인위적인 링커를 사용하여 결합시킴으로써, 인위적으로 돌연변이형 VEGF 동형이합체를 형성시켜 이형이합체의 형성 가능성을 배제하여 보다 효과적으로 혈관내피세포의 증식 및 혈관생성을 유도할 수 있도록 하였다.Normal human VEGF has a low affinity for the KDR receptor compared to the Flt-1 receptor, and is known to form homodimers in vivo. Thus, even when the mutant VEGF gene and recombinant protein that bind only to the KDR receptor are externally administered, Normal forms and heterodimers can be formed. Therefore, in the present invention, by combining two mutant VEGF genes that bind to the KDR receptor with an artificial linker with higher efficiency, an artificially mutated VEGF homodimer is formed to exclude the possibility of forming a heterodimer, thereby effectively vascular endothelial Cell proliferation and angiogenesis were induced.

본 발명에서 사용한 돌연변이형 VEGF 유전자 mutVEGF165(Shen 등, J. Biol. Chem. 1998, 273 (45) 29979-29985)는 공지의 VEGF 유전자(Science 246, 1989, 1306-1309)를 주형으로 하고, VEGF 유전자의 5' 말단 및 3' 말단, 그리고 유도하고자 하는 돌연변이 부위를 포함하는 각각의 프라이머로 PCR을 수행하여 제조하였으나, 이외에도 공지의 다양한 돌연변이 생산 방법의 사용이 가능하다. 상기 mutVEGF165 두개를 링커로 결합시켜 서열번호 1의 염기 서열을 갖는 mut-diVEGF165 재조합 유전자를 얻은 다음 벡터에 클로닝하여 발현벡터 pmut-diVEGF165(기탁번호: KFCC11211 ; 도 1 참조)를 얻었다. 상기 발현벡터는 공지의 기술, 즉 열충격법, 전기천공법 등을 통해 형질전환용 대장균에 도입시켜 보관하였으며, 상기 대장균 균주E. Coli/pmut-diVEGF165는 2000년 9월 4일자로 한국 미생물 보존센터(KCCM)에 기탁번호 KFCC11211로 기탁되었다.The mutant VEGF gene mutVEGF165 (Shen et al., J. Biol. Chem. 1998, 273 (45) 29979-29985) used in the present invention is based on a known VEGF gene (Science 246, 1989, 1306-1309). Although the PCR was performed with each primer including the 5 'end and the 3' end of the gene, and the mutation site to be induced, a variety of known mutation production methods can be used. The two mutVEGF165s were combined with a linker to obtain a mut-diVEGF165 recombinant gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and then cloned into a vector to obtain an expression vector pmut-diVEGF165 (Accession No .: KFCC11211; see FIG. 1). The expression vector was introduced into and stored in E. coli for transformation through known techniques, ie, thermal shock, electroporation, and the like. The E. coli / pmut-diVEGF165 E. coli / pmut-diVEGF165 was stored on September 4, 2000 in Korea. (KCCM) was deposited under accession number KFCC11211.

본 발명에서는 링커로서 (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)3을 발현하는 서열번호 7의 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드를 합성하여 사용하였는데 이외에도 단백질의 구조를 변형하지 않는 다른 링커를 사용하는 것도 가능하다.In the present invention, the oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 expressing (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 3 was used as a linker. In addition, other linkers that do not modify the structure of the protein may be used. Do.

본 발명에서는 바람직한 실시예의 하나로 pEGFP-N1 벡터(Clontech)의 외래 유전자 삽입 부위에 상기 mut-diVEGF165 재조합 유전자를 삽입하였다. 그러나 상기 발현 벡터의 제조에 이용된 pEGFP-N1 벡터 이외에도 발현의 목적에 따라 다른 발현 벡터를 이용할 수 있다. 또한 발현 벡터의 외래 유전자 삽입 부위에 삽입되는 유전자의 크기, 염기서열 등도 공지의 기술에 의해 다양하게 변화시킬 수 있다.In the present invention, the mut-diVEGF165 recombinant gene was inserted into the foreign gene insertion site of the pEGFP-N1 vector (Clontech). However, in addition to the pEGFP-N1 vector used in the preparation of the expression vector, other expression vectors may be used depending on the purpose of expression. In addition, the size, nucleotide sequence, etc. of the gene inserted into the foreign gene insertion site of the expression vector can also be variously changed by known techniques.

상기에서 제조된 발현벡터 pmut-diVEGF165를 동물세포주에 도입하여 형질전환체를 얻는데, 본 발명에서는 CHO(Chinese hamster ovary) 등의 동물세포주에 상기 발현 벡터를 도입하여 제조할 수 있으며, 그 도입 방법은 공지의 기술, 즉 열충격법, 전기천공법 등을 통해 도입할 수 있고, 상기 동물세포주 CHO 이외에도 COS-7(Monkey, African green), NIH/3T3(Mouse fibroblast), BHK-21(Baby Hamster Kidney, Syrian golden), Hela (Human carcinoma), Vero(Monkey kidney, African green), 및 C127(Mouse) 등의 다양한 형질전환용 동물세포주가 사용될 수 있다.The expression vector pmut-diVEGF165 prepared above is introduced into an animal cell line to obtain a transformant. In the present invention, the expression vector may be prepared by introducing the expression vector into an animal cell line such as Chinese hamster ovary (CHO). It can be introduced through a known technique, that is, thermal shock, electroporation, etc., in addition to the animal cell line CHO, COS-7 (Monkey, African green), NIH / 3T3 (Mouse fibroblast), BHK-21 (Baby Hamster Kidney, Various transgenic animal cell lines may be used, such as Syrian golden), Hela (Human carcinoma), Vero (Monkey kidney, African green), and C127 (Mouse).

상기 동물세포주 형질전환체 내에서 재조합 돌연변이형 VEGF를 과발현시켜 재조합 돌연변이형 VEGF 단백질을 얻었다.Recombinant mutant VEGF was overexpressed in the animal cell line transformants to obtain recombinant mutant VEGF protein.

상기 단백질은 서열번호 2로 기재된 바와 같이 371개의 아미노산 서열을 가진다.The protein has a 371 amino acid sequence as described in SEQ ID NO: 2.

상기에서 얻어진 재조합 돌연변이형 VEGF 단백질의 생리활성을 측정한 결과 정상형 VEGF165 보다 돌연변이형 재조합 VEGF, 특히 본 발명에 따른 돌연변이형 단일체 2개를 링커로 연결한 mut-diVEGF165에서 발현된 동형이합체가 혈관내피세포의 증식에 대한 활성이 상당히 높은 것으로 나타났다(도 6 참조).As a result of measuring the physiological activity of the recombinant mutant VEGF protein obtained above, vascular endothelial cells expressed in mutant recombinant VEGF, in particular, mut-diVEGF165 in which two mutant monomers according to the present invention were linked with a linker, were compared to normal VEGF165. The activity against the proliferation of was found to be quite high (see Figure 6).

결과적으로 각종 허혈성 질환에 대한 VEGF165를 이용한 유전자 치료 및 단백질 치료에 정상형 VEGF 보다 본 발명에서 제조한 mut-diVEGF165 발현벡터 및 재조합 돌연변이형 동형이합체 mut-diVEGF165 단백질이 매우 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the mut-diVEGF165 expression vector and recombinant mutant homodimer mut-diVEGF165 protein prepared in the present invention can be used more effectively than gene VEGF for gene therapy and protein treatment for various ischemic diseases.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

정상형 인간 VEGF 유전자의 클로닝 및 발현벡터 제조Cloning and Expression Vector Production of Normal Human VEGF Gene

Trizol(GIBCO사)을 사용하여 인간 전골수구성 백혈병(promyelocytic leukemia) 세포주인 HL60(한국세포주은행)으로부터 제조사가 제시한 프로토콜의 방법으로 전체 RNA를 분리하였고, 분리한 RNA를 주형으로 하여 공지의 방법으로 역전사 효소(reverse transcriptase)을 사용하여 cDNA를 합성하였다(Sambrook 등, Molecular cloning, 1989). 상기 cDNA 250 ng을 주형으로 서열번호 3으로 표시되는 순방향 프라이머(VEGF5Bg) 및 서열번호 4로 표시되는 역방향 프라이머(VEGF3E)를 각각 20 pmol씩 사용하여 PCR 버퍼 (dNTP 2.5 mM, 중합효소 2.5 유닛, 10×중합효소 버퍼(500 mM KCl, 100 mM Tris·Cl, 15 mM MgCl2,0.1% 젤라틴))상에서 PCR을 수행하였다. 상기 PCR은 PCR 사이클러(Perkin Elmer사)를 사용하여 먼저 94℃에서 5분을 수행한 후에 94℃에서 20초, 60℃에서 30초, 72℃에서 30초의 과정을 30회 수행하였고, 마지막으로 72℃에서 10분 수행하여 결과물을 얻었다. 상기 결과물을 0.9% 아가로즈젤에 전기영동한 결과 495bp 크기의 DNA 절편을 얻었음을 확인하였고, 증폭된 절편을 pGEM-T(Promega사)벡터에 클로닝하여 pGEM-VEGF165벡터를 얻었다.Trizol (GIBCO) was used to isolate whole RNA from the human promyelocytic leukemia cell line HL60 (Korea Cell Line Bank) by the protocol of the manufacturer's protocol. CDNA was synthesized using reverse transcriptase (Sambrook et al., Molecular cloning, 1989). The PCR buffer (dNTP 2.5 mM, polymerase 2.5 units, 10) using 250 ng of the cDNA as a template using 20 pmol each of a forward primer (VEGF5Bg) represented by SEQ ID NO: 3 and a reverse primer (VEGF3E) represented by SEQ ID NO: 4, respectively. PCR was performed on polymerase buffer (500 mM KCl, 100 mM TrisCl, 15 mM MgCl 2, 0.1% gelatin). The PCR was performed using a PCR cycler (Perkin Elmer) for 5 minutes at 94 ° C. first, followed by 20 times at 94 ° C., 30 seconds at 60 ° C., 30 seconds at 72 ° C., and finally 30 times. 10 minutes was carried out at 72 ℃ to obtain the result. The resulting product was electrophoresed on 0.9% agarose gel to confirm that a 495 bp DNA fragment was obtained. The amplified fragment was cloned into a pGEM-T (Promega) vector to obtain a pGEM-VEGF 165 vector.

상기에서 클로닝한 DNA 절편이 VEGF165 유전자인지 확인하기 위하여 서열 분석한 다음 공지의 정상형 VEGF165 유전자의 서열(Keyt. 등, J. Biol. Chem. 1996, 271 (10) 5638-5646)과 비교 분석하였고, 증폭된 DNA 절편이 VEGF165 유전자를 암호화하고 있음을 확인하였다.In order to determine whether the cloned DNA fragment is the VEGF165 gene, the sequence was analyzed and then compared with the sequence of a known normal VEGF165 gene (Keyt. Et al., J. Biol. Chem. 1996, 271 (10) 5638-5646). It was confirmed that the amplified DNA fragment encodes the VEGF165 gene.

상기 pGEM-VEGF165벡터 VEGF165 유전자를 Bgl II와 EcoR I으로 절단한 다음 EGFP(Enhanced Green Fluorescent protein)가 제거된 발현벡터 pEGFP-N1 벡터(Clontech 사)의 Bgl II와 EcoR I 부위에 삽입하여 pVEGF165 발현벡터를 얻었다(도 2 참조).The pGEM-VEGF 165 vector VEGF165 gene was cleaved with Bgl II and EcoR I and then inserted into Bgl II and EcoR I sites of the expression vector pEGFP-N1 vector (Clontech), from which EGFP (Enhanced Green Fluorescent protein) was removed, thereby expressing pVEGF165. A vector was obtained (see FIG. 2).

실시예 2Example 2

PCR을 통한 VEGF 돌연변이체 mutVEGF165의 제조Preparation of VEGF Mutant mutVEGF165 by PCR

KDR에 결합하나 flt-1에는 결합하지 않는 돌연변이형 VEGF(Shen, B-Q 등, J. Biol. Chem. 273 (45), 1998, 29979-29985)를 제조하기 위하여, 먼저 서열번호 5로 표시되는 순방향 프라이머(KRK5)와 서열번호 6으로 표시되는 역방향 프라이머(KRK3)를 사용하여 PCR을 수행하였다.To prepare a mutant VEGF (Shen, BQ et al., J. Biol. Chem. 273 (45), 1998, 29979-29985) that binds to KDR but not to flt-1, first shown by SEQ ID NO: 5 PCR was performed using a primer (KRK5) and a reverse primer (KRK3) represented by SEQ ID NO: 6.

먼저, 상기 서열번호 3(VEGF5Bg), 및 6(KRK3)으로 표시되는 프라이머를 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 DNA 절편 및 서열번호 4(VEGF3E), 및 5(KRK5)로 표시되는 프라이머를 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 DNA 절편을 혼합한 후 주형으로 하고 서열번호 3으로 표시되는 순방향프라이머(VEGF5Bg)와 서열번호 4로 표시되는 역방향 프라이머(VEGF3E)를 사용하여 다시 실시예 1과 동일한 방법으로 PCR을 수행하였다.First, a DNA fragment obtained by the same method as Example 1 using the primers represented by SEQ ID NO: 3 (VEGF5Bg), and 6 (KRK3) and a primer represented by SEQ ID NO: 4 (VEGF3E), and 5 (KRK5) After mixing the DNA fragments obtained in the same manner as in Example 1 using the template and the reverse primer (VEGF3E) shown in SEQ ID NO: 3 and the forward primer represented by SEQ ID NO: 3 (VEGF3E) again PCR was performed in the same manner as 1.

그 결과 574 bp크기의 mutVEGF165 유전자를 얻었으며 증폭된 PCR 산물은 서열분석을 통하여 정상형 VEGF의 63, 64, 67번째의 아미노산이 각각 아스파라긴 산(aspartic acid), 글루탐산(glutamic acid), 및 글루탐산에서 리신(lysine), 아르기닌(arginine), 리신으로 치환된 아미노산 서열을 갖는다. 상기 mutVEGF165 유전자를 Bgl II와 EcoR I으로 이중절단하고 CMV(cytomegalovirus) 프로모터 하에 발현시키기 위하여 pEGFP-N1 발현벡터(Clontech 사)의 Bgl II와 EcoR I 부위에 삽입하여 발현벡터 pmutVEGF165를 완성하였다.As a result, a 574 bp mutVEGF165 gene was obtained, and the amplified PCR product was sequenced to determine that the 63rd, 64th, and 67th amino acids of normal VEGF were aspartic acid, glutamic acid, and glutamic acid, respectively. (lysine), arginine (arginine), and has an amino acid sequence substituted with lysine. The mutVEGF165 gene was double-cut into Bgl II and EcoR I and inserted into the Bgl II and EcoR I sites of the pEGFP-N1 expression vector (Clontech) to complete the expression vector pmutVEGF165 to express under the CMV (cytomegalovirus) promoter.

실시예 3Example 3

링커를 통한 돌연변이형 VEGF의 결합 발현 유도Induction of binding expression of mutant VEGF via linker

생체 내에서 돌연변이형 VEGF가 동형이합체를 형성할 수 있도록 mutVEGF165 두 유전자를 각각 Bgl II와 EcoR I으로 절단하고, (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)3을 발현하는 서열번호 7의 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드를 합성한 후 mutVEGF165 두 유전자 사이에 링커로 삽입하였다. 다음으로 상기 mutVEGF165-링커-mutVEGF165 재조합 유전자를 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 pEGFP-N1 발현벡터에 삽입하여 발현벡터 pmut-diVEGF165를 제작하였다(도 1 및 3 참조)Two genes of mutVEGF165 were digested with Bgl II and EcoR I so that mutant VEGF could form a homodimer in vivo, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 expressing (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 3 was The oligonucleotides having been synthesized were then inserted into the linker between two genes of mutVEGF165. Next, the mutVEGF165-linker-mutVEGF165 recombinant gene was inserted into the pEGFP-N1 expression vector in the same manner as in Example 2 to prepare the expression vector pmut-diVEGF165 (see FIGS. 1 and 3).

실시예 4Example 4

돌연변이형 VEGF 발현벡터들의 세포 내로의 도입Introduction of Mutant VEGF Expression Vectors into Cells

상기의 발현벡터 pVEGF165, pmutVEGF165, pmut-diVEGF165 각각으로 CHO(한국세포주은행) 세포주를 형질전환시켰다. 먼저 10% FBS, 및 100 ㎍/ ㎖ 항생물질을 포함한 RPMI 배지(GIBCO 사)에서 유지된 CHO 세포주를 6-웰 플레이트에 웰당 3 × 105개씩 접종하여 준비한 후, 24시간이 지난 시점에서 발현벡터 2 ㎍과 리포펙타민(lipofectamine; GIBCO 사) 4 ㎕를 시럼과 항생물질을 함유하지 않은 RPMI 배지 200 ㎕와 혼합하여 45 분간 실온에 방치하였다. 상기 발현벡터 함유 혼합물의 전체 부피가 1 ㎖이 되도록 배지를 첨가한 후 준비된 CHO 세포주의 배지에 넣는다. 세포를 37℃ CO2배양기에서 5시간 동안 추가 배양한 후 배지를 교환하고, 48시간 동안 추가 배양한 후 세포 및 배양배지를 회수하였다.CHO (Korea Cell Line Bank) cell lines were transformed with the expression vectors pVEGF165, pmutVEGF165, and pmut-diVEGF165, respectively. First, CHO cell lines maintained in RPMI medium containing 10% FBS and 100 μg / ml antibiotics (GIBCO Co., Ltd.) were prepared by inoculating 3 × 10 5 cells per well into 6-well plates, and then the expression vector at 24 hours later. 2 μg and 4 μl of lipofectamine (GIBCO) were mixed with 200 μl of RPMI medium containing no serum and antibiotics and left at room temperature for 45 minutes. The medium is added so that the total volume of the expression vector-containing mixture is 1 ml and then placed in the prepared CHO cell line. Cells were further incubated in a 37 ° C. CO 2 incubator for 5 hours, then the medium was exchanged, and further cultured for 48 hours before the cells and culture medium were recovered.

실시예 5Example 5

재조합 돌연변이형 VEGF 단백질의 분리Isolation of Recombinant Mutant VEGF Protein

상기 실시예 4에서 얻어진 각각의 세포 및 배양배지로부터 공지의 방법으로 단백질을 분리 및 정량하고(Sambrook J. 등, Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) 그 중 30 ㎍의 단백질을 SDS-PAGE로 분획하고 웨스턴 블러팅하였다. 상기 웨스턴 블러팅에서는 PVDF 막, 안티VEGF 항체, ECL 키트(Amersham 사)를 사용하여 제조사인 아머샴 사의 방법으로 VEGF165, 및 재조합 VEGF165 단백질들의 발현정도를 측정하였다. 그 결과 42 KDa부분에서 밴드가 확인되어 재조합 VEGF165 단백질의 발현이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있었으며(도 4 및 5 참조), 분자량의 경우 예상보다 약간 증가하였는데 이는 아마도당쇄화(glycosylation)에 의한 것으로 생각된다.Proteins were isolated and quantified from each cell and culture medium obtained in Example 4 (Sambrook J., et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), and 30 μg of the protein was SDS-PAGE. Fractions and western blotting. In Western blotting, expression levels of VEGF165 and recombinant VEGF165 proteins were measured by the method of Amersham Co., Ltd. using PVDF membrane, antiVEGF antibody, and ECL kit (Amersham). As a result, a band was identified at 42 KDa, indicating that the recombinant VEGF165 protein was successfully expressed (see FIGS. 4 and 5), and the molecular weight was slightly higher than expected, possibly due to glycosylation. I think.

실시예 6Example 6

재조합 돌연변이형 VEGF 단백질의 활성 검정Activity Assay of Recombinant Mutant VEGF Protein

20% FBS(Fetal Bovine Serum)가 포함된 RPMI 배지(GIBCO 사)에서 유지된 CPAE(calf pulmonary artery endothelial cell; ATCC) 세포주를 먼저 96-웰 플레이트에 1 × 104의 농도로 접종한 후 상기 실시예 4에서 얻어진 정상형 VEGF 및 돌연변이형 재조합 VEGF 배양액을 각각 첨가하여 5일간 추가 배양하였다. 상기 배양액 내에는 각각 80 pg 정상형 VEGF165, 2 pg mutVEGF165, 0.3 pg mut-diVEGF165이 함유되었다.CPAE (calf pulmonary artery endothelial cell (ATCC) cell line maintained in RPMI medium containing 20% FBS (Fetal Bovine Serum) (GIBCO) was first inoculated in a 96-well plate at a concentration of 1 × 10 4 . Normal VEGF and mutant recombinant VEGF cultures obtained in Example 4 were each added and further cultured for 5 days. The culture solution contained 80 pg normal VEGF165, 2 pg mutVEGF165, 0.3 pg mut-diVEGF165, respectively.

다음으로 셀타이터 96TM 비-동위성 세포 증식 검정 키트(CellTiter 96TM Non-Radioactive Cell Proliferation Assay kit; Promega 사)를 사용하여 세포 증식 검정법(Cell proliferation assay)을 수행하였다. 정상형 VEGF 및 돌연변이형 재조합 VEGF 배양액을 처리한 각각의 96-웰에 MTT(3-4,5-dimethylthiaxol-2yl-2,5-diphenyltetrazolium bromide) 15 ㎕를 첨가하여 37℃에서 CO2배양기에서 4시간 동안 처리한 후 키트내 종결액을 웰당 100 ㎕씩 첨가하고 37℃에 1시간 동안 방치하였다. 상기 96-웰 플레이트를 ELISA 인식기(reader)로 옮긴 후 570 nm에서 OD값을 측정하여 혈관내피세포의 증식정도를 알아보았다.Next, a cell proliferation assay was performed using a CellTiter 96TM Non-Radioactive Cell Proliferation Assay kit (Promega). Add 15 μl of MTT (3-4,5-dimethylthiaxol-2yl-2,5-diphenyltetrazolium bromide) to each 96-well treated with normal VEGF and mutant recombinant VEGF cultures for 4 hours in a CO 2 incubator at 37 ° C. After treatment for 100 μl per well of the solution in the kit was added and left for 1 hour at 37 ℃. The 96-well plate was transferred to an ELISA reader, and the OD value was measured at 570 nm to determine the proliferation of vascular endothelial cells.

그 결과, 정상형 VEGF와 재조합 VEGF들이 CPAE 세포의 증식을 유도함을 관찰 할 수 있었으며, 처리한 재조합 단백질의 농도를 비교해 볼 때 (80 pg 정상형VEGF165, 2 pg mutVEGF165, 0.3 pg mut-diVEGF165 처리), 정상형 VEGF165 보다는 돌연변이형 재조합 VEGF, 특히 돌연변이형 단일체(monomer)를 링커로 연결한 동형이합체 mut-diVEGF165가 혈관내피세포의 증식에 대한 활성이 상당히 높은 것으로 나타났다(도 6 참조).As a result, it was observed that normal VEGF and recombinant VEGF induced the proliferation of CPAE cells, and compared with the concentration of the recombinant protein treated (80 pg normal VEGF165, 2 pg mutVEGF165, 0.3 pg mut-diVEGF165 treatment), Mutant recombinant VEGF rather than VEGF165, in particular homodimer mut-diVEGF165, in which a mutant monomer was linked by a linker, was found to have significantly higher activity for proliferation of vascular endothelial cells (see FIG. 6).

상기 실시예에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 발현벡터 및 이의 단백질은 혈관내피세포의 증식 및 혈관생성에 관여하는 KDR 수용체에 대한 친화력이 매우 높아 만성 허혈성 하지 질환, 동맥경화증 등의 여러가지 심혈관 질환, 버거스씨 병, 및 당뇨병성 족부궤양 등의 허혈성 질환에 대한 치료제로 사용할 경우 높은 치료 효과를 나타낼 수 있다.As seen in the above embodiment, the expression vector and the protein thereof according to the present invention have a high affinity for KDR receptors involved in the proliferation and angiogenesis of vascular endothelial cells, and various cardiovascular diseases such as chronic ischemic leg disease, arteriosclerosis, When used as a therapeutic agent for ischemic diseases such as Burger's disease and diabetic foot ulcers, it can exhibit a high therapeutic effect.

Claims (5)

서열번호 1의 인간 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자.A mutant homodimeric gene of human VEGF of SEQ ID NO: 1. 서열번호 1의 인간 VEGF의 돌연변이형 동형이합체 유전자를 포함하는 발현벡터 pmut-diVEGF165(기탁번호: KFCC11211).Expression vector pmut-diVEGF165 comprising a mutant homodimeric gene of human VEGF of SEQ ID NO: 1 (Accession No .: KFCC11211). 제2항에 따른 발현벡터 pmut-diVEGF165(기탁번호: KFCC11211)로 형질전환된 형질전환체.The transformant transformed with the expression vector pmut-diVEGF165 (Accession No .: KFCC11211) according to claim 2. 제3항에 있어서, 상기 형질전환체는 CHO, COS-7(Monkey, African green), NIH/3T3(Mouse fibroblast), BHK-21(Baby Hamster Kidney, Syrian golden), Hela (Human carcinoma), Vero(Monkey kidney, African green), 및 C127(Mouse)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형질전환체.The method of claim 3, wherein the transformant is CHO, COS-7 (Monkey, African green), NIH / 3T3 (Mouse fibroblast), BHK-21 (Baby Hamster Kidney, Syrian golden), Hela (Human carcinoma), Vero (Monkey kidney, African green), and C127 (Mouse), characterized in that the transformant is selected from the group consisting of. 제3항에 따른 형질전환체로 부터 발현된 서열번호 2의 mut-diVEGF165 단백질.A mut-diVEGF165 protein of SEQ ID NO: 2 expressed from the transformant according to claim 3.
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