KR20040015532A - ADHESIVE PROTEIN Mgfp-5 ISOLATED FROM MUSSEL AND METHOD OF PRODUCING SAME - Google Patents

ADHESIVE PROTEIN Mgfp-5 ISOLATED FROM MUSSEL AND METHOD OF PRODUCING SAME Download PDF

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KR20040015532A
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Abstract

PURPOSE: A recombinant adhesive protein Mgfp-5 derived from a mussel and a method for producing the same protein are provided, thereby cheaply mass producing the recombinant adhesive protein and substituting chemical adhesives with the recombinant adhesive protein. CONSTITUTION: A gene mgfp-5(Mytilus galloprovincialis foot protein-5) encoding a polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4 is provided, wherein the gene mgfp-5 has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. A recombinant adhesive protein Mgfp-5 contains the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A vector containing the gene mgfp-5 g is provided, wherein the vector is pMDG05(KCTC 10291BP). A transformant transformed with the vector is provided, wherein the transformant is a prokaryote or an eukaryote; and the transformant is E. coli BL21/pMDG05. A method for producing the recombinant adhesive protein Mgfp-5 derived from a mussel comprises the steps of: (a) constructing a vector pMDG05(KCTC 10291BP) containing the gene mgfp-5; (b) transforming a host cell with the vector pMDG05; (c) culturing the transformant to express the recombinant Mgfp-5; and (d) isolating and purifying the recombinant adhesive protein Mgfp-5.

Description

홍합 접착단백질 Mgfp-5 및 이의 생산방법{ADHESIVE PROTEIN Mgfp-5 ISOLATED FROM MUSSEL AND METHOD OF PRODUCING SAME}Mussel adhesive protein Mg -5 and its production method {ADHESIVE PROTEIN Mgfp-5 ISOLATED FROM MUSSEL AND METHOD OF PRODUCING SAME}

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 홍합 접착단백질 Mgfp-5 및 이의 생산방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신규한 mgfp-5 유전자, 이를 포함하는 벡터, 이를 포함하는 형질전환체 및 상기 형질전환체로부터 생산된 재조합 Mgfp-5에 관한 것이다.The present invention relates to mussel adhesive protein Mgfp-5 and a method for producing the same, more particularly, a novel mgfp-5 gene, a vector comprising the same, a transformant comprising the same, and a recombinant Mgfp-produced from the transformant. It is about five.

[종래기술][Private Technology]

해양 생명체인 홍합(mussel)은 접착단백질(adhesive protein)을 생산, 분비함으로써 홍합 자신을 바다 속의 바위와 같은 젖은 고체표면에 단단히 부착할 수 있어, 파도의 충격이나 바닷물의 부력 효과에 영향을 받지 않는다(J.H. Waite 등, 1983, Biological Review 58, 209-231).Mussels, which are marine life, produce and secrete adhesive proteins that allow mussels to attach themselves to wet solid surfaces, such as rocks in the ocean, so they are not affected by waves or buoyancy effects. (JH Waite et al., 1983, Biological Review 58, 209-231).

홍합 접착단백질은 현재 알려진 화학합성 접착제와 비교하였을 때 강력한 자연 접착제로 알려져 있으며, 대부분의 에폭시 수지보다 약 두 배 정도의 높은 인장강도를 나타내면서도 휘어질 수 있는 유연성을 가지고 있다. 또한 홍합 접착단백질은 플라스틱, 유리, 금속, 테플론 및 생체물질 등의 다양한 표면에 접착할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 젖은 표면에 몇 분 안에 붙을 수 있다. 이러한 특성은 아직까지 화학접착제 분야에서 미완의 과제로 남아있다.Mussel adhesive protein is known as a strong natural adhesive when compared with currently known chemical synthetic adhesives, and has the flexibility to bend while showing a tensile strength of about twice as high as most epoxy resins. Mussel adhesive proteins also have the ability to adhere to a variety of surfaces, including plastics, glass, metals, Teflon and biomaterials, and can adhere to wet surfaces in minutes. This property remains an unfinished task in the field of chemical adhesives.

또한 접착단백질은 인간세포를 공격하거나 면역반응을 일으키지 않는 것으로 알려져 수술시 생체조직의 접착이나 부러진 치아의 접착 등의 의료분야에 응용 가능성이 크다(J. Dove 등, 1986,Journal of American Dental Association112, 879).In addition, adhesive proteins are known to not attack human cells or cause immune reactions. Therefore, they are highly applicable to medical fields such as adhesion of living tissues and adhesion of broken teeth during surgery (J. Dove et al., 1986, Journal of American Dental Association 112). , 879).

홍합접착단백질이 기질의 표면에 접착하는 기작은 타이로신 잔기의 화학적 수정에 의한 것으로 보고되고 있다(T.J. Deming, 1999,Curremt Opinion in Chemical Biology3, 100-105; M. Yu 등, 1999,The Journal of American Chemical Society121, 5825-5826). 대부분의 홍합 접착단백질에서 전체 아미노산 서열에서 타이로신이 차지하는 비중이 약 20-30 %이다. 접착단백질내의 타이로신에는 수화과정을 통하여 OH기가 첨가되어 도파(Dopa)로 변하고, 이 도파가 표면에의 접착에 가장 주된 역할을 수행하는 것으로 추정되고 있다. 또한 도파는 산화과정을 거쳐 최종적으로 도파 퀴논(Dopa o-quinone)으로 변화되는데 이 도파 퀴논은 접착단백질들 사이의 가교화(cross-linking)을 일으키게 함으로써 접착을 견고하게 하는 역할을 수행한다(J.H. Waite, 1990, Comparative Biochemistry Physiology Part B 97,19-27).The mechanism by which mussel adhesive proteins adhere to the surface of substrates is reported by chemical modification of tyrosine residues (TJ Deming, 1999, Curremt Opinion in Chemical Biology 3, 100-105; M. Yu et al., 1999, The Journal of American Chemical Society 121, 5825-5826. In most mussel adhesive proteins, tyrosine accounts for about 20-30% of the total amino acid sequence. Tyrosine in the adhesive protein is added to the OH group through the hydration process to turn into a wave (Dopa), it is assumed that the wave guide plays a major role in adhesion to the surface. In addition, the waveguide is converted into dopa o-quinone through the oxidation process. The dopa quinone plays a role of strengthening adhesion by causing cross-linking between adhesive proteins (JH Waite, 1990, Comparative Biochemistry Physiology Part B 97, 19-27).

현재 홍합 접착단백질은 추출(extraction)에 의하여 생산되고 있다. 그러나 1 g의 자연 접착단백질을 추출하는데 10,000마리의 홍합이 사용되어, 홍합 접착단백질 1 g에 7만5천불정도의 매우 높은 가격대가 형성되어 있다.Mussel adhesive proteins are currently produced by extraction. However, 10,000 mussels are used to extract 1 g of natural adhesive protein, and a very high price point of about $ 75,000 is formed on 1 g of mussel adhesive protein.

홍합 단백질에 대한 연구는 미틸러스 에둘리스(Mytilus edulis), 미틸러스 갈로프로빈시얼리스(Mytilus galloprovincialis) 및 미틸러스 코루스커스(Mytilus coruscus)에 대해서 이루어졌다(T.J. Deming, 1999,Curremt Opinion in Chemical Biology3, 100-105).Studies on mussel proteins have been made on Mytilus edulis , Mytilus galloprovincialis and Mytilus coruscus (TJ Deming, 1999, Curremt Opinion in Chemical Biology 3, 100-105).

지금까지 홍합접착단백질에 대한 연구는 크게 다양한 홍합단백질들의 개발과 유전자 재조합 기술을 이용한 대량생산으로 나누어 이루어지고 있다. 보고된 홍합접착단백질로는 Mefp(Mytilus edulis foor protein)-1, Mgfp(Mytilus galloprovincialis foor protein)-1, Mcfp(Mytilus coruscus foor protein)-1, Mefp-2, Mefp-3, Mgfp-3 등이 있다(T.J. Deming, 1999,Curremt Opinion in Chemical Biology3, 100-105; V. Vreeland, 1998,Journal of Phycology34, 1-8). 그러나 최근의 연구결과에서 Mefp-1은 홍합접착단백질이 분비되는 족사(byssus)의 표면에 분포하고 있는 것이 발견되어서, Mefp-1이 접착에 크게 관여하는 단백질이 아니며 물 속에서 접착제를 보호해주는 코팅제의 역할을 하는 것으로 추정되고 있으며(T.J. Deming, 1999,Curremt Opinion in Chemical Biology3, 100-105; L.M. Rzepecki 등, 1992,Biological Bulletin183, 123-137), 홍합 접착단백질이 접착하는 기질과 가장 가까운 곳에 존재하는 단백질 Mefp-5가 발견되고 그 염기서열 및 아미노산 서열이 분석되었다(J.H. Waite 등, 2001,Biochemistry40, 2887-2893).Until now, research on mussel adhesive protein has been largely divided into the development of various mussel proteins and mass production using genetic recombination technology. The reported mussel adhesive proteins include Mefp (Mytilus edulis foor protein) -1, Mgfp (Mytilus galloprovincialis foor protein) -1, Mcfp (Mytilus coruscus foor protein) -1, Mefp-2, Mefp-3, Mgfp-3, etc. (TJ Deming, 1999, Curremt Opinion in Chemical Biology 3, 100-105; V. Vreeland, 1998, Journal of Phycology 34, 1-8). However, recent studies have found that Mefp-1 is distributed on the surface of mussel adhesive proteins byssus, so that Mefp-1 is not a protein involved in adhesion and is a coating that protects the adhesive in water. (TJ Deming, 1999, Curremt Opinion in Chemical Biology 3, 100-105; LM Rzepecki et al., 1992, Biological Bulletin 183, 123-137), the mussel adhesive protein closest to the substrate to which it adheres. The protein Mefp-5 was found and its nucleotide and amino acid sequences were analyzed (JH Waite et al., 2001, Biochemistry 40, 2887-2893).

한편, Mefp-1 접착단백질은 10개의 아미노산으로 이루어진 데카펩타이드(decapeptide) 구조가 80번 정도 반복되는 염기 서열을 가지고 있고, 비슷한 홍합종인 미틸러스 갈로프빈시얼리스와 미틸러스 코루커스에서도 유사한 염기 상동성을 가지며, 반복되는 데카펩타이드에서 x-Y-x-x-x-Y-K라는 모티프를 공통적으로 가지고 있다(K. Inoue 등, 1996,Journal of Molecular Evolution43, 348-356). 이러한 특수한 구조 때문에 많은 연구자들이 Mefp-1이나 Mgfp-1과 상동성을 가지는 단백질을 클로닝하고, 대장균, 효모 및 곤충 등의 재조합 시스템에서 유전학적으로 대량생산하려고 시도하였으나 단백질의 발현에는 실패하여 왔다. 또한, 발현의 문제를 극복하기 위하여 시도되었던 데카펩타이드 구조를 모방하여 10번 이내로 반복하게 하는 cDNA를 인공적으로 설계한 모델펩타이드의 경우 발현은 성공적으로 확인되었으나 접착능력은 매우 미미한 것으로 알려져 있다(M. Kitamura 등, 1999,Journal of Polymer SciencePart A: Polymer Chemistry 37, 729-736).On the other hand, Mefp-1 adhesive protein has a nucleotide sequence of about 10 times the decapeptide structure consisting of 10 amino acids, and similar to similar mussel species, Mytileus galofvinialis and Mytileus corpus It has base homology and has a common motif of xYxxxYK in repeated decapeptides (K. Inoue et al., 1996, Journal of Molecular Evolution 43, 348-356). Because of this particular structure, many researchers have attempted to clone proteins that have homology with Mefp-1 or Mgfp-1 and to genetically mass-produce them in recombinant systems such as Escherichia coli, yeast, and insects. In addition, in the case of artificially designed cDNA model peptide that repeats within 10 times to mimic the decapeptide structure attempted to overcome the problem of expression, the expression was successfully confirmed, but the adhesion ability is known to be very insignificant (M. Kitamura et al., 1999, Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 37, 729-736).

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 미틸러스 갈로프빈시얼리스로부터 분리한 신규한 접착단백질 유전자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a novel adhesion protein gene isolated from Mytileus gallobinbinialis.

또한 본 발명은 미틸러스 갈로프빈시얼리스로부터 분리한 신규한 접착단백질을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a novel adhesive protein isolated from Mytileus galofbinicials.

또한 본 발명은 접착단백질을 생물학적 활성을 지닌 상태로 대량으로 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing a large amount of adhesive protein in a biologically active state.

또한 본 발명은 접착단백질을 효율적으로 생산하는 형질전환체를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a transformant that efficiently produces adhesive proteins.

또한 본 발명은 형질전환체로부터 생산 및 분리된 재조합 접착단백질을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a recombinant adhesive protein produced and separated from the transformant.

도 1은 미틸러스 갈로프로빈시얼리스로부터 추출한 RNA를 주형으로 Mgfp-5 단백질 cDNA 단편을 RT-PCR하여 전기영동한 사진이고,Figure 1 is a photograph of the electrophoresis by RT-PCR Mgfp-5 protein cDNA fragment with a template RNA extracted from Mytileus galloprovincial series,

도 2는 본 발명의 Mgfp-5 단백질의 염기 서열을 Mefp-5의 염기 서열과 비교한 것이고,Figure 2 compares the nucleotide sequence of the Mgfp-5 protein of the present invention with the nucleotide sequence of Mefp-5,

도 3은 본 발명의 Mgfp-5 단백질의 아미노산 서열을 Mefp-5의 아미노산 서열과 비교한 것이고,Figure 3 compares the amino acid sequence of the Mgfp-5 protein of the present invention with the amino acid sequence of Mefp-5,

도 4는 pTrcHis 벡터에 mgfp-5 cDNA를 삽입하여 pMDG05 벡터를 제작하는 과정을 나타내는 것이고,4 illustrates a process of preparing pMDG05 vector by inserting mgfp-5 cDNA into pTrcHis vector,

도 5는 배양 시간에 따른 재조합 Mgfp-5를 생산하는 BL21 대장균 세포의 성장을 비교균주인 pTrcHis 벡터로 형질전환된 대장균과 비교하여 나타낸 그래프이고,FIG. 5 is a graph showing the growth of recombinant Mgfp-5-producing BL21 Escherichia coli cells according to culture time compared with Escherichia coli transformed with the comparative strain pTrcHis vector,

도 6은 발현 유도 후 시간에 따른 재조합 Mgfp-5의 발현을 SDS-PAGE(A)와 웨스턴블롯(B)으로 분석한 것이고,Figure 6 shows the expression of recombinant Mgfp-5 over time after expression induction by SDS-PAGE (A) and Western blot (B),

도 7은 대장균에서 발현된 재조합 Mgfp-5의 용해도(solubility)를 조사하기 위하여 전세포, 세포파쇄물 및 세포 상등액을 준비하여 SDS-PAGE(A) 및웨스턴블롯(B)으로 분석한 것이고,7 is a whole cell, cell lysate and cell supernatant prepared to analyze the solubility of recombinant Mgfp-5 expressed in E. coli, and analyzed by SDS-PAGE (A) and Western blot (B),

도 8은 친화크로마토그래피를 이용하여 재조합 Mgfp-5를 정제한 크로마토그래프(A) 및 재조합 Mgfp-5의 SDS-PAGE 분석 사진(B)이고,8 is a chromatograph (A) purified from recombinant Mgfp-5 using affinity chromatography and SDS-PAGE analysis (B) of recombinant Mgfp-5,

도 9는 기준 아미노산 혼합물(A)과 분리정제된 재조합 Mgfp-5(B)의 아미노산 조성분석을 통한 스펙트럼 도면이고,9 is a spectral diagram of the amino acid composition analysis of recombinant Mgfp-5 (B) purified from a reference amino acid mixture (A),

도 10은 재조합 Mgfp-5의 화학적 수정을 확인하기 위하여 티로시나제(tyrosinase)에 의한 타이로신의 도파 및 도파 퀴논으로의 전환을 측정한 그래프이다.10 is a graph measuring the conversion of tyrosine to waveguide and dopaquinone by tyrosinase to confirm chemical modification of recombinant Mgfp-5.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드를 코딩하는 mgfp-5 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a mgfp-5 gene encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

또한 본 발명은 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 Mgfp-5를 제공한다.The present invention also provides Mgfp-5 comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

또한 본 발명은 상기의 mgfp-5 유전자를 포함하는 벡터를 제공한다.The present invention also provides a vector comprising the mgfp-5 gene.

또한 본 발명은 상기의 벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다.The present invention also provides a transformant transformed with the vector.

또한 본 발명은 상기의 형질전환체로부터 생산된 재조합 Mgfp-5를 제공한다.The present invention also provides a recombinant Mgfp-5 produced from the transformant.

또한 본 발명은 (a) mgfp-5 유전자를 발현가능하도록 포함하는 pMDG05(KCTC 10291BP) 벡터를 제조하는 단계, (b) 상기 pMDG05 벡터를 숙주세포에 형질전환하여 형질전환체를 제조하는 단계, (c) 상기 형질전환체를 배양하고, 재조합 Mgfp-5의 발현을 유도하여 재조합 Mgfp-5를 생산하는 단계 및 (d) 상기 재조합 Mgfp-5를 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 Mgfp-5 단백질 생산방법을 제공한다.In another aspect, the present invention (a) preparing a pMDG05 (KCTC 10291BP) vector containing a gene capable of expressing the mgfp-5 gene, (b) transforming the pMDG05 vector to a host cell to prepare a transformant, ( c) culturing the transformant, inducing the expression of recombinant Mgfp-5 to produce recombinant Mgfp-5, and (d) isolating and purifying the recombinant Mgfp-5. Provide a method.

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

본 발명자들은 홍합의 한 종류인 미틸러스 갈로프로빈시얼리스로부터 신규한접착단백질 유전자를 획득하였으며, 이로부터 번역되는 접착단백질을 대장균으로부터 생산하는 시스템을 확립하였다.The present inventors obtained a novel adhesive protein gene from Mytileus galloprovincialis, a type of mussel, and established a system for producing the adhesive protein translated from E. coli.

본 발명은 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드를 코딩하는 mgfp-5(Mytilus galloprovincialisfoot protein-5) 유전자를 제공한다. 상기 mgfp-5 유전자의 일예로, 염기서열을 서열번호 3으로 기재한다.The present invention provides a mgfp-5 ( Mytilus galloprovincialis foot protein-5) gene encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. As an example of the mgfp-5 gene, the nucleotide sequence is set forth in SEQ ID NO: 3.

서열번호 3의 mgfp-5 유전자 및 서열번호 4의 Mgfp-5 아미노산 서열을 기존에 보고된 서열과 비교 검색하였을 때, 아직까지 보고된바 없는 신규한 서열임을 확인할 수 있었다.When the mgfp-5 gene of SEQ ID NO: 3 and the Mgfp-5 amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 were compared with the previously reported sequence, it was confirmed that the new sequence had not been reported yet.

또한 본 발명은 상기 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드를 코딩하는 mgfp-5 유전자를 포함하는 벡터를 제공한다. 상기 벡터는 mgfp-5를 발현가능하도록 포함하는 것으로, 더욱 바람직하게는 원핵생물 또는 진핵생물에서 Mgfp-5를 발현할 수 있는 벡터이다.The present invention also provides a vector comprising a mgfp-5 gene encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. The vector is capable of expressing mgfp-5, and more preferably, it is a vector capable of expressing Mgfp-5 in prokaryotes or eukaryotes.

상기 벡터의 구체적인 예로는 pGEM-T/mgfp-5 및 pMDG05일 수 있다. pGEM-T/mgfp-5는 클로닝용 벡터로, pGEM-T 벡터의PstI/EcoRI 제한효소자리에 mgfp-t가 삽입되어 있으며, pMDG05는 대장균 발현용 벡터로, pTrcHisA 벡터의PstI/EcoRI 제한효소자리에 mgfp-5가 삽입되어 있다. 상기 pMDG05는 trc 프로모터를 포함하고 있어 IPTG(isopropylthio-β-D-galactoside)를 이용하여 발현을 유도할 수 있으며, 친화크로마토그래피(affinity chromatography)를 이용한 단백질 분리정제를 위한 히스티딘(histidine) 친화성 리간드(affinity ligand)를 위한 유전서열이 mgfp-5 유전자의 앞에 존재한다. 상기 pMDG05 벡터는 대한민국 대전시 유성구 어은동에소재한 한국생명공학연구원(KCTC)에 2002년 6월 20일자로 기탁하였으며, 기탁번호 KCTC 10291BP를 받았다.Specific examples of the vector may be pGEM-T / mgfp-5 and pMDG05. pGEM-T / mgfp-5 is a cloning vector, mgfp-t is inserted into the Pst I / EcoR I restriction enzyme site of pGEM-T vector, pMDG05 is a vector for E. coli expression and Pst I / EcoR of pTrcHisA vector Mgfp-5 is inserted at the restriction site. The pMDG05 contains a trc promoter, which can induce expression by using isotpropylthio-β-D-galactoside (IPTG), and a histidine affinity ligand for protein separation and purification using affinity chromatography. The genetic sequence for the affinity ligand is present before the mgfp-5 gene. The pMDG05 vector was deposited on June 20, 2002 by the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC) located in Ueun-dong, Yuseong-gu, Daejeon, Korea, and received the accession number KCTC 10291BP.

또한 본 발명의 상기의 벡터가 형질전환된 형질전환체를 제공한다. 상기 형질전환체는 원핵생물유래 세포 또는 진핵생물유래 세포를 숙주로 하여 상기 mgfp-5 유전자를 포함하는 벡터를 도입하여 제조할 수 있다. 구체적인 예로 본 발명에서는E. coliBL21/pMDG05를 제공한다.Also provided is a transformant transformed with the vector of the present invention. The transformant may be prepared by introducing a vector containing the mgfp-5 gene using a prokaryotic-derived cell or a eukaryotic-derived cell as a host. As a specific example, the present invention provides E. coli BL21 / pMDG05.

E. coliBL21/pMDG05는 통상의 LB 백지에서 배양할 수 있으며, 조합 Mgfp-5 단백질의 발현을 유도하기 위하여 IPTG를 첨가할 수 있다. 바람직한 재조합 Mgfp-5의 발현방법은 LB(5 g/liter yeast extract, 10 g/liter Tryptone, 10 g/liter NaCl) 배지에 배양하고, 배양액의 흡광도가 600 nm에서 0.6 내지 0.9 일 때 IPTG를 0.1 내지 10 mM 첨가하여 2시간 내지 7시간 배양하는 것이다. E. coli BL21 / pMDG05 can be cultured in conventional LB blanks and IPTG can be added to induce expression of the combination Mgfp-5 protein. Preferred recombinant Mgfp-5 expression method is cultured in LB (5 g / liter yeast extract, 10 g / liter Tryptone, 10 g / liter NaCl) medium, the IPTG is 0.1 when the absorbance of the culture is 0.6 to 0.9 at 600 nm 2 to 7 hours of incubation by addition of 10 mM.

상기의 방법으로 발현시킨 재조합 Mgfp-5는 수용성형태로 생산되며, 세포파쇄물을 니켈 레진이 충진된 컬럼으로 크로마토그래피를 실시하여 재조합 Mgfp-5를 정제할 수 있다.The recombinant Mgfp-5 expressed by the above method is produced in water-soluble form, and the cell lysate can be purified by chromatography on a column filled with nickel resin to purify the recombinant Mgfp-5.

또한 본 발명은 재조합 Mgfp-5 생산방법을 제공한다. 상기 생산방법은 (a) mgfp-5 유전자를 발현가능하도록 포함하는 pMDG05(KCTC 10291BP) 벡터를 제조하는 단계, (b) 상기 pMDG05 벡터를 숙주세포에 형질전환하여 형질전환체를 제조하는 단계, (c) 상기 형질전환체를 배양하고, 재조합 Mgfp-5의 발현을 유도하여 재조합 Mgfp-5를 생산하는 단계 및 (d) 상기 재조합 Mgfp-5를 분리 및 정제하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a recombinant Mgfp-5 production method. The production method comprises the steps of (a) preparing a pMDG05 (KCTC 10291BP) vector comprising a gene capable of expressing mgfp-5, (b) transforming the pMDG05 vector to a host cell to prepare a transformant, ( c) culturing the transformant, inducing the expression of recombinant Mgfp-5 to produce recombinant Mgfp-5, and (d) isolating and purifying the recombinant Mgfp-5.

본 발명의 재조합 Mgfp-5는 접착활성을 가져 접착제용도로 사용할 수 있다. 접착활성은 재조합 Mgfp-5내 아미노산들 중 타이로신의 수정실험에 의하여 확인한 것이다. 타이로신은 티로시나제에 의하여 도파로 수정되고, 상기 도파는 도파퀴논으로 변형되는데, 도파 및 도파퀴논은 접착단백질의 표면 접착에 작용하는 것으로 알려져 있다.Recombinant Mgfp-5 of the present invention has an adhesive activity can be used for adhesive purposes. Adhesion activity was confirmed by fertilization experiment of tyrosine among the amino acids in recombinant Mgfp-5. Tyrosine is modified into waveguides by tyrosinase, which is transformed into dopaquinones, which are known to act on the surface adhesion of adhesive proteins.

따라서, 본 발명에서는 신규한 mgfp-5 유전자, Mgfp-5를 클로닝하였을 뿐만 아니라 재조합 Mgfp-5를 접착활성을 가진 형태로 형질전환체에서 생산할 수 있는 방법을 확립하였다. 이에 Mgfp-5 단백질 및 재조합 Mgfp-5는 다양한 기질에 대한 접착제로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 인체에 무해하여 의약품으로 사용할 수 있다.Therefore, the present invention not only cloned the novel mgfp-5 gene, Mgfp-5, but also established a method for producing recombinant Mgfp-5 in a transformant with an adhesive activity. The Mgfp-5 protein and recombinant Mgfp-5 can be used as an adhesive to various substrates, as well as harmless to the human body can be used as a medicine.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the present invention will be described. The following examples are only for illustrating the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: mgfp-5 유전자의 클로닝Example 1: Cloning of the mgfp-5 Gene

포항의 죽도시장에서 홍합(M. galloprovincialis)을 구입하고, 얼음 속에 보관하여 실험실로 운반한 다음 홍합의 발 부분을 잘라두었다. 홍합의 발로부터 총 RNA를 산 구안디늄 티오시아네이트 페놀-클로로포름 방법(acid guandinium thiocyanate phenol-chloroform method)으로 분리하였다 (P. Chomczynski 등, 1987,Analytical Biochemistry162, 156-159).Mussels ( M. galloprovincialis ) were purchased at Jukdo Market in Pohang, stored in ice, transported to a laboratory, and the mussels were cut off. Total RNA from the mussel's foot was isolated by acid guandinium thiocyanate phenol-chloroform method (P. Chomczynski et al., 1987, Analytical Biochemistry 162, 156-159).

수득한 총 RNA를 주형으로 하여 MLV 역전사 효소(reverse transcriptase; Gibco-BRL, 미국)와 oligo-dT 12~18 프라이머(Gibco-BRL)를 이용하여 한가닥(single strand) cDNA를 합성하였다. 얻고자 하는 염기서열이 최근에 보고된 mefp-5 염기 서열(J.H. Waite 등, 2001,Biochemistry40, 2887-2893)과의 상동성이 있을 것으로 판단하고 PCR을 위한 프라이머 세트로 서열번호 1의 mgfp-5-U와 서열번호 2의 mgfp-5-D를 설계, 제작하여 cDNA를 주형으로 PCR하여 234bp 크기의 cDNA를 수득하였고 이를 mgfp-5(Mytilus galloprovincialisfoot protein-5) cDNA라 명하였다(도 2).Single strand cDNA was synthesized using MLV reverse transcriptase (Gibco-BRL, USA) and oligo-dT 12-18 primer (Gibco-BRL) using the obtained total RNA as a template. The nucleotide sequence to be obtained is determined to be homologous to the recently reported mefp-5 nucleotide sequence (JH Waite et al., 2001, Biochemistry 40, 2887-2893), and as a primer set for PCR, mgfp- Designing and preparing mgfp-5-D of 5-U and SEQ ID NO: 2, PCR was carried out using cDNA as a template to obtain a cDNA having a size of 234 bp, which was named mgfp-5 ( Mytilus galloprovincialis foot protein-5) cDNA (FIG. 2). .

mgfp-5 cDNA는 TA 클로닝 벡터인 pGEM-T(Promega, 미국)에 넣어 염기서열 분석을 수행하였다. 염기서열 분석 결과, 유전자 mgfp-5의 분비서열(secretion signal sequence)을 제외한 서열은 서열번호 3에, 이로부터 코딩되는 아미노산 서열은 서열번호 4에 나타내었다.The sequencing of mgfp-5 cDNA was performed in pGEM-T (Promega, USA), a TA cloning vector. As a result of sequencing analysis, the sequence excluding the secretion signal sequence of the gene mgfp-5 is shown in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence encoded therefrom is shown in SEQ ID NO: 4.

mefp-5와의 유전자 서열 유사성 분석(Bio-Edit Sequence Alignment Editor, Department of Microiology, Northcarolina State University)을 실시하였고, 그 결과 mgfp-5 유전자는 염기서열비교에서 mefp-5와 94% 일치하였고(도 2), 코딩되는 아미노산 서열도 14번째 아미노산이 알라닌(alanine)에서 쓰레오닌(threonine)으로 치환되어 있으며 68번째와 72번째에 라이신(lysine)과 글라이신(glycine)이 첨가된 것으로 나타났다(도 3).Gene sequence similarity analysis with mefp-5 (Bio-Edit Sequence Alignment Editor, Department of Microiology, Northcarolina State University) was performed, and as a result, mgfp-5 gene was 94% identical to mefp-5 in sequencing comparison (Fig. 2). ), The encoded amino acid sequence is also replaced with alanine (threonine) in the 14th amino acid (lysine and glycine (lysine) and glycine (glycine) was added to the 68th and 72th (Fig. 3) .

실시예 2: Mgfp-5의 유전학적 생산을 위한 벡터제작Example 2: Vector Construction for Genetic Production of Mgfp-5

pGEM-T 벡터에 들어있는 mgfp-5 cDNA를PstI과EcoRI 제한효소자리(restriction enzyme site)를 이용하여 분리한 후PstI과EcoRI 제한효소로 잘려진 pTrcHisA 벡터(Invitrogen, 미국)에 삽입하여, pMDG05(4630bp)를 제조하였다(도 4). pMDG05는 대한민국 대전시 유성구 어은동에 소재한 한국생명공학연구원(KCTC)에 2002년 6월 20일자로 기탁하였으며, 기탁번호 KCTC 10291BP를 받았다.The mgfp-5 cDNA contained in the pGEM-T vector was isolated using Pst I and EcoR I restriction enzyme sites, and then inserted into pTrcHisA vector (Invitrogen, USA) cut by Pst I and EcoR I restriction enzymes. pMDG05 (4630bp) was prepared (FIG. 4). pMDG05 was deposited on June 20, 2002 by the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC) located in Ueun-dong, Yuseong-gu, Daejeon, Korea and received the accession number KCTC 10291BP.

pMDG05 벡터는 대장균 발현용 프로모터인 trc 프로모터를 포함하고 있어 IPTG(isopropylthio-β-D-galactoside, Sigma, 미국)를 이용하여 발현을 유도할 수 있으며, 친화크로마토그래피(affinity chromatography)를 이용한 단백질 분리정제를 위한 히스티딘(histidine) 친화성 리간드(affinity ligand)를 위한 유전서열이 mgfp-5 유전자의 앞에 존재한다.pMDG05 vector contains trc promoter, a promoter for E. coli expression, can induce expression using IPTG (isopropylthio-β-D-galactoside, Sigma, USA), and purified by protein separation using affinity chromatography The genetic sequence for histidine affinity ligand for is present in front of the mgfp-5 gene.

실시예 3: Mgfp-5를 생산하는 형질전환체의 제조Example 3: Preparation of a transformant that produces Mgfp-5

pMDG05 벡터는 클로닝용E. coliTop10(Invitrogen) 및 단백질 발현용으로 사용된E. coliBL21에 각각 CaCl2버퍼를 사용하여 컴피턴트(competent) 세포를 만든 후 열충격(42 ℃에서 2분간 방치)방법에 의해 형질전환하였다. 형질전환된 콜로니의 선별은 앰피실린(ampicillin, Sigma)을 사용하여 수행하여,E. coliTop10/pMDG05 및E. coliBL21/pMDG05을 수득하였다.pMDG05 vector was made by using a CaCl 2 buffer in E. coli BL10 used for cloning E. coli Top10 (Invitrogen) and protein expression, respectively. Transformed by Selection of transformed colonies was performed using ampicillin (Sigma) to obtain E. coli Top10 / pMDG05 and E. coli BL21 / pMDG05.

실시예 4: Mgfp-5의 생산Example 4: Production of Mgfp-5

(1)E. coliBL21/pMDG05으로부터 Mgfp-5의 발현(1) Expression of Mgfp-5 from E. coli BL21 / pMDG05

E. coliBL21/pMDG05는 LB(5 g/liter yeast extract, 10 g/liter Tryptone, 10 g/liter NaCl) 배지에 배양하고, 배양액의 흡광도가 600 nm에서 0.8 정도가 되었을 때 IPTG를 첨가(1 mM)하여 재조합 접착단백질인 Mgfp-5의 발현을 유도하였다.이때 50 ㎖ 멸균된 튜브에 10 ㎖의 LB 배지를 넣고(500 ㎍의 앰피실린 첨가) 12시간 키운 배양액을 100 ㎖의 LB 배지가 들어있는 500 ㎖ 플라스크에 넣어 접종하였다. E. coli BL21 / pMDG05 was incubated in LB (5 g / liter yeast extract, 10 g / liter Tryptone, 10 g / liter NaCl) medium, and IPTG was added when the absorbance of the medium reached 0.8 at 600 nm (1). mM) to induce the expression of the recombinant adhesion protein Mgfp-5. At this time, 10 ml of LB medium was added to a 50 ml sterile tube (500 µg of ampicillin) and a culture medium grown for 12 hours was loaded with 100 ml of LB medium. Inoculated into 500 mL flask.

E. coliBL21/pMDG05의 배양시간별 세포성장을E. coliBL21/pTrcHis와 비교하였고, 도 5에 성장그래프로 나타내었다. 도 5에서,E. coliBL21/pMDG05는 IPTG로 발현 유도 후 곧 성장이 멈추는 것으로 확인되었다. 이러한 현상은 발현유도 시점을 다르게 하여 배양한 경우에도 조금의 차이는 있었으나 거의 동일하였다.The incubation time the growth of the cells E. coli BL21 / pMDG05 was compared to E. coli BL21 / pTrcHis, expressed as a growth graph in Fig. In FIG. 5, E. coli BL21 / pMDG05 was found to stop growing shortly after induction of expression with IPTG. These phenomena were almost the same, although there were some differences even when cultured at different time points of expression induction.

(2) Mgfp-5의 발현양상 측정(2) Measurement of expression pattern of Mgfp-5

재조합 Mgfp-5 접착단백질의 발현을 분석하기 위하여, IPTG 첨가후 시간에 따른 배양액을 수집한 다음 이를 SDS-PAGE한 다음 웨스턴블롯을 실시하였다.In order to analyze the expression of recombinant Mgfp-5 adhesion protein, culture medium was collected after IPTG addition, followed by SDS-PAGE, followed by Western blot.

매시간 마다 배양액으로부터 얻은 1 ㎖의 시료를 4 ℃, 10000 rpm에서 10분간 원심분리 후 상등액을 제거한 전세포 시료는 -80 ℃에서 보관 후 분석시 사용하였다. 전세포 시료는 SDS-PAGE용 완충액(0.5 M Tris-HCl, pH 6.8, 10 % glycerol, 5 % SDS, 5 % β-mercaptoethanol, 0.25 % bromophenol blue) 100 ㎕에 희석하고, 100 ℃에서 5분간 끓여 변성시켰다. SDS-PAGE의 경우 시료를 15% SDS-폴리 아크릴아마이드 젤에 전기영동한 후 쿠마시블루(Coomasie blue) 염색 또는 실버염색(Bio-Rad, 미국)을 이용하여 단백질 밴드를 검출하였다. 웨스턴블롯의 경우는 시료를 15% SDS-폴리 아크릴아마이드 젤에 전기영동한 후, 나이트로셀룰로즈 막에 15 V 전압하에 이동시켰다. 단백질이 전이된 나이트로셀룰로즈 막을 모노클로날 히스티딘 친화성 리간드 항체(R&D Systems, 미국)를 이용, Mgfp-5 단백질을 발색반응 후 검출하였다.The whole cell sample from which the supernatant was removed after centrifugation at 4 ° C., 10000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. was used for storage and analysis at −80 ° C. every hour. Whole cell samples were diluted in 100 μl of SDS-PAGE buffer (0.5 M Tris-HCl, pH 6.8, 10% glycerol, 5% SDS, 5% β-mercaptoethanol, 0.25% bromophenol blue) and boiled at 100 ° C for 5 minutes. Denatured. In the case of SDS-PAGE, the samples were electrophoresed on 15% SDS-polyacrylamide gel and protein bands were detected using Coomasie blue staining or silver staining (Bio-Rad, USA). In the case of Western blot, the samples were electrophoresed on 15% SDS-polyacrylamide gel and then transferred to a nitrocellulose membrane under 15 V voltage. The protein-transferred nitrocellulose membrane was detected after color reaction using Mgfp-5 protein using monoclonal histidine affinity ligand antibody (R & D Systems, USA).

도 6은 재조합 Mgfp-5의 발현유도 후 시간에 따른 발현양상을 나타낸 전기영동사진(A) 및 웨스턴 블롯사진(B)이다. 재조합 Mgfp-5은 대장균의 다른 단백질들에 비하여 약 16 kDa 크기의 진한 밴드로 발현되었으며, 이의 발현량은 전체단백질의 약 10 내지 13 %에 해당되었다. 또한 재조합 Mgfp-5는 발현 유도 후 발현은 증가되다가 약 4-5 시간 되었을 때 최대로 이루다가 그 후 발현양이 단백질 분해효소에 의하여 분해되어 줄어드는 것으로 확인되었다.Figure 6 is an electrophoresis picture (A) and Western blot picture (B) showing the expression pattern with time after expression of recombinant Mgfp-5. Recombinant Mgfp-5 was expressed in a dark band of about 16 kDa size compared to other proteins of Escherichia coli, and its expression amounted to about 10 to 13% of the total protein. Recombinant Mgfp-5 expression was increased after induction of expression and reached a maximum at about 4-5 hours, after which the expression amount was confirmed to be degraded and reduced by protease.

(3) 재조합 Mgfp-5의 발현형태 분석(3) Analysis of Expression Form of Recombinant Mgfp-5

재조합 Mgfp-5의 발현형태를 확인하기 위하여 세포시료를 전세포 시료와 세포를 파쇄(초음파 방법의 이용) 후 세포 파쇄물과 상등액으로 나누어 각각 SDS-PAGE와 웨스턴블롯을 수행하였다.In order to confirm the expression form of recombinant Mgfp-5, the cell samples were divided into whole cell samples and cells (using ultrasonic method), and then divided into cell debris and supernatant, respectively, and subjected to SDS-PAGE and Western blot.

도 7은E. coliBL21/pMDG05 배양액으로부터 분리한 세포상등액 및 세포 파쇄물의 전기영동사진(A) 및 웨스턴블롯사진(B)이다. SDS-PAGE와 웨스턴블롯 모두에서 세포 상등액의 경우 Mgfp-5 밴드가 진하게 검출된 반면, 세포 파쇄물의 경우에는 매우 미미한 양만이 검출됨으로써 재조합 Mgfp-5는 대장균에서 수용성 형태로 발현됨을 알 수 있었다. 이러한 수용성의 형상은 접착단백질의 활성을 위하여 단백질을 재접힘(refolding)공정과 같은 단계가 필요없이 분리정제 후 바로 이용할 수 있다는 장점을 가진다.Figure 7 is an electrophoresis picture (A) and Western blotting picture (B) of the cell supernatant and cell debris isolated from E. coli BL21 / pMDG05 culture. In both SDS-PAGE and Western blot, the supernatant of Mgfp-5 was strongly detected in the cell supernatant, whereas only a very small amount was detected in the cell debris, indicating that recombinant Mgfp-5 was expressed in water-soluble form in E. coli. This water-soluble form has the advantage that the protein can be used immediately after separation purification without the need for steps such as refolding (refolding) process for the activity of the adhesion protein.

실시예 4: 재조합 Mgfp-5의 분리 및 정제Example 4: Isolation and Purification of Recombinant Mgfp-5

E. coliBL21/pMDG05에서 수용성 형상으로 발현되는 재조합 Mgfp-5 을 분리정제하기 위하여 pMDG05 벡터에 들어 있는 히스티딘 친화성 리간드를 이용하여 친화크로마트그래피를 수행하였다.Affinity chromatography was performed using histidine affinity ligands contained in the pMDG05 vector to isolate and purify recombinant Mgfp-5 expressed in water-soluble form in E. coli BL21 / pMDG05.

실시예 3과 동일한 방법으로E. coliBL21/pMDG05을 배양한 다음 재조합 Mgfp-5의 발현을 유도하였고, 배양한 대장균 세포를 원심분리 후 파쇄용 버퍼(50 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, pH8.0)에 넣어 약 50배정도 농축한 후 1 ㎎/㎖ 라이소자임(lysozyme, Bio Basic Inc., 캐나다)을 첨가하고, 4 ℃에서 20분간 반응시켰다. 이후 초음파 파쇄기(sonicator)를 이용하여 얼음위에서 200 W로 10초간 파쇄하고, 15초 냉각하는 공정을 30회 반복하여 세포파쇄를 완료하였다. 파쇄된 대장균 시료를 14,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 세포파쇄물을 제거하고, 세포상등액만을 분리하여 분리정제를 위한 시료로 이용하였다. E. coli BL21 / pMDG05 was cultured in the same manner as in Example 3, and the expression of recombinant Mgfp-5 was induced. The cultured Escherichia coli cells were centrifuged and then disrupted with buffer (50 mM Tris-HCl, 300 mM NaCl, pH8). .0) was concentrated about 50 times, and then 1 mg / ml lysozyme (lysozyme, Bio Basic Inc., Canada) was added, followed by reaction at 4 ° C. for 20 minutes. Thereafter, using an ultrasonic shredder (sonicator) to 200 W on ice for 10 seconds, and 15 seconds to cool the process by repeating 30 times to complete the cell disruption. The crushed E. coli sample was centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes to remove cell debris, and only the supernatant was separated and used as a sample for purification.

친화크로마토그래피용 컬럼은 5 ㎖ 의 Hi TrapTM Chelating HP(Amersham Bioscience, 스웨덴)을 이용하였으며, 5 ㎖ 0.1 M NiSO4를 흘려서 니켈이온을 컬럼 충전물에 충전시켰다. 전체적인 분리정제는 Acta Prime Purification System(Amersham Bioscience)을 이용하였다. 컬럼을 10 ㎖의 결합(binding)버퍼(20 mM sodium phosphate, 500 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH7.4)로 평형화(equilibration)시키고, 10 ㎖의 세포상등액 시료를 넣었다. 컬럼은 결합버퍼로 충분히 세척하고, 20 ㎖의 분리(elution)버퍼를 이미다졸 농도구배로 흘려주면서 재조합 Mgfp-5를 분리, 정제하였다. 고농도의 이미다졸을 제거하기 위하여 소듐포스페이트 버퍼(pH7.4)에서 4 ℃에서 12시간 이상 투석(dialysis,Spectra/Pormolecularporous membrane tubing, Spectrum Lab., 미국)하였다. 분리정제된 재조합 Mgfp-5의 순도 및 수율은 은염색을 이용한 SDS-PAGE를 통하여 분석하였다.5 mL of Hi Trap ™ Chelating HP (Amersham Bioscience, Sweden) was used as a column for the affinity chromatography, and 5 mL of 0.1 M NiSO 4 was poured into the column charge. The overall separation and purification was performed using Acta Prime Purification System (Amersham Bioscience). The column was equilibrated with 10 ml of binding buffer (20 mM sodium phosphate, 500 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH7.4) and 10 ml of supernatant sample was added. The column was sufficiently washed with a binding buffer, and the recombinant Mgfp-5 was isolated and purified while flowing 20 ml of an elution buffer with an imidazole concentration gradient. Over 12 hours dialysis at 4 ℃ in sodium phosphate buffer (pH7.4) to remove a high concentration of imidazole was (dialysis, Spectra / Por ⓡ molecularporous membrane tubing, Spectrum Lab., USA). Purity and yield of the purified recombinant Mgfp-5 were analyzed by SDS-PAGE using silver staining.

도 8은 친화크로마토그래피를 이용한 재조합 Mgfp-5의 분리정제 크로마토그래프(A) 및 분리정제된 Mgfp-5의 순도(purity) 조사를 위하여 실시한 SDS-PAGE 사진(B)이다. 도 8에서, 친화크로마토그래피를 통하여 분리된 재조합 Mgfp-5는 약 95% 정도의 순도를 가짐을 확인할 수 있었다.FIG. 8 is an SDS-PAGE photograph (B) for chromatographic analysis of recombinant Mgfp-5 using affinity chromatography (A) and purity of purified Mgfp-5. In FIG. 8, the recombinant Mgfp-5 isolated through affinity chromatography was confirmed to have a purity of about 95%.

실시예 5: 재조합 Mgfp-5의 아미노산 분석Example 5: Amino Acid Analysis of Recombinant Mgfp-5

재조합 Mgfp-5의 아미노산 서열을 아미노산분석기(Hewlette Packard, 미국)로 분석하였다.The amino acid sequence of recombinant Mgfp-5 was analyzed by an amino acid analyzer (Hewlette Packard, USA).

기준 아미노산 혼합물의 스펙트럼으로부터 각 아미노산들의 잔여시간(retension time)과 정량화 기준을 얻은 후 Mgfp-5 말단으로부터 순차적으로 분리된 아미노산의 스펙트럼을 통하여 아미노산 서열을 분석하였다. 기준 아미노산 혼합물의 스펙트럼(도 11A)으로부터 각 아미노산들의 잔여시간(retension time)과 정량화 기준을 얻은 후 재조합 Mgfp-5을 각 아미노산들로 분해하기 위하여 염산(HCl)과 고온으로 처리하여 얻은 시료의 스펙트럼(도 11B)을 통하여 각 아미노산 잔기들의 조성을 분석하였다. 분석결과는 하기 표 1에 나타내었다.The amino acid sequence was analyzed through a spectrum of amino acids sequentially separated from the Mgfp-5 terminus after obtaining the retention time and quantification criteria of each amino acid from the spectrum of the reference amino acid mixture. Spectrum of sample obtained by treatment with hydrochloric acid (HCl) and high temperature to decompose recombinant Mgfp-5 into amino acids after obtaining the retention time and quantification criteria of each amino acid from the spectrum of reference amino acid mixture (FIG. 11A) The composition of each amino acid residue was analyzed through (FIG. 11B). The analysis results are shown in Table 1 below.

Amino AcidAmino acid Predicted composition (%)Predicted composition (%) Experimental composition (%) (±30%)Experimental composition (%) (± 30%) Ala(A), Pro(P)Ala (A), Pro (P) 3.393.39 4.194.19 Arg(D), Asn(N)Arg (D), Asn (N) 6.786.78 9.069.06 Glu(E), Gln(Q)Glu (E), Gln (Q) 5.085.08 5.895.89 Cys(C)Cys (C) 0.850.85 -- Gly(G)Gly (G) 18.6418.64 26.3426.34 His(H)His (H) 9.329.32 9.239.23 Iso(I)Iso (I) 0.850.85 2.152.15 Leu(L)Leu (L) 2.542.54 2.352.35 Lys(K)Lys (K) 14.4114.41 12.4412.44 Met(M)Met (M) 3.393.39 3.773.77 Phe(F)Phe (F) -- -- Ser(S)Ser (S) 11.0211.02 8.498.49 Thr(T)Thr (T) 1.691.69 1.811.81 Trp(W)Trp (W) 0.850.85 -- Tyr(Y)Tyr (Y) 16.9516.95 14.2814.28 Val(V)Val (V) -- -- TotalTotal 100100 100100

일반적으로 아미노산 조성분석의 경우 단백질의 분해과정에서의 아미노산의 손실 등이 나타나기 때문에 약 30% 정도의 오차가 생기는 것으로 알려져 있으므로, 분석을 통하여 나타난 아미노산 잔기들의 조성 및 비율은 mgfp-5염기서열로부터 코드화되어 계산된 아미노산 잔기들의 조성 및 비율과 거의 일치하는 결과를 보였다(표 1). 이로부터E. coliBL21/pMDG05로부터 발현 및 분리된 단백질이 홍합 접착단백질인 Mgfp-5임을 확인할 수 있었다.In the case of amino acid composition analysis, it is known that about 30% error occurs due to the loss of amino acid during the decomposition of protein. Therefore, the composition and ratio of amino acid residues expressed through the analysis are encoded from the mgfp- 5 sequence. The results were in close agreement with the composition and ratio of the calculated amino acid residues (Table 1). From this, it was confirmed that the protein expressed and isolated from E. coli BL21 / pMDG05 was Mgfp-5, which is an mussel adhesion protein.

실시예 6: 재조합 Mgfp-5의 접착활성 검증Example 6: Validation of Adhesion Activity of Recombinant Mgfp-5

홍합 접착단백질의 아미노산 중에서 타이로신 잔기는 화학적 수정을 통하여 도파, 그리고 더 나아가 도파 퀴논으로 바뀌며, 이렇게 수정된 도파 및 도파 퀴논은 표면에의 접착에 있어서 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 화학적 수정을 매개할 수 있는 버섯유래의 티로시나제(tyrosinase) 효소를 이용하여 재조합 Mgfp-5의 화학적 수정을 조사하였다.Among the amino acids of mussel adhesive proteins, tyrosine residues are converted to dopa, and further dopa quinones through chemical modification, and the modified dopa and dopaquinones are known to play an important role in adhesion to surfaces. Chemical modification of recombinant Mgfp-5 was investigated using mushroom-derived tyrosinase enzymes that could mediate these chemical modifications.

25 units/㎖의 버섯 티로시나제를 4.2 ㎍/㎖의 재조합 Mgfp-5와 혼합하고,실내온도에서 반응시키면서 화학적 수정의 정도를 흡광도의 변화를 통하여 조사하였다. 도파의 형성은 280 nm에서 흡광도를 측정하였고, 도파 퀴논의 형성은 395 nm에서 흡광도를 측정하였다.25 units / ml of mushroom tyrosinase were mixed with 4.2 μg / ml of recombinant Mgfp-5 and the degree of chemical modification was investigated by changing the absorbance while reacting at room temperature. Formation of the waveguide was measured for absorbance at 280 nm, and formation of the waveguide quinone was measured for absorbance at 395 nm.

도 10은 재조합 Mgfp-5의 수정에 의한 도파 및 도파퀴논의 형성을 흡광도로 측정한 그래프이다. 도 10에서, 도파는 반응초기에 타이로신으로부터 빠르게 변형되어 형성되었으며, 3시간 이후로부터 흡광도의 증가폭이 감소하면서 조금씩 증가되는 양상이 관찰되었다. 또한 도파 퀴논은 타이로신에서 도파로 가는 반응의 다음 반응이므로 반응 2시간까지는 약하게 반응이 일어나다가, 그 이후 급속하게 증가하여 약 반응 4시간 이후부터 계속적인 증가를 관찰할 수 있었다.FIG. 10 is a graph of absorbance measurements of waveguide and dopaquinone formation by modification of recombinant Mgfp-5. FIG. In FIG. 10, the waveguide was rapidly deformed from tyrosine at the beginning of the reaction, and gradually increased after 3 hours with increasing decrease in absorbance. In addition, since dopa quinone is the next reaction from the tyrosine to the waveguide, the reaction occurs weakly until the reaction time of 2 hours, and then increases rapidly thereafter.

또한 티로시나제 반응동안 작은 하얀 물질이 침전되는 현상이 관찰되었다. 이는 재조합 Mgfp-5들 사이의 가교화에 의하여 발생되는 것으로 추측된다.In addition, a small white matter precipitated during the tyrosinase reaction. It is assumed that this is caused by crosslinking between recombinant Mgfp-5s.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 신규한 접착단백질인 Mgfp-5를 클로닝하였을 뿐만 아니라 이를 대량생산할 수 있는 방법을 확립하였다. 본 발명의 재조합 Mgfp-5는 수용성 형태로 형질전환체로부터 생산할 수 있어 그 활용이 용이하고, 기존의 화학접착제를 대체할 수 있는 대체 생물접착제로 활용할 수 있으며, 의료용 접착제로 사용할 수 있다.As mentioned above, the present invention not only cloned the novel adhesion protein Mgfp-5 but also established a method for mass production thereof. Recombinant Mgfp-5 of the present invention can be produced from a transformant in a water-soluble form, its utilization is easy, can be used as a replacement bioadhesive to replace the existing chemical adhesive, it can be used as a medical adhesive.

Claims (10)

서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드를 코딩하는 mgfp-5(Mytilus galloprovincialisfoot protein-5) 유전자.A mgfp-5 ( Mytilus galloprovincialis foot protein-5) gene encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. 제 1항에 있어서, 상기 mgfp-5 유전자는 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 것인 유전자.The gene according to claim 1, wherein the mgfp-5 gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 Mgfp-5 단백질.Mgfp-5 protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. 제 1항 또는 2항의 mgfp-5 유전자를 포함하는 벡터.A vector comprising the mgfp-5 gene of claim 1. 제 4항에 있어서, 상기 벡터는 pMDG05(KCTC 10291BP)인 것인 벡터.The vector of claim 4, wherein the vector is pMDG05 (KCTC 10291BP). 제 4항의 벡터로 형질전환된 형질전환체.A transformant transformed with the vector of claim 4. 제 6항에 있어서, 상기 형질전환체는 원핵생물유래 세포 또는 진핵생물유래 세포인 것인 형질전환체.The transformant of claim 6, wherein the transformant is a prokaryotic-derived cell or a eukaryotic-derived cell. 제 6항에 있어서, 상기 형질전환체는E. coliBL21/pMDG05인 것인 형질전환체.The transformant of claim 6, wherein the transformant is E. coli BL21 / pMDG05. 제 6항 내지 8항중 어느 한 항에 따른 형질전환체로부터 생산된 재조합 Mgfp-5.Recombinant Mgfp-5 produced from the transformant according to any one of claims 6 to 8. (a) 제 1항 또는 2항의 mgfp-5 유전자를 발현가능하도록 포함하는 pMDG05(KCTC 10291BP) 벡터를 제조하는 단계;(a) preparing a pMDG05 (KCTC 10291BP) vector comprising the expression of the mgfp-5 gene of claim 1 or 2; (b) 상기 pMDG05 벡터를 숙주세포에 형질전환하여 형질전환체를 제조하는 단계;(b) preparing a transformant by transforming the pMDG05 vector into a host cell; (c) 상기 형질전환체를 배양하고, 재조합 Mgfp-5의 발현을 유도하여 재조합 Mgfp-5를 생산하는 단계; 및(c) culturing the transformant and inducing the expression of recombinant Mgfp-5 to produce recombinant Mgfp-5; And (d) 상기 재조합 Mgfp-5를 분리 및 정제하는 단계(d) isolating and purifying the recombinant Mgfp-5 를 포함하는 Mgfp-5 생산방법.Mgfp-5 production method comprising a.
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