KR20040032838A - Genetic marker for decreased activity of cytochrome P450 3A7 protein - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A genetic marker for decreased activity of cytochrome P450 3A7(CYP 3A7) protein and a method for detecting the same are provided, thereby anticipating drug response difference between individuals to a drug metabolized by CYP 2J2 through examination for possession of the genetic marker, and diagnosing a disease caused by the decreased activity of CYP 3A7. CONSTITUTION: A genetic marker for decreased activity of cytochrome P450 3A7 protein encodes a mutated CYP 3A7 protein in which a translation terminating codon(TAA) at amino acid position 55 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 21 is formed, wherein a base T(Thymine) between base C(Cytosine) at nucleotide position 134 and base T(Thymine) at nucleotide position 135 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 20 is inserted. A method for detecting the genetic marker for decreased activity of cytochrome P450 3A7 protein comprises the steps of: (1) isolating DNA from a blood sample; (2) PCR amplifying the DNA with primers having the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18; and (3) pyrosequencing the PCR product with a primer having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19 to confirm the mutation of the CYP 3A7 gene.

Description

시토크롬 P450 3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자{Genetic marker for decreased activity of cytochrome P450 3A7 protein}Gene marker for reduced activity of cytochrome P450 3A7 protein

본 발명은 CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 야생형 CYP3A7 아미노산 서열에서 55번째 아미노산위치에 번역종결코돈(TAA)이 생성되는 변이형 CYP3A7 단백질을 코딩하는, CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to a gene as a marker associated with a dysfunction of the CYP3A7 protein, and more particularly, to a CYP3A7 protein encoding a variant CYP3A7 protein which generates a translation termination codon (TAA) at the 55th amino acid position in a wild type CYP3A7 amino acid sequence. The present invention relates to genes as markers related to protein dysfunction.

시토크롬 P450 3A7 단백질(CYP3A7)은 CYP3A4, CYP3A5, CYP3A43 등과 함께 CYP3족에 속하는 약물대사효소이다. CYP3A7은 태아의 간에서 주로 생산되며 전체 시토크롬 P450 효소량의 약 30%를 차지한다. 이 효소는 임신 초기의 배아형성 단계에서 발현되는 것으로 알려져 있다. CYP3A7 효소는 태아의 외부로부터 유입되는 생체 이물질에 대한 대사에 관여한다. 그리고, 테스토스테론 6-하이드록실레이션과 디하이드로에피안드리스테론(dehydroepiandristerone) 3-설페이트 16-하이드록실레이션 등의 내부합성물질 대사에도 관여하는 것으로 알려져 있다(Hakkola Jet al., harmacol Toxicol.1998, 82(5):209-217).Cytochrome P450 3A7 protein (CYP3A7), along with CYP3A4, CYP3A5 and CYP3A43, is a drug metabolic enzyme belonging to the CYP3 family. CYP3A7 is produced mainly in the liver of the fetus and accounts for about 30% of the total amount of cytochrome P450 enzymes. This enzyme is known to be expressed in the embryonic stage of early pregnancy. CYP3A7 enzyme is involved in the metabolism of foreign body foreign material coming from outside of the fetus. In addition, it is known to be involved in the internal metabolism of testosterone 6-hydroxylation and dehydroepiandristerone 3-sulfate 16-hydroxylation (Hakkola J et al., Harmacol Toxicol. 1998, 82 (5): 209-217).

한편, 단일염기 다형성(Single nucleotide polymorphism; SNPs)은 유전체를 구성하고 있는 염기가 개체마다 부분적으로 서로 다르게 나타나는 현상으로, 인간 SNPs는 약 30억 염기쌍으로 구성된 인간 유전체의 0.1% 즉, 1,000 염기당 1개 가량인 약 3백만 개가 존재하는 것으로 추정되고 있다(Cooper, D.N. et al., Hum. Genet. 1985, 69: 201-205). SNPs는 가장 흔한 형태의 DNA 염기서열 변이로서, 특히 코딩(coding)되는 부위(유전자로부터 단백질을 만드는 부위)의 염기서열에 발생하는 변이는 인간의 경우에 암, 고혈압, 당뇨, 치매 등 여러 질환과 밀접한 연관성이 있는 것으로 보고되고 있다(Sherringtonet al.,Nature1995, 375: 754-760;Kunzet al., Hypertension. 1997, 30:1331-1337; Rogaevet al.,Genomics1997, 40: 415-424). 따라서, 정상인 집단과 환자 집단 사이의 SNPs를 비교하였을 때, 특정 SNPs가 질환과 관련되어 있는 것으로 나타난다면, 이러한 SNPs는 특정 질환에 대해 매우 유용한 유전적 마커(genetic marker)로 사용될 수 있다(Lai, E.,Genomics1998, 54: 31-38). 즉, 개체의 세포로부터 추출한 DNA에서 유전적 질환에 특이적인 하나 이상의 서열을 확인함으로써, 상기 개체의 유전적 질환의 발병 및 발병가능성을 진단할 수 있다.Single nucleotide polymorphism (SNPs), on the other hand, is a phenomenon in which the bases that make up the genome are partially different from person to person, and human SNPs are 0.1% of the human genome of about 3 billion base pairs, or 1 per 1,000 bases. It is estimated that about 3 million dogs exist (Cooper, DN et al., Hum. Genet. 1985, 69: 201-205). SNPs are the most common form of DNA sequence variation, especially those that occur in the nucleotide sequence of the region where the gene is encoded (the region that makes the protein from the gene), which in humans is associated with many diseases, including cancer, hypertension, diabetes, and dementia. It is reported to be closely related (Sherrington et al. , Nature 1995, 375: 754-760; Kunz et al ., Hypertension. 1997, 30: 1331-1337; Rogaev et al ., Genomics 1997, 40: 415- 424). Thus, when comparing SNPs between the normal population and the patient population, if specific SNPs appear to be associated with the disease, these SNPs can be used as very useful genetic markers for specific diseases (Lai, E., Genomics 1998, 54: 31-38). That is, by identifying one or more sequences specific to the genetic disease in DNA extracted from the cells of the individual, it is possible to diagnose the onset and possibility of the genetic disease of the individual.

CYP3A7의 유전자는 유전적 다형성을 나타내는 것으로 알려져 있는데, 현재까지 이 유전자의 프로모터 부분에서 4종류의 변이가 발견되었다(www.imm.ki.se/cypalleles/cyp3a7.htm 참조). 그러나, 아직 단백질을 코딩하는 엑손(exon)이나 mRNA의 변형(processing) 과정에 관여하는 스플라이싱(splicing) 부위에서 단일염기 다형성이 알려진 예는 없다. CYP3A7는 태아뿐만 아니라, 일부 성인에서도 발현이 되며 또한 외부 약물의 대사에 관여하는 역할이 알려져 있어 이 효소의 기능을 변화시키는 유전자 변이의 경우에는 약물이나 생체 분자의 대사에 원하지 않은 결과를 초래할 수 있다(Hakkola J et al.,Pharmacol Toxicol.1998 May;82(5):209-17). 구체적으로, CYP3A7 유전자 변이는 일부 약물에 대해 약물동태의 차이를 보일 수도 있고, 외부 독성물질에 대해 민감성을 보일 수도 있으며 발생과정에서 필요한 생체물질의 생산을 변화시켜 정상적인 발생을 방해할 가능성도 있다. 따라서, CYP3A7 유전자 변이는 반드시 규명되어야하며 그 중에서도 효소의 기능에 변화를 줄 수 있는 기능성 유전자 변이의 규명은 더욱 중요하다고 할 수 있다. 또한, 많은 유전자의 경우에 유전적 다형성의 분포는 종족에 따른 차이를 보이는 것이 알려져 있어 CYP3A7 유전자의 경우에도 한국인에서 빈번하게 발생되는 고유 유전자 변이가 없는지 빈도는 얼마인지 확인할 필요가 있다.The gene of CYP3A7 is known to exhibit a genetic polymorphism. To date, four mutations have been found in the promoter portion of the gene (see www.imm.ki.se/cypalleles/cyp3a7.htm). However, there is no known single-base polymorphism at the splicing site involved in the exon or mRNA process of protein encoding. CYP3A7 is expressed not only in the fetus but also in some adults and is known to play a role in the metabolism of external drugs. Gene mutations that alter the function of this enzyme can have undesirable consequences on the metabolism of drugs or biomolecules. (Hakkola J et al., Pharmacol Toxicol. 1998 May; 82 (5): 209-17). Specifically, the CYP3A7 gene mutation may show differences in pharmacokinetics for some drugs, may be sensitive to external toxicants, and may alter normal production by altering the production of biomaterials required during development. Therefore, CYP3A7 gene mutations must be identified, and among them, the identification of functional gene mutations that can change the function of the enzyme is more important. In addition, in the case of many genes, the distribution of genetic polymorphisms is known to be different according to the species. Therefore, it is necessary to confirm the frequency of the CYP3A7 gene even if there are no intrinsic gene mutations frequently occurring in Koreans.

이에, 본 발명자들은 한국인의 유전자로부터 CYP3A7의 활성에 영향을 주는 단일염기 다형성을 발굴하기 위한 연구를 거듭한 결과, 야생형 CYP3A7 단백질을 코딩하는 염기서열에 다른 염기가 삽입되어, 야생형 CYP3A7 단백질의 55번째 아미노산 위치에 번역종결코돈이 생성되는 단일염기변이를 발견하고, 이러한 단일염기변이가 CYP3A7 변이형 단백질의 효소기능 이상과 관련된 한국인 특이적 DNA 표지인자임을 발견함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors conducted a study for discovering a single base polymorphism affecting the activity of CYP3A7 from Korean genes. As a result, another base was inserted into the nucleotide sequence encoding the wild type CYP3A7 protein. The present invention has been accomplished by finding a single base mutation in which a translation termination codon is generated at an amino acid position, and finding that the single base mutation is a Korean specific DNA marker associated with the enzymatic abnormality of the CYP3A7 variant protein.

따라서, 본 발명의 목적은 야생형 CYP3A7 아미노산 서열에서 55번째 아미노산 위치에 번역종결코돈(TAA)이 생성되는 변이형 CYP3A7 단백질을 코딩하는, CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a gene as a marker associated with dysfunction of the CYP3A7 protein, which encodes a variant CYP3A7 protein which produces a translational stop codon (TAA) at the 55th amino acid position in the wild type CYP3A7 amino acid sequence.

도 1은 CYP3A7 유전자의 PCR 증폭 산물을 나타낸 겔 사진이다.1 is a gel photograph showing the PCR amplification product of the CYP3A7 gene.

레인 1 : 람다 DNA를 Hind III로 처리한 사이즈 마커Lane 1: Size Marker Treated with Lambda DNA with Hind III

레인 2 내지 5 : P1 내지 P4Lanes 2 to 5: P1 to P4

도 2는 CYP3A7의 이형접합형 변이유전자를 자동서열분석기를 이용하여 분석한 결과로서, 화살표는 티민이 삽입된 위치를 가리킨다.Figure 2 is a result of analyzing the heterozygous variant gene of CYP3A7 using an automatic sequence analyzer, the arrow indicates the position where thymine is inserted.

도 3은 파이로시퀀서(Pyrosequencer)를 이용하여 서열번호 20의 염기서열에서 134번째 염기(C)와 135번째 염기(T) 사이에 티민(T) 염기가 삽입되었는지 유무를 야생형과 이형접합형 변이유전자에 대해 확인한 것이다.3 is a wild-type and heterozygous mutation using the pyroquencer (Pyrosequencer) whether the thymine (T) base is inserted between the 134th base (C) and 135th base (T) in the base sequence of SEQ ID NO: 20 The gene was confirmed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 21의 아미노산 서열에서 55번째 아미노산 위치에 번역종결코돈(TAA)이 생성되는 변이형 CYP3A7 단백질을 코딩하는, CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a labeling factor associated with the dysfunction of CYP3A7 protein, which encodes a variant CYP3A7 protein that generates a translation termination codon (TAA) at the 55th amino acid position in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 Gene as.

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

정상 유전자의 염기서열이 변화함으로써 유전적 질환이 발병하게 되는데, 이러한 변화는 유전자 중의 하나의 염기가 다른 염기로 치환됨으로써 발생할 수도 있고, 유전자의 염기 사이에 다른 염기가 삽입됨으로써 발생할 수도 있다.Genetic diseases develop due to changes in the nucleotide sequence of a normal gene. Such a change may be caused by substitution of one base of a gene with another base, or by insertion of another base between bases of the gene.

본 발명은 유전자의 염기 사이에 다른 염기가 삽입됨으로써 발생하게 되는 유전적 질환을 알아낼 수 있는 표지인자에 관한 것으로서, 구체적으로 서열번호 21의 야생형 CYP3A7 단백질의 아미노산 서열에서 55번째 아미노산 위치에 번역종결코돈(TAA)이 생성되는 단일염기변이를 제공한다는 데에 특징이 있다. 구체적으로, 이러한 단일염기변이는 야생형 CYP3A7 단백질을 코딩하는 서열번호 20의 염기서열에서 134번째 염기(C)와 135번째 염기(T) 사이에 티민(T) 염기가 삽입됨으로써 유발될 수 있다.The present invention relates to a marker that can detect a genetic disease caused by insertion of another base between the bases of a gene. Specifically, the translation termination codon at the 55th amino acid position of the amino acid sequence of the wild type CYP3A7 protein of SEQ ID NO: 21. It is characterized by providing a single base mutation in which (TAA) is produced. Specifically, such a single base mutation may be caused by inserting a thymine (T) base between the 134th base (C) and the 135th base (T) in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20 encoding the wild type CYP3A7 protein.

본 발명의 일실시예에서는 서열번호 24로 표시되는 CYP3A7 지노믹 DNA(genomic DNA; gDNA)의 전체 염기서열을 피험자로부터 분리한 DNA와 자동 염기서열 분석기(ABI 3700)를 이용하여 분석하였고, 그 결과 새로운 단일염기 다형성(SNP)을 발견하였다.In one embodiment of the present invention, the entire nucleotide sequence of CYP3A7 genomic DNA (gDNA) represented by SEQ ID NO: 24 was analyzed using DNA isolated from the subject and an automatic sequencing analyzer (ABI 3700). A new single base polymorphism (SNP) was found.

본 발명에 따른 단일염기 다형성은 서열번호 24의 CYP3A7 gDNA의 두 번째 엑손(7063 ~ 7155 bp)의 22번째 염기(C)와 23번째 염기(T) 사이에 티민(T)이 삽입됨으로써 유발되는 것으로, 이를 서열번호 20으로 표시되는 CYP3A7 cDNA 염기서열에 대응시켜 보면, 134번째 염기(C)와 135번째 염기(T) 사이에 티민(T) 염기가 삽입됨으로써 유발되는 것임을 알 수 있다(도 2 참조).Monobasic polymorphism according to the present invention is caused by the insertion of thymine (T) between the 22nd base (C) and 23rd base (T) of the second exon (7063 ~ 7155 bp) of CYP3A7 gDNA of SEQ ID NO: 24 When this corresponds to the CYP3A7 cDNA nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 20, it can be seen that the thymine (T) base is inserted between the 134th base (C) and the 135th base (T) (see FIG. 2). ).

위와 같이 서열번호 20으로 표시되는 CYP3A7 cDNA 염기서열의 134번째 위치와 135번째 위치에 티민이 삽입된 경우, 서열번호 22와 같은 염기서열을 가지게 되며 이에 따라 서열번호 23에서 보는 바와 같이, 그 이후에 나오는 55번째 아미노산 위치에서 TAA의 번역종결코돈이 생성된다. 따라서, 변이가 포함된 유전자는 완성된 형태의 CYP3A7 효소를 생산해내지 못하고 기능이 결여된 단백질 단편만 생산하게 되므로, 이러한 유전자 변이를 가진 피험자에서는 CYP3A7의 효소활성이 결여되어 약물이나 생체 분자의 대사이상을 초래할 수 있다.When thymine is inserted in positions 134 and 135 of the CYP3A7 cDNA nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 20, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 22 will be obtained, and as shown in SEQ ID NO: 23, thereafter, A translational stop codon of TAA is generated at the 55th amino acid position that emerges. Therefore, the gene containing the mutation does not produce a complete form of the CYP3A7 enzyme but only produces a protein fragment that lacks the function. In a subject with the genetic mutation, the enzyme activity of the CYP3A7 is deficient, resulting in metabolic abnormalities of drugs or biological molecules. May result.

따라서, 이러한 CYP3A7 변이 유전자의 보유 여부를 검사함으로써 CYP3A7에 의해 대사되는 약물들의 약물반응 개인차를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, CYP3A7 단백질 이상 관련 질환을 진단할 수 있다.Therefore, by examining the possession of the CYP3A7 mutant gene, it is possible not only to predict individual drug response differences of drugs metabolized by CYP3A7, but also to diagnose diseases related to CYP3A7 protein abnormalities.

본 발명에 따른 CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자를 검사하는 방법으로는 종래의 공지된 SNPs 검사 방법이 모두 이용될 수 있으며, 구체적으로 중합효소 연쇄반응-제한단편길이다형성(Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Length Polymorphism: PCR-RFLP)법, 단일사슬 DNA 고차구조 다형성(Single Strand Conformation Polymorphism: SSCP)법, 염기서열 분석(DNA sequencing), 파이로시퀀싱(pyrosequencing), 변성 구배 겔 전기영동(Denaturinggradient gel electrophoresis), 올리고뉴클레오티드를 이용한 DNA 칩 등의 방법이 이용될 수 있다.As a method for testing a gene as a marker associated with a dysfunction of the CYP3A7 protein according to the present invention, all conventionally known SNPs test methods can be used, and specifically, polymerase chain reaction-restriction fragment length formation (Polymerase Chain Reaction). Restriction Fragment Length Polymorphism (PCR-RFLP), Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP), DNA sequencing, pyrosequencing, denaturation gradient gel electrophoresis gel electrophoresis), DNA chips using oligonucleotides, and the like can be used.

상기 방법 중에서, 구체적으로 파이로시퀀싱은 DNA 중합반응이 일어나는 과정에서 각 유전자형에 따라 새로이 어떤 염기가 이용되는가 하는 것을 검출해 내는 방법이다.Specifically, pyro sequencing is a method of detecting which base is newly used according to each genotype during the DNA polymerization reaction.

DNA 중합반응에 이용되는 염기의 경우 파이로포스페이트(pyrophosphate)를 유리하게 되는데, 이것이 아데노신 5'-포스포설페이트의 존재하에 ATP로 전환되고, ATP에 의해 활성화된 루시퍼라제(luciferase)에 의한 발광반응이 측정된다. 각 피크의 높이는 첨가된 염기의 수에 비례하므로, 동형접합체(homozygote)는 이형접합체(heterozygote) 피크의 2배가 된다. 첨가된 염기가 DNA 합성에 이용되지 않으면 파이로포스페이트를 유리하지 않아 발광반응을 일으키지 않기 때문에 각 유전자형을 알 수 있다.In the case of bases used for DNA polymerization, pyrophosphate is advantageous, which is converted into ATP in the presence of adenosine 5'-phosphosulfate and luminescence reaction by luciferase activated by ATP. This is measured. Since the height of each peak is proportional to the number of bases added, the homozygote is twice the heterozygote peak. If the added base is not used for DNA synthesis, each genotype can be known because pyrophosphate is not advantageous and does not cause a luminescence reaction.

구체적으로, 본 발명의 CYP2J2 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자를 검출하는 방법은 (1) 피험자의 혈액 샘플에서 DNA를 분리하는 단계; (2) 상기 분리된 DNA를 서열번호 17 및 서열번호 18의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행함으로써 증폭시키는 단계; 및 (3) 단계(2)의 PCR 산물을 주형으로 서열번호 19의 프라이머를 사용하여 파이로시퀀싱(Pyrosequencing) 방법으로 CYP3A7 유전자의 변이유무를 확인하는 단계를 포함한다.Specifically, the method for detecting a gene as a marker associated with dysfunction of the CYP2J2 protein of the present invention comprises the steps of: (1) separating DNA from a blood sample of a subject; (2) amplifying the separated DNA by performing PCR using primers of SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18; And (3) identifying the mutation of the CYP3A7 gene by pyrosequencing using the primer of SEQ ID NO: 19 as a template of the PCR product of step (2).

본 발명의 다른 실시예에서는 상기 검출방법을 이용하여 피험자에게서 CYP3A7 유전자 변이를 검색하였고, 그 결과 이러한 단일염기 다형성을 갖는 피험자는 두 가닥의 DNA 중 한 가닥은 변이형, 한 가닥은 야생형을 가지고 있음을 확인할 수 있었다(도 3 참조).In another embodiment of the present invention, the CYP3A7 gene mutation was searched for in the subject using the detection method. As a result, one of the two strands of DNA has a variant and one strand has a wild type. It could be confirmed (see Fig. 3).

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예1> CYP3A7 유전자의 증폭Example 1 Amplification of the CYP3A7 Gene

48명의 건강한 피험자로부터 혈액을 분리한 후, 퀴아젠(Qiagen)사의 지노믹 DNA 분리 키트를 사용하여 지시에 따라 DNA를 분리하였다.After separating blood from 48 healthy subjects, DNA was isolated using Qiagen's Genomic DNA Separation Kit according to the instructions.

서열번호 24로 표시되는 CYP3A7 gDNA의 전체 염기서열과 상기 피험자로부터 분리한 gDNA 서열을 자동 염기서열 분석기(ABI 3700)를 이용하여 분석한 결과, 새로운 단일염기 다형성(SNP)을 발견하였다. 이 염기 다형성이 CYP3A7 유전자의 가닥에 위치하는지, 일배체형 판정을 통해 동일 DNA 가닥에 다른 유전자 변이는 없는지, 염색체의 다른 부분에 위치한 유사 유전자(pseudogene)로부터 기인하는 것은 아닌지 등을 조사하기 위해, 이 변이를 포함한 피험자의 DNA로부터 한 가닥의 DNA를 전체 크기로 PCR 반응을 이용하여 클로닝한 후 염기서열을 분석하였다.The entire nucleotide sequence of CYP3A7 gDNA represented by SEQ ID NO: 24 and the gDNA sequence isolated from the subject were analyzed using an automatic sequencing analyzer (ABI 3700) to find a new single base polymorphism (SNP). To determine whether this nucleotide polymorphism is located on the strand of the CYP3A7 gene, haplotype determination, whether there are no other gene mutations on the same DNA strand, or whether it originates from pseudogenes located on different parts of the chromosome. One strand of DNA from the subject's DNA containing the mutation was cloned in full size using a PCR reaction and then sequenced.

서열번호 24에 나열된 바와 같이, CYP3A7 gDNA는 13개의 엑손을 가지고 있고, 각각의 엑손 사이사이에 매우 긴 인트론들을 가지고 있어 전체 유전자의 길이가 33,226 bp나 되므로, CYP3A7 gDNA를 4개(3A7-P1, P2, P3, P4)의 단편으로 나누어 PCR을 수행하였다. 각 PCR에 사용한 프라이머쌍과 상기 프라이머쌍의 결합위치, 그리고 증폭되는 산물의 크기는 아래 표 1과 같다. 아래 표 1에서 “IVS”는 인트론(intervening sequence)을 의미하고, IVS 다음의 숫자는 몇 번째 인트론인지를 나타내는 숫자이며, 또한, 인트론 숫자(예, IVS2, IVS8 등) 다음에 나오는 “+ 숫자”는 해당 인트론의 시작부위를 +1로 하였을 때의 하류(dowstream) 방향으로의 상대적 위치를 나타내고, 인트론 숫자 다음에 나오는 “- 숫자”는 해당 인트론의 맨 마지막 위치를 -1로 하였을 때 상류(upstream) 방향으로의 상대적 위치를 나타낸다.As listed in SEQ ID NO: 24, CYP3A7 gDNA has 13 exons and has very long introns between each exon, resulting in 33,226 bp of total gene length, resulting in four CYP3A7 gDNAs (3A7-P1, PCR was performed by dividing into fragments of P2, P3, P4). The primer pair used for each PCR, the binding position of the primer pair, and the size of the amplified product are shown in Table 1 below. In Table 1 below, “IVS” means an intron (intervening sequence), a number after IVS is a number indicating the number of introns, and also a “+ number” following an intron number (eg IVS2, IVS8, etc.). Indicates the relative position in the dowstream direction when the start of the intron is +1, and the “-number” following the intron number is upstream when the last position of the intron is -1. Relative position in the () direction.

CYP3A7 유전자 단편CYP3A7 gene fragment 프라이머쌍Primer pairs 결합위치Position 크기 (bp)Size (bp) 3A7-P13A7-P1 서열번호 1SEQ ID NO: 1 -665 ~ -646-665 to -646 49784978 서열번호 2SEQ ID NO: 2 IVS2+156 ~ IVS2+175IVS2 + 156 to IVS2 + 175 3A7-P23A7-P2 서열번호 3SEQ ID NO: 3 IVS2-135 ~ IVS2-112IVS2-135-IVS2-112 82178217 서열번호 4SEQ ID NO: 4 IVS8+269 ~ IVS8+288IVS8 + 269-IVS8 + 288 3A7-P33A7-P3 서열번호 5SEQ ID NO: 5 IVS8-254 ~ IVS8-235IVS8-254 ~ IVS8-235 48434843 서열번호 6SEQ ID NO: 6 IVS11+63 ~ IVS11+82IVS11 + 63 to IVS11 + 82 3A7-P43A7-P4 서열번호 7SEQ ID NO: 7 IVS10-231 ~ IVS10-211IVS10-231 to IVS10-211 55965596 서열번호 8SEQ ID NO: 8 IVS13+1128 ~ IVS13+1147IVS13 + 1128 to IVS13 + 1147

한편, 각 CYP3A7 유전자 단편의 PCR 반응 조건은 아래 표 2와 같다.On the other hand, PCR reaction conditions of each CYP3A7 gene fragment are shown in Table 2 below.

PCR 산물PCR products 반응조건Reaction condition 3A7-P13A7-P1 94℃ 1분, (98℃ 10초, 58℃ 30초, 72℃ 5분) 30cycles, 72℃ 10분94 ° C 1 minute, (98 ° C 10 seconds, 58 ° C 30 seconds, 72 ° C 5 minutes) 30cycles, 72 ° C 10 minutes 3A7-P23A7-P2 94℃ 1분, (98℃ 10초, 58℃ 30초, 72℃ 8분) 30cycles, 72℃ 10분94 ° C 1 minute, (98 ° C 10 seconds, 58 ° C 30 seconds, 72 ° C 8 minutes) 30cycles, 72 ° C 10 minutes 3A7-P33A7-P3 94℃ 1분, (98℃ 10초, 60℃ 30초, 72℃ 5분) 30cycles, 72℃ 10분94 ° C 1 minute, (98 ° C 10 seconds, 60 ° C 30 seconds, 72 ° C 5 minutes) 30cycles, 72 ° C 10 minutes 3A7-P43A7-P4 94℃ 1분, (98℃ 10초, 56℃ 30초, 72℃ 5분) 30cycles, 72℃ 10분94 ° C 1 minute, (98 ° C 10 seconds, 56 ° C 30 seconds, 72 ° C 5 minutes) 30cycles, 72 ° C 10 minutes

상기 PCR 반응 후의 PCR 산물을 겔 전기영동으로 확인하였다. 그 결과, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 3A7-P1 내지 3A7-P4의 PCR 산물이 모두 증폭되었음을확인할 수 있었다.The PCR product after the PCR reaction was confirmed by gel electrophoresis. As a result, as shown in Figure 1, it was confirmed that all the PCR products of the 3A7-P1 to 3A7-P4 amplified.

<실시예2> CYP3A7 염기서열분석Example 2 CYP3A7 Sequencing

상기 실시예 1에서 얻어진 각 PCR 산물을 자동염기서열 분석기(ABI 3700)로 확인하였다. 이때 사용한 시퀀싱 프라이머 서열은 아래 표 3과 같다.Each PCR product obtained in Example 1 was confirmed by an automatic base sequence analyzer (ABI 3700). The sequencing primer sequence used at this time is shown in Table 3 below.

PCR 산물PCR products 시퀀싱 프라이머Sequencing primers 3A7-P13A7-P1 서열번호 1, 서열번호 2, 서열번호 9SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 9 3A7-P23A7-P2 서열번호 3, 서열번호 4, 서열번호 10, 서열번호 11, 서열번호 12, 서열번호 13SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 3A7-P33A7-P3 서열번호 5, 서열번호 6, 서열번호 14SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 14 3A7-P43A7-P4 서열번호 7, 서열번호 8, 서열번호 15SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 15

자동염기서열분석 결과, 변이를 가진 CYP3A7 유전자 DNA 가닥에서 다른 변이는 발견할 수 없었다. 다만, 도 2에서 보는 바와 같이, 최초의 발견과 마찬가지로 변이형의 유전자는 두 번째 엑손의 22번째 염기와 23번째 염기 사이에 티민(T)이 삽입된 것을 확인할 수 있었다. 이는 서열번호 24로 표시되는 전체 CYP3A7 gDNA에서는 7084번째 염기와 7085번째 염기 사이에 해당하며, 서열번호 20으로 표시되는 CYP3A7 cDNA에서는 134번째 염기와 135번째 염기 사이에 해당한다.Autobase sequencing revealed no other mutations in the CYP3A7 gene DNA strand. However, as shown in FIG. 2, as in the first discovery, the mutant gene was confirmed that thymine (T) was inserted between the 22nd base and the 23rd base of the second exon. This corresponds to between 7084 and 7085 bases in the total CYP3A7 gDNA represented by SEQ ID NO: 24, and between 134 and 135 bases in the CYP3A7 cDNA represented by SEQ ID NO: 20.

한편, 이러한 변이 유전자를 가지고 있는 피험자는 도 3에서 보는 바와 같이, 두 가닥의 DNA 중 한 가닥은 변이형, 한 가닥은 야생형을 가지고 있음을 알 수 있었다.On the other hand, a subject having such a mutant gene, as shown in Figure 3, one of the two strands of DNA was found to have a variant, one strand has a wild type.

서열번호 20의 염기서열에서 134번째 염기(C)와 135번째 염기(T) 사이에 티민(T) 염기가 삽입된 경우 그 이후에 나오는 55번째 아미노산 위치에서 TAA의 번역종결코돈이 생성된다(서열번호 23 참조). 따라서, 변이가 포함된 유전자는 완성된 형태의 CYP3A7 효소를 생산해내지 못하고 기능이 결여된 단백질 단편만 생산하게 된다. 이러한 유전자 변이를 가진 피험자에서는 CYP3A7의 효소활성이 결여되어 약물이나 생체 분자의 대사이상을 초래할 수 있다.When the thymine (T) base is inserted between the 134th base (C) and the 135th base (T) in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20, the translation termination codon of TAA is generated at the 55th amino acid position subsequent thereto (sequence) Number 23). Thus, the gene containing the mutation does not produce a complete form of the CYP3A7 enzyme, but only produces a protein fragment lacking function. In subjects with such genetic mutations, the enzyme activity of CYP3A7 is deficient and may cause metabolic abnormalities of drugs or biological molecules.

<실시예3> PCR/파이로시퀀싱을 이용한 변이유전자의 검색Example 3 Detection of Mutants Using PCR / Pyro Sequencing

본 발명자들은 피험자의 혈액샘플로부터 CYP3A7 유전자 변이를 검색하였다. 변이를 포함하고 있는 CYP3A7 gDNA의 두 번째 엑손을 포함한 PCR 산물이 나오도록 PCR을 위한 프라이머쌍을 제작한 후, PCR을 수행하였다. 프라이머쌍으로는 서열번호 17 및 서열번호 18의 프라이머를 이용하였고, 상기 서열번호 17의 5'쪽은 바이오틴(biotin)으로 표지하였다. PCR 반응은 94℃에서 5분간 변성시킨 후, 94℃에서 30초, 60℃에서 30초, 72℃에서 30초 동안의 반응을 35회 반복하고, 마지막으로 72℃에서 5분간 증폭하였다.We searched for CYP3A7 gene mutations in blood samples of subjects. After preparing a primer pair for PCR so that a PCR product containing a second exon of CYP3A7 gDNA containing a mutation was produced, PCR was performed. As primer pairs, primers of SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 were used, and the 5 'side of SEQ ID NO: 17 was labeled with biotin. The PCR reaction was denatured at 94 ° C. for 5 minutes, and then the reaction was repeated 35 times for 30 seconds at 94 ° C., 30 seconds at 60 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., and finally amplified at 72 ° C. for 5 minutes.

이후, 전기영동으로 PCR 산물이 한 가지 종류만 생성되는 것을 확인하였고, 이 PCR 산물을 주형으로 서열번호 19의 염기서열 분석용 프라이머를 사용하여 파이로시퀀서(pyrosequencer, Pyrosequencing사)에서 변이유무를 판정하였다.Then, it was confirmed that only one type of PCR product was generated by electrophoresis. The PCR product was used as a template to determine the presence or absence of mutations in a pyrosequencer (Pyrosequencing) using a sequencing primer of SEQ ID NO: 19. It was.

그 결과, 도 3에 도시한 바와 같이, 두 가지 유전형이 뚜렷하게 구분됨을 알 수 있었다. 그리고, 파이로시퀀싱의 방법으로는 PCR 산물을 시작으로 40분 이내에 유전자 변이 유무가 판별됨을 확인하였다.As a result, as shown in Figure 3, it can be seen that the two genotypes are distinct. In addition, pyro sequencing method was confirmed that the presence or absence of genetic mutation within 40 minutes starting from the PCR product.

염기서열 분석을 통해 확인된 변이유전자를 대조군으로 하여 한국인, 베트남인, 아프리카계 미국인, 서구인을 대상으로 변이 유전자의 유무를 검색하였다. 한국인 이외의 타종족의 DNA는 인제대학교 의과대학 약물유전체연구센터에서 구축하고 있는 유전자 은행으로부터 제공받았다.Mutant genes identified through sequencing were used as controls to search for the presence of mutant genes in Koreans, Vietnamese, African Americans, and Westerners. The DNA of other races other than Koreans was provided by the Gene Bank, which is being built at the Inje University School of Medicine.

파이로시퀀서를 이용하여 한국인 185명, 베트남인 159명, 아프리카계 미국인 100명, 서구인 100명 총 544명에 대해 변이 유전자의 유무를 검사한 결과, 변이 유전자를 가진 피험자는 한 명도 발견되지 않았다. 결론적으로, 이 새로운 유전자 변이의 빈도는 한국인에서 0.21%로 나타났다.A total of 544 persons, 185 Koreans, 159 Vietnamese, 100 African-Americans and 100 Westerners, were tested for the presence of the mutant gene using a pyrosequencer. No subjects with the mutant gene were found. In conclusion, the frequency of this new gene mutation was 0.21% in Koreans.

이상 살펴본 바와 같이, 한국인에서 최초로 발견된 시토크롬 P450 3A7 (CYP3A7)의 유전자에서 발견되는 단일염기 다형성은, CYP3A7에 의해 대사되는 약물들의 약물반응 개인차를 예측하는데 적용될 수 있으며, 나아가, CYP3A7 단백질 이상 관련 질환을 진단하는데 적용될 수 있다.As described above, the monobasic polymorphism found in the gene of cytochrome P450 3A7 (CYP3A7) first discovered in Korean can be applied to predict individual drug response differences of drugs metabolized by CYP3A7, and furthermore, CYP3A7 protein aberration-related diseases. It can be applied to diagnose.

Claims (3)

서열번호 21의 아미노산 서열에서 55번째 아미노산 위치에 번역종결코돈(TAA)이 생성되는 변이형 CYP3A7 단백질을 코딩하는, CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자.A gene as a marker associated with dysfunction of the CYP3A7 protein, which encodes a variant CYP3A7 protein which generates a translation termination codon (TAA) at the 55th amino acid position in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 21. 제1항에 있어서, 서열번호 20의 염기서열에서 134번째 염기(C)와 135번째 염기(T) 사이에 티민(T) 염기가 삽입된 유전자.The gene according to claim 1, wherein a thymine (T) base is inserted between a 134th base (C) and a 135th base (T) in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20. 하기 단계를 포함하는 CYP3A7 단백질의 기능이상과 관련된 표지인자로서의 유전자를 검출하는 방법:A method for detecting a gene as a marker associated with dysfunction of the CYP3A7 protein comprising the following steps: (1) 피험자의 혈액 샘플에서 DNA를 분리하는 단계;(1) isolating DNA from a blood sample of the subject; (2) 상기 분리된 DNA를 서열번호 17 및 서열번호 18의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행함으로써 증폭시키는 단계; 및(2) amplifying the separated DNA by performing PCR using primers of SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18; And (3) 단계(2)의 PCR 산물을 주형으로 서열번호 19의 프라이머를 사용하여 파이로시퀀싱(Pyrosequencing) 방법으로 CYP3A7 유전자의 변이유무를 확인하는 단계.(3) confirming the presence or absence of mutation of the CYP3A7 gene by pyrosequencing method using the primer of SEQ ID NO: 19 as a template of the PCR product of step (2).
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