KR20040087094A - High expression method of the b subunit of e. coli heat-labile enterotoxin in the chloroplast of plants - Google Patents

High expression method of the b subunit of e. coli heat-labile enterotoxin in the chloroplast of plants Download PDF

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KR20040087094A KR1020030021346A KR20030021346A KR20040087094A KR 20040087094 A KR20040087094 A KR 20040087094A KR 1020030021346 A KR1020030021346 A KR 1020030021346A KR 20030021346 A KR20030021346 A KR 20030021346A KR 20040087094 A KR20040087094 A KR 20040087094A
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Abstract

PURPOSE: A high expression method of the B subunit of E. coli heat-labile enterotoxin in the chloroplast of plants is provided, thereby easily and efficiently forming immune response of the animal by introducing plants expressing animal disease inducing antigen into animals. CONSTITUTION: An antigen expression cassette for transforming the chloroplast of plants comprises (a) chloroplast rRNA operon promoter(Prrn); (b) ribosome binding nucleotide sequence; (c) antibiotic resistance gene; (d) polynucleotide containing the nucleotide sequence encoding an animal disease inducing antigen; and (e) 3'-untranslated region of chloroplast psbA gene, wherein the animal disease inducing antigen is B subunit of E. coli enterotoxin. A vector pMY-CH-LTB comprises the antigen expression cassette. A transgenic plant containing the antigen expression cassette in the chromosomal genome by homologous recombination, wherein the plant is animal edible plant; and the plant is Nicotiana tabacum/pMY-CH-LTB(KCTC 10447BP). The high expression method of the B subunit of E. coli heat-labile enterotoxin in the chloroplast of plants comprises inserting the antigen expression cassette into the chromosomal genome of a plant and expressing the animal disease inducing antigen from the plant chromosome.

Description

식물 엽록체에서의 대장균 장독소 B서브유닛의 고발현 방법{HIGH EXPRESSION METHOD OF THE B SUBUNIT OF E. COLI HEAT-LABILE ENTEROTOXIN IN THE CHLOROPLAST OF PLANTS}HIGH EXPRESSION METHOD OF THE B SUBUNIT OF E. COLI HEAT-LABILE ENTEROTOXIN IN THE CHLOROPLAST OF PLANTS}

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

본 발명은 식물 엽록체에서의 대장균 장독소 B서브유닛의 고발현 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동물질환 유발성 항원을 엽록체에서 발현시킨 수 있는 발현 카세트, 벡터, 형질전환 식물, 재조합 단백질 및 상기 형질전환 식물 또는 재조합 단백질을 포함하는 경구백신에 관한 것이다.The present invention relates to a high expression method of Escherichia coli enterotoxin Bsubunit in plant chloroplasts, and more specifically, to an expression cassette, a vector, a transgenic plant, a recombinant protein and the above which can express an animal disease-causing antigen in chloroplasts It relates to an oral vaccine comprising a transgenic plant or recombinant protein.

[종래기술][Private Technology]

경구백신으로 항원유전자의 재조합 단백질이 이용되고 있다. 재조합 단백질은 낮은 생산가, 용이한 투여성 그리고 저장성과 같은 측면에 있어 경구백신으로 활용될 수 있는 많은 장점들을 가진다.(Giddings G, Allison G, Brooks D and Carter A (2000)Nat Biotechnol18: 1151-1155).Recombinant proteins of antigen genes are used as oral vaccines. Recombinant proteins have many advantages that can be used as oral vaccines in terms of low production, ease of administration and storage (Giddings G, Allison G, Brooks D and Carter A (2000) Nat Biotechnol 18: 1151-. 1155).

경구백신은 점막 표면을 가로질러 몸체로 들어가는 감염원에 대항하여 점막면역을 형성시키는 가능성을 증가시킨다.(Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Clements JD, Levine MM and Arntzen CJ (1998)Nat Med4: 607-609). 그러나 경구 전달을 위하여 사용되는 서브유닛 백신은 장에서 일어나는 단백질 분해로 인하여 그 사용에 한계가 있다.Oral vaccines increase the likelihood of forming mucosal immunity against infectious agents entering the body across mucosal surfaces (Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Clements JD, Levine MM and Arntzen CJ (1998) Nat Med 4: 607-609). However, subunit vaccines used for oral delivery are limited in their use due to proteolytic degradation in the intestine.

최근, 형질전환 식물체를 백신을 생산하고 전달하는 대체 수단으로 이용하기위한 연구들이 진행되어오고 있다. 일예로, 노월크 바이러스 캡시드 단백질(Norwalk virus capsid protein, Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Estes MK, Levine MM and Arntzen CJ (2000)J Infect Dis182: 302-305), 전염성 위장염 코로나바이러스의 당단백질(transmissible gastroenteritis coronavirus glycoprotein, Tuboly T, Yu W, Bailey A, Degrandis S, Du S, Erickson L and Nagy E (2000)Vaccine18: 2023-2028), B형 간염바이러스 표면단백질(Kong Q, Richter L, Yang YF, Arntzen CJ, Mason HS and Thanavala Y (2001)Proc Natl Acad Sci USA98: 11539-11544) 및 구제역바이러스 VP1(Dus Santos MJ, Wigdorovitz A, Trono K, Rios RD, Franzone PM, Gil F, Moreno J, Carrillo C, Escribano JM and Borca MV (2002)Vaccine20: 1141-1147)가 식물체에서 성공적으로 발현된 바 있다.Recently, studies have been underway to use transgenic plants as an alternative means of producing and delivering vaccines. For example, Norwalk virus capsid protein, Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Estes MK, Levine MM and Arntzen CJ (2000)J Infect Dis182: 302-305), transmissible gastroenteritis coronavirus glycoprotein, Tuboly T, Yu W, Bailey A, Degrandis S, Du S, Erickson L and Nagy E (2000)Vaccine18: 2023-2028), Hepatitis B virus surface protein (Kong Q, Richter L, Yang YF, Arntzen CJ, Mason HS and Thanavala Y (2001)Proc Natl Acad Sci USA98: 11539-11544) and foot-and-mouth virus VPl (Dus Santos MJ, Wigdorovitz A, Trono K, Rios RD, Franzone PM, Gil F, Moreno J, Carrillo C, Escribano JM and Borca MV (2002)Vaccine20: 1141-1147) has been successfully expressed in plants.

백신 복용량을 만족시키기 위하여, 섭취하는 식물의 양은 실제적으로 실현가능한 정도의 양이어야 한다. 그러나 이전 연구들에서 보면 식물체에서 획득한 단백질 발현량은 대부분 총 수용성 단백질의 0.01 내지 0.1 % 수준이었으며 드문 경우 0.40 %를 초과하는 정도에 불과하다.(Haq TA, Mason HS, Clements JD and Arntzen CJ (1995)Science268: 714-716 ; Gomez N, Carrillo C, Salinas J, Parra F, Borca MV and Escribano JM (1998) Virology249: 352-358 ; Kong Q, Richter L, Yang YF, Arntzen CJ, Mason HS and Thanavala Y (2001)Proc Natl Acad Sci USA98: 11539-11544 ; Mason HS, Warzecha H, Mor T and Arntzen CJ (2002)Trends Mol Med8: 324-329) 따라서 식물에서 경구백신으로 이용할 수 있는 재조합 단백질의 고발현은 매우 중요한 것이다.(Stoger E, Sack M, Fischer R and Christou P (2002)Curr Opin Biotechnol13: 161-166)In order to satisfy the vaccine dose, the amount of plant ingested should be of a practically practicable amount. However, in previous studies, protein expression in plants was mostly 0.01 to 0.1% of total water soluble protein, rarely exceeding 0.40% (Haq TA, Mason HS, Clements JD and Arntzen CJ ( 1995)Science268: 714-716; Gomez N, Carrillo C, Salinas J, Parra F, Borca MV and Escribano JM (1998) Virology249: 352-358; Kong Q, Richter L, Yang YF, Arntzen CJ, Mason HS and Thanavala Y (2001)Proc Natl Acad Sci USA98: 11539-11544; Mason HS, Warzecha H, Mor T and Arntzen CJ (2002)Trends Mol Med8: 324-329) Therefore, high expression of recombinant proteins that can be used as oral vaccines in plants is of great importance (Stoger E, Sack M, Fischer R and Christou P (2002)).Curr Opin Biotechnol13: 161-166)

식물에는 세포 당 약 60여개 엽록체가 존재하며, 1개의 엽록체는 약 60개의 DNA 사본을 포함하고 있다. 따라서, 식물 엽록체 형질전환을 통할 경우 재조합 단백질의 생산을 현저히 증가시킬 수 있다. 실제로,Bt Cry2Aa2 오페론은 엽록체에서 총 수용성 단백질의 45.3% 발현되었으며,(De Cosa B, Moar W, Lee SB, Miller M and Danielle H (2001)Nat Biotechnol19: 71-74) CTB는 총 수용성 단백질의 4.1%로 발현되었다.(Daniell H, Lee SB, Panchal T and Wiebe PO (2001)J Mol Biol311: 1001-1009) 또한 토마토 엽록체에서, 외래유전자인 aadA는 총 수용성 단백질의 약 1 %로 발현되었으며,(Ruf S, Hermann M, Berger IJ, Carrer H and Bock R (2001)Nat Biotechnol19: 870-875) 감자 엽록체에서는 GFP가 5%로 발현되었다.(Sidorov VA, Kasten D, Pang SZ, Hajdukiewicz PTJ, Staub JM and Nehra NS (1999)Plant J19: 209-216)There are about 60 chloroplasts per cell in a plant, and one chloroplast contains about 60 copies of DNA. Thus, plant chloroplast transformation can significantly increase the production of recombinant proteins. Indeed, Bt Cry2 Aa2 operon expressed 45.3% of the total water soluble protein in chloroplasts (De Cosa B, Moar W, Lee SB, Miller M and Danielle H (2001) Nat Biotechnol 19: 71-74). (Daniell H, Lee SB, Panchal T and Wiebe PO (2001) J Mol Biol 311: 1001-1009). In tomato chloroplasts, the foreign gene aadA is expressed in about 1% of the total water soluble protein. (Ruf S, Hermann M, Berger IJ, Carrer H and Bock R (2001) Nat Biotechnol 19: 870-875) GFP was expressed at 5% in potato chloroplasts (Sidorov VA, Kasten D, Pang SZ, Hajdukiewicz). PTJ, Staub JM and Nehra NS (1999) Plant J 19: 209-216)

그 외에도, 엽록체를 이용한 형질전환은 핵 형질전환에 비하여 몇 가지 장점을 가진다. 첫째, 대부분의 주요 농작물의 엽록체는 모계유전되어 형질보존이 가능하며, 외부 다른 식물체와 수분이 일어나지 않으므로 환경에 오염을 주지 않고 작물 경영이 용이하다.(Daniell 등, 1998; Scott and Wilkinson, 1999; Lutz KA, Knapp JE and Maliga P (2001)Plant Physiol125: 1585-1590) 둘째, 폴리시스트로닉(polycistronic) 오페론에 의해 다수의 유전자가 1회의 엽록체 형질전환으로 도입시켜 발현시킬 수 있다.(Staub JM and Maliga P (1995)Plant J7: 845-848).셋째, 외래유전자는 상동 재조합에 의해 염색체내로 삽입되므로, 삽입위치를 예상할 수 있다. 이는 핵 형질전환에서 외래유전자가 무작위로 삽입하여서 발생되는 위치 효과가 유발되지 않는다.(Svab Z, Hajdukiewicz P and Maliga P (1990)Proc Natl Acad Sci USA87: 8526-8530) 마지막으로, 엽록체 형질전환시 외래 유전자가 발현되지 않는 경우는 아직 보고된바 없다.In addition, transformation with chloroplasts has several advantages over nuclear transformation. First, the chloroplasts of most major crops are maternally inherited to allow for preservation, and they do not pollute with other plants, thus facilitating crop management without contaminating the environment (Daniell et al., 1998; Scott and Wilkinson, 1999; Lutz KA, Knapp JE and Maliga P (2001) Plant Physiol 125: 1585-1590. Second, polycistronic operons can be used to express a number of genes in one chloroplast transformation (Staub JM). and Maliga P (1995) Plant J 7: 845-848. Third, the foreign gene is inserted into the chromosome by homologous recombination, so the insertion site can be expected. This does not cause the site effect caused by random insertion of foreign genes in nuclear transformation (Svab Z, Hajdukiewicz P and Maliga P (1990) Proc Natl Acad Sci USA 87: 8526-8530). Finally, chloroplast transformation Cases of no exogenous gene expression have yet been reported.

한편, 장관독소원성 대장균(EnterotoxigenicE. coli: ETEC)은 적어도 하나 이상의 장독소를 생산하여 심한 물설사를 유발한다. 장독소 중 하나는 고분자량인 이열성 독소(heat labile toxin: LT)인데, 이는 콜레라 독소(CT)와 유사성이 있다.(Clements JD and Finkelstein RA (1979)Infect Immun24: 760-769; Clements JD, Yancey RJ and Finkelstein RA (1980)Infect Immun29: 91-97) 이열성 독소는 독성의 ADP 리보실 트랜스퍼라제(ribosyl transferase) 활성을 보유하는 하나의 27-kDa A 서브유닛과 도넛과 같은 구조의 매우 안정하게 비공유결합으로 연결되어 있는 다섯개의 11.6-kDa B 서브유닛으로 구성되어있다. 이열성 독소와 콜레라 독소는 창자의 상피세포 표면에 존재하는 GM1-강글리오사이드(ganglioside)와 B 서브유닛 펜타머의 특이적 상호작용에 의해 결합한다. 대장균 장독소 B서브유닛(heat labile enterotoxin B subunit)과 CTB는 면역원 (Clements JD and Finkelstein RA (1978)Infect immun21: 1036-1039.; Gilligan PH, Brown JC and Robertson DC (1983)Infection and Immunity42: 683-691)으로서 뿐만 아니라 공동 투여 항원을 위한 보조제 (Dickinson BL (1996)Mucosal Vaccines.(pp. 73-87) San Diego, CA; Academic Press ; Elson CO (1996)Mucosal vaccines(pp. 59-72)Academic Press, New York, NY)로서 기능도 한다.Enterotoxigenic E. coli (ETEC), on the other hand, produces at least one enteric toxin causing severe watery diarrhea. One of the enterotoxins is high molecular weight heat labile toxin (LT), which is similar to cholera toxin (CT). Clements JD and Finkelstein RA (1979) Infect Immun 24: 760-769; Clements JD , Yancey RJ and Finkelstein RA (1980) Infect Immun 29: 91-97). The dimeric toxin is a donut-like structure with a single 27-kDa A subunit that possesses toxic ADP ribosyl transferase activity. It consists of five 11.6-kDa B subunits that are very stably linked in a non-covalent bond. Dimeric toxins and cholera toxins bind by specific interactions of GM subganglia and B subunit pentamers on the epithelial cell surface of the intestine. E. coli enterotoxin B subunit and CTB are immunogenic (Clements JD and Finkelstein RA (1978) Infect immun 21: 1036-1039 .; Gilligan PH, Brown JC and Robertson DC (1983) Infection and Immunity 42 : 683-691) as well as adjuvant for co-administered antigen (Dickinson BL (1996) Mucosal Vaccines. (Pp. 73-87) San Diego, CA; Academic Press; Elson CO (1996) Mucosal vaccines (pp. 59- 72) Academic Press, New York, NY).

재조합 대장균 장독소 B서브유닛 단백질(rLTB)는 바실러스 브레비스에서 발현시켜 디프테리아 변성독소와 함께 쥐의 코에 투여되었을 때, 변성독소 혈청 IgG 항체의 생성을 실질적으로 촉진하여 비강과 폐에서 다소의 변성독소 특이 점막 IgG 항체반응을 유도하였다. 이는 rLTB가 점막 면역을 위한 면역 보조제로 사용될 수 있음을 나타내는 것이다.(Kozuka S, Yasuda Y, Isaka M, Masaki N, Taniguchi T, Matano K, Moriyama A, Ohkuma K, Goto N, Udaka S and Tochikubo K (2000)Vaccine18: 1730-1737). 이열성 독소와 콜레라독소의 B 서브유닛 재조합 다중체는 감자에서 성공적으로 생산된 바 있으며, 이들을 동물(Mason HS, Haq TA, Clements JD and Arntzen CJ (1998)Vaccine16: 1336-1343; Lauterslager TG, Florack DE, van der Wal TJ, Molthoff JW, Langeveld JP, Bosch D, Boersma WJ and Hilgers LA (2001)Vaccine19: 2749-2755)과 사람(Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Clements JD, Levine MM and Arntzen CJ (1998)Nat Med4: 607-609)에게 경구투여하여 면역 반응이 형성됨을 확인한 바 있다. 그러나 이열성 독소와 콜레라독소의 B 서브유닛 재조합 다중체는 담배(Haq TA, Mason HS, Clements JD and Arntzen CJ (1995)Science268: 714-716) 및 감자(Mason HS, Warzecha H, Mor T and Arntzen CJ (2002)Trends Mol Med8: 324-329)의 핵 형질전환으로 생산되는 경우, 각각 총수용성 단백질의 0.01%와 0.19% 이하로 발현되어, 다량발현시킬 수 있는 시스템 및 방법의 확립이 필요한 실정이다.Recombinant E. coli toxin Bsubunit protein (rLTB), when expressed in Bacillus brevis and administered to rats' noses with diphtheria denatured toxin, substantially promotes the production of denatured toxin serum IgG antibodies, resulting in some detoxification in the nasal cavity and lungs. Specific mucosal IgG antibody response was induced. This indicates that rLTB can be used as an adjuvant for mucosal immunity (Kozuka S, Yasuda Y, Isaka M, Masaki N, Taniguchi T, Matano K, Moriyama A, Ohkuma K, Goto N, Udaka S and Tochikubo K). (2000) Vaccine 18: 1730-1737. The B subunit recombinant multimers of the dimeric toxin and the cholera toxin have been successfully produced in potatoes, which have been produced in animals (Mason HS, Haq TA, Clements JD and Arntzen CJ (1998) Vaccine 16: 1336-1343; Lauterslager TG, Florack DE, van der Wal TJ, Molthoff JW, Langeveld JP, Bosch D, Boersma WJ and Hilgers LA (2001) Vaccine 19: 2749-2755) and people (Tacket CO, Mason HS, Losonsky G, Clements JD, Levine MM and Arntzen CJ (1998) Nat Med 4: 607-609) has been confirmed to form an immune response by oral administration. However, the B subunit recombinant multimers of dimeric toxins and cholera toxins were found in tobacco (Haq TA, Mason HS, Clements JD and Arntzen CJ (1995) Science 268: 714-716) and potato (Mason HS, Warzecha H, Mor T and When produced by nuclear transformation of Arntzen CJ (2002) Trends Mol Med 8: 324-329), less than 0.01% and 0.19% of total water soluble proteins, respectively, need to establish a system and method capable of high expression. It is true.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 동물질환 유발성 항원 유전자를 식물의 엽록체에서 발현가능하도록 포함하는 발현카세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an expression cassette comprising an animal disease-causing antigen gene to be expressed in the chloroplast of the plant.

또한 본 발명은 동물질환 유발성 항원 유전자가 엽록체에서 발현되는 형질전환 식물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a transgenic plant in which an animal disease-causing antigen gene is expressed in chloroplasts.

또한 본 발명은 대장균 장독소 B서브유닛(heat labile enterotoxin B subunit)를 식물 엽록체 형질전환법으로 다량 생산하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing a large amount of E. coli enterotoxin B subunit (heat labile enterotoxin B subunit) by plant chloroplast transformation method.

또한 본 발명은 동물 식용가능한 식물에, 동물질환 유발성 항원을 발현가능하도록 형질전환시키고, 형질전환된 식물을 동물에 경구 투여함으로써 병원성 미생물에 의한 질환을 예방 및 치료할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for preventing and treating diseases caused by pathogenic microorganisms by transforming an animal edible plant to be capable of expressing an animal disease-causing antigen and orally administering the transformed plant to the animal. It is done.

도 1은 pMY-CH-LTB 벡터내에 포함된 LTB 발현카세트를 나타낸 것이고,Figure 1 shows the LTB expression cassette contained in the pMY-CH-LTB vector,

도 2는 pLD-CtV2 벡터의 구조도이고,2 is a structural diagram of a pLD-CtV2 vector,

도 3은 pMY-CH-LTB 벡터의 구조도이고.3 is a structural diagram of a pMY-CH-LTB vector.

도 4는 pMY-CH-LTB 벡터의 LTB 발현카세트가 식물의 엽록체 게놈상에 상동재조합되는 과정을 도시한 것이고,Figure 4 shows the process of homologous recombination of the LTB expression cassette of the pMY-CH-LTB vector on the chloroplast genome of the plant,

도 5는 형질전환 식물의 엽록체 게놈에 대한 PCR 프라이머 세트 종류별 증폭부위를 간략하게 나타낸 것이고,Figure 5 briefly shows the amplification site for each PCR primer set type for the chloroplast genome of the transgenic plant,

도 6a 및 6b는 야생형 담배 잎과 형질전환 담배 잎의 엽록체 DNA를 PCR로 분석한 것이고,Figure 6a and 6b is a PCR analysis of the chloroplast DNA of wild type tobacco leaves and transgenic tobacco leaves,

도 7은 형질전환 식물의 LTB 서든블롯 결과를 나타낸 것이고,Figure 7 shows the LTB Southern blot results of the transgenic plant,

도 8a 및 8b는 형질전환 식물에서 LTB 단백질의 발현을 웨스턴 블롯으로 확인한 것이고,8a and 8b confirm the expression of LTB protein in transgenic plants by Western blot,

도 9는 형질전환 식물에서 발현되는 재조합 LTB 단백질을 정량한 것이고,9 is a quantification of recombinant LTB protein expressed in a transgenic plant,

도 10은 본 발명의 형질전환 식물로부터 발현된 재조합 LTB 단백질의 GM1-강글리오사이드에 대한 강한 결합력을 나타내는 그래프이다.Figure 10 is a graph showing the strong binding capacity of GM1-gangliosides of recombinant LTB protein expressed from the transgenic plants of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 엽록체 rRNA 오페론 프로모터(Prrn), (b) 리보솜 결합 염기서열, (c) 항생제 저항성 유전자, (d) 동물질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 및 (e) 엽록체 psbA 유전자의 3'-비번역 부위를 포함하는 식물 엽록체 형질전환용 항원 발현 카세트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes (a) a chloroplast rRNA operon promoter (Prrn), (b) ribosomal binding sequence, (c) antibiotic resistance gene, and (d) a base sequence encoding an animal disease-causing antigen. To provide an antigen expression cassette for plant chloroplast transformation comprising a polynucleotide and (e) 3'-untranslated region of the chloroplast psbA gene.

또한 본 발명은 상기의 항원 발현 카세트를 포함하는 벡터를 제공한다.The present invention also provides a vector comprising the above antigen expression cassette.

또한 본 발명은 상기의 항원 발현 카세트가 엽록체 게놈상에 상동재조합에 의하여 삽입된 형질전환 식물을 제공한다.The present invention also provides a transgenic plant wherein the antigen expression cassette is inserted by homologous recombination on the chloroplast genome.

또한 본 발명은 상기의 형질전환 식물로부터 생산되는 동물질환 유발성 항원의 재조합 단백질을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a recombinant protein of the animal disease-causing antigen produced from the transgenic plant.

또한 본 발명을 상기의 항원 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 식물 엽록체로부터 동물질환 유발성 항원을 대량 생산하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for inserting the above-mentioned antigen expression cassette on the chloroplast genome of a plant for mass production of an animal disease-causing antigen from the plant chloroplast.

또한 본 발명은 상기의 형질전환 식물 또는 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질을 포함하는 항-대장균 장독소 백신 조성물을 제공한다.The present invention also provides an anti-E. Coli enterotoxin vaccine composition comprising the transformed plant or E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein.

또한 본 발명은 (a) 동물질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 뉴클레오티드를 식물의 엽록체 상에서 발현가능하도록 포함하는 발현 카세트를 제조하고, (b) 상기 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 형질전환 식물을 제조하고, (c) 상기 형질전환 식물을 배양하여 재조합 항원 단백질을 생산하고 및 (d) 상기 생산된 재조합 항원 단백질 또는 이를 포함하는 식물을 동물에 투여하여 동물질환 유발성 항원에 대한 항체를 형성시키는 것을 포함하는 면역형성방법을 제공한다.The present invention also provides an expression cassette comprising (a) a nucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the animal disease-causing antigen to be expressed on the chloroplast of the plant, and (b) the expression cassette on the chloroplast genome of the plant To insert a transgenic plant, (c) cultivate the transgenic plant to produce a recombinant antigen protein, and (d) administer the animal to the animal disease-causing antigen by administering the produced recombinant antigen protein or a plant comprising the same to the animal. It provides an immunogenic method comprising forming an antibody against.

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

본 발명자들은 동물 질환 유발성 항원을 식물 엽록체 형질전환을 이용하여 다량 생산하는 방법을 확인하고, 상기 동물 질환 유발성 항원을 발현하는 식물 또는 상기 식물로부터 분리한 재조합 항원단백질을 동물에 투여하여 항체를 형성시킬 수 있는 체계를 구축하였다.The present inventors have identified a method for producing a large amount of animal disease-causing antigens using plant chloroplast transformation, and administering the antibody by administering to the animal a plant expressing the animal disease-causing antigen or a recombinant antigenic protein isolated from the plant. We have established a system that can be formed.

본 발명에서 언급하는 동물질환 유발성 항원은 병원성 미생물 즉, 바이러스, 세균 또는 곰팡이로부터 생산되는 단백질이다. 그 대표적인 예로는 대장균 장독소B 서브유닛(E. coliHeat-labile enterotoxin B subunit, (GeneBank No. 3062900)이 있다.Animal disease-causing antigens referred to in the present invention are proteins produced from pathogenic microorganisms, ie viruses, bacteria or fungi. A representative example is E. coli Heat-labile enterotoxin B subunit (GeneBank No. 3062900).

본 발명은 동물질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 뉴클레오티드를 식물 엽록체에서 발현가능하도록 포함하는 항원 발현 카세트를 제공한다.The present invention provides an antigen expression cassette comprising a nucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the animal disease-causing antigen to be expressed in the plant chloroplast.

일실시예로 본 발명에서는 (a) 엽록체 rRNA 오페론 프로모터(Ribosomal RNA Promoter: Prrn), (b) 리보솜 결합 염기서열, (c) 항생제 저항성 유전자, (d) 대장균 장독소 B 서브유닛 단백질을 코딩하는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 및 (e) 엽록체 psbA 유전자의 3'-비번역 부위를 포함하는 식물 엽록체 형질전환용 항원 발현 카세트를 제조한다. 상기 엽록체 rRNA 오페론 프로모터는 엽록체의 rRNA를 발현시키는 프로모터(GeneBank No. 11799)이며, 상기 리보솜 결합염기서열은 식물세포의 리보솜이 결합할 수 있는 통상의 염기서열일 수 있으며 바람직하기로는 GGAGG이다. 상기 리보솜 결합염기서열은 프로모터의 3'말단에 위치할 수 있다. 상기 항생제 저항성 유전자는 야생형 식물세포에서 관찰되지 않는 유전자로, 통상적으로 사용되고 있는 항생제 저항성 유전자일 수 있다. 일예로는, 카나마이신 저항성 유전자, 스트렙토마이신 저항성 유전자, 암피실린 저항성 유전자, 스펙티노마이신 저항성 유전자가 있으며, 바람직하기로는 스트렙토마이신 또는 스펙티노마이신에 대하여 내성을 나타내는 아미노글리코시드 아데닐릴트랜스퍼라제(aadA) 유전자(GeneBank No. 23476452)이다. 상기 엽록체 psbA 유전자의 3'-비번역 부위는 바람직하기로는 Gene bank No. 11465934에 기재된 염기서열을 포함하는 것이다.In one embodiment, the invention encodes (a) a chloroplast rRNA operon promoter (Prrn), (b) a ribosomal binding sequence, (c) an antibiotic resistance gene, and (d) an E. coli enterotoxin B subunit protein. A polynucleotide comprising a nucleotide sequence and (e) an antigen expression cassette for plant chloroplast transformation comprising the 3'-untranslated region of the chloroplast psbA gene are prepared. The chloroplast rRNA operon promoter is a promoter expressing the chloroplast rRNA (GeneBank No. 11799), and the ribosome binding base sequence may be a conventional base sequence to which plant ribosomes can bind, preferably GGAGG. The ribosomal binding base sequence may be located at the 3 'end of the promoter. The antibiotic resistance gene is a gene not observed in wild-type plant cells, and may be an antibiotic resistance gene that is commonly used. For example, the kanamycin resistance gene, the streptomycin resistance gene, the ampicillin resistance gene, the spectinomycin resistance gene, and the aminoglycoside adenylyl transferase ( aadA ) gene, which is preferably resistant to streptomycin or spectinomycin. (GeneBank No. 23476452). The 3'-untranslated region of the chloroplast psbA gene is preferably Gene bank No. It contains the base sequence described in 11465934.

또한 본 발명의 항원 발현 카세트는 엽록체 게놈상의 특정 위치로 상동재조합되어 삽입되도록 카세트 양 말단에 엽록체 게놈 서열을 더욱 포함할 수 있다. 바람직하기로는 항원 발현 카세트 양 말단에 16S rDNA GeneBank No. 2924257), trnI(GeneBank No. 2924257) 및 trnA(GeneBank No. 2924257) 염기서열을 각각 일부 (16S rDNA, 158 bp) 또는 전부 (trnI, 779 bp; trnA, 782 bp)를 포함하는 것이다.In addition, the antigen expression cassette of the present invention may further comprise a chloroplast genomic sequence at both ends of the cassette to be homologously recombined into a specific position on the chloroplast genome. Preferably 16S rDNA Gene Bank No. 2924257), trnI (GeneBank No. 2924257) and trnA (GeneBank No. 2924257) nucleotide sequences are those containing some (16S rDNA, 158 bp) or all (trnI, 779 bp; trnA, 782 bp), respectively.

또한 본 발명은 상기의 항원 발현 카세트를 포함하는 벡터를 제공한다. 상기 벡터는 통상적인 식물 발현용 벡터에 항원 발현 카세트를 포함하는 것으로, 본 발명에서는 일 예로 pMY-CH-LTB 벡터를 제공한다.The present invention also provides a vector comprising the above antigen expression cassette. The vector includes an antigen expression cassette in a conventional plant expression vector, and the present invention provides, for example, a pMY-CH-LTB vector.

상기 pMY-CH-LTB 벡터는 도 2에 도시한 pLD-CtV2 벡터(Prrn, Ribosomal RNA Promoter; aadA, aminoglycoside adenylyltransferase; TpsbA, 3'PsbA; 16S, trnI, and trnA, border sequences)의EcoRI과XbaI 제한효소부위에 항원 발현 유전자가 삽입된 것으로, 벡터의 구조도는 도 3(SD-LT-B, LTB antigen gene containing Shine-Dalgarno sequence (GGAGG))에 도시되어 있다.The pMY-CH-LTB vector is a vector pLD-CtV2 shown in Figure 2 (Prrn, Ribosomal RNA Promoter; aadA , aminoglycoside adenylyltransferase; TpsbA, 3'PsbA; 16S, trnI, and trnA, border sequences) Eco RI and Xba the The antigen-expressing gene is inserted at the restriction site I, and the structural diagram of the vector is shown in FIG. 3 (SD-LT-B, LTB antigen gene containing Shine-Dalgarno sequence (GGAGG)).

또한 본 발명은 상기의 항원 발현 카세트가 엽록체 게놈상에 상동재조합에 의하여 삽입된 형질전환 식물을 제공한다. 상기 형질전환 식물은 항원 발현 카세트를 포함하는 벡터를 식물세포에 도입하고, 벡터내 항원 발현 카세트가 엽록체 게놈 상의 특정위치에 상동재조합에 의하여 삽입된 다음 항생제 선별배지를 이용하여 선별될 수 있다.The present invention also provides a transgenic plant wherein the antigen expression cassette is inserted by homologous recombination on the chloroplast genome. The transgenic plant may introduce a vector containing an antigen expression cassette into plant cells, and the antigen expression cassette in the vector may be inserted by homologous recombination at a specific position on the chloroplast genome and then selected using antibiotic selection medium.

본 발명의 형질전환 식물은 동물이 식용할 수 있는 모든 종류의 식물일 수 있으며, 또한 식물전체, 식물조직 또는 식물세포일 수 있으며, 상기 식물 조직 및 식물세포로부터 재생된 식물도 이에 해당될 수 있다. 형질전환 식물로 이용가능한것으로는 감자, 고구마, 파인애플, 바나나, 토마토, 상추, 양상추, 배추, 양배추, 당근 또는 아보카도가 있다.The transgenic plant of the present invention may be any kind of plant that can be eaten by animals, and may also be whole plants, plant tissues or plant cells, and plants regenerated from the plant tissues and plant cells may also correspond thereto. . Available transgenic plants include potatoes, sweet potatoes, pineapples, bananas, tomatoes, lettuce, lettuce, cabbages, cabbage, carrots or avocados.

본 발명에서는 일예로, 형질전환식물를 제조하였으며, 이를 대한민국 대전시 유성구에 소재한 생명과학연구원 유전자은행에니코티아나 타바큠/pMY-CH-LTB(Nicotiana tabacum/pMY-CH-LTB)를 2003년 3월 21일자로 기탁하였으며, 수탁번호 KCTC 10447BP를 받았다.As an example in the present invention, transgenic sikmulreul manufacturing was, this Republic of Korea on the Life Sciences Institute gene bank located in Yuseong Nico tiahna other Vacuum / pMY-CH-LTB (Nicotiana tabacum / pMY-CH-LTB) to March 2003 21 It was deposited on a date and received accession number KCTC 10447BP.

또한 본 발명은 형질전환 식물로부터 생산된 동물질환 유발성 항원의 재조합 단백질을 제공한다. 동물질환 유발성 항원의 재조합 단백질은 통상의 단백질 정제방법으로 분리할 수 있다. 본 발명에서 일 실시예로 대장균 장독소 B 서브유닛(E. coliHeat-lablid enterotoxin B subunit)을 식물 엽록체에 형질전환시켜 재조합 단백질을 수득하였다. 이때 식물 세포에서 발현된 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질은 총 수용성 단백질의 2.5% 내지 3.0% 비율로 발현되어 핵 형질전환으로 수득될 수 있는 양에 비하여 약 250배정도의 높은 발현역가를 나타내었다. 본 발명의 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질은 야생형과 동일한 활성을 유지하여 강글리오사이드에 결합할 수 있다.The present invention also provides a recombinant protein of an animal disease-causing antigen produced from a transgenic plant. Recombinant proteins of animal disease-causing antigens can be isolated by conventional protein purification methods. In one embodiment of the present invention, E. coli Heat-lablid enterotoxin B subunit was transformed into plant chloroplasts to obtain a recombinant protein. In this case, the E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein expressed in plant cells was expressed at a rate of 2.5% to 3.0% of the total water soluble protein, and showed about 250-fold higher expression titer than that obtained by nuclear transformation. The E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein of the present invention can bind gangliosides by maintaining the same activity as the wild type.

본 발명은 또한 항원 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 식물 엽록체로부터 동물질환 유발성 항원을 대량 생산하는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로는 (a) 동물질환 유발성 항원 유전자를 식물 엽록체에서 발현가능하도록 항원 발현 카세트를 제조하고, (b) 상기 항원 발현 카세트를 벡터에 삽입한 다음 삽입된 벡터를 식물 세포에 도입하고, (c) 상기 항원 발현 카세트로 형질전환된 식물을 선별하고, 및 (d) 형질전환된 식물을 배양하는 것을 포함한다. 상기한 방법들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 방법으로 실시할 수 있음은 자명한 사실이다.The present invention also provides a method for inserting an antigen expression cassette onto the chloroplast genome of a plant to mass produce an animal disease-causing antigen from the plant chloroplast. More specifically, (a) preparing an antigen expression cassette to express an animal disease-causing antigen gene in plant chloroplasts, (b) inserting the antigen expression cassette into a vector, and then inserting the inserted vector into plant cells, (c) selecting the transformed plants with the antigen expression cassette, and (d) culturing the transformed plants. It is obvious that the above-described methods can be carried out by methods known in the art.

상기에서 언급한 방법들로 제조한 동물질환 유발성 항원 재조합 단백질 또는 이를 발현하는 식물, 식물조직, 또는 식물세포는 병원성 미생물에 대한 면역을 형성시키는 용도로 사용할 수 있다.Animal disease-causing antigen-recombinant protein prepared by the above-mentioned methods or a plant, plant tissue, or plant cell expressing the same can be used for forming immunity to pathogenic microorganisms.

즉, 본 발명은 형질전환 식물 또는 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질을 유효성분으로 포함하는 항-대장균 장독소 백신 조성물을 제공한다. 상기 항-대장균 장독소 백신 조성물은 형질전환 식물 또는 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질을 단독으로 포함할 수 있으며, 약학적으로 허용가능한 담체를 더욱 포함할 수도 있다. 백신 조성물이 담체를 더욱 포함하는 경우 형질전환 식물 또는 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질의 함량은 0.001 내지 50 중량%가 바람직하다.That is, the present invention provides an anti-E. Coli enterotoxin vaccine composition comprising a transgenic plant or E. coli toxin B subunit recombinant protein as an active ingredient. The anti-E. Coli toxin vaccine composition may comprise a transgenic plant or E. coli toxin B subunit recombinant protein alone, and may further include a pharmaceutically acceptable carrier. When the vaccine composition further comprises a carrier, the content of the transgenic plant or E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein is preferably 0.001 to 50% by weight.

본 발명의 항-대장균 장독소 백신 조성물은 경구 또는 비경구 형태로 제조할 수 있으며, 바람직하기로는 형질전환 식물을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물은 경구용이 좋으며, 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질을 유효성분으로 포함하는 백신 조성물은 경구용 또는 비경구 모두 이용가능하다. 아울러, 상기 형질전환 식물은 식물전체, 식물조직 또는 식물세포일 수 있으며, 바람직하기로는 엽록체가 다량 포함되어 있는 식물 부위이다.The anti-E. Coli enterotoxin vaccine composition of the present invention may be prepared in oral or parenteral form, and preferably, the vaccine composition containing a transgenic plant as an active ingredient is preferably used orally, and the E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein Vaccine compositions comprising as an active ingredient can be used orally or parenterally. In addition, the transformed plants may be whole plants, plant tissues or plant cells, preferably plant parts containing a large amount of chloroplasts.

본 발명의 항-대장균 장독소 백신 조성물 투여량은 목적, 환자의 상태 및 나이를 고려하여 적절히 조절하는 것이 바람직하다.The dose of the anti-E. Coli enterotoxin vaccine composition of the present invention is preferably adjusted in consideration of the purpose, condition and age of the patient.

또한 본 발명은 동물질환 유발성 항원에 대한 면역형성법을 제공한다. 본 발명의 면역형성방법은 보다 구체적으로는 (a) 동물 질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 뉴클레오타이드를 식물의 엽록체 상에서 발현가능하도록 포함하는 발현 카세트를 제조하고, (b) 상기 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 형질전환 식물을 제조하고, (c) 상기 형질전환 식물을 배양하여 재조합 항원 단백질을 생산하고 및 (d) 상기 생산된 재조합 항원 단백질 또는 이를 포함하는 식물조직을 동물에 투여하여 항원에 대한 항체를 형성시키는 것을 포함하는 것이다. 상기한 방법을 위한 각 과정들은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 용이하게 실시가능하다.The present invention also provides an immunogenic method for an animal disease-causing antigen. More specifically, the immunogenic method of the present invention prepares an expression cassette comprising (a) a nucleotide comprising a nucleotide sequence encoding an animal disease-causing antigen on the chloroplast of a plant, and (b) the expression cassette. Is inserted into the chloroplast genome of the plant to prepare a transgenic plant, (c) culturing the transgenic plant to produce a recombinant antigen protein, and (d) producing the recombinant antigen protein or plant tissue comprising the same. To form an antibody against the antigen. Each procedure for the above method can be easily implemented by those skilled in the art.

본 발명의 엽록체에서의 대장균 장독소 B 서브유닛 고발현 방법 및 형질전환 식물 또는 재조합 항원 단백질을 이용한 면역형성방법은 핵 형질전환방법에 비하여 다량의 재조합 단백질을 용이하게 생산시킬 수 있으며, 동물에 식이시켜 면역화를 간단하게 유도할 수 있다. 따라서, 본 발명의 형질전환 식물 또는 재조합 항원 단백질은 백신 조성물 이외에 가축 사료나 음료에 첨가제로 이용할 수 있다.E. coli enterotoxin B subunit high expression method in the chloroplast of the present invention and the immunogenic method using a transgenic plant or recombinant antigen protein can easily produce a large amount of recombinant protein compared to the nuclear transformation method, Immunization can be induced simply. Therefore, the transgenic plant or recombinant antigen protein of the present invention can be used as an additive in livestock feed or beverages in addition to vaccine compositions.

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.

실시예Example

1. 식물재료1. Plant Materials

담배(Nicotiana tabacumcv TI560) 종자를 3분간 70 % 알코올에서 표면 소독한 다음 10 % 소듐 하이포아염소산염(soidium hypochlorite)에서 15분간 소독하였다. 종자는 증류수로 5회 반복해서 세척하고 자당(30 g/L)과 박토아가 (7.5 g/L)가 첨가된 MS (4.6 g/L)를 포함하는 배지(pH 5.7)에 파종하여 16시간 명/ 8 시간 암의 광조건, 25 ℃에서 자라게 하였다.Tobacco ( Nicotiana tabacum cv TI560) seeds were surface sterilized in 70% alcohol for 3 minutes, followed by 15 minutes in 10% sodium hypochlorite. The seeds were washed repeatedly with distilled water five times and sown in a medium (pH 5.7) containing MS (4.6 g / L) added with sucrose (30 g / L) and bactoagar (7.5 g / L) for 16 hours. / 8 hr dark under light conditions, grown at 25 ℃.

2. 엽록체 발현 벡터 제조2. Preparation of Chloroplast Expression Vector

플라스미드인 pLD-CtV2는 담배에서 안정된 엽록체 형질전환을 위하여 구축된 것이다.(De Cosa B, Moar W, Lee SB, Miller M and Danielle H (2001)Nat Biotechnol19: 71-74)The plasmid pLD-CtV2 was constructed for stable chloroplast transformation in tobacco (De Cosa B, Moar W, Lee SB, Miller M and Danielle H (2001) Nat Biotechnol 19: 71-74).

대장균 장독소 독소 B 서브유닛(이하 "LTB"라 함)는 대장균 계통 번호 1032의 게놈 DNA로부터 준비하였다. 신호 펩티드가 제거된 대장균 LTB에서 개시 코돈으로부터 8개 염기 상류 부분에 리보솜 결합 부위(GGAGG)를 도입하여 PCR 프라이머를 제작하였다. 전방 프라이머는 서열번호 1을 포함하고, 후방 프라이머는 서열번호 2를 포함하며, 각 프라이머는EcoRI과XbaI 제한효소절단부위를 포함하고 있다.E. coli enterotoxin toxin B subunit (hereinafter referred to as "LTB") was prepared from genomic DNA of E. coli strain No. 1032. PCR primers were prepared by introducing a ribosome binding site (GGAGG) into the 8 bases upstream from the initiation codon in E. coli LTB from which the signal peptide was removed. The forward primer contains SEQ ID NO: 1, the back primer contains SEQ ID NO: 2, and each primer contains the Eco RI and Xba I restriction enzyme cleavage sites.

PCR 조건은 변성(94 ℃, 1분) -> 가열냉각(55 ℃, 1분) -> 신장(72 ℃, 1분)으로 30회 반복하여 실시하였으며, 반응액은 총 50 ㎕로 실시하였다. PCR 산물은 프로메가 회사의 pGemTeasy 벡터에 클로닝하였고, 제한효소인EcoRI과XbaI의 절단체를 pLD-CtV2 벡터의 동일 제한효소 부위에 접합하여 pMY-CH-LTB 벡터를 제조하였다.PCR conditions were repeated 30 times with denaturation (94 ° C., 1 min)-> heat cooling (55 ° C., 1 min)-> elongation (72 ° C., 1 min), and the reaction solution was performed in a total of 50 µl. The PCR product was cloned into the pGemTeasy vector of Promega, and the pMY-CH-LTB vector was prepared by conjugating the fragments of the restriction enzymes Eco RI and Xba I to the same restriction site of the pLD-CtV2 vector.

pMY-CH-LTB 벡터는 대장균의 M15 세포에 형질전환시키고, 발현된 재조합 LTB 단백질은 Qiagen사의 QIAexpress System으로 정제하였다.The pMY-CH-LTB vector was transformed into M15 cells of Escherichia coli, and the expressed recombinant LTB protein was purified by Qiagen's QIAexpress System.

도 1은 pMY-CH-LTB 벡터내에 포함된 LTB 발현카세트를 나타낸 것으로, LTB발현카세트는 총 1.7 kb의 길이를 가지며 엽록체 rRNA 오페론 프로모터(Prrn), 리보솜 결합 부위 (GGAGG), 항생제 스펙티노마이신 또는 스트렙토마이신 저항성 유전자인 아미노글리코시드 아데닐일트랜스퍼라제(aadA) 유전자, LTB 유전자 및 mRNA의 안정화를 위한 엽록체 psbA 유전자의 3'-비번역 부위를 포함한다.Figure 1 shows the LTB expression cassette contained in the pMY-CH-LTB vector, LTB expression cassette has a total length of 1.7 kb and chloroplast rRNA operon promoter (Prrn), ribosomal binding site (GGAGG), antibiotic spectinomycin or 3'-untranslated region of the streptomycin resistance gene, aminoglycoside adenylyltransferase ( aadA ) gene, LTB gene and chloroplast psbA gene for stabilization of mRNA.

3. 엽록체 형질전환3. Chloroplast transformation

pMY-CH-LTB 벡터내에 포함된 LTB 발현카세트를 담배의 엽록체 게놈상에 상동재조합을 실시하여 형질전환된 식물을 선별하였다.The transformed plants were selected by homologous recombination of the LTB expression cassette contained in the pMY-CH-LTB vector on the chloroplast genome of tobacco.

도 4는 pMY-CH-LTB 벡터의 LTB 발현카세트가 식물의 엽록체 게놈상에 상동재조합되는 과정을 도시한 것으로, pMY-CH-LTB 벡터의 LTB 발현카세트, 야생형 식물(WT-CtDNA)과 형질전환 식물(T-CtDNA)을 도시하고 있다. 화살표는 전사방향을 표시하는 것이다. 1.7 kb의 LTB 발현카세트는 4.47 kb의 야생형 엽록체 게놈상의 trnI 및 trnA에 의하여 상동재조합되어 삽입되어 총 6.17 kb가 된다. 또한 도 4에서 표시한 Probe는 탐침자로, 이후 형질전환 식물에서 LTB 발현카세트의 삽입여부 및 삽입수를 확인할 수 있는 수단으로 이용된다.Figure 4 shows the process of homologous recombination of the LTB expression cassette of the pMY-CH-LTB vector on the chloroplast genome of the plant, transformed with the LTB expression cassette, wild-type plant (WT-CtDNA) of the pMY-CH-LTB vector The plant (T-CtDNA) is shown. The arrow indicates the transfer direction. The 1.7 kb LTB expression cassette was inserted into a homologous recombination by trnI and trnA on the 4.47 kb wild-type chloroplast genome, totaling 6.17 kb. In addition, the probe shown in Figure 4 is a probe, it is then used as a means for confirming the insertion and the number of insertion of LTB expression cassette in transgenic plants.

하기의 방법으로 LTB 발현카세트가 엽록체 게놈상에 삽입된 형질전환 식물을 제조하였다.In the following method, a transgenic plant was prepared in which the LTB expression cassette was inserted on the chloroplast genome.

호르몬이 무첨가된 MS 아가배지에서 무균상태로 생육시킨 담배 잎을 MS 아가 배지 상부의 여과지 위에 배치시켰다. 담배 잎은 금 (1 ㎛) 또는 텅스텐 (0.7 ㎛) 입자와 함께 Biolistic PDS-1000/헬륨 입자 전달 시스템(Bio Rad)을 사용하여 충격(bombardment)을 가하였다.Tobacco leaves grown sterile in hormone-free MS agar medium were placed on filter paper on top of MS agar medium. Tobacco leaves were bombarded using a Biolistic PDS-1000 / Helium Particle Delivery System (Bio Rad) with gold (1 μm) or tungsten (0.7 μm) particles.

1) 글리세롤에 들어있는 마이크로캐리어(글리세롤 1 ml 당 금 입자 50 mg/ml)를 혼합하여 펠렛이 풀어지도록 한다.1) Mix the microcarriers (50 mg / ml of gold particles per ml of glycerol) in glycerol to release the pellets.

2) 혼합(하기 모든 단계마다 혼합)2) Mixing (Mix every step below)

가. 5 ㎍ DNA를 마이크로캐리어 튜브에 첨가한 후 1분간 혼합한다.end. 5 μg DNA is added to the microcarrier tube and mixed for 1 minute.

나. 2.5 M CaCl2을 50 ㎕로 첨가한 후 1 분간 혼합한다.I. Add 50 M of 2.5 M CaCl 2 and mix for 1 minute.

다. 0.1 M 스퍼미딘(spermidine)을 20 ㎕로 첨가한 후 1 분간 혼합한다.All. Add 0.1 M spermidine in 20 μl and mix for 1 minute.

3) 혼합물을 2 초간 원심분리한다.3) Centrifuge the mixture for 2 seconds.

4) 상등액을 제거하고 140 ㎕의 100% EtOH를 첨가한 다음 2초간 원심분리하고 용액을 재빨리 제거한다.(펠렛은 그대로 둠). 1회 반복한다.4) Remove the supernatant, add 140 μl of 100% EtOH, then centrifuge for 2 seconds and remove the solution quickly (leave the pellet intact). Repeat once.

5) 40 내지 60 ㎕의 100 % EtOH을 넣고 두드려 펠렛을 풀리게 한다.5) Add 40-60 μl of 100% EtOH and tap to release the pellets.

6) 충격(Bombardment) 전에 2-3초간 혼합한다.6) Mix 2-3 seconds before impact.

7) 마이크로캐리어에 6 내지 8 ㎕씩 분주하고, 충격을 가한다.7) Dispense 6 to 8 µl into the microcarrier and apply an impact.

8) 충격을 가한 뒤 3-5일간 공동배양배지에서 공동배양한다.(암상태)8) After the impact, co-culture in a co-culture medium for 3-5 days (cancer condition).

충격 실시한 2-3일 후, 잎을 0.5 cm2절편으로 잘라서 항생제 스펙티노마이신(spectinomycin) 500 mg/L 포함된 RMOP 선발배지(0.43 g MS salt, 1.0 mg/L 6-BAP, 0.1 mg/L NAA, 100 mg/L 이노시톨, 30 g/L 슈크로즈, 6 g/L 피타거(phytagar), 1 mg/L 티아민-HCl, pH 5.8)에서 배양하였다. 5~6 주 후 선발배지에서 생성된 새싹은 작은 절편(~0.2 cm2)으로 자른 후 다시 선발 배지에 올려놓고 배양하였다.2-3 days after the impact, the leaves were cut into 0.5 cm 2 sections and RMOP selection medium (0.43 g MS salt, 1.0 mg / L 6-BAP, 0.1 mg / L) containing 500 mg / L of antibiotic spectinomycin. NAA, 100 mg / L inositol, 30 g / L sucrose, 6 g / L phytagar, 1 mg / L thiamine-HCl, pH 5.8). After 5-6 weeks, the shoots produced in the selection medium were cut into small sections (~ 0.2 cm 2 ) and placed on the selection medium and incubated.

4. PCR 및 서든 블롯 분석4. PCR and Southern Blot Analysis

총 게놈 DNA는 다음의 방법으로서 추출하였다.Total genomic DNA was extracted as follows.

잎 조직은 액체질소로 마쇄하고, 여기에 0.5 ml의 추출완충액(100 mM Tris/HCl, 50 mM EDTA, 500 mM NaCl, pH 7.5)를 넣고 현탁하였다. 이후 45 ㎕의 20 % SDS를 첨가한 다음 65 ℃에서 10분간 방치하였다. 여기에 동량의 페놀:클로로포름:이소아밀 알콜(25:24:1) 혼합액을 첨가하여 3분간 12,000 rpm으로 원심분리한 다음 상등액을 새 튜브로 옮겨서 추출하였고, 다시 동량의 클로로포름을 첨가하여 위의 과정을 반복하였다. 추출한 상등액은 튜브로 옮긴 뒤 0.8 부피배의 이소프로필 알콜을 첨가하여 -20 ℃에서 30분간 방치한 다음 원심분리(12,000 rpm, 15 분)하여 펠렛을 수득하고, 펠렛은 1 ml의 70 % 에탄올로 세척하였다. 이후 DNA 펠렛은 건조시킨 후 멸균된 증류수에 녹였다.The leaf tissue was ground with liquid nitrogen, and suspended therein with 0.5 ml of extract buffer (100 mM Tris / HCl, 50 mM EDTA, 500 mM NaCl, pH 7.5). 45 μl of 20% SDS was added thereto and then left at 65 ° C. for 10 minutes. The same amount of phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1) was added thereto, followed by centrifugation at 12,000 rpm for 3 minutes, and then the supernatant was extracted and transferred to a new tube, followed by addition of the same amount of chloroform. Was repeated. The extracted supernatant was transferred to a tube, added with 0.8 volume of isopropyl alcohol, left at -20 ° C. for 30 minutes, and then centrifuged (12,000 rpm, 15 minutes) to obtain pellets. The pellet was purified by 1 ml of 70% ethanol. Washed. The DNA pellet was then dried and dissolved in sterile distilled water.

추출한 게놈 DNA로부터 LTB 단편을 증폭하기 위하여 PCR을 실시하였다. 사용한 프라이머는 서열번호 3의 1F/서열번호 4의 1R 프라이머 세트, 서열번호 5의 2F/서열번호 6의 2R 프라이머 세트, 서열번호 7의 3F/서열번호 8의 3R 프라이머 세트 및 서열번호 9의 4F/서열번호 10의 4R 프라이머 세트이다. PCR은 형질전환체와 야생형의 잎으로부터 분리된 DNA를 사용하여 엽록체 발현 벡터 제조에서 기술된 조건과 동일한 조건하에서 수행하였다.PCR was performed to amplify the LTB fragment from the extracted genomic DNA. Primers used were 1F of SEQ ID NO: 3 / 1R primer set of SEQ ID NO: 4, 2F of SEQ ID NO: 5 / 2R primer set of SEQ ID NO: 6, 3F of SEQ ID NO: 7 / 3R primer set of SEQ ID NO: 8, and 4F of SEQ ID NO: 9 / 4R primer set of SEQ ID NO: 10. PCR was performed under the same conditions as described in the preparation of chloroplast expression vectors using DNA isolated from the transformant and wild-type leaves.

도 5는 형질전환 식물의 LTB 발현카세트를 포함하는 엽록체 게놈에 대하여 각 PCR 프라이머 세트 종류별 증폭부위를 간략하게 나타낸 것이다.Figure 5 briefly shows the amplification sites for each PCR primer set for the chloroplast genome containing the LTB expression cassette of the transgenic plant.

1F/1R 프라이머 세트는 야생형 엽록체 DNA와 aadA에 결합하여 1.65 kb의 DNA단편을 증폭하고, 2F/2R 프라이머 세트는 aadA와 trnA에 결합하여 1.9 kb의 DNA 단편을 증폭하고, 3F/3R 프라이머 세트는 야생형 엽록체 DNA 및 LTB에 결합하여 2.8 kb의 DNA 단편을 증폭하고, 4F/4R 프라이머 세트는 LTB와 야생형 엽록체 DNA에 결합하여 1.7 kb의 DNA 단편을 증폭한다.The 1F / 1R primer set binds to wild-type chloroplast DNA and aadA to amplify a 1.65 kb DNA fragment, the 2F / 2R primer set binds to aadA and trnA to amplify a 1.9 kb DNA fragment, and the 3F / 3R primer set 2.8 kb of DNA fragments are amplified by binding to wild-type chloroplast DNA and LTB, and the 4F / 4R primer set binds to amplification of 1.7 kb of DNA fragments by binding to LTB and wild-type chloroplast DNA.

도 6은 야생형 담배 잎과 형질전환 담배 잎의 엽록체 DNA를 PCR로 분석한 것이다. WT는 야생형 담배 잎으로부터 추출한 DNA를 주형으로 PCR한 결과이고, 레인 1부터 5는 형질전환 담배 잎의 엽록체로부터 추출한 DNA를 주형으로 각 1F/1R 내지 4F/4R 프라이머 세트로 PCR한 결과이고, M은 1 kb DNA 사이즈마커이다.6 is a PCR analysis of chloroplast DNA of wild type tobacco leaves and transformed tobacco leaves. WT is the result of PCR using DNA extracted from wild tobacco leaf as a template, lanes 1 to 5 are the results of PCR with each 1F / 1R to 4F / 4R primer set as a template using DNA extracted from chloroplasts of transformed tobacco leaves, M Is a 1 kb DNA size marker.

도 6에서 형질전환 식물 모두 상동 재조합에 의해 LTB 발현카세트가 엽록체 게놈의 표적 부위에 성공적으로 도입되었음을 확인 할 수 있었다. 이는 PCR에 사용한 프라이머 세트들은 각각 LTB 발현카세트에 인접한 엽록체 DNA에 결합하는 프라이머와 LTB 발현카세트 내에 결합하는 프라이머로 쌍을 이루어, LTB 발현카세트가 표적위치에 상동재조합에 의하여 삽입되지 않을 경우, 상기 프라이머 세트들로 PCR하여도 PCR 산물은 증폭되지 않기 때문이다. 또한 2F/2R 프라이머 세트는 aadA 유전자와 함께 나란히 LTB 유전자가 안정적으로 삽입되었는지는 확인시키기 위한 것이다.In FIG. 6, it was confirmed that LTB expression cassette was successfully introduced into the target site of the chloroplast genome by homologous recombination in all transgenic plants. The primer sets used for PCR are each paired with primers that bind to chloroplast DNA adjacent to the LTB expression cassette and primers that bind within the LTB expression cassette. When the LTB expression cassette is not inserted by homologous recombination at the target position, the primers This is because PCR products are not amplified by PCR in sets. In addition, the 2F / 2R primer set is intended to confirm that the LTB gene is stably inserted alongside the aadA gene.

반면에, 야생형 담배에서는 PCR 산물이 나타나지 않았다.On the other hand, no PCR product was found in wild-type tobacco.

5. 서든블롯 분석5. Sudden blot analysis

형질전환 식물체들에서 LTB 발현카세트의 특이 부위 삽입을 입증하고, 삽입된 LTB 발현카세트의 사본 수를 확인하기 위하여 서든블롯을 실시하였다.Sudden blots were performed to verify the specific site insertion of the LTB expression cassette in the transgenic plants and to confirm the number of copies of the inserted LTB expression cassette.

형질전환 식물체와 야생형 식물의 잎으로부터 분리된 총 게놈 DNA 10 ug을 제한효소인BglII로 잘라서 0.8 % 아가로오스 겔에 전기영동하였다. 아가오스 겔 상의 DNA는 하이본드-N+(Amersham)에 전이시키고,2P-dCTP로 라벨링된 trnI-trnA (0.81 kb) 탐침자를 반응시킨 다음 세척하고, X-레이 필름에 노출시켰다.10 ug of total genomic DNA isolated from the leaves of the transgenic and wild type plants was cut with restriction enzyme Bgl II and electrophoresed on a 0.8% agarose gel. DNA on an agarose gel was transferred to Highbond-N + (Amersham), reacted with trnI-trnA (0.81 kb) probe labeled with 2 P-dCTP, washed and exposed to X-ray film.

도 7은 서든블롯 결과를 나타낸 것으로, WT는 야생형 식물이고, 1 부터 5는 형질전환식물이다. 서든블롯결과, 야생형은 4.47kb의 DNA 단편이 검출되었으며, 형질전환 식물은 LTB 발현카세트(1.7 kb)가 포함된 6.17 kb로 확인되었다. 따라서, 본 발명의 형질전환 식물 5종 모두 엽록체 게놈의 tranI 및 trnA 사이에 LTB 발현카세트가 삽입되어 있다.Figure 7 shows the Southern blot results, WT is a wild type plants, 1 to 5 are transformed plants. As a result of Southern blot, 4.47 kb of DNA fragment was detected in wild type, and the transformed plant was identified as 6.17 kb including LTB expression cassette (1.7 kb). Therefore, in all five transgenic plants of the present invention, the LTB expression cassette is inserted between tranI and trnA of the chloroplast genome.

6. 웨스튼 블롯 분석6. Weston Blot Analysis

형질전환 식물에서의 재조합 LTB 단백질의 발현을 확인하였다.Expression of recombinant LTB protein in transgenic plants was confirmed.

온실에서 자란 형질전환 식물체(2번 및 5번 식물)와 야생형 식물체의 잎(~0.5 g)을 액체 질소를 넣고, 막자사발에서 갈아서 1 ml의 단백질 추출완충액(50 mM HEPES, pH 7.5, 10 mM 포타슘 아세테이트, 5 mM 마그네숨 아세테이트, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 2 mM 페닐메탄설포닐 플로라이드)로 현탁하였다. 현탁액들은 브래드포드 분석법으로 단백질을 정량한 다음 100 ㎍의 총 수용성 단백질을 15 % SDS-PAGE 겔상에 전기영동하였다. 또한 양성 대조군으로 대장균 M15 세포에서 발현시킨 재조합 LTB도 0.5 내지 4 ㎍로 전기영동하였다. 전개된 단백질 밴드는 미니 트랜스 블롯 전기영동 전이 셀(Mini Trans BlotTMelectrophoreticTransfer Cell, BioRad)을 사용하여 하이본드 C 막(Promega)으로 이동시켰다. 막은 5 % 무지방 분말 우유를 포함하는 TBST 완충액(0.05 % 트윈-20 함유하는 TBS)에 담가 둔 다음, 2.5 % 비지방 분말 우유를 포함하는 TBST 완충액 및 토끼 LTB 항혈청을 1:2000 비율로 포함하는 항체혼합물에 넣고 상온에서 교반하면서 방치하였다. 막은 TBST 완충액으로 3회 세척하고, 알칼라인 포스파타제가 접합된 항-토끼 IgG를 1:7000으로 희석하여 2 시간 동안 반응시킨 다음 TBST 완충액으로 3회, TMN 완충액으로 1회 세척하였다. 세척 후, 막에 BCIP/NBT(USB)를 반응시켜 발색을 유도하였다.In a greenhouse, transformed plants (plants 2 and 5) and wild-type plants (~ 0.5 g) were added with liquid nitrogen, and ground in a mortar and 1 ml of protein extract buffer (50 mM HEPES, pH 7.5, 10 mM). Potassium acetate, 5 mM magnesium acetate, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 2 mM phenylmethanesulfonyl fluoride). The suspensions were quantified by Bradford assay and then electrophoresed on 100 μg total water soluble protein on 15% SDS-PAGE gel. In addition, the recombinant LTB expressed in E. coli M15 cells as a positive control was electrophoresed at 0.5 to 4 ㎍. The developed protein bands were transferred to high bond C membranes (Promega) using a Mini Trans Blot electrophoretic Transfer Cell (BioRad). The membrane was soaked in TBST buffer containing 5% nonfat powdered milk (TBS containing 0.05% Tween-20) and then in a 1: 2000 ratio containing TBST buffer containing 2.5% nonfat powdered milk and rabbit LTB antiserum. The mixture was placed in an antibody mixture and allowed to stand at room temperature with stirring. Membranes were washed three times with TBST buffer, alkaline phosphatase conjugated anti-rabbit IgG diluted 1: 7000 and reacted for 2 hours, then washed three times with TBST buffer and once with TMN buffer. After washing, the membrane was reacted with BCIP / NBT (USB) to induce color development.

도 8은 형질전환 식물에서 LTB 단백질의 발현을 웨스튼 블롯으로 확인한 것으로, 6a는 야생형 및 형질전환 식물의 총 수용성 단백질을 열변성없이 전기영동한 것이고, 6b는 열변성후 전기영동한 것이다. LTB는 양성대조군으로 정제된 재조합 LTB 단백질을 전기영동한 것이고, 트랜스플라스토믹 식물(Trnasplastomic plants)는 형질전환 식물(2번과 5번)의 총 수용성 단백질(100 ug)을 전기영동한 것이고, WT는 야생형 식물의 총 수용성 단백질이다. 또한 "P"는 펜타머를, "M"은 모노머를, "Te"는 테트라머를 "Tr"는 트라이머를 의미한다.Figure 8 confirms the expression of the LTB protein in transgenic plants by Weston blot, 6a is the electrophoresis of the total water-soluble protein of wild-type and transgenic plants without thermal denaturation, 6b is electrophoresis after thermal denaturation. LTB is the electrophoresis of the recombinant LTB protein purified as a positive control, Transnasplastomic plants are the electrophoresis of the total water soluble protein (100 ug) of the transgenic plants (2 and 5), WT is the total water soluble protein of wild type plants. "P" means pentamer, "M" means monomer, "Te" means tetramer and "Tr" means trimer.

도 8a에서 열변성하지 않은 경우 형질전환 식물들에서 약 45 kDa의 소중합체 LTB 단백질의 발현이 관찰되었다. 이를 열변성시킨 도 8b에서는 5 중합체, 4 중합체, 3 중합체, 그리고 세균에서 유도된 LTB 크기와 비슷한 12 kDa 분자량의 단량체로 분리되었다. 이는 옥수수의 핵 형질전환에서의 발현된 LTB에 관한 이전 보고와 일치하는 결과이다.(Chikwamba R, Cunnick J, Hathaway D, McMurray J, Mason Hand Wang K (2002) Transgenic Res11: 479-493). 또한 형질전환 식물 2종을 비교하였을 때, 두 종간 LTB 단백질 발현수준이 유사한 것으로 확인되어 안정적인 형질전환식물을 제조할 수 있다.In FIG. 8A, expression of the oligomeric LTB protein of about 45 kDa was observed in the transgenic plants without heat denaturation. In FIG. 8B, which was thermally denatured, 5 polymers, 4 polymers, 3 polymers, and 12 kDa molecular weight monomers similar to the LTB size derived from bacteria were separated. This is in line with previous reports on expressed LTB in nuclear transfection of maize (Chikwamba R, Cunnick J, Hathaway D, McMurray J, Mason Hand Wang K). (2002) Transgenic res11: 479-493). In addition, when comparing the two transgenic plants, it was confirmed that the LTB protein expression level between the two species can be produced a stable transgenic plant.

7. ELISA에 의한 LTB 단백질 정량7. LTB Protein Quantitation by ELISA

형질전환 식물 2번과 5번의 잎 조직에서 LTB 단백질 수준을 추정하기 위하여 ELISA 분석이 수행되었다.ELISA analysis was performed to estimate LTB protein levels in leaf tissues of transgenic plants 2 and 5.

형질전환 식물과 야생형 식물의 잎은 액체 질소에 방치한 다음 분쇄하였고, pH 9.6의 중탄산염 완충액(15 mM Na2CO3, 35 mM NaHCO3)을 가하여 균질화하였다. 이때 총 수용성 단백질의 농도는 브래드포드 반응시약(Sigma)로 결정하였다.Leaves of transformed and wild type plants were left in liquid nitrogen and then ground, and homogenized by addition of bicarbonate buffer (15 mM Na 2 CO 3 , 35 mM NaHCO 3 ) at pH 9.6. At this time, the concentration of total water soluble protein was determined by the Bradford reaction reagent (Sigma).

형질전환 식물과 야생형 식물로부터 추출한 총 수용성 단백질은 마이크로타이터 플레이트에 각 웰 당 100 ㎕ 씩 넣고 4 ℃에서 밤새 방치하였다. 플레이트는 TBST 완충액으로 3회 세척하고, 1 % BSA(bovine serum albumin)을 포함하는 PBS를 각 웰당 300 ㎕씩 넣고, 37 ℃에서 2 시간 방치하였다. 다시 0.5 % BSA를 포함하는 0.01 M PBS에 1:5000으로 희석시킨 토끼-LTB 항체를 각 웰 당 100 ㎕씩 넣고, 37 ℃에서 2 시간 동안 방치한 다음 PBST로 4회 세척하였다. 이후 각 웰에 고추냉이 유래 퍼옥시다제가 접합된 염소 항-토끼 IgG를 1:10000으로 희석시킨 0.5 % BSA를 포함하는 0.01 M PBS를 넣어 37 ℃에서 2시간 반응시킨 다음 PBST 완충액으로 4회 세척하였다. 플레이트는 반응율을 최대화시키기 위하여 암 상태, 상온에서 30 분동안 TMB 기질(Pharmingen)로 각 웰 당 100 ㎕ 씩 넣은 후 ELISA 리더를 사용하여 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.Total soluble protein extracted from the transgenic and wild-type plants was placed in a microtiter plate at 100 μl per well and left overnight at 4 ° C. Plates were washed three times with TBST buffer, 300 μl of PBS containing 1% BSA (bovine serum albumin) was added to each well, and left at 37 ° C. for 2 hours. Again, 100 μl of rabbit-LTB antibody diluted 1: 5000 in 0.01 M PBS containing 0.5% BSA was added to each well, left at 37 ° C. for 2 hours, and washed four times with PBST. Each well was added 0.01 M PBS containing 0.5% BSA diluted 1: 0000 of goat anti-rabbit IgG conjugated with horseradish-derived peroxidase to react at 37 ° C. for 2 hours, and then washed four times with PBST buffer. It was. The plate was placed in 100 μl of each well with TMB substrate (Pharmingen) for 30 minutes at room temperature and room temperature to maximize the reaction rate, and the absorbance was measured at 405 nm using an ELISA reader.

각 형질전환 식물에서 LTB 단백질양은 3회 반복 측정하였고, 총 수용성 단백질에 대한 비율로 확인하였다. 도 9는 형질전환 식물에서 발현되는 재조합 LTB 단백질을 정량한 그래프로, 재조합 LTB 단백질은 총 수용성 단백질에 2 내지 3 %로 발현되었다.The amount of LTB protein in each transgenic plant was measured three times and confirmed by the ratio to the total water soluble protein. 9 is a graph quantifying the recombinant LTB protein expressed in the transgenic plant, the recombinant LTB protein was expressed in 2-3% in the total water soluble protein.

8. LTB-GM1 결합 분석8. LTB-GM1 binding assay

재조합 LTB 단백질의 강글리오사이드 결합력을 측정하였다.The ganglioside binding capacity of the recombinant LTB protein was measured.

모노시알로강글리오사이드(monosialoganglioside) GM1을 pH 9.6의 중탄산염 완충액에 희석하고, 마이크로타이터 플레이트의 각 웰에 100 ㎕ 씩 넣어두어 밤새 4 ℃에서 코팅하였다. 대조군으로 각 웰을 100 ㎕의 BSA(3.0 ㎍ ml-1)로 코팅하였다. 플레이트는 각각 PBST로 3회 세척하고, 0.01 M PBS로 희석한 1 % BSA를 반응시켜 비특이적 반응을 억제시켰다. 플레이트에 PBST로 3회 세척한 다음 형질전환 식물체 또는 야생형 식물체로부터 분리한 총 수용성 단백질을 다양한 농도로 넣어 2 시간 동안 37 ℃에서 반응시켰다. 이후 1차 항체 및 2차 항체 반응은 ELISA에 의한 LTB 단백질의 정량과 동일한 방법으로 실시하였다.Monosialoganglioside GM1 was diluted in bicarbonate buffer at pH 9.6 and placed in 100 μl in each well of a microtiter plate and coated at 4 ° C. overnight. As a control, each well was coated with 100 μl of BSA (3.0 μg ml −1 ). Plates were washed three times with PBST each and reacted with 1% BSA diluted with 0.01 M PBS to inhibit nonspecific reactions. The plate was washed three times with PBST, and then the total water-soluble protein isolated from the transformed or wild-type plants was added at various concentrations and reacted at 37 ° C for 2 hours. Since the primary antibody and secondary antibody reaction was carried out in the same manner as the quantification of LTB protein by ELISA.

도 10은 본 발명의 형질전환 식물로부터 발현된 재조합 LTB 단백질의 GM1-강글리오사이드에 대한 강한 결합력을 나타내는 그래프로, 음성대조군인 BSA에 대해서는 결합력을 나타내지 않았다. 이러한 결과는 식물체에서 유도한 LTB 서브유닛이 GM1에 협력적으로 잘 결합하는 천연의 활성을 유지하고 있음을 의미하는 것이다.10 is a graph showing the strong binding capacity of the recombinant LTB protein expressed from the transgenic plants of the present invention to GM1-ganglioside, it did not show the binding capacity for the negative control BSA. These results indicate that the plant-derived LTB subunit maintains its natural activity of cooperatively binding to GM1.

상기 형질전환 식물중 재조합 LTB 단백질을 보다 많이 발현하는 형질전환 식물체(2번)를, 대한민국 대전시 유성구에 소재한 생명과학연구원 유전자은행에니코티아나 타바큠/pMY-CH-LTB(Nicotiana tabacum/pMY-CH-LTB)로 2003년 3월 21일자로 기탁하였으며, 수탁번호 KCTC 10447BP를 받았다.The transgenic plants expressing more recombinant LTB protein in the transgenic plants (No. 2), Nicotiana Tabacum / pMY-CH-LTB (Nicotiana tabacum / pMY-CH) to the Gene Bank of Life Science Research Institute located in Yuseong-gu, Daejeon, Korea -LTB), dated March 21, 2003, and received accession number KCTC 10447BP.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 엽록체 게놈에 동물질환 유발성 항원인 대장균 장독소 B 서브유닛을 도입하여 핵 형질전환에 비하여 약 250배 향상된 발현시스템을 확인하였다. 본 발명의 방법으로 동물질환 유발성 항원을 발현하는 식물을 동물에 식이시켜 간단하고도 효율적으로 동물의 면역반응을 형성시킬 수 있다.As mentioned above, the present invention introduced an E. coli enterotoxin B subunit, an animal disease-causing antigen into the chloroplast genome, and confirmed an expression system about 250-fold improvement compared to nuclear transformation. A plant expressing an animal disease-causing antigen can be dieted in an animal by the method of the present invention to form an animal's immune response simply and efficiently.

<110> YANG, Moon-Sik KANG, Tae-Jin <120> HIGH EXPRESSION METHOD OF THE B SUBUNIT OF E. COLI HEAT-LABILE ENTEROTOXIN IN THE CHLOROPLAST OF PLANTS <130> dpp20030302 <160> 10 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer for amplifying LTB <400> 1 ggggaattca ggaggttcag tcatggctcc ccagtctatt acagaac 47 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer for amplifying LTB <400> 2 gggggtaccc tagttttcca tactgattgc 30 <210> 3 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 1F primer <400> 3 aaaacccgtc ctcagttcgg attgc 25 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 1R primer <400> 4 ccgcgttgtt tcatcaagcc ttacg 25 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 2F primer <400> 5 ctgtagaagt caccattgtt gtgc 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 2R primer <400> 6 tgactgccca cctgagagcg gaca 24 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 3F primer <400> 7 tcctcagttc ggattgcagg c 21 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 3R primer <400> 8 gggggtaccc tagttttcca tactgattgc 30 <210> 9 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4F primer <400> 9 ggggaattca ggaggttcag tcatggctcc ccagtctatt acagaac 47 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4R primer <400> 10 tatgccatcc taaggtgctg c 21<110> YANG, Moon-Sik          KANG, Tae-Jin <120> HIGH EXPRESSION METHOD OF THE B SUBUNIT OF E. COLI HEAT-LABILE          ENTEROTOXIN IN THE CHLOROPLAST OF PLANTS <130> dpp20030302 <160> 10 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer for amplifying LTB <400> 1 ggggaattca ggaggttcag tcatggctcc ccagtctatt acagaac 47 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer for amplifying LTB <400> 2 gggggtaccc tagttttcca tactgattgc 30 <210> 3 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 1F primer <400> 3 aaaacccgtc ctcagttcgg attgc 25 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 1R primer <400> 4 ccgcgttgtt tcatcaagcc ttacg 25 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 2F primer <400> 5 ctgtagaagt caccattgtt gtgc 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 2223 primer <400> 6 tgactgccca cctgagagcg gaca 24 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 3F primer <400> 7 tcctcagttc ggattgcagg c 21 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 3R primer <400> 8 gggggtaccc tagttttcca tactgattgc 30 <210> 9 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4F primer <400> 9 ggggaattca ggaggttcag tcatggctcc ccagtctatt acagaac 47 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4R primer <400> 10 tatgccatcc taaggtgctg c 21

Claims (12)

(a) 엽록체 rRNA 오페론 프로모터(Prrn);(a) chloroplast rRNA operon promoter (Prrn); (b) 리보솜 결합 염기서열;(b) ribosomal binding sequences; (c) 항생제 저항성 유전자;(c) antibiotic resistance genes; (d) 동물 질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드; 및(d) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding an animal disease causing antigen; And (e) 엽록체 psbA 유전자의 3'-비번역 부위(e) 3'-untranslated region of chloroplast psbA gene 를 포함하는 식물 엽록체 형질전환용 항원 발현 카세트.An antigen expression cassette for plant chloroplast transformation comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 동물질환 유발성 항원은 대장균 장독소 B 서브유닛인 것인 항원 발현 카세트.The antigen expression cassette of claim 1, wherein the animal disease-causing antigen is E. coli enterotoxin B subunit. 제 1항 또는 2항의 항원 발현 카세트를 포함하는 벡터.A vector comprising the antigen expression cassette of claim 1. 제 3항에 있어서, 상기 벡터는 pMY-CH-LTB 벡터인 것인 벡터.The vector of claim 3, wherein the vector is a pMY-CH-LTB vector. 제 1항 또는 제 2항의 항원 발현 카세트가 엽록체 게놈상에 상동재조합에 의하여 삽입된 형질전환 식물.The transgenic plant of claim 1 or 2, wherein the antigen expression cassette is inserted by homologous recombination on the chloroplast genome. 제 5항에 있어서, 상기 식물은 동물 식용 식물인 것인 식물.The plant of claim 5, wherein the plant is an animal edible plant. 제 5항에 있어서, 상기 식물은 식물전체, 식물조직 또는 식물세포인 것인 식물.6. The plant of claim 5, wherein the plant is a whole plant, plant tissue or plant cell. 제 5항에 있어서, 상기 식물은니코티아나 타바큠/pMY-CH-LTB(Nicotiana tabacum/pMY-CH-LTB)(KCTC 10447BP)인 것인 식물.The method of claim 5, wherein the plant is Nikko tiahna other Vacuum / pMY-CH-LTB (Nicotiana tabacum / pMY-CH-LTB) (KCTC 10447BP) would plants. 제 5항의 형질전환 식물로부터 생산되는 동물질환 유발성 항원 단백질.Animal disease-causing antigen protein produced from the transgenic plant of claim 5. 제 1항 또는 제 2항의 항원 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 식물 엽록체로부터 동물질환 유발성 항원을 대량 생산하는 방법.A method of mass-producing an animal disease-causing antigen from a plant chloroplast by inserting the antigen expression cassette of claim 1 into the chloroplast genome of a plant. 제 5항의 형질전환 식물 또는 제 9항의 대장균 장독소 B 서브유닛 재조합 단백질을 포함하는 항-대장균 장독소 백신 조성물.An anti-E. Coli enterotoxin vaccine composition comprising the transformed plant of claim 5 or the E. coli enterotoxin B subunit recombinant protein of claim 9. (a) 동물질환 유발성 항원을 코딩하는 염기서열을 포함하는 뉴클레오타이드를 식물의 엽록체 상에서 발현가능하도록 포함하는 발현 카세트를 제조하고;(a) preparing an expression cassette comprising a nucleotide comprising a nucleotide sequence encoding an animal disease-causing antigen on a chloroplast of a plant; (b) 상기 발현 카세트를 식물의 엽록체 게놈상에 삽입시켜 형질전환 식물을 제조하고;(b) inserting said expression cassette onto the chloroplast genome of the plant to produce a transgenic plant; (c) 상기 형질전환 식물을 배양하여 재조합 항원 단백질을 생산하고; 및(c) culturing the transgenic plant to produce a recombinant antigenic protein; And (d) 상기 생산된 재조합 항원 단백질 또는 이를 포함하는 식물을 동물에 투여하여 동물질환 유발성 항원에 대한 항체를 형성시키는 것(d) administering the produced recombinant antigen protein or a plant comprising the same to an animal to form an antibody against an animal disease-causing antigen 을 포함하는 면역형성방법.Immunogenesis method comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101160095B1 (en) * 2009-12-16 2012-06-26 경기도 Transformed rice for expressing genes having vaccine activity of diarrhea and process for producing the same
KR101233018B1 (en) * 2010-02-05 2013-02-13 전북대학교산학협력단 Transformed plant-culture by E.coli heat labile toxin B sub-unit gene, vaccine comprising thereof

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