KR20150122011A - Pharmaceutical Compositions for Preventing or Treating Spinal Muscular Atrophy - Google Patents

Pharmaceutical Compositions for Preventing or Treating Spinal Muscular Atrophy Download PDF

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KR20150122011A
KR20150122011A KR1020140048329A KR20140048329A KR20150122011A KR 20150122011 A KR20150122011 A KR 20150122011A KR 1020140048329 A KR1020140048329 A KR 1020140048329A KR 20140048329 A KR20140048329 A KR 20140048329A KR 20150122011 A KR20150122011 A KR 20150122011A
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splicing
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심해홍
조성희
정학수
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광주과학기술원
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Abstract

The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating spinal muscular atrophy comprising PTB-associated splicing factor (PSF) or polynucleotide coding the same as an active ingredient. According to the present invention, the PSF increases mRNA formation comprising exon 7 when splicing SMN2 pre-mRNA. Therefore, the composition of the present invention can prevent or treat spinal muscular atrophy by controlling splicing of SMN2 pre-mRNA.

Description

척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물{Pharmaceutical Compositions for Preventing or Treating Spinal Muscular Atrophy}Technical Field [0001] The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating spinal muscular atrophy,

본 발명은 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating spinal muscular atrophy.

척수성 근위축증(spinal muscular atrophy, SMA)은 상염색체 열성 유전질환으로서 신생아 11,000명당 1명의 비율로 발생한다. 타입 I SMA 환자들의 경우 척수의 전각에 있는 운동 뉴런(motor neuron)들이 심각하게 손상되어있으며 호흡기관의 지지가 없는데, 보통 두 살이 되기 전에 사망한다. 결과적으로 SMA는 유아 사망의 주요한 원인 중 하나이다. SMA의 유전적인 원인은 SMN1 유전자의 결실 또는 돌연변이이다(1). 인간에게는 두 개의 SMN 유전자가 있는데, SMA 환자들의 경우 SMN1 유전자에 결함이 있다. SMN1 유전자는 전체 길이의(full-length) 기능적인 SMN 단백질을 인코드하고 있다. 기능적인 SMN 단백질은 U snRNP 복합체의 조립과 분해를 조절하며 신경 세포에서 -actin mRNA의 수송을 감독하기도 한다(2-9). 한편, SMN2 유전자는 SMA 환자들에게서 손상되지 않고 온전한 상태로 남아있지만, SMN1 유전자와는 몇 개의 다른 뉴클레오타이드를 포함하고 있다(10-12). 이로 인해, SMN2 pre-mRNA는 SMA 단백질의 완전한 기능에 필수적인 엑손(exon) 7이 빠져있는 SMN7 단백질을 인코드하는 mRNA 변종으로 스플라이싱 된다. SMN7 단백질은 올리고머를 잘 형성하지 못하기 때문에 급속하게 분해되어 세포 내에 거의 존재하지 않게 된다(13). SMA 환자들의 경우, 대부분 SMN2 유전자로부터 기능을 하지 못하는 SMN7 단백질이 만들어지며, 전체 길이의(full-length) 기능적인 SMN 단백질은 아주 적은 양만이 만들어진다(14, 15). 따라서 SMA 환자들에서 엑손 7이 포함되어 있는 SMN2 mRNA가 더 많이 만들어질 경우, SMN1 유전자의 결실 또는 손상으로 인한 문제점을 어느 정도까지는 보완할 수 있다. 이러한 연구결과들을 기초로, 엑손 7을 SMN2 mRNA에 포함시키는 것을 향상시킴으로써 더 많은 전체 길이의 기능적인 SMN 단백질을 생산하게 하여 SMA를 치료하고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있다. Spinal muscular atrophy (SMA) is an autosomal recessive genetic disorder that occurs at a rate of one per 11,000 newborns. In Type I SMA patients, motor neurons in the spinal cord's forehead are severely damaged and do not support the respiratory system, usually before the age of two. As a result, SMA is one of the leading causes of infant mortality. The genetic cause of SMA is the deletion or mutation of the SMN1 gene (1). There are two SMN genes in humans, and SMN1 genes are defective in SMA patients. The SMN1 gene encodes a full-length functional SMN protein. Functional SMN proteins regulate the assembly and degradation of the U snRNP complex and may also control the transport of -actin mRNA in neurons (2-9). On the other hand, the SMN2 gene remains intact and intact in SMA patients, but contains several different nucleotides from the SMN1 gene (10-12). Because of this, the SMN2 pre-mRNA is spliced into an mRNA variant encoding the SMN7 protein that lacks the exon 7 essential for the full function of the SMA protein. Since SMN7 protein does not form oligomers well, it breaks down rapidly and is almost nonexistent in cells (13). In SMA patients, most SMN7 proteins are produced that do not function from the SMN2 gene, and only a small amount of the full-length functional SMN protein is produced (14, 15). Therefore, when SMN2 mRNA containing exon 7 is produced in SMA patients, the problem caused by deletion or damage of SMN1 gene can be compensated to some extent. Based on these results, many studies have been made to treat SMA by enhancing the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA, thereby producing more full-length functional SMN protein.

SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱(splicing)은 복합적인 포지티브 및 네거티브 인자들에 의해 조절된다. hnRNP A1은 엑손 7이 SMN mRNA에 포함되는 것을 억제하는데, SMN2 pre-mRNA의 C-T 돌연변이는 hnRNP A1에 대한 결합부위를 제공하여 엑손 7의 스키핑(skipping)을 촉진시킨다(16, 17). 반면에, SRSF1는 C-T 돌연변이와 상호작용하여 엑손 7이 포함되는 것을 촉진시킨다(18). 이외에도, tra2, SRp30, hnRNP Q 및 Sam68이 엑손 7이 포함되는 것을 촉진시키는 조절 인자로 알려져 있다(19-22). 또한 엑손 7, 인트론 6 및 인트론 7상의 여러 RNA 서열이 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱을 위한 인핸서제(enhancer) 또는 인히비터(inhibitor)로 발견되었다(23-25). 하지만 엑손 7의 스플라이싱을 타겟팅하여 더 나은 치료제를 개발하기 위해서는 엑손 7의 스플라이싱 기작을 더 상세하게 이해하는 것이 필요하다.Exon 7 splicing of SMN2 pre-mRNA is regulated by complex positive and negative factors. hnRNP A1 inhibits the inclusion of exon 7 into SMN mRNA, while the C-T mutation of SMN2 pre-mRNA promotes skipping of exon 7 by providing a binding site for hnRNP A1 (16, 17). On the other hand, SRSF1 interacts with the C-T mutation and promotes the inclusion of exon 7 (18). In addition, tra2, SRp30, hnRNP Q, and Sam68 are known as regulators that promote the inclusion of exon 7 (19-22). Several RNA sequences on exon 7, intron 6 and intron 7 have also been identified as enhancers or inhibitors for exon 7 splicing of SMN2 pre-mRNA (23-25). However, in order to develop better therapeutic agents targeting the splicing of exon 7, it is necessary to understand the splicing mechanism of exon 7 in more detail.

PSF(PTB-associated splicing factor)는 처음에는 PTB와 복합체를 형성하는 단백질로 발견되었다(27, 28). PTB-PSF 복합체는 이어맞추기복합체(spliceosome) 형성 초기에 필요하며 촉매작용 단계(catalytic step) II에서 필수적이기 때문에(27, 29, 30), PSF 는 pre-mRNA 스플라이싱의 조절에서 중요한 역할을 할 것으로 생각되어 왔다. 예컨대, PSF는 tau 및 CD45 pre-mRNA의 선택적 스플라이싱(alternative splicing)을 조절하는 것으로 알려져 있으며(31, 32), U5 snRNA의 3` 말단의 퓨린이 풍부한 서열(purine rich sequence)과 접촉하여 전사 활성인자-의존적인 pre-mRNA 처리과정의 자극을 매개할 수 있다(33). PSF는 pre-mRNA 스플라이싱에서의 역할 외에도 전사와 해독과정(transcription and translation) 뿐만 아니라 암 형성과 암세포 증식과정에서도 중요한 역할을 한다(34-40).The PTB-associated splicing factor (PSF) was first discovered as a protein complex with PTB (27, 28). Since PTB-PSF complexes are necessary at the beginning of spliceosome formation and are essential in the catalytic step II (27, 29, 30), PSF plays an important role in the regulation of pre-mRNA splicing It has been thought to do. For example, PSF is known to regulate alternative splicing of tau and CD45 pre-mRNA (31, 32), and is associated with a purine rich sequence at the 3 'end of U5 snRNA Can mediate the stimulation of transcriptional activator-dependent pre-mRNA processing (33). In addition to its role in pre-mRNA splicing, PSF plays an important role in cancer formation and cancer cell proliferation as well as in transcription and translation (34-40).

본 발명자들은 PSF가 SMN2 pre-mRNA 스플라이싱에서 새로운 조절인자라는 것을 발견하였다. 즉, PSF가 엑손 7의 인핸서(enhancer) 서열인 GAAGGA와 상호작용하여 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 향상시킨다는 것을 확인하였다. 이러한 발견은 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱이 어떻게 조절되는가를 더 상세하게 이해할 수 있는 단서를 제공해 주며, 이를 이용하여 새로운 치료제를 개발할 가능성을 열어준다.
The present inventors have found that PSF is a novel regulator of SMN2 pre-mRNA splicing. That is, it was confirmed that PSF interacted with GAAGGA, an enhancer sequence of exon 7, to improve the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA. These findings provide clues to further understand how splicing of SMN2 pre-mRNAs is regulated and open up the possibility of developing new therapeutic agents.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱 조절을 통하여 척수성 근위축증을 예방 또는 치료할 수 있는 방법 개발을 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 척수성 근위축증 환자 세포에서 PSF의 과발현에 의해 SMN2 pre-mRNA 스플라이싱시 엑손 7이 포함된 mRNA 생성이 현저히 증가함을 발견하였고, 이를 이용한 상기 질환의 예방 또는 치료 가능성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made efforts to develop a method for preventing or treating spinal muscular atrophy by controlling the splicing of SMN2 pre-mRNA. As a result, it was found that mRNA production including exon 7 was significantly increased during SMN2 pre-mRNA splicing by overexpression of PSF in spinal muscular atrophy patients, and by using this, Thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of spinal muscular atrophy.

본 발명의 또 다른 목적은 척추성 근위축증 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 데 있다.
It is yet another object of the present invention to provide a method for screening for a therapeutic agent for spinal muscular atrophy.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 PSF(PTB-associated splicing factor) 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 유효성분으로 포함하는 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a pharmaceutical composition for preventing or treating spinal muscular atrophy comprising, as an active ingredient, a PTB-associated splicing factor (PSF) or a polynucleotide encoding the same.

본 발명자들은 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱 조절을 통하여 척수성 근위축증을 예방 또는 치료할 수 있는 방법 개발을 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 척수성 근위축증 환자 세포에서 PSF의 과발현에 의하여 SMN2 pre-mRNA 스플라이싱시 엑손 7 포함형의 mRNA 생성이 현저히 증가함을 확인하였고, 이를 이용한 상기 질환의 예방 또는 치료 가능성을 확인하였다.The present inventors have made efforts to develop a method for preventing or treating spinal muscular atrophy by controlling the splicing of SMN2 pre-mRNA. As a result, it was confirmed that mRNA production of exon 7-containing type was significantly increased in SMN2 pre-mRNA splicing by overexpression of PSF in patients with spinal muscular atrophy, and the prevention or treatment of the disease was confirmed by using this.

척수성 근위축증은 SMN1 유전자의 결실이나 돌연변이에 의해서 기능적 SMN 단백질의 생성이 부족하게 되어 발생하는 유전 질환으로 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 상기 PSF는 SMN2 pre-mRNA의 선택적 스플라이싱 시 엑손 7 포함형의 mRNA 형성을 증가시켜 엑손 7을 포함하는 기능적인 SMN 단백질의 생성을 증가시킴으로써, 엑손 7이 누락된 비 기능적인 SMN 단백질의 대량 생성으로 발생하는 척수성 근위축증을 예방 또는 치료할 수 있다.Spinal muscular atrophy is known to be a genetic disorder caused by lack of functional SMN protein production due to deletion or mutation of SMN1 gene. According to the present invention, the PSF increases the production of exon 7-containing mRNA by selective splicing of SMN2 pre-mRNA, thereby increasing the production of functional SMN protein containing exon 7, Spinal muscular atrophy caused by massive production of SMN protein can be prevented or treated.

본 명세서에서 사용된 용어, 엑손 7 포함형의 mRNA는 SMN1 또는 SMN2 유전자로부터 전사된 pre-mRNA에서 스플라이싱을 거쳐 형성된 엑손 1부터 엑손 8까지 포함하고 있는 mRNA를 의미한다. 상기 엑손 7 포함형 mRNA는 기능적인 SMN 단백질을 코딩하고 있다.As used herein, the term exon 7-containing mRNA refers to SMN1 Or an exon 1 through exon 8 formed by splicing in pre-mRNA transcribed from SMN2 gene. The exon 7-containing mRNA encodes a functional SMN protein.

본 발명의 어떤 구현예에 따르면, 상기 PSF에 의한 엑손 7 포함형의 mRNA 형성 증가 효과는, PSF가 SMN2 pre-mRNA 엑손 7의 퓨린-풍부 서열(purine-rich sequence) 내의 GAAGGA에 결함함으로써 달성된다. 상기 GAAGGA 서열은 PSF가 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱 조절을 위하여 상기 pre-mRNA 엑손 7에 결합하는 부위로서, 본 발명자들이 새로이 규명한 PSF의 결합서열이다.According to some embodiments of the present invention, the effect of increasing the mRNA formation of the exon 7-containing form by the PSF is achieved by inserting the PSF into the GAAGGA in the purine-rich sequence of the SMN2 pre-mRNA exon 7 . The GAAGGA sequence is a binding sequence of the PSF newly identified by the present inventors, in which PSF binds to the pre-mRNA exon 7 for the splicing control of SMN2 pre-mRNA.

본 발명의 치료 전략은 크게 단백질 치료와 유전자 치료로 분류할 수 있다.The therapeutic strategies of the present invention can be roughly divided into protein treatment and gene therapy.

본 발명의 단백질 치료제 전략은 PSF 단백질을 이용하는 것으로서, 척수성 근위축증이 효과적으로 예방 또는 치료되기 위해서는 상기 PSF가 세포 내로 침투하여야 한다. 이를 위해 상기 PSF에 단백질 운반 도메인(protein transduction domain, PTD)을 직접 혹은 링커를 통하여 결합할 수 있다. 즉, 본 발명의 약제학적 조성물의 유효성분인 PSF를 세포 내로 도입(permeable peptide transduction)하기 위하여 단백질 운반 도메인을 상기 단백질과 융합하여 융합 단백질을 만들 수 있는 것이다. 상기 단백질 운반 도메인은 라이신/아르기닌 등 기본 아미노산 잔기들을 주로 포함하고 있어서 이와 융합된 단백질들을 세포막을 투과시켜 세포 내로 침투시키는 역할을 한다.The protein therapeutic strategy of the present invention uses a PSF protein. In order for the spinal muscular atrophy to be effectively prevented or treated, the PSF must penetrate into cells. To this end, the protein transduction domain (PTD) can be bound to the PSF directly or through a linker. That is, a fusion protein can be prepared by fusing a protein transport domain with the protein in order to introduce PSF, which is an effective component of the pharmaceutical composition of the present invention, into cells (permeable peptide transduction). The protein transport domain mainly contains basic amino acid residues such as lysine / arginine, and functions to permeate the proteins fused therewith through the cell membrane to penetrate into cells.

본 발명에서 이용 가능한 단백질 운반 도메인(PTD)으로는, HIV-1 Tat 단백질, 초파리 안테나페디아의 homeodomain, HSV VP22 전사조절단백질, vFGF에서 유도된 MTS 펩타이드, 페네트라틴, 트랜스포탄 및 Pep-1 펩타이드에서 유래된 서열 등이 있다.Protein delivery domains (PTDs) that can be used in the present invention include, but are not limited to, HIV-1 Tat protein, homeodomain of Drosophila Antennapedia, HSV VP22 transcriptional regulatory protein, vFGF-derived MTS peptide, penetralin, trans- And the like.

또한, 본 발명에 의하여 척수성 근위축증이 효과적으로 예방 또는 치료되기 위해서는, PSF가 핵 내로 안정하게 침투될 필요가 있다. 즉, 상기 PSF가 타겟팅 하는 pre-mRNA(예컨대, SMN2 pre-mRNA)가 핵 내에 위치하고 있기 때문에, PSF가 타겟 pre-mRNA에 결합하여 이의 스플라이싱을 조절할 수 있기 위해서는 핵 내로의 안정적인 침투가 필요한 것이다.Further, in order to effectively prevent or treat spinal muscular atrophy according to the present invention, the PSF needs to be stably infiltrated into the nucleus. That is, since the pre-mRNA (for example, SMN2 pre-mRNA) targeted by the PSF is located in the nucleus, stable infiltration into the nucleus is required for the PSF to bind to the target pre-mRNA to control its splicing. will be.

이를 위한 방안의 하나로, 상기 PSF의 N- 또는 C-말단에, 직접 또는 링커를 통하여 핵에 위치시키게 하는 서열(Nuclear localization sequence, NLS)을 융합시킬 수 있다. NLS는 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 문헌에 널리 기술되어 있으므로, 임의의 공지된 기능적인 NLS가 사용 될 수 있다. 실제 실험적으로 결정되어 예측 또는 제안된 NLS 및 이를 동정하는 전략은 Lange et al., J. Biol. Chem. 2007, 282(8), 5101-5105; Makkerh et al., Current Biology 1996, 6(8), 1025-1027; Leslie et al., Methods 2006, 39, 291-308; 및 Lusk et al. Nature Reviews MCB 2007, 8, 414-420 에 개시되어 있다.As a method for this purpose, a Nuclear localization sequence (NLS) can be fused to the N- or C-terminus of the PSF, either directly or through a linker. NLS is well known in the art and is widely described in the literature, so any known functional NLS can be used. Actually experimentally determined and predicted or proposed NLS and strategies for identifying it are described in Lange et al., J. Biol. Chem . 2007, 282 (8), 5101-5105; Makkerh et al., Current Biology 1996, 6 (8), 1025-1027; Leslie et al., Methods 2006, 39, 291-308; And Lusk et al. Nature Reviews MCB 2007, 8, 414-420.

본 발명에서, 상기 PSF의 세포와 핵 내 침투에 관한 내용은 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 이용하는 경우에도 적용될 수 있다.In the present invention, the content of the PSF with respect to cell and nuclear penetration can also be applied to the case of using a PSF-coding polynucleotide.

본 발명의 유전자 치료제 전략은 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 이용하는 것으로서, 본 발명의 조성물은 유전자 치료 분야에서 통상적으로 공지된 다양한 운반 방법을 통하여 생체 내에 적용될 수 있다.The gene therapeutic strategy of the present invention uses PSF-coding polynucleotide, and the composition of the present invention can be applied in vivo through various transportation methods commonly known in the field of gene therapy.

본 발명의 어떤 구현예에 따르면, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드는 네이키드 DNA(naked DNA)이거나 유전자 전달체에 포함되어 있다. PSF를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하는 유전자 전달체를 유효성분으로 이용하는 경우, PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 적합한 발현 컨스트럭트(expression construct)내에 존재하는 것이 바람직하다.According to some embodiments of the present invention, the polynucleotide of the present invention is naked DNA or contained in a gene carrier. When a gene carrier containing a polynucleotide sequence encoding a PSF is used as an active ingredient, the PSF-encoding polynucleotide is preferably present in a suitable expression construct.

본 명세서에서 사용된, 용어 유전자 전달체는 유전자가 세포 내로 전달되는 것을 도와주는 물질을 의미하며, 유전자 전달은 유전자의 세포 내 침투(transduction)와 동일한 의미를 가진다. 조직 수준에서, 상기 용어 유전자 전달은 유전자의 확산(spread)과 동일한 의미를 가진다. 따라서 본 발명의 유전자 전달 시스템은 유전자 침투 시스템 및 유전자 확산 시스템으로 기재될 수 있다.As used herein, the term gene carrier refers to a substance that helps to transfer a gene into a cell, and gene transfer has the same meaning as transduction of a gene into a cell. At the tissue level, the term gene transfer has the same meaning as the spread of a gene. Therefore, the gene delivery system of the present invention can be described as a gene penetration system and a gene diffusion system.

상기 발현 컨스트럭트에서, PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 프로모터에 작동적으로 연결될 수 있다. 상기 용어작동적으로 연결된은 핵산 발현 조절 서열(예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. 본 발명에 있어서, PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드에 결합된 프로모터는, 동물세포(예컨대, 포유동물 세포)에서 작동하여 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 지놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대, CMV(cytomegalo virus) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터 및 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In such expression constructs, the PSF-coding polynucleotide may be operatively linked to a promoter. Refers to a functional linkage between a nucleic acid sequence that is operatively linked to the term nucleic acid expression control sequence (e.g., an array of promoter, signal sequence, or transcription factor binding site) and another nucleic acid sequence, Regulate the transcription and / or translation of the sequence. In the present invention, a promoter bound to a PSF-coding polynucleotide is one capable of regulating the transcription of a PSF-coding polynucleotide by working in an animal cell (for example, a mammalian cell), including a promoter derived from a mammalian virus, A cytomegalo virus (CMV) promoter, an adenovirus late promoter, a vaccinia virus 7.5K promoter, an SV40 promoter, an HSV tk promoter, an RSV promoter, an EF1 alpha promoter, a metallo Promoter of the human IL-2 gene, a promoter of the human IFN gene, a promoter of the human IL-4 gene, a promoter of the human lymphotoxin gene, and a promoter of the human GM-CSF gene. But is not limited thereto.

본 발명에서 이용되는 발현 컨스트럭트는 폴리 아네닐화 서열을 포함할 수 있다(예컨대, 소성장 호르몬 터미네이터 및 SV40 유래 폴리 아데닐화 서열).The expression constructs used in the present invention may comprise polyanenylation sequences (e. G. Bovine growth hormone terminator and SV40-derived polyadenylation sequences).

본 발명의 어떤 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 프로모터-PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드 서열-폴리 아데닐화 서열의 구조를 갖는다.According to some embodiments of the present invention, the PSF-coding polynucleotide used in the present invention has the structure of a promoter-PSF-coding polynucleotide sequence-polyadenylation sequence.

본 발명의 유전자 전달 시스템은 다양한 형태로 제작할 수 있는데, 이는 (i) 네이키드(naked) 재조합 DNA 분자, (ii) 플라스미드, (iii) 바이러스 벡터 그리고 (iv) 상기 네이키드 재조합 DNA 분자 또는 플라스미드를 내포하는 리포좀(liposome) 또는 니오좀(niosome)의 형태로 제작할 수 있다.The gene delivery system of the present invention can be constructed in various forms including (i) naked recombinant DNA molecules, (ii) plasmids, (iii) viral vectors, and (iv) the naked recombinant DNA molecules or plasmids It can be produced in the form of a liposome or a niosome.

PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드 서열은 통상적인 유전자 치료에 이용되는 모든 유전자 전달 시스템에 적용될 수 있으며, 예컨대 플라스미드, 아데노바이러스(Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res. 3:2075-2080(1997)), 아데노-관련 바이러스(Adeno-associated viruses: AAV, Lashford LS., et al., Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 레트로바이러스(Gunzburg WH, et al., Retroviral vectors. Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), 렌티바이러스(Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104(11):R55-62(1999)), 헤르페스 심플렉스 바이러스(Chamber R., et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 92:1411-1415(1995)), 배시니아 바이러스(Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10:649-657(1999)), 리포좀(Methods in Molecular Biology, Vol 199, S.C. Basu and M. Basu (Eds.), Human Press 2002) 또는 니오좀에 적용될 수 있다.PSF-coding polynucleotide sequences can be applied to all gene delivery systems used in conventional gene therapy, such as plasmids, adenoviruses (Lockett LJ, et al., Clin. Cancer Res. 3: 2075-2080 (1997) , Adeno-associated viruses (AAV, Lashford LS., Et al., Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), retroviruses (Gunzburg WH, et al., Retroviral vectors. Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), lentivirus (Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104 (11): R55-62 (1999)), herpes simplex virus (Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10: 649-657 (1999)), Liposomes (Methods in Molecular Biology, Vol. 199, SC Basu and M. Basu (Eds.), Human Press 2002) or niosomes.

본 발명의 어떤 구현예에 따르면, 본 발명의 유전자 전달 시스템은 플라스미드로 구현될 수 있다.
According to some embodiments of the present invention, the gene delivery system of the present invention may be embodied as a plasmid.

a. 플라스미드a. Plasmid

플라스미드는 매우 간편하고 용이하게 다룰 수 있는 유전자 전달 시스템으로서 당업계에서 널리 이용되고 있다. 본 발명에 있어서, PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하는 플라스미드는, 바람직하게는 동물세포, 보다 바람직하게는 포유동물 세포에서 작동하여 PSF를 발현할 수 있는 것으로서, 당업계에 잘 알려진 발현 벡터들을 포함한다. 예를 들어, pcDNA3, pcDNA3.1 시리즈(예: pcDNA3.1D/V5-His-TOPO, pcDNA3.1/mycHisC(-)), pcDNAI, pTracer-SV40, pCDM8, pCEP4, pRc/CMV, pREP9, pCDM8, pCR2.1, pCR3.1, pCRIII, pSG5, pCMV4, pCMV/Nu/Myc, pGW1, pEGFP-C2, pC1-S65T, YIp5, YCpl9, pMSG, pAV009/A+, pMAMneo-5, pSecTag2B 또는 yT&A 벡터를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Plasmids are widely used in the art as gene delivery systems that are very simple and easy to handle. In the present invention, the plasmid comprising the PSF-coding polynucleotide sequence is preferably capable of expressing PSF by working in animal cells, more preferably mammalian cells, and includes expression vectors well known in the art do. For example, pcDNA3, pcDNA3.1 series (such as pcDNA3.1D / V5-His-TOPO, pcDNA3.1 / mycHisC (-)), pcDNAI, pTracer-SV40, pCDM8, pCEP4, pRc / CMV, pREP9, pCDM8 , pCR2.1, pCR3.1, pCRIII, pSG5, pCMV4, pCMV / Nu / Myc, pGW1, pEGFP-C2, pC1-S65T, YIp5, YCpl9, pMSG, pAV009 / A +, pMAMneo-5, pSecTag2B or yT & But are not limited to,

b. 아데노바이러스b. Adenovirus

아데노바이러스는 중간 정도의 지놈 크기, 조작의 편의성, 높은 타이터, 광범위한 타깃세포 및 우수한 감염성 때문에 유전자 전달 벡터로서 많이 이용되고 있다. 지놈의 양 말단은 100-200 bp의 ITR(inverted terminal repeat)를 포함하며, 이는 DNA 복제 및 패키징에 필수적인 시스 엘리먼트이다. 지놈의 E1 영역(E1A 및 E1B)은 전사 및 숙주 세포 유전자의 전사를 조절하는 단백질을 코딩한다. E2 영역(E2A 및 E2B)은 바이러스 DNA 복제에 관여하는 단백질을 코딩한다. 현재 개발된 아데노바이러스 벡터 중에서, E1 영역이 결여된 복제 불능 아데노바이러스가 많이 이용되고 있다. 한편, E3 영역은 통상적인 아데노바이러스 벡터에서 제거되어 외래 유전자가 삽입되는 자리를 제공한다(Thimmappaya, B. et al., Cell, 31:543-551(1982); 및 Riordan, J. R. et al., Science, 245:1066-1073(1989)). 따라서 본 발명의 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 결실된 E1 영역(E1A 영역 및/또는 E1B 영역) 또는 E3 영역에 삽입되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 결실된 E3 영역에 삽입된다. 본 명세서에서 바이러스 지놈 서열과 관련하여 사용되는 용어, 결실은 해당 서열이 완전히 결실된 것뿐만 아니라, 부분적으로 결실된 것도 포함하는 의미를 가진다.Adenoviruses are widely used as gene transfer vectors because of their moderate size, ease of manipulation, high titer, broad target cells and excellent infectivity. Both ends of the genome contain an inverted terminal repeat (ITR) of 100-200 bp, which is a sis element essential for DNA replication and packaging. The E1 regions of the genome (E1A and E1B) encode proteins that regulate transcription and transcription of host cell genes. The E2 regions (E2A and E2B) encode proteins involved in viral DNA replication. Of currently developed adenovirus vectors, non-replicable adenoviruses lacking the E1 region are widely used. On the other hand, the E3 region is removed from the conventional adenoviral vector to provide a site for insertion of a foreign gene (Thimmappaya, B. et al., Cell, 31: 543-551 (1982); and Riordan, JR et al. Science, 245: 1066-1073 (1989)). Thus, the PSF-coding polynucleotide of the present invention is preferably inserted into the deleted E1 region (E1A region and / or E1B region) or E3 region, more preferably inserted into the deleted E3 region. The term used herein in connection with the viral genome sequence, deletion, as used herein, is meant to include not only the complete deletion of the sequence but also the partial deletion.

또한, 아데노바이러스는 야생형 지놈의 약 105%까지 패킹할 수 있기 때문에, 약 2 kb를 추가적으로 패키징 할 수 있다(Ghosh-Choudhury et al., EMBO J., 6:1733-1739(1987)). 따라서 아데노바이러스에 삽입되는 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 아데노바이러스의 지놈에 추가적으로 결합시킬 수도 있다.In addition, since the adenovirus can pack up to about 105% of the wild type genome, about 2 kb can be additionally packaged (Ghosh-Choudhury et al., EMBO J., 6: 1733-1739 (1987)). Thus, PSF-encoding polynucleotides that are inserted into adenoviruses may additionally bind to the adenovirus genome.

아데노바이러스는 42개의 상이한 혈청형 및 A-F의 서브그룹을 갖는다. 이 중에서, 서브그룹 C에 속하는 아데노바이러스 타입 5가 본 발명의 아데노바이러스 벡터를 얻기 위한 가장 바람직한 출발물질이다. 아데노바이러스 타입 5에 대한 생화학적 및 유전적 정보는 잘 알려져 있다.The adenovirus has 42 different serotypes and a subgroup of A-F. Of these, adenovirus type 5 belonging to subgroup C is the most preferable starting material for obtaining the adenovirus vector of the present invention. Biochemical and genetic information on adenovirus type 5 is well known.

아데노바이러스에 의해 운반되는 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드는 에피좀(episome)과 동일한 방식으로 복제되며, 숙주세포에 대해 유전적독성이 매우 낮다. 따라서 본 발명에 있어서 아데노바이러스 유전자 전달 시스템을 이용한 유전자 치료가 매우 안전할 것으로 생각된다.
PSF-encoding polynucleotides carried by adenovirus are replicated in the same manner as episomes and have very low genetic toxicity to host cells. Therefore, in the present invention, gene therapy using an adenovirus gene delivery system is considered to be very safe.

c. 레트로바이러스c. Retrovirus

레트로바이러스는 자신의 유전자를 숙주의 지놈으로 삽입시키고, 대량의 외래 유전 물질을 운반할 수 있으며, 감염시킬 수 있는 세포의 스펙트럼이 넓기 때문에 유전자 전달 벡터로서 많이 이용되고 있다.Retroviruses are widely used as gene transfer vectors because they can insert their genes into host genomes, carry large quantities of foreign genetic material, and have a broad spectrum of cells that can be infected.

레트로바이러스 벡터를 구축하기 위해, PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 레트로바이러스의 서열 대신에 레트로바이러스 지놈에 삽입하여 복제 불능의 바이러스를 생산하게 한다. 비리온(virion)을 생산하기 위하여, gag, pol 및 env 유전자를 포함하지만 LTR(long terminal repeat)과 서열이 없는 패키징 세포주를 구축한다(Mann et al., Cell, 33:153-159(1983)). PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드, LTR 및 서열을 포함하는 재조합 플라스미드를 상기 세포주에 이입하면, 서열은 재조합 플라스미드의 RNA 전사체의 생산을 가능하게 하며, 이 전사체는 바이러스로 패키징되고, 바이러스는 배지로 배출된다(Nicolas and Rubinstein "Retroviral vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses, Rodriguez and Denhardt (eds.), Stoneham: Butterworth, 494-513(1988)). 재조합 레트로바이러스를 함유하는 배지를 수집하고 농축하여 유전자 전달 시스템으로 이용한다.In order to construct a retroviral vector, the PSF-coding polynucleotide is inserted into the retroviral genome in place of the sequence of the retrovirus to produce a non-replicating virus. In order to produce virions, a packaging cell line containing the gag, pol and env genes but without LTR (long terminal repeat) and sequence is constructed (Mann et al., Cell, 33: 153-159 (1983) ). Upon introduction of the recombinant plasmid containing the PSF-coding polynucleotide, LTR and sequence into the cell line, the sequence enables production of the RNA transcript of the recombinant plasmid, which transcript is packaged as a virus, (Nicolas and Rubinstein "Retroviral vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses, Rodriguez and Denhardt (eds.), Stoneham: Butterworth, 494-513 (1988)). The medium containing the recombinant retrovirus is harvested and concentrated to use as a gene delivery system.

2세대 레트로바이러스 벡터를 이용한 유전자 전달이 발표되었다. Kasahara et al. Science, 266:1373-1376(1994)에 의하면, 몰로니 뮤라인 류케미아 바이러스의 변이체를 제조하였고, 여기에서 EPO(erythropoietin) 서열을 엔벨로프 부위에 삽입하여 새로운 결합 특성을 갖는 키메릭 단백질을 생산하였다. 본 발명의 유전자 전달 시스템도 이와 같은 2세대 레트로바이러스 벡터의 구축 전략에 따라 제조될 수 있다.
Genetic transfer using a second generation retroviral vector was announced. Kasahara et al. According to Science, 266: 1373-1376 (1994), variants of Molonimurina leukemia virus were prepared, in which an EPO (erythropoietin) sequence was inserted into the envelope region to produce chimeric proteins with novel binding properties . The gene delivery system of the present invention can also be produced according to the construction strategy of the second generation retroviral vector.

d. AAV 벡터d. AAV vector

아데노-관련 바이러스(AAV)는 비분열 세포를 감염시킬 수 있고, 다양한 종류의 세포에 감염할 수 있는 능력을 가지고 있기 때문에 본 발명의 유전자 전달 시스템으로 적합하다. AAV 벡터의 제조 및 용도에 대한 상세한 설명은 미국 특허 제 5,139,941호 및 제4,797,368호에 상세하게 개시되어 있다.Adeno-associated virus (AAV) is suitable as a gene delivery system of the present invention because it can infect non-dividing cells and infect various types of cells. A detailed description of the preparation and use of AAV vectors is disclosed in detail in U.S. Patent Nos. 5,139,941 and 4,797,368.

유전자 전달 시스템으로서의 AAV에 대한 연구는 LaFace et al, Viology, 162:483486(1988), Zhou et al., Exp. Hematol. (NY), 21:928-933(1993), Walsh et al, J. Clin. Invest., 94:1440-1448(1994) 및 Flotte et al., Gene Therapy, 2:29-37(1995)에 개시되어 있다.A study of AAV as a gene delivery system is described in LaFace et al, Viology, 162: 483486 (1988), Zhou et al., Exp. Hematol. (NY), 21: 928-933 (1993), Walsh et al, J. Clin. Invest., 94: 1440-1448 (1994) and Flotte et al., Gene Therapy, 2: 29-37 (1995).

전형적으로, AAV 바이러스는 두 개의 AAV 말단 리피트(repeat)가 옆에 위치되어 있는 목적 유전자 서열을 포함하는 플라스미드(McLaughlin et al., J. Virol., 62:1963-1973(1988); 및 Samulski et al., J. Virol., 63:3822-3828(1989)) 및 말단 리피트가 없는 와일드 타입 AAV 코딩 서열을 포함하는 발현 플라스미드(McCarty et al., J. Virol., 65:2936-2945( 1991))를 동시 형질전환 시켜 제조된다.
Typically, the AAV virus is a plasmid (McLaughlin et al., J. Virol., 62: 1963-1973 (1988); and Samulski et al. (McCarty et al., J. Virol., 65: 2936-2945 (1991)), which contains wild-type AAV coding sequences without terminal repeats (McCarty et al., J. Virol., 63: 3822-3828 )). ≪ / RTI >

e. 다른 바이러스 벡터e. Other viral vectors

다른 바이러스 벡터들도 본 발명의 유전자 전달 시스템으로 이용할 수 있다. 배시니아 바이러스(Puhlmann M. et al., Human Gene Therapy 10:649-657(1999); Ridgeway, "Mammalian expression vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses. Rodriguez and Denhardt, eds. Stoneham: Butterworth, 467-492(1988); Baichwal and Sugden, "Vectors for gene transfer derived from animal DNA viruses: Transient and stable expression of transferred genes," In: Kucherlapati R, ed. Gene transfer. New York: Plenum Press, 117-148( 1986) 및 Coupar et al., Gene, 68:1-10(1988)), 렌티바이러스(Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104(11):R55-62(1999)) 또는 헤르페스 심플렉스 바이러스(Chamber R., et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 92:1411-1415(1995))로부터 유래된 벡터들도 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 세포 내로 운반할 수 있는 운반 시스템으로 이용될 수 있다.
Other viral vectors may also be used as the gene delivery system of the present invention. Rudgeway, "Mammalian expression vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses, Rodriguez and Denhardt, eds. "Transgenic and stable expression of transferred genes," In: Kucherlapati R, ed Gene transfer New York: Plenum (1988); (1986) and Coupar et al., Gene, 68: 1-10 (1988)), lentivirus (Wang G. et al., J. Clin. Invest. 104 (11): R55-62 (1999)) or vectors derived from herpes simplex virus (Chamber R., et al., Proc Natl Acad Sci USA 92: 1411-1415 (1995)) also carry the PSF-coding polynucleotide into cells Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

f. 리포좀f. Liposome

리포좀은 수상에 분산된 인지질에 의해 자동적으로 형성된다. 외래 DNA 분자를 리포좀에 의해 성공적으로 세포 내로 운반한 예는 Nicolau 및 Sene, Biochim. Biophys. Acta, 721:185-190(1982) 및 Nicolau et al., Methods Enzymol., 149:157-176(1987)에 개시되어 있다. 한편, 리포좀을 이용한 동물세포의 형질전환에 가장 많이 이용되는 시약으로는 Lipofectamine(Gibco BRL)이 있다. PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 내포한 리포좀은 엔도사이토시스, 세포 표면에로의 흡착 또는 플라즈마 세포막과의 융합 등의 기전을 통해 세포와 상호작용하여 세포 내로 PSF-코딩 폴리뉴클레오타이드를 운반하게 된다.Liposomes are formed automatically by phospholipids dispersed in the aqueous phase. Examples of successful delivery of foreign DNA molecules into cells by liposomes are described by Nicolau and Sene, Biochim. Biophys. Acta, 721: 185-190 (1982) and Nicolau et al., Methods Enzymol., 149: 157-176 (1987). On the other hand, Lipofectamine (Gibco BRL) is the most widely used reagent for transformation of animal cells using liposomes. The liposomes containing the PSF-encoding polynucleotide interact with the cells through a mechanism such as endocytosis, adsorption to the cell surface, or fusion with the plasma membrane, thereby transporting the PSF-encoding polynucleotide into the cell.

상술한 본 발명의 유전자 전달체를 세포내로 도입하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 실시될 수 있다.The method of introducing the gene carrier of the present invention into cells may be carried out through various methods known in the art.

본 발명에서 유전자 전달체가 바이러스 벡터에 기초하여 제작된 경우에는, 당업계에 공지된 바이러스 감염 방법에 따라 실시된다. 바이러스 벡터를 이용한 숙주 세포의 감염은 상술한 인용문헌에 기재되어 있다.In the present invention, when the gene carrier is prepared based on a viral vector, it is carried out according to a virus infection method known in the art. Infection of host cells with viral vectors is described in the above cited documents.

본 발명에서 유전자 전달 시스템이 네이키드(naked) 재조합 DNA 분자 또는 플라스미드인 경우에는, 미세 주입법(Capecchi, M.R., Cell, 22:479(1980); Harland와 Weintraub, J. Cell Biol. 101:1094-1099(1985)), 칼슘포스페이트 침전법(Graham, F.L. et al., Virology, 52:456(1973); Chen과 Okayama, Mol. Cell. Biol. 7:2745-2752(1987)), 전기 천공법(Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982); Tur-Kaspa et al., Mol. Cell Biol., 6:716-718(1986)), 리포좀-매개 형질감염법(Wong, T.K. et al., Gene, 10:87(1980); Nicolau Sene, Biochim. Biophys. Acta, 721:185-190(1982); Nicolau et al., Methods Enzymol., 149:157-176(1987)), DEAE-덱스트란 처리법(Gopal, Mol. Cell Biol., 5:1188-1190(1985)) 및 유전자 밤바드먼트(Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87:9568-9572(1990)) 방법에 의해 유전자를 세포 내로 이입시킬 수 있다.(Capecchi, MR, Cell, 22: 479 (1980); Harland and Weintraub, J. Cell Biol. 101: 1094-9), in the case where the gene delivery system is a naked recombinant DNA molecule or plasmid, 1099 (1985)), calcium phosphate precipitation method (Graham, FL et al., Virology, 52: 456 (1973), Chen and Okayama, Mol. Cell. Biol. 7: 2745-2752 (1986)), liposome-mediated transfection (see, for example, Neumann, E. et al., EMBO J. 1: 841 (1982); Tur-Kaspa et al., Mol. Cell Biol., 6: 716-718 (1982); Nicolau et al., Methods Enzymol., 149: 157-176 (1987); Wong, TK et al., Gene, 10:87 (1980); Nicolau Sene, Biochim. Biophys. Acta, 721: 185-190 ), DEAE-dextran treatment (Gopal, MoI. Cell Biol., 5: 1188-1190 (1985)) and genetic bombardment (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87: 9572 (1990)). ≪ / RTI >

한편, 본 발명에서 이용 가능한 PSF의 아미노산 또는 뉴클레오타이드 서열은 와일드타입 인간 PSF의 서열(GenBank accession No. 6421)과 실질적인 동일성을 나타내는 아미노산 또는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 것으로 해석된다. 상기 실질적인 동일성은, 인간 PSF의 아미노산 또는 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 80%의 상동성, 보다 바람직하게는 최소 90%의 상동성, 가장 바람직하게는 최소 95%의 상동성을 나타내는 아미노산 서열 또는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 서열비교를 위한 얼라인먼트 방법은 당업계에 공지되어 있다. .Meanwhile, the amino acid or nucleotide sequence of the PSF that can be used in the present invention is interpreted to include an amino acid or nucleotide sequence showing substantial identity with the wild-type human PSF sequence (GenBank accession No. 6421). Said substantial identity is determined by aligning the amino acid or nucleotide sequence of the human PSF with any other sequence to the greatest extent of correspondence and analyzing the aligned sequence using algorithms commonly used in the art, Homologous, more preferably at least 90% homologous, most preferably at least 95% homologous to the amino acid sequence or nucleotide sequence. Alignment methods for sequence comparison are well known in the art. .

본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적 유효량의 유효성분 외에 약제학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 상기 용어, 약제학적 유효량은 상술한 유효성분의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 의미한다.The pharmaceutical composition of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier in addition to a pharmaceutically effective amount of the active ingredient. The term, pharmaceutically effective amount means an amount sufficient to achieve efficacy or activity of the above-mentioned active ingredients.

본 발명의 약제학적 조성물은 비경구 투여가 바람직하고, 예컨대 정맥 내 투여, 피하 투여 또는 국부 투여를 이용하여 투여할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention is preferably parenterally administered, and can be administered, for example, by intravenous administration, subcutaneous administration, or local administration.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 질병 증상의 정도, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 목적하는 치료에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 약제학적 조성물의 1일 투여량은 0.0001-100 /이다.The appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on factors such as the formulation method, administration method, age, body weight, sex, severity of disease symptoms, food, administration time, administration route, excretion rate and responsiveness of the patient Ordinarily skilled physicians can easily determine and prescribe dosages effective for the desired treatment. Generally, the daily dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is 0.0001-100 /.

본 발명의 약제학적 조성물은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 됨으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다.
The pharmaceutical composition of the present invention may be formulated into a unit dosage form by using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Or by intrusion into a multi-dose container.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 물질의 스크리닝 방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for screening a substance for preventing or treating spinal muscular atrophy comprising the steps of:

(a) PSF 단백질 또는 PSF 인코딩 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 세포에 분석하고자 하는 시험물질을 처리하는 단계; 및 (a) treating a test substance to be analyzed with a cell comprising a PSF protein or a PSF encoding nucleotide sequence; And

(b) 상기 PSF 단백질의 발현 또는 활성을 분석하는 단계; (b) analyzing the expression or activity of the PSF protein;

상기 시험물질이 PSF 단백질의 발현 또는 활성을 증가시키면 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 물질로 판단되는 것을 특징으로 하는 스크리닝 방법.Wherein the test substance is considered to be a substance for preventing or treating spinal muscular atrophy when the expression or activity of the PSF protein is increased.

본 발명의 방법에 따르면, 먼저 PSF 단백질 또는 PSF 인코딩 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 세포에 분석하고자 하는 시험물질을 처리한다. According to the method of the present invention, the test substance to be analyzed is first treated with cells containing PSF protein or PSF encoding nucleotide sequence.

본 명세서에서 사용되는 용어 처리(treatment)는 세포에 시험물질을 투여하여 세포와 시험물질의 접촉을 유도하여 시험물질의 효능을 분석 가능하게 하는 투여과정을 의미하며, 상기 용어는 투여(administration) 또는 접촉(contact)과 상호 호환되어 사용될 수 있다.As used herein, the term treatment refers to an administration process in which the test substance is administered to a cell to induce contact between the cell and the test substance to enable the assay to be assayed for its efficacy, They can be used interchangeably with contacts.

본 발명의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 세포는 특별하게 제한되지 않으며, 구체적으로는 포유동물 세포이다.The cells containing the nucleotide sequence of the present invention are not particularly limited, and specifically are mammalian cells.

본 발명의 스크리닝 방법을 언급하면서 사용되는 용어 시험물질은 PSF 단백질의 발현 또는 활성에 영향을 미치는 지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 물질을 의미한다. 본 발명에서 이용될 수 있는 시험물질은 화학물질, siRNA(small interference RNA), shRNA(small hairpin RNA 또는 short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 올리고뉴클레오타이드, 펩타이드, 항체, 앱타머 및 천연추출물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. The term used in reference to the screening method of the present invention means an unknown substance used in screening to check whether the test substance affects the expression or activity of the PSF protein. Test substances that can be used in the present invention include chemicals, siRNA (small interference RNA), shRNA (small hairpin RNA or short hairpin RNA), miRNA (microRNA), ribozyme, DNAzyme, , Antisense oligonucleotides, peptides, antibodies, aptamers and natural extracts.

본 발명의 스크리닝 방법에 의해 분석되는 시료는 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물)이다. 시료는 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 Sigma-Aldrich(USA)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 상업적으로 구입 가능하다. 시료는 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, 1-비드 1-화합물 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있다.The sample analyzed by the screening method of the present invention is a single compound or a mixture of compounds (e.g., a natural extract or a cell or tissue culture). Samples can be obtained from a library of synthetic or natural compounds. Methods for obtaining libraries of such compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are commercially available from Maybridge Chemical Co., Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich (USA) ) And MycoSearch (USA). Samples can be obtained by various combinatorial library methods known in the art and include, for example, biological libraries, spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries, 1-compound library method, and synthetic library method using affinity chromatography screening. Methods for synthesis of molecular libraries are described in DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33,2059,1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994, and the like.

이어, 시험물질이 처리된 세포에서 PSF 단백질의 발현 또는 활성을 측정한다. 측정결과 이들 단백질의 발현 또는 활성이 증가-조절(up-regulation)되는 것이 측정되면, 상기 시험물질은 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 물질로 판정될 수 있다.Next, the expression or activity of the PSF protein is measured in the cells to which the test substance has been treated. If it is determined that the expression or activity of these proteins is up-regulated as a result of the measurement, the test substance can be determined as a substance for preventing or treating spinal muscular atrophy.

본 발명의 스크리닝 방법을 PSF 단백질의 발현을 분석하여 실시하는 경우, PSF 단백질의 양의 변화는 당업계에 공지된 다양한 정량적 또는 정성적 면역분석 프로토콜에 따라 실시될 수 있다. 예를 들어, 면역염색, 방사능면역분석, 방사능면역침전, 웨스턴 블랏팅, 면역침전, ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay), 캡처-ELISA, 억제 또는 경쟁 분석, 샌드위치 분석, 유세포 분석(flow cytometry), 면역형광염색 및 면역친화성 정제를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.When the screening method of the present invention is carried out by analyzing the expression of PSF protein, the change in the amount of PSF protein can be performed according to various quantitative or qualitative immunoassay protocols known in the art. For example, immunoassay, radioimmunoassay, radioimmunoprecipitation, Western blotting, immunoprecipitation, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), capture-ELISA, inhibition or competition analysis, sandwich assay, flow cytometry, But are not limited to, immunofluorescent staining and immunoaffinity purification.

상기 면역분석 또는 면역염색의 방법은 Enzyme Immunoassay, E. T. Maggio, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, 1980; Gaastra, W., Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA), in Methods in Molecular Biology, Vol. 1, Walker, J.M. ed., Humana Press, NJ, 1984; 및 Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999에 기재되어 있다.Methods of immunoassay or immunostaining are described in Enzyme Immunoassay, E. T. Maggio, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, 1980; Gaastra, W., Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), in Methods in Molecular Biology, Vol. 1, Walker, J.M. ed., Humana Press, NJ, 1984; And Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999.

본 발명의 방법이 ELISA 방식으로 실시되는 경우, 본 발명은 (i) 분석하고자 하는 미지의 세포 시료 분해물을 고체 기질의 표면에 코팅하는 단계; (ii) 일차항체로서의 타겟에 대한 항체와 상기 세포 분해물을 반응시키는 단계; (iii) 상기 단계 (ii)의 결과물을 효소가 결합된 이차항체와 반응시키는 단계; 및 (iv) 상기 효소의 활성을 측정하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 이차항체에 결합된 효소는 발색반응, 형광반응, 발광반응 또는 적외선 반응을 촉매하는 효소를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.When the method of the present invention is carried out by an ELISA method, the present invention relates to a method for screening a solid substrate, comprising the steps of: (i) coating the surface of a solid substrate with an analyte of an unknown cell sample to be analyzed; (ii) reacting said cell lysate with an antibody to a target as a primary antibody; (iii) reacting the result of step (ii) with an enzyme-conjugated secondary antibody; And (iv) measuring the activity of the enzyme. The enzyme bound to the secondary antibody may include, but is not limited to, an enzyme catalyzing a chromogenic reaction, a fluorescent reaction, a luminescent reaction, or an infrared reaction.

본 발명의 방법이 캡처-ELISA 방식으로 실시되는 경우, 본 발명의 특정 실시예는 (i) 포획항체(capturing antibody)로서 본 발명의 타겟(예컨대, PSF 단백질)에 대한 항체를 고체 기질의 표면에 코팅하는 단계; (ii) 포획항체와 세포 시료를 반응시키는 단계; (iii) 상기 단계 (ii)의 결과물을 시그널을 발생시키는 레이블이 결합되어 있고, PSF 단백질에 특이적으로 반응하는 검출항체(detecting antibody)와 반응시키는 단계; 및 (iv) 상기 레이블로부터 발생하는 시그널을 측정하는 단계를 포함한다. 상기 검출 항체는 검출 가능한 시그널을 발생시키는 레이블을 가지고 있다. 상기 레이블은 화학물질(예컨대, 바이오틴), 효소(알칼린 포스파타아제, -갈락토시다아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다아제 및 사이토크롬 P450), 방사능물질(예컨대, C14, I125, P32 및 S35), 형광물질(예컨대, 플루오레신), 발광물질, 화학발광물질( chemiluminescent) 및 FRET(fluorescence resonance energy transfer)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 레이블 및 레이블링 방법은 Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999에 기재되어 있다.When the method of the present invention is carried out in a Capture-ELISA fashion, certain embodiments of the present invention comprise (i) an antibody against a target of the invention (e. G., A PSF protein) as a capturing antibody on the surface of a solid substrate Coating; (ii) reacting the capture antibody with a cell sample; (iii) reacting the result of step (ii) with a detecting antibody which is labeled with a signal generating label and specifically reacts with PSF protein; And (iv) measuring a signal originating from the label. The detection antibody has a label that generates a detectable signal. The label may be a chemical (e.g. biotin), an enzyme (alkaline phosphatase, -galactosidase, horseradish peroxidase and cytochrome P 450 ), a radioactive material (e.g. C 14 , I 125 , P 32 And S 35 ), fluorescent materials (e.g., fluorescein), luminescent materials, chemiluminescent materials, and fluorescence resonance energy transfer (FRET). Various labels and labeling methods are described in Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press,

상기 ELISA 방법 및 캡처-ELISA 방법에서 최종적인 효소의 활성 측정 또는 시그널의 측정은 당업계에 공지된 다양한 방법에 따라 실시될 수 있다. 이러한 시그널의 검출은 본 발명의 타겟의 정성적 또는 정량적 분석을 가능하게 한다. 만일, 레이블로서 바이오틴이 이용된 경우에는 스트렙타비딘으로, 루시퍼라아제가 이용된 경우에는 루시페린으로 시그널을 용이하게 검출할 수 있다.
In the ELISA method and the capture-ELISA method, measurement of the activity of the final enzyme or measurement of the signal can be performed according to various methods known in the art. The detection of such signals enables a qualitative or quantitative analysis of the target of the present invention. If biotin is used as a label, it can be easily detected by streptavidin. When luciferase is used, luciferin can easily detect a signal.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 PSF 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 유효성분으로 포함하는 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.(a) The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating spinal muscular atrophy comprising PSF or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient.

(b) 본 발명에 따르면, PSF는 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱시 엑손 7이 포함된 mRNA 형성을 향상시킨다.(b) According to the present invention, PSF improves mRNA formation involving exon 7 upon splicing of SMN2 pre-mRNA.

(c) 본 발명에 따르면, PSF는 SMN2 pre-mRNA 엑손 7의 인핸서 서열인 GAAGGA에 직접적으로 접촉하여 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 향상시킨다.(c) According to the present invention, PSF directly contacts GAAGGA, the enhancer sequence of SMN2 pre-mRNA exon 7, enhancing the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA.

(d) 본 발명의 조성물은 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱을 조절함으로써, 척수성 근위축증을 예방 또는 치료할 수 있다.
(d) The composition of the present invention can prevent or treat spinal muscular atrophy by controlling the splicing of SMN2 pre-mRNA.

도 1은 PSF의 발현 증가가 SMN2 pre-mRNA에서 엑손 7의 포함을 촉진시킨다는 것을 보여주는 그림이다.
도 1a는 SMN2-L 및 SMN2-S 미니유전자의 전체 개요를 보여주는 도면이다. 엑손을 박스로 표시하였으며 인트론은 선으로 나타내었다. RT-PCR 분석에 사용된 프라이머는 화살표로 표시하였다.
도 1b는 아무것도 처리하지 않거나 pcDNA 3.1(+) 플라스미드 또는 PSF 발현 플라스미드를 처리한 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 각각 SMN2-L 미니 유전자의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 것을 보여주는 그림이다. GAPDH를 로딩 컨트롤로 사용하였다. 정량 결과를 아래 패널에 표시하였다. PSF의 발현을 확인하기 위해 항-Myc 항체를 사용하여 웨스턴 블랏팅을 수행하였고, 항--tubulin 항체를 컨트롤로 사용하였다.
도 1c는 아무것도 처리하지 않거나 pcDNA 3.1(+) 플라스미드 또는 PSF 발현 플라스미드를 처리한 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 각각 SMN2-S 미니 유전자의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 것을 보여주는 그림이다.
도 2는 PSF의 발현 증가가 SMN1 pre-mRNA에서 엑손 7의 포함을 향상촉진시킨다는 것을 보여주는 그림이다.
도 2a는 아무것도 처리하지 않거나 pcDNA 3.1(+) 플라스미드 또는 PSF 발현 플라스미드를 처리한 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 각각 SMN2-L 미니 유전자의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 것을 보여주는 그림이다. GAPDH를 로딩 컨트롤로 사용하였다. 정량 결과를 아래 패널에 표시하였다.
도 2b는 아무것도 처리하지 않거나 pcDNA 3.1(+) 플라스미드 또는 PSF 발현 플라스미드를 처리한 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 각각 SMN2-S 미니 유전자의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 것을 보여주는 그림이다. GAPDH를 로딩 컨트롤로 사용하였다. 정량 결과를 아래 패널에 표시하였다.
도 3은 PSF의 발현 감소가 SMN2 및 SMN1 pre-mRNA에서 엑손 7의 스킵핑을 촉진시킨다는 것을 보여주는 그림이다.
도 3a는 SMN1 및 SMN2 pre-mRNA의 RT-PCR 생성물을 분리하기 위한 전체적인 전략을 나타낸 도면이다. SMN1 pre-mRNA와는 달리 SMN2 pre-mRNA의 RT-PCR 생성물은 엑손 8에서 제한 효소 Dde I에 의해 절단되기 때문에 아가로스젤 상에서 더 짧은 DNA 단편 조각을 나타나게 된다. PCR을 위한 프라이머를 화살표로 표시하였다.
도 3b는 아무것도 처리하지 않거나 non-silencing shRNA 바이러스 또는 PSF shRNA 바이러스를 처리한 SH-SY5Y 세포에서 RNA를 추출하여 내생적인 SMN1 및 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 포함여부 및 스킵핑을 RT-PCR로 분석한 그림이다. PSF의 발현이 감소되었다는 것을 RT-PCR 및 웨스턴 블랏팅 분석으로 확인하였다. GAPDH 및-tubulin을 로팅 컨트롤로 사용하였다. 정량결과를 아래 패널에 나타내었다.
도 4는 PSF가 SMA 환자들의 세포에서 엑손 7이 포함되게 하는 것을 향상시킨다는 것을 보여주는 그림이다.
도 4a는 SMN2-L, SMN2-S, SMN1-L 및 SMN1-S 미니 유전자를 pcDNA3.1(+) 플라스미드 또는 PSF 플라스미드와 함께 동시에 형질 전환시킨 SMA 환자의 세포에서 이들 미니 유전자들의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 그림이다. GAPDH를 로딩 컨트롤로 사용하였다. 정량 결과를 아래 패널에 표시하였다.
도 4b는 PSF를 과발현시킨 SMA 환자의 세포에서 내생적인 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 그림이다. PSF의 발현여부를 항-myc 항체로 확인하였고, -tubulin을 로딩 컨트롤로 사용하였다. 내생적인 SMN2 pre-mRNA에서 엑손 7 스플라이싱을 정량한 결과를 아래 패널에 나타내었다.
도 5는 엑손 7에서 인핸서의 삭제가 PSF의 효과를 제거한다는 것을 보여주는 그림이다. 도 5a는 와일드 타입 엑손 7, 삭제 돌연변이7-1, 7-2 및 7-3의 RNA 서열을 보여주는 도면이다. 삭제는 (-)로 표시하였다.
도 5b는 와일드 타입 엑손 7, 돌연변이7-1, 7-2 및 7-3 SMN2-S를 발현하는 세포에 PSF 또는 pcDNA3.1(+) plasmid를 형질전환한 후에 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석한 그림이다. 정량한 결과를 아래 패널에 나타내었다.
도 6은 PSF가 엑손 7의 GAAGGA 서열과 접촉하여 엑손 7의 포함을 향상시킨다는 것을 보여주는 그림이다.
도 6a는 와일드 타입과 UUA 돌연변이의 엑손 7의 RNA 서열을 보여주는 도면이다. 돌연변이를 일으킨 부분을 밑줄로 표시하였다. UUA 돌연변이 SMN2-S를 발현하는 세포에 PSF, Tra2 또는 pcDNA3.1(+) 벡터 플라스미드로 형질 전환한 후에 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석하였다. 정량한 결과를 아래 패널에 나타내었다.
도 6b는 PSF와 엑손 7의 RNA 서열 사이의 상호작용을 보여주는 그림이다. 위에 패널은 바이오틴이 표지된 와일드 타입과 UAA 돌연변이 RNA의 서열을 보여주는 도면이다. 바이오틴이 표지된 RNA를 HeLa 세포의 핵 추출물과 함께 배양하였다. RNA-단백질 복합체를 스트렙타비딘 비드로 가라앉혔다. PSF의 존재여부를 항-PSF 항체를 사용하여 웨스턴 블랏팅으로 분석하였다.
Figure 1 is an illustration showing that increased expression of PSF promotes the inclusion of exon 7 in SMN2 pre-mRNA.
1A is a diagram showing an overview of SMN2-L and SMN2-S mini genes. The exon was labeled as a box and the intron as a line. The primers used for RT-PCR analysis were indicated by arrows.
1B shows RT-PCR analysis of exon 7 splicing of the SMN2-L minigene gene in 293A, C33A and SH-SY5Y cells treated with either pcDNA 3.1 (+) plasmid or PSF expression plasmid, respectively It is a picture. GAPDH was used as a loading control. Quantitation results are shown in the lower panel. To confirm the expression of PSF, Western blotting was performed using an anti-Myc antibody and an anti-tubulin antibody was used as a control.
Figure 1c shows RT-PCR analysis of exon 7 splicing of the SMN2-S minigene gene in 293A, C33A and SH-SY5Y cells treated with pcDNA 3.1 (+) plasmid or PSF expression plasmid, respectively, It is a picture.
Figure 2 is a graph showing that the increased expression of PSF promotes the inclusion of exon 7 in SMNl pre-mRNA.
2a shows RT-PCR analysis of exon 7 splicing of SMN2-L minigene in 293A, C33A and SH-SY5Y cells treated with either pcDNA 3.1 (+) plasmid or PSF expression plasmid, respectively It is a picture. GAPDH was used as a loading control. Quantitation results are shown in the lower panel.
Figure 2b shows RT-PCR analysis of exon 7 splicing of the SMN2-S minigene gene in 293A, C33A and SH-SY5Y cells treated with either none or treated pcDNA 3.1 (+) plasmid or PSF expression plasmid, respectively It is a picture. GAPDH was used as a loading control. Quantitation results are shown in the lower panel.
Figure 3 is a graph showing that the decreased PSF expression promotes skipping of exon 7 in SMN2 and SMNl pre-mRNA.
Figure 3a shows the overall strategy for isolating RT-PCR products of SMN1 and SMN2 pre-mRNA. Unlike SMN1 pre-mRNA, the RT-PCR product of SMN2 pre-mRNA is cleaved by restriction enzyme Dde I in exon 8, resulting in shorter fragments of DNA fragments on agarose gel. Primers for PCR were indicated by arrows.
FIG. 3B shows the expression of endogenous SMN1 and SMN2 pre-mRNA in the SH-SY5Y cells treated with either non-silencing shRNA virus or PSF shRNA virus and the presence and exclusion of skeletal exon 7 by RT-PCR It is a picture. The decrease in expression of PSF was confirmed by RT-PCR and Western blotting analysis. GAPDH and -tubulin were used as the spinning controls. Quantitation results are shown in the panel below.
Figure 4 is a graph showing that PSF improves the inclusion of exon 7 in cells of SMA patients.
4A shows the expression of SMN2-L, SMN2-S, SMN1-L and SMN1-S minigene in exon 7 splice of these mini genes in cells of SMA patients transformed simultaneously with pcDNA3.1 (+) plasmid or PSF plasmid Figure 1 shows the results of RT-PCR analysis. GAPDH was used as a loading control. Quantitation results are shown in the lower panel.
FIG. 4b is an analysis of RT-PCR analysis of exon 7 splicing of endogenous SMN2 pre-mRNA in cells of SMA patient overexpressing PSF. Expression of PSF was confirmed by anti-myc antibody and -tubulin was used as a loading control. The results of quantitation of exon 7 splicing in endogenous SMN2 pre-mRNA are shown in the lower panel.
Figure 5 is an illustration showing that elimination of the enhancer in exon 7 eliminates the effect of PSF. 5A is a diagram showing the RNA sequences of wild-type exon 7, deletion mutants 7-1, 7-2 and 7-3. The deletion was marked with (-).
FIG. 5B shows the expression of wild-type exon 7, mutants 7-1, 7-2 and 7-3 SMN2-S by transforming PSF or pcDNA3.1 (+) plasmids into cells expressing exon 7 splicing and RT- PCR analysis. The quantified results are shown in the lower panel.
Figure 6 is a graph showing that the PSF improves the inclusion of exon 7 by contacting the GAAGGA sequence of exon 7;
6A is a diagram showing the RNA sequence of exon 7 of wild type and UUA mutation. The mutated parts were underlined. After transformation of PSU, Tra2 or pcDNA3.1 (+) vector plasmid into cells expressing UUA mutant SMN2-S, exon 7 splicing was analyzed by RT-PCR. The quantified results are shown in the lower panel.
Figure 6b shows the interaction between the PSF and exon 7 RNA sequences. The panel above shows the sequence of wild-type and UAA mutant RNA labeled with biotin. Biotin labeled RNA was incubated with nuclear extracts of HeLa cells. The RNA-protein complex was submerged in streptavidin beads. The presence of PSF was analyzed by Western blotting using anti-PSF antibody.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험재료 및 실험방법Materials and Experiments

플라스미드 제작Plasmid production

플라스미드 제작을 위해 사용된 모든 프라이머들을 표 1에 정리하였다. 와일드타입 SMN1 및 SMN2 미니 유전자(minigene)를 인간의 지놈 DNA를 주형으로 하여 PCR 증폭반응을 통해 얻었다. SMN1-S 및 SMN-2는 오버랩핑 PCR 반응을 통해 만들어졌는데, 첫 번째 PCR반응에서는 SMN1-GFP 및 SMN2-GFP 플라스미드를 주형(template)으로 하고, SMNE6(B).F 및 SMNI6(D).R를 프라이머로 사용하였다. 두 번째 PCR 반응에서는 인간 지놈 DNA(Promega)를 주형으로 하고, SMNI6(D).F 및 SMNE8(X).R를 프라이머로 사용하였다. 세 번째 오버랩된 PCR 산물을 제한효소 BamHI(TAKARA) 및 XhoI(TAKARA)를 사용하여 pcDNA3.1(+) 플라스미드에 클로닝 하였다. SMN2-E7-1, SMN2-E7-2, SMN2-E7-3 및 SMN2-E7-UCC 돌연변이 미니 유전자를 만들기 위해, 다음의 프라이머들을 사용하여 위치 지정 돌연변이(site-directed mutagenesis)를 수행하였다; 공통 프라이머(정방향: SMNE6(B).F, 역방향: SMNE8(X).R), SMN2-E7-GA 특이적 프라이머(정방향: E7GA.F, 역방향: E7GA.R), SMN2-E7-A 특이적 프라이머(정방향: E7A.F, 역방향: E7A.R) 및 SMN2-E7-UCC 특이적 프라이머(정방향: E7-UCC.F, 역방향: E7-UCC.R). 모든 미니 유전자들은 서열분석(sequencing analysis)을 통해 확인하였다(Cosmo Genetech).All primers used for plasmid production are summarized in Table 1. Wild type SMN1 and SMN2 minigene were obtained by PCR amplification using human genomic DNA as template. SMN1-S and SMN-2 were constructed by overlapping PCR reactions. SMN1-GFP and SMN2-GFP plasmids were used as template in the first PCR reaction and SMNE6 (B) .F and SMNI6 (D). R was used as a primer. In the second PCR reaction, human genomic DNA (Promega) was used as a template and SMNI6 (D) .F and SMNE8 (X) .R were used as primers. The third overlapping PCR product was cloned into the pcDNA3.1 (+) plasmid using restriction enzymes BamHI (TAKARA) and XhoI (TAKARA). Site-directed mutagenesis was performed using the following primers to generate SMN2-E7-1, SMN2-E7-2, SMN2-E7-3 and SMN2-E7-UCC mutant mini genes; Specific primer (forward direction: E7GA.F, reverse direction: E7GA.R), SMN2-E7-A specific primer (forward direction: SMNE6 (B) .F, reverse direction: SMNE8 (Forward: E7A.F, reverse: E7A.R) and SMN2-E7-UCC specific primers (forward: E7-UCC.F, reverse: E7-UCC.R). All minigene genes were identified by sequencing analysis (Cosmo Genetech).

NameName SequencesSequences SMNE6(B).FSMNE6 (B) .F 5-TACTCGGATCCATAATTCCCCCACCACCTCC-35-TACTCGGATCCATAATTCCCCCACCACCTCC-3 SMNI6(D).RSMNI6 (D) .R 5-GACCTCTAATCCCAGCTACGACAGGCGTGGTGGCAG-35-GACCTCTAATCCCAGCTACGACAGGCGTGGTGGCAG-3 SMNI6(D).FSMNI6 (D) .F 5-CTGCCACCACGCCTGTCGTAGCTGGGATTAGAGGTC-35-CTGCCACCACGCCTGTCGTAGCTGGGATTAGAGGTC-3 SMNE8(X).RSMNE8 (X) .R 5-CTAACCTCGAGAACAGTACAATGAACAGCCATG-35-CTAACCTCGAGAACAGTACAATGAACAGCCATG-3 E7-1.FE7-1.F 5-ACAGGGTTTTAGACAAAAAGAAGGAAGG-35-ACAGGGTTTTAGACAAAAAGAAGGAAGG-3 E7-1.RE7-1.R 5-CCTTCCTTCTTTTTGTCTAAAACCCTGT-35-CCTTCCTTCTTTTTGTCTAAAACCCTGT-3 E7-2.FE7-2.F 5-TTTTAGACAAAATCGAAGGAAGGTGCTC-35-TTTTAGACAAAATCGAAGGAAGGTGCTC-3 E7-2.RE7-2.R 5-GAGCACCTTCCTTCGATTTTGTCTAAAA-35-GAGCACCTTCCTTCGATTTTGTCTAAAA-3 E7-3.FE7-3.F 5-GACAAAATCAAAAAAGGTGCTCACATTC-35-GACAAAATCAAAAAAGGTGCTCACATTC-3 E7-3.RE7-3.R 5-GAATGTGAGCACCTTTTTTGATTTTGTC-35-GAATGTGAGCACCTTTTTTGATTTTGTC-3 E7-UUA.FE7-UUA.F 5-GACAAAATCAAAAAGAATTAAGGTGCTCACATTC-35-GACAAAATCAAAAAGAATTAAGGTGCTCACATTC-3 E7-UUA.RE7-UUA.R 5-GAATGTGAGCACCTTAATTCTTTTTGATTTTGTC-35-GAATGTGAGCACCTTAATTCTTTTTGATTTTGTC-3 Ex5.FEx5.F 5-CTATCATGCTGGCTGCCT-35-CTATCATGCTGGCTGCCT-3 Ex8.REx8.R 5-CTACAACACCCTTCTCACAG-35-CTACAACACCCTTCTCACAG-3 pcI.FpcI.F 5-GCTAACGCAGTCAGTGCTTC-35-GCTAACGCAGTCAGTGCTTC-3 GFP-220AS.RGFP-220AS.R 5-ATAATTCCCCCACCACCTCC-35-ATAATTCCCCCACCACCTCC-3 SMNE6.FSMNE6.F 5-CTGAAGCACTGCACGCCGTAC-35-CTGAAGCACTGCACGCCGTAC-3 pcDNA.RpcDNA.R 5-CTAGAAGGCACAGTCGAGGCT-35-CTAGAAGGCACAGTCGAGGCT-3 PSF.FPSF.F 5-AAGGCAAAGGATTCGGATTT-35-AAGGCAAAGGATTCGGATTT-3 PSF.RPSF.R 5-TGGCTAAAGGCTTCTTCCAA-35-TGGCTAAAGGCTTCTTCCAA-3 GAPDH.FGAPDH.F 5-ACCACAGTCCATGCCATCA-35-ACCACAGTCCATGCCATCA-3 GAPDH.RGAPDH.R 5-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-35-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3

세포 배양Cell culture

C33A, 293A, 신경모세포종(neuroblastoma) SH-SY5Y 세포는 10% 소 태아 혈청(FBS, Hyclone)과 항생제(100 U/ 페니실린 G 및 100 / 스트렙토마이신)가 보충된 DMEM(Hyclone) 배지에서 배양하였다. 인간 SMA 타입 I 섬유아세포 GM03813(Coriell Repositories)는 10% 소 태아 혈청이 포함된 DMEM(Hyclone) 배지에서 배양하였다. HCT 116 세포는 10% 소 태아 혈청이 포함된 RPMI-1640 배지에서 배양하였다. 모든 세포는 37, 5% CO2 조건에서 배양하였다.
C33A, 293A, neuroblastoma SH-SY5Y cells were cultured in DMEM (Hyclone) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS, Hyclone) and antibiotics (100 U / penicillin G and 100 / streptomycin). Human SMA type I fibroblast GM03813 (Coriell Repositories) was cultured in DMEM (Hyclone) medium containing 10% fetal bovine serum. HCT 116 cells were cultured in RPMI-1640 medium containing 10% fetal bovine serum. All cells were cultured at 37, 5% CO 2 .

RT-PCRRT-PCR

SMN2 및 SMN1 pre-mRNA의 exon 7 스플라이싱에 대한 RT-PCR 분석을 이전에 기재된 방법에 따라 수행하였다(41). RiboEx 시약(Geneall)과 에탄올 침전을 이용하여 동물 세포로부터 전체 RNA를 추출하였다. RT-PCR analysis of exon 7 splicing of SMN2 and SMNl pre-mRNA was performed according to the method previously described (41). Total RNA was extracted from animal cells using RiboEx reagent (Geneall) and ethanol precipitation.

역전사(reverse transcription) 반응은 전체 볼륨 20 로 수행하였는데, 1 RNA, 0.5 oligo-dT, dNTP mix (0.5 mM each dNTP), 6mM MgCl2,4을 5 ImProm-II TM 반응 버퍼에 넣은 후, 1 ImProm-II TM 역전사 효소(Promega)를 첨가하였다. The reverse transcription reaction was performed in a total volume of 20, and 1 RNA, 0.5 oligo-dT, dNTP mix (0.5 mM each dNTP) and 6 mM MgCl 2 , 4 were added to 5 ImProm- -II < / RTI > TM reverse transcriptase (Promega).

SMN1-L 및 SMN2-L 미니 유전자로부터 스플라이싱된 형들을 탐지하기 위해, pcI.F 및 GFP-220AS.R 프라이머를 사용하여 PCR을 수행하였다. SMN2-E7-1, SMN2-E7-2, SMN2-E7-3 및 SMN2-E7-UUA 돌연변이 미니유전자를 위한 PCR 프라이머로는 SMN.F 및 pcDNA.R.이 사용되었다. PSF 및 컨트롤인 GAPDHRT의 PCR은 PSF.F, PSF.R, GAPDH.F 및 GAPDH.R을 프라이머를 사용하였다.PCR was performed using pcI.F and GFP-220AS.R primers to detect spliced forms from SMN1-L and SMN2-L minigene. SMN.F and pcDNA.R. were used as PCR primers for SMN2-E7-1, SMN2-E7-2, SMN2-E7-3 and SMN2-E7-UUA mutant mini genes. PSF and control GAPDHRT were primers of PSF.F, PSF.R, GAPDH.F and GAPDH.R.

PCR 생성물을 브롬화 에티듐(ethidium bromide) 용액 0.5 /이 포함된 2% 아가로오스젤(agarose gels)을 사용하여 분석하였다. 내부에서 생성된(endogenous) SMN1 및 SMN2의 엑손 7 스플라이싱을 RT-PCR로 분석하기 위해, 엑손 5 및 8에 위치한 프라이머를 사용하였다. PCR 생성물을 DdeI(NEB)로 절단한 후 5% 네이티브 폴리아크릴아마이드젤(native polyacrylamide gels)을 사용하여 분석하였다.
The PCR product was analyzed using 2% agarose gels containing 0.5% ethidium bromide solution. To analyze the exon 7 splicing of endogenous SMN1 and SMN2 by RT-PCR, primers located at exons 5 and 8 were used. The PCR product was digested with DdeI (NEB) and analyzed using 5% native polyacrylamide gels.

플라스미드 형질전환Plasmid transformation

세포의 일시적인 형질전환(transient transfection)을 폴리에틸렌아마이드(polyethyleneimide, PEI) 시약을 사용하여 수행하였다. 세포들을 형질전환하기 24시간 전에 분주하여 형질 전환 당일에는 세포의 농도가 50%에 이르도록 하였다. 0.5 SMN1 또는 SMN2 미니 유전자 플라스미드 및 0.5 PSF 플라스미드를 포함하고 있는 혼합물을 PEI가 포함된 배지에 넣은 후 세포에 적용시켰다. 4시간 후, 새로운 배지로 교체하였다. 형질 전환 후, 48시간이 지나 전체 RNA를 추출하였다.
Transient transfection of cells was performed using polyethyleneimide (PEI) reagent. Cells were aliquoted 24 hours before transfection so that the cell concentration reached 50% on the day of transfection. A mixture containing 0.5 SMN1 or SMN2 mini gene plasmid and 0.5 PSF plasmid was placed in a medium containing PEI and then applied to the cells. After 4 hours, the medium was replaced with fresh medium. Total RNA was extracted 48 hours after transformation.

shRNA 처리shRNA treatment

PSF 유전자에 대한 shRNA 렌티바이러스(lentivirus)를 생산하기 위해, 0.5 렌티바이러스 pLKO.1 플라스미드(openbiosystem)를 0.3 의 PSPAX2 및 PMD2G 보조 플라스미드(helper plasmid)와 함께 동시에 293T 세포에 PEI 시약을 사용하여 형질 전환하였다. 12시간 배양한 후에, 성장 배지를 새로운 배지로 교체하였다. 다시 24시간 후, 렌티바이러스를 포함하고 있는 상층액을 수집하였다. PSF 발현을 억제하기 위하여, 세포를 렌티바이러스를 포함하고 있는 배지로 24시간 배양하고, 다시 48시간을 새로운 배지로 배양하였다.
To produce shRNA lentivirus for the PSF gene, 0.5 lentivirus pLKO.1 plasmid (openbiosystem) was transfected simultaneously with PSPAX2 and PMD2G helper plasmids of 0.3 using 293T cells with PEI reagent Respectively. After 12 hours of incubation, the growth medium was replaced with fresh medium. Again 24 hours later, supernatants containing lentivirus were collected. To inhibit PSF expression, the cells were cultured for 24 hours in a medium containing lentivirus and cultured for 48 hours in a fresh medium.

RNA pulldown 분석RNA pulldown analysis

RNA pulldown 분석을 이전에 기재된 방법에 따라 수행하였다(42). 스트렙타비딘 아가로즈 비드(streptavidin agarose beads, Upstate)를 우선 200 mM PMSF 및 0.5 mM DTT가 첨가된 NETN 버퍼[100 mM NaCl, 200 mM Tris-Cl(pH8.0), 1 mM EDTA, 0.5% NP-40]로 세 번 세척한 다음, 5`에 바이오틴이 표지된 RNA(biotinylated RNA, Bioneer)와 함께 4에서 60분간 회전시키면서 배양하였다. 그 다음, 결합하지 않은 RNA를 제거하기 위해 비드를 NETN 버퍼로 세척하였다. 바이오틴으로 표지된 RNA가 결합된 스트렙타비딘 비드를 HeLa 세포의 핵 추출물(nuclear extract)과 함께 4에서 4시간 동안 회전시키면서 배양하였다. 다시 NETN 버퍼로 7 번 세척한 후, RNA에 결합된 단백질을 녹여서 분리하기 위해 SDS-PAGE 로딩 버퍼를 첨가하였다. 샘플들을 항-PSF 및 항-myc 항체를 사용하여 웨스턴 블랏팅으로 분석하였다.
RNA pulldown analysis was performed according to the method previously described (42). Streptavidin agarose beads (Upstate) were first incubated with NETN buffer (100 mM NaCl, 200 mM Tris-Cl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 0.5% NP) supplemented with 200 mM PMSF and 0.5 mM DTT -40], followed by incubation with 5 'of biotinylated RNA (Bioneer) for 4 to 60 min. The beads were then washed with NETN buffer to remove unbound RNA. Streptavidin beads conjugated with biotin-labeled RNA were incubated with nuclear extract of HeLa cells for 4 hours at 4 ° C. After 7 washes with NETN buffer again, SDS-PAGE loading buffer was added to dissolve the RNA-bound protein. Samples were analyzed by western blotting using anti-PSF and anti-myc antibodies.

실험결과Experiment result

PSF 발현 증가는 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 촉진시킨다 Increased expression of PSF promotes the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA

SMN2 pre-mRNA의 엑손 7은 GAAGGA 서열을 포함하고 있는데, 이 서열이 PSF 결합 부위와 유사하기 때문에, 본 발명자들은 PSF가 SMN2 스플라이싱에 관여하고 있을 가능성을 조사하였다. PSF가 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱에 영향을 주는지 확인하기 위하여, 293A 세포에 SMN2 미니 유전자와 PSF 유전자를 단독으로 또는 동시에 형질 전환시켰다. 첫 번째로 테스트한 미니 유전자는 앞서 기재한 SMN2-L이었는데(41), SMN2-L는 엑손 6-8을 포함하고 있으며, 엑손 8의 상당부분이 제거되어 있고 엑손 7에 대한 리포터로서 GFP 코딩 부위를 포함하고 있었다(도 1a). 형질 전환하고 48시간 후, 전체 RNA를 추출하고 RT-PCR로 이 미니 유전자에서 나온 RNA 전사체의 엑손 7 스플라이싱을 분석하였다. 사용된 프라이머들은 도 1a의 화살표가 보여주는 바와 같이 pCI-neo vector 및 GFP 코딩 부위에 맞추었다. SMN2-L 유전자만을 단독으로 형질 전환시킨 경우, SMN2-L 미니 유전자는 대부분 엑손 7이 부족한 변종을 생산하였는데(98%)(도 1a), 이는 우리의 이전 연구 결과들과 일치하는 것으로서 우리가 사용한 미니 유전자가 SMA 환자들의 내생적인(endogenous) SMN2 유전자와 매우 유사하다는 것을 확인시켜 주는 것이었다(41). 도 1b는 PSF의 발현 증가가 SMN2-L로 형질 전환된 293A세포에서 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 대조군과 비교해서 의미있게 촉진시킨다는 것(34%)을 보여주는 결과이다. PSF의 효과가 293A 세포에 특이적인 것인지를 확인하기 위하여, PSF 플라스미드를 C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 발현시켰다. 이 두 종류의 세포는 293 세포와 마찬가지로 평소에는 엑손 7을 포함하는 형을 거의 발현하지 않으며 대부분 엑손 7이 없는 변종을 발현하는 특징을 가지고 있다. 실험결과, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 PSF를 발현시킨 후에, 엑손 7을 포함하고 있는 형이 각각 전체 RNA의 7% 및 9%까지 증가하였다. 이는 PSF가 SMN2-L 전사체의 스플라이싱에 있어 보편적인 효과를 가지고 있음을 보여주는 것이다. 다음으로, PSF가 더 짧은 인트론 6와 전체 길이의 엑손 8을 가지고 있는 SMN2-S 미니 유전자로부터 만들어진 전사체의 스플라이싱에 미치는 영향을 연구하였다(도 1a). PSF는 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 각각 62%, 66% 및 60% 향상시켰다(도 1c). 이러한 결과들을 종합해볼 때, PSF가 exon 7이 SMN2 mRNA에 포함되게 하는 것을 향상시키며, 비록 효과면에서 정량적인 수치가 두 미니 유전자에서 차이가 나기는 하지만, PSF 효과는 인트론 6의 중간 부분 및 엑손 8의 다운스트림(downstream) 부분과는 독립적으로 일어난다는 결론을 내릴 수 있었다.Since exon 7 of SMN2 pre-mRNA contains a GAAGGA sequence, and since this sequence is similar to the PSF binding site, we investigated the possibility that PSF is involved in SMN2 splicing. In order to confirm whether PSF affects exon 7 splicing of SMN2 pre-mRNA, 293A cells were transfected with SMN2 minigene and PSF gene alone or simultaneously. The first mini-gene tested was SMN2-L (41) as previously described (41), SMN2-L contains exons 6-8, a substantial portion of exon 8 has been removed and a reporter for exon 7 (Fig. 1A). After 48 hours of transformation, total RNA was extracted and the exon 7 splicing of the RNA transcript from this minigene was analyzed by RT-PCR. The primers used were tailored to the pCI-neo vector and GFP coding region as shown by the arrows in Fig. When the SMN2-L gene alone was transformed, SMN2-L minigene produced a mutant lacking the exon 7 (98%) (Fig. 1a), consistent with our previous findings, The mini-gene was confirmed to be very similar to the endogenous SMN2 gene in SMA patients (41). Figure 1b shows that the increased expression of PSF significantly promotes the inclusion of exon 7 in SMN2 mRNA in 293A cells transfected with SMN2-L compared to the control (34%). PSF plasmids were expressed in C33A and SH-SY5Y cells to determine if the effect of PSF was specific to 293A cells. These two types of cells, as well as 293 cells, usually express a type that contains exon 7 and most of them have a feature that expresses no exon 7. After the expression of PSF in C33A and SH-SY5Y cells, the exon 7-containing forms increased to 7% and 9% of total RNA, respectively. This shows that the PSF has a universal effect on the splicing of SMN2-L transcripts. Next, we examined the effect of PSF on splicing of transcripts made from SMN2-S minigene with shorter intron 6 and full-length exon 8 (Fig. 1A). PSF enhanced exon 7 in SMN2 mRNA by 62%, 66% and 60%, respectively, in 293A, C33A and SH-SY5Y cells (Fig. Taken together, these results suggest that PSF enhances the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA, and although the quantitative values of the effect are different in the two minigene genes, the PSF effect is mediated by the intermediate part of intron 6 and the exon 8, which is independent of the downstream part.

PSF 발현 증가는 엑손 7이 SMN1 pre-mRNA에 포함되는 것을 촉진시킨다Increased expression of PSF promotes the inclusion of exon 7 into SMN1 pre-mRNA

PSF의 효과가 SMN2 유전자와 SMN1 유전자 사이의 C-T 염기쌍 차이와 관련되어 있는지를 확인하기 위하여, 두 가지 SMN1의 미니 유전자인 SMM1-L 및 SMN1-S에 미치는 PSF의 효과를 조사하였다. 이들 SMM1-L 및 SMN1-S 미니 유전자는 SMN2-L 및 SMN2-S 미니 유전자와 유사하게 설계되었다(도 1a). SMN1-L 미니 유전자는 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 대부분 엑손 7이 포함되어 있는 형을 생산하여(도 2a), 내생의(endogenous) SMN1 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱과 유사함을 보여주었다. 293A, C33A 및 SH-SY5Y 세포에서 PSF는 엑손 7이 빠진 형을 현저하게 감소시켰으며, 와일드타입 형을 각각 전체 RNA 레벨의 22%, 49% 및 16% 까지 증가시켰다. SMN1-S는 오직 엑손 7이 포함된 형만을 생산하였으며 SMN7 형은 거의 발견할 수 없었다(도 2a). 도 2b는 PSF의 발현이 오직 엑손 7을 포함하고 있는 형만을 생산해 낸다는 것을 보여주는 결과이다. 도 1과 도 2의 결과를 종합해 볼 때, 엑손 7 스플라이싱에 대한 PSF의 효과는 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7에 존재하는 점돌연변이(point mutation)와는 관계가 없다는 결론을 내릴 수 있었다.
The effect of PSF on SMM1-L and SMN1-S, two minigene genes of SMN1, was investigated in order to confirm whether the effect of PSF is related to the CT base pair difference between SMN2 gene and SMN1 gene. These SMM1-L and SMN1-S minigene genes were designed similar to the SMN2-L and SMN2-S minigene genes (Fig. 1a). The SMN1-L minigene produces a form containing mostly exon 7 in 293A, C33A and SH-SY5Y cells (Fig. 2a), similar to exon 7 splicing of endogenous SMNl pre-mRNA . In 293A, C33A, and SH-SY5Y cells, PSF significantly reduced exon 7 missing form and increased the wildtypes to 22%, 49%, and 16% of total RNA levels, respectively. SMN1-S produced only molds containing exon 7 and SMN7 was rarely found (Fig. 2a). Figure 2b shows that PSF expression only produces a form containing exon 7. From the results of FIGS. 1 and 2, it can be concluded that the effect of PSF on exon 7 splicing is not related to the point mutation in exon 7 of SMN2 pre-mRNA.

PSF 빌현 감소는 SMN2 및 SMN1 pre-mRNA의 엑손 7 스킵핑(skipping)을 향상시킨다 PSF vesicular reduction improves exon 7 skipping of SMN2 and SMNl pre-mRNA

PSF가 SMN 스플라이싱에 미치는 영향을 더 연구하기 위하여, 세포에 PSF shRNA를 포함하고 있는 바이러스를 감염시킴으로써 PSF의 발현을 감소시켰다. SMN2의 엑손 8은 DdeI 제한 효소의 절단 부위를 가지고 있는 반면에 SMN1은 이를 가지고 있지 않기 때문에(도 3a), SMN1 및 SMN2 mRNA의 RT-PCR 생성물을 DdeI로 절단한 다음, 서로 다른 크기에 의해 구별할 수 있었다. 신경모세포종인 SH-SY5Y 세포에서 실험한 결과, SMN1 mRNA는 대부분 엑손 7을 포함하고 있는 와일드타입 형인 반면에 SMN2 mRNA는 대부분 엑손 7이 스킵된 형이었다(도 3b). shRNA를 포함하고 있는 바이러스로 감염시켜 PSF의 발현을 감소시킨 결과, SMN1의 경우 SMN1 엑손 7 스킵된 형이 전체 SMN1 RNA 레벨의 32%에서 54%까지 증가하였으며(도 3b, 레인 3), SMN2의 경우, 엑손 7이 스킵된 형이 전체 SMN2 mRNA 레벨의 8% 정도 증가하였다. 이러한 결과들은 PSF가 SMN1 및 SMN2 mRNA 모두에서 엑손 7이 포함되는 것을 향상시킨다는 것을 나타낸다.
To further investigate the effect of PSF on SMN splicing, we reduced the expression of PSF by infecting cells with a virus containing PSF shRNA. Since exon 8 of SMN2 has a cleavage site of DdeI restriction enzyme but SMN1 does not have it (Fig. 3a), RT-PCR products of SMN1 and SMN2 mRNA are digested with DdeI and then differentiated by different sizes Could. In the neuroblastoma SH-SY5Y cells, SMN1 mRNA was mostly wild-type containing exon 7, whereas SMN2 mRNA was mostly skipped exon 7 (Fig. 3B). (Fig. 3b, lane 3), SMN1 increased the SMN1 exon 7 skipped type from 32% to 32% of the total SMN1 RNA level (Fig. 3b, lane 3) , The type in which exon 7 was skipped increased by 8% of the total SMN2 mRNA level. These results indicate that PSF improves the inclusion of exon 7 in both SMN1 and SMN2 mRNA.

PSF는 SMA 환자의 세포에서 엑손 7의 포함되는 것을 촉진시킨다PSF promotes the inclusion of exon 7 in cells of SMA patients

PSF가 SMA 환자의 섬유아세포에서도 엑손 7이 포함되는 것을 향상시키는지를 확인하기 위하여, PSF를 각각 SMN2-L, SMN2-S, SMN1-L 또는 SMN1-S 미니 유전자와의 조합으로 환자의 섬유아세포에서 과발현 시켰다. 각각 SMN2-L 및 SMN2-S 미니 유전자를 함께 발현시킨 환자의 세포에서 PSF는 엑손 7을 포함하고 있는 형을 각각 전체 SMN2 RNA 레벨의 39% 및 62% 까지 향상시킨 결과를 보여주었으며(도 4a), 이는 도 1의 결과와 일치하는 것이었다. 정상적인 세포에서와 같이, SMA 환자 세포에서 SMN1-L 및 SMN1-S 미니 유전자는 오직 엑손 7을 포함하고 있는 형만을 생산하였는데(도 4a, 레인 7 및 10), 이는 엑손 7을 포함하고 있는 형의 증가를 관찰하기 힘들게 만들었다. 미니 유전자의 결과와 일치하게, PSF의 과발현은 전체 내생적인 SMN2 mRNA 레벨에서 엑손 7을 포함하고 있는 형을 14% 증가시켰다(도 4b). 이러한 결과는 SMA 환자 세포에서도 PSF가 엑손 7이 포함된는 것을 촉진시킨다는 결론을 내릴 수 있게 해주었다.
In order to confirm whether PSF improves the inclusion of exon 7 in fibroblasts of SMA patients, the PSF was used in combination with SMN2-L, SMN2-S, SMN1-L or SMN1-S minigene, Overexpression. In patients with SMN2-L and SMN2-S minigene genes, PSF enhanced exon 7-containing forms by 39% and 62%, respectively, of the total SMN2 RNA level (Fig. 4a) , Which was consistent with the result of Fig. As in normal cells, the SMN1-L and SMN1-S minigene genes in the SMA patient cells produced only molds containing exon 7 (Fig. 4A, lanes 7 and 10) Making it difficult to observe the increase. Consistent with the results of the mini-gene, overexpression of PSF increased the exon 7-containing form by 14% at the endogenous SMN2 mRNA level (FIG. 4b). These results have led to the conclusion that PSF also promotes the inclusion of exon 7 in SMA patient cells.

엑손 7에서 인핸서의 삭제는 PSF의 효과를 제거한다Elimination of the enhancer in exon 7 eliminates the effect of PSF

PSF는 RNA 서열(sequence)과 직접적으로 접촉함으로써 스플라이싱을 촉진하거나 억제한다는 것이 이전에 보고된 바 있다(31, 33, 43). 예를 들어, UGGAGAGGAAC 서열에 PSF가 접촉하여 스플라이싱을 촉진시킨다는 것이 밝혀진 바 있다(33). 본 발명자들은 서열 분석으로 엑손 7의 중간 부위에 PSF 접촉 부위와 유사한 서열(GAAGGA)이 있다는 것을 밝혀내었는데, 이는 이전에 tra2에 타겟될 수 있는 인핸서(enhancer)로 알려져 있던 것이었다. PSF가 엑손 7의 GAAGGA 서열을 타겟으로 하여 엑손 7의 스플라이싱을 촉진시키는지를 확인하기 위하여, 엑손 7에서 GAAGGA 서열을 제거하였고(7-3), 또한 대조군으로 다른 두 개의 삭제 돌연변이를 만들었는데, 이들은 업스트림(upstream)의 AAAAUC 서열이 제거되거나(7-1) 또는 AAAAA 서열이 제거된 것(7-2)이었다(도 5a). 7-3 돌연변이는 엑손 7이 스킵된 형만을 생산하였고, PSF가 존재하는 상태에서도 엑손 7을 포함하고 있는 mRNA의 증가가 거의 관찰되지 않았다(도 5b, 레인 12). 이와 대조적으로, 7-1 돌연변이에서는 엑손 7의 스플라이싱이 PSF에 의해 여전히 잘 조절되었다(도 5b, 레인 6). 한편, PSF가 없는 대조군 플라스미드는 7-3 또는 7-1에서 엑손 7의 스플라이싱을 향상시키지 않았다(레인 5). 이를 종합해볼 때, 이러한 결과들은 SMN2 pre-mRNA의 엑손 7 스플라이싱에서 GAAGGA 서열이 PSF의 잠정적인 타겟일 가능성을 제시해주는 것이다.
It has previously been reported that PSF promotes or represses splicing by direct contact with RNA sequences (31, 33, 43). For example, it has been shown that PSF contacts the UGGAGAGGAAC sequence to promote splicing (33). We have found by sequencing that there is a sequence (GAAGGA) similar to the PSF contact site in the middle of exon 7, which was previously known as an enhancer that can be targeted to tra2. To confirm whether PSF promotes splicing of exon 7 with the GAAGGA sequence of exon 7, GAAGGA sequence was removed from exon 7 (7-3) and two other deletion mutants were generated as controls , Which were either those in which the upstream AAAAUC sequence was removed (7-1) or the AAAAA sequence was deleted (7-2) (Fig. 5A). 7-3 mutant only produced a form in which exon 7 was skipped, and there was almost no increase in mRNA containing exon 7 even in the presence of PSF (Fig. 5B, lane 12). By contrast, splicing of exon 7 in the 7-1 mutation was still well controlled by the PSF (Fig. 5b, lane 6). On the other hand, control plasmids without PSF did not improve the splicing of exon 7 in 7-3 or 7-1 (lane 5). Taken together, these results suggest that the GAAGGA sequence may be a potential target for PSF in exon 7 splicing of SMN2 pre-mRNA.

PSF는 엑손 7의 GAAGGA 서열과 접촉하여 엑손 7이 포함되는 것을 향상시킨다PSF contacts the GAAGGA sequence of exon 7 to enhance the inclusion of exon 7

엑손 7에서 PSF의 타켓 서열을 더 밝혀내기 위하여, GAAGGA 서열을 GAAUUA(이하 UUA)로 돌연변이 시켰다. tra2는 UUA 돌연변이에서도 여전히 엑손 7이 포함되는 것을 향상시켰는데(도 6a, 레인 4), 이는 GAAGGA 서열의 GAA만으로도 tra2 단백질이 SMN 엑손7의 스플라이싱을 조절하는데 있어 충분하다는 이전의 보고와 일치하는 것이었다(44). 이와는 대조적으로, PSF의 경우에는 PSF가 충분히 발현이 되었음에도 불구하고 UUA 돌연변이에서 엑손 7이 스킵된 형만이 발현되었다(레인 3). 즉, UAA 돌연변이에서는 PSF가 엑손 7이 포함되는 것을 향상시키는 현상이 사라졌다. To further elucidate the target sequence of PSF in exon 7, the GAAGGA sequence was mutated to GAAUUA (UUA). Tra2 also improved the inclusion of exon 7 in the UUA mutation (Figure 6a, lane 4), consistent with previous reports that GA2 alone in the GAAGGA sequence is sufficient to regulate the splicing of SMN exon 7 (44). In contrast, in the case of PSF, only the expression of the exon 7 skipped in the UUA mutant was expressed, even though the PSF was sufficiently expressed (lane 3). In the UAA mutation, the phenomenon that the PSF improves the inclusion of exon 7 has disappeared.

PSF가 엑손 7이 포함되는 것을 향상시키기 위하여 GAAGGA 서열과 직접적으로 접촉하는지를 확인하기 위하여, 5`을 바이오틴으로 표지한 AAGAAGGAAG 및 AAGAAUUAAG RNA 서열을 합성하였다. 잠정적인 PSF 결합 사이트의 와일드타입(GAAGGA) 서열 및 UUA 돌연변이(GAAUUA) 서열의 양 끝을 두 개의 뉴클레오타이드로 둘러쌌다. 이어서 바이오틴이 표지된 RNA를 HeLa 세포의 핵 추출물(nuclear extract)과 함께 배양한 다음, RNA-단백질 복합체를 스트렙타비딘 비드로 가라앉혔다. 복합체에 PSF가 존재하는지를 PSF에 대한 항체를 사용하여 웨스턴 블랏팅으로 조사하였다. 실험결과, PSF가 와일드 타입 RNA와는 직접적으로 접촉하지만(레인 3), UAA 돌연변이와는 접촉하지 않는다는 것을 보여주었다(도 6b). 그러므로 PSF는 엑손 7의 GAAGGA 서열과 접촉함으로써 엑손 7이 SMN2 mRNA에 포함되는 것을 촉진시킨다는 결론을 내릴 수 있었다.
To confirm that PSF directly contacts the GAAGGA sequence to enhance the inclusion of exon 7, 5 'biotin labeled AA GAAGGA AG and AA GAAUUA AG RNA sequences were synthesized. The wild type (GAAGGA) sequence of the potential PSF binding site and the two ends of the UUA mutation (GAAUUA) sequence were surrounded by two nucleotides. The biotin-labeled RNA was then incubated with a nuclear extract of HeLa cells and the RNA-protein complex was submerged in streptavidin beads. The presence of PSF in the complex was examined by Western blotting using antibodies against PSF. Experimental results showed that PSF was in direct contact with wild-type RNA (lane 3) but not with UAA mutants (Fig. 6b). Therefore, we concluded that PSF promotes the inclusion of exon 7 into SMN2 mRNA by contacting the GAAGGA sequence of exon 7.

참고문헌references

[1] S. Lefebvre, L. Burglen, S. Reboullet, O. Clermont, P. Burlet, L. Viollet, B. Benichou, C. Cruaud, P. Millasseau, M. Zeviani, et al., Identification and characterization of a spinal muscular atrophy-determining gene, Cell, 80 (1995) 155-165.[1] S. Lefebvre, L. Burglen, S. Reboullet, O. Clermont, P. Burlet, L. Viollet, B. Benichou, C. Cruaud, P. Millasseau, M. Zeviani, et al., Identification and characterization of a spinal muscular atrophy-determining gene, Cell, 80 (1995) 155-165.

[2] M. Glinka, T. Herrmann, N. Funk, S. Havlicek, W. Rossoll, C. Winkler, M. Sendtner, The heterogeneous nuclear ribonucleoprotein-R is necessary for axonal beta-actin mRNA translocation in spinal motor neurons, Hum Mol Genet, 19 (2010) 1951-1966.[2] M. Glinka, T. Herrmann, N. Funk, S. Havlicek, W. Rossoll, C. Winkler, and M. Sendtner, The heterogeneous nuclear ribonucleoprotein-R is necessary for axonal beta-actin mRNA translocation in spinal motor neurons , Hum Mol Genet, 19 (2010) 1951-1966.

[3] C. Fallini, G.J. Bassell, W. Rossoll, Spinal muscular atrophy: the role of SMN in axonal mRNA regulation, Brain Res, 1462 (2012) 81-92.[3] C. Fallini, G.J. Bassell, W. Rossoll, Spinal muscular atrophy: the role of SMN in axonal mRNA regulation, Brain Res, 1462 (2012) 81-92.

[4] H. Zhang, L. Xing, W. Rossoll, H. Wichterle, R.H. Singer, G.J. Bassell, Multiprotein complexes of the survival of motor neuron protein SMN with Gemins traffic to neuronal processes and growth cones of motor neurons, J Neurosci, 26 (2006) 8622-8632.[4] H. Zhang, L. Xing, W. Rossoll, H. Wichterle, R.H. Singer, G.J. Bassell, Multiprotein complexes of the survival of motor neuron protein SMN with Gemins traffic to neuronal processes and growth cones of motor neurons, J Neurosci, 26 (2006) 8622-8632.

[5] T.T. Le, D.D. Coovert, U.R. Monani, G.E. Morris, A.H. Burghes, The survival motor neuron (SMN) protein: effect of exon loss and mutation on protein localization, Neurogenetics, 3 (2000) 7-16.[5] T.T. Le, D.D. Coovert, U.R. Monani, G.E. Morris, A.H. Burghes, The survival motor neuron (SMN) protein: effect of exon loss and mutation on protein localization, Neurogenetics, 3 (2000) 7-16.

[6] S. Paushkin, A.K. Gubitz, S. Massenet, G. Dreyfuss, The SMN complex, an assemblyosome of ribonucleoproteins, Curr Opin Cell Biol, 14 (2002) 305-312.[6] S. Paushkin, A.K. Gubitz, S. Massenet, G. Dreyfuss, The SMN complex, an assemblyosome of ribonucleoproteins, Curr Opin Cell Biol, 14 (2002) 305-312.

[7] G. Meister, C. Eggert, U. Fischer, SMN-mediated assembly of RNPs: a complex story, Trends in cell biology, 12 (2002) 472-478.[7] G. Meister, C. Eggert, U. Fischer, SMN-mediated assembly of RNPs: a complex story, Trends in Cell Biology, 12 (2002) 472-478.

[8] D. Buhler, V. Raker, R. Luhrmann, U. Fischer, Essential role for the tudor domain of SMN in spliceosomal U snRNP assembly: implications for spinal muscular atrophy, Hum Mol Genet, 8 (1999) 2351-2357.[8] D. Buhler, V. Raker, R. Luhrmann, U. Fischer, 8, (1999) 2351-2357, "Essential role for the spliceosomal SNRNP assembly in the tudor domain of SMN: implications for spinal muscular atrophy. .

[9] T. Carvalho, F. Almeida, A. Calapez, M. Lafarga, M.T. Berciano, M. Carmo-Fonseca, The spinal muscular atrophy disease gene product, SMN: A link between snRNP biogenesis and the Cajal (coiled) body, J Cell Biol, 147 (1999) 715-728.[9] T. Carvalho, F. Almeida, A. Calapez, M. Lafarga, M.T. Berciano, M. Carmo-Fonseca, The spinal muscular atrophy disease gene product, SMN: A link between snRNP biogenesis and the Cajal (coiled) body, J Cell Biol, 147 (1999) 715-728.

[10] U.R. Monani, C.L. Lorson, D.W. Parsons, T.W. Prior, E.J. Androphy, A.H. Burghes, J.D. McPherson, A single nucleotide difference that alters splicing patterns distinguishes the SMA gene SMN1 from the copy gene SMN2, Hum Mol Genet, 8 (1999) 1177-1183.[10] U.R. Monani, C.L. Lorson, D.W. Parsons, T.W. Prior, E.J. Androphy, A.H. Burghes, J.D. McPherson, A single nucleotide difference that separates splicing patterns from the SMA gene SMN1 from the copy gene SMN2, Hum Mol Genet, 8 (1999) 1177-1183.

[11] C.L. Lorson, E. Hahnen, E.J. Androphy, B. Wirth, A single nucleotide in the SMN gene regulates splicing and is responsible for spinal muscular atrophy, Proc Natl Acad Sci U S A, 96 (1999) 6307-6311.[11] C.L. Lorson, E. Hahnen, E.J. Androphy, B. Wirth, A single nucleotide in the SMN gene regulates splicing and is responsible for spinal muscular atrophy, Proc Natl Acad Sci U SA, 96 (1999) 6307-6311.

[12] C.J. DiDonato, X.N. Chen, D. Noya, J.R. Korenberg, J.H. Nadeau, L.R. Simard, Cloning, characterization, and copy number of the murine survival motor neuron gene: homolog of the spinal muscular atrophy-determining gene, Genome Res, 7 (1997) 339-352.[12] C.J. DiDonato, X.N. Chen, D. Noya, J. R. Korenberg, J.H. Nadeau, L.R. Simard, Cloning, characterization, and copy number of the murine survival motor neuron gene: homolog of the spinal muscular atrophy-determining gene, Genome Res, 7 (1997) 339-352.

[13] B.G. Burnett, E. Munoz, A. Tandon, D.Y. Kwon, C.J. Sumner, K.H. Fischbeck, Regulation of SMN protein stability, Mol Cell Biol, 29 (2009) 1107-1115.[13] B.G. Burnett, E. Munoz, A. Tandon, D.Y. Kwon, C.J. Sumner, K.H. Fischbeck, Regulation of SMN protein stability, Mol Cell Biol, 29 (2009) 1107-1115.

[14] L. Cartegni, M.L. Hastings, J.A. Calarco, E. de Stanchina, A.R. Krainer, Determinants of exon 7 splicing in the spinal muscular atrophy genes, SMN1 and SMN2, Am J Hum Genet, 78 (2006) 63-77.[14] L. Cartegni, M.L. Hastings, J.A. Calarco, E. de Stanchina, A.R. Krainer, Determinants of exon 7 splicing in the spinal muscular atrophy genes, SMN1 and SMN2, Am J Hum Genet, 78 (2006) 63-77.

[15] J. Zhou, X. Zheng, H. Shen, Targeting RNA-splicing for SMA treatment, Molecules and cells, 33 (2012) 223-228.[15] J. Zhou, X. Zheng, H. Shen, Targeting RNA-splicing for SMA treatment, Molecules and cells, 33 (2012) 223-228.

[16] T. Kashima, J.L. Manley, A negative element in SMN2 exon 7 inhibits splicing in spinal muscular atrophy, Nat Genet, 34 (2003) 460-463.[16] T. Kashima, J. L. Manley, A negative element in SMN2 exon 7 inhibits splicing in spinal muscular atrophy, Nat Genet, 34 (2003) 460-463.

[17] T. Kashima, N. Rao, C.J. David, J.L. Manley, hnRNP A1 functions with specificity in repression of SMN2 exon 7 splicing, Hum Mol Genet, 16 (2007) 3149-3159.[17] T. Kashima, N. Rao, C.J. David, J.L. Manley, HNRNP A1 functions with specificity in repression of SMN2 exon 7 splicing, Hum Mol Genet, 16 (2007) 3149-3159.

[18] L. Cartegni, A.R. Krainer, Disruption of an SF2/ASF-dependent exonic splicing enhancer in SMN2 causes spinal muscular atrophy in the absence of SMN1, Nat Genet, 30 (2002) 377-384.[18] L. Cartegni, A.R. Krainer, Disruption of an SF2 / ASF-dependent exonic splicing enhancer in SMN2 causes spinal muscular atrophy in the absence of SMN1, Nat Genet, 30 (2002) 377-384.

[19] Y. Hofmann, C.L. Lorson, S. Stamm, E.J. Androphy, B. Wirth, Htra2-beta 1 stimulates an exonic splicing enhancer and can restore full-length SMN expression to survival motor neuron 2 (SMN2), Proc Natl Acad Sci U S A, 97 (2000) 9618-9623.[19] Y. Hofmann, C.L. Lorson, S. Stamm, E.J. Androphy, B. Wirth, Htra2-beta 1 stimulates an exonic splicing enhancer and can restore full-length SMN expression to survival motor neuron 2 (SMN2), Proc Natl Acad Sci U SA, 97 (2000) 9618-9623.

[20] P.J. Young, C.J. DiDonato, D. Hu, R. Kothary, E.J. Androphy, C.L. Lorson, SRp30c-dependent stimulation of survival motor neuron (SMN) exon 7 inclusion is facilitated by a direct interaction with hTra2 beta 1, Hum Mol Genet, 11 (2002) 577-587.[20] P.J. Young, C.J. DiDonato, D. Hu, R. Kothary, E.J. Androphy, C.L. Lorson, SRP30c-dependent stimulation of survival motor neuron (SMN) exon 7 facilitated by a direct interaction with hTra2 beta 1, Hum Mol Genet, 11 (2002) 577-587.

[21] Y. Hofmann, B. Wirth, hnRNP-G promotes exon 7 inclusion of survival motor neuron (SMN) via direct interaction with Htra2-beta1, Hum Mol Genet, 11 (2002) 2037-2049.[21] Y. Hofmann, B. Wirth, hnRNP-G promotes exon 7 inclusion of survival motor neuron (SMN) via direct interaction with Htra2-beta1, Hum Mol Genet, 11 (2002) 2037-2049.

[22] H.H. Chen, J.G. Chang, R.M. Lu, T.Y. Peng, W.Y. Tarn, The RNA binding protein hnRNP Q modulates the utilization of exon 7 in the survival motor neuron 2 (SMN2) gene, Mol Cell Biol, 28 (2008) 6929-6938.[22] H. H. Chen, J.G. Chang, R.M. Lu, T.Y. Peng, W.Y. Tarn, The RNA binding protein hnRNP Q modulates the utilization of exon 7 in the survival motor neuron 2 (SMN2) gene, Mol Cell Biol, 28 (2008) 6929-6938.

[23] H. Miyaso, M. Okumura, S. Kondo, S. Higashide, H. Miyajima, K. Imaizumi, An intronic splicing enhancer element in survival motor neuron (SMN) pre-mRNA, J Biol Chem, 278 (2003) 15825-15831.[23] H. Miyaso, M. Okumura, S. Kondo, S. Higashide, H. Miyajima, K. Imaizumi, An intronic splicing enhancer element in survival motor neuron (SMN) pre-mRNA, J Biol Chem, 278 ) 15825-15831.

[24] H. Miyajima, H. Miyaso, M. Okumura, J. Kurisu, K. Imaizumi, Identification of a cis-acting element for the regulation of SMN exon 7 splicing, J Biol Chem, 277 (2002) 23271-23277.[24] H. Miyajima, H. Miyaso, M. Okumura, J. Kurisu, K. Imaizumi, Identification of a cis-acting element for the regulation of SMN exon 7 splicing, J Biol Chem 277 (2002) 23271-23277 .

[25] Y. Hua, T.A. Vickers, B.F. Baker, C.F. Bennett, A.R. Krainer, Enhancement of SMN2 exon 7 inclusion by antisense oligonucleotides targeting the exon, PLoS Biol, 5 (2007) e73.[25] Y. Hua, T.A. Vickers, B.F. Baker, C.F. Bennett, A.R. Krainer, Enhancement of SMN2 exon 7 inclusion by antisense oligonucleotides targeting the exon, PLoS Biol, 5 (2007) e73.

[26] W.D. Arnold, A.H. Burghes, Spinal muscular atrophy: development and implementation of potential treatments, Ann Neurol, 74 (2013) 348-362.[26] W.D. Arnold, A.H. Burghes, Spinal muscular atrophy: development and implementation of potential treatments, Ann Neurol, 74 (2013) 348-362.

[27] J.G. Patton, S.A. Mayer, P. Tempst, B. Nadal-Ginard, Characterization and molecular cloning of polypyrimidine tract-binding protein: a component of a complex necessary for pre-mRNA splicing, Genes Dev, 5 (1991) 1237-1251.[27] J.G. Patton, S.A. Mayer, P. Tempst, and B. Nadal-Ginard, Characterization and molecular cloning of polypyrimidine tract-binding protein: a component of a pre-mRNA splicing, Genes Dev, 5 (1991) 1237-1251.

[28] H. Shen, J.L. Kan, C. Ghigna, G. Biamonti, M.R. Green, A single polypyrimidine tract binding protein (PTB) binding site mediates splicing inhibition at mouse IgM exons M1 and M2, RNA, 10 (2004) 787-794.[28] H. Shen, J. L. Blood, C. Ghigna, G. Biamonti, M.R. Green, A single polypyrimidine tract binding protein (PTB) binding site mediates splicing inhibition at mouse IgM exons M1 and M2, RNA, 10 (2004) 787-794.

[29] J.G. Patton, E.B. Porro, J. Galceran, P. Tempst, B. Nadal-Ginard, Cloning and characterization of PSF, a novel pre-mRNA splicing factor, Genes Dev, 7 (1993) 393-406.[29] J.G. Patton, E.B. Porro, J. Galceran, P. Tempst, B. Nadal-Ginard, Cloning and characterization of PSF, a novel pre-mRNA splicing factor, Genes Dev, 7 (1993) 393-406.

[30] O. Gozani, J.G. Patton, R. Reed, A novel set of spliceosome-associated proteins and the essential splicing factor PSF bind stably to pre-mRNA prior to catalytic step II of the splicing reaction, EMBO J, 13 (1994) 3356-3367.[30] O. Gozani, J.G. Patton, R. Reed, A novel set of spliceosome-associated proteins and the essential splicing factor PSF bind stably to pre-mRNA prior to catalytic step II of the splicing reaction, EMBO J., 13 (1994) 3356-3367.

[31] F. Heyd, K.W. Lynch, Phosphorylation-dependent regulation of PSF by GSK3 controls CD45 alternative splicing, Mol Cell, 40 (2010) 126-137.[31] F. Heyd, K.W. Lynch, Phosphorylation-dependent regulation of PSF by GSK3 controls CD45 alternative splicing, Mol Cell, 40 (2010) 126-137.

[32] P. Ray, A. Kar, K. Fushimi, N. Havlioglu, X. Chen, J.Y. Wu, PSF suppresses tau exon 10 inclusion by interacting with a stem-loop structure downstream of exon 10, Journal of molecular neuroscience : MN, 45 (2011) 453-466.[32] P. Ray, A. Kar, K. Fushimi, N. Havlioglu, X. Chen, J. Y. Wu, PSF suppresses tau exon 10 inclusion by interacting with a stem-loop structure downstream of exon 10, Journal of molecular neuroscience: MN, 45 (2011) 453-466.

[33] R. Peng, B.T. Dye, I. Perez, D.C. Barnard, A.B. Thompson, J.G. Patton, PSF and p54nrb bind a conserved stem in U5 snRNA, RNA, 8 (2002) 1334-1347.[33] R. Peng, B.T. Dye, I. Perez, D.C. Barnard, A. B. Thompson, J.G. Patton, PSF and p54nrb bind a conserved stem in U5 snRNA, RNA, 8 (2002) 1334-1347.

[34] S. Landeras-Bueno, N. Jorba, M. Perez-Cidoncha, J. Ortin, The splicing factor proline-glutamine rich (SFPQ/PSF) is involved in influenza virus transcription, PLoS Pathog, 7 (2011) e1002397.The splicing factor proline-glutamine rich (SFPQ / PSF) is involved in influenza virus transcription, PLoS Pathog, 7 (2011) e1002397. [34] S. Landeras-Bueno, N. Jorba, M. Perez-Cidoncha, .

[35] A. Sharathchandra, R. Lal, D. Khan, S. Das, Annexin A2 and PSF proteins interact with p53 IRES and regulate translation of p53 mRNA, RNA Biol, 9 (2012) 1429-1439.[35] A. Sharathchandra, R. Lal, D. Khan, S. Das, Annexin A2 and PSF proteins interact with p53 IRES and regulate translation of p53 mRNA, RNA Biol, 9 (2012) 1429-1439.

[36] X. Dong, J. Sweet, J.R. Challis, T. Brown, S.J. Lye, Transcriptional activity of androgen receptor is modulated by two RNA splicing factors, PSF and p54nrb, Mol Cell Biol, 27 (2007) 4863-4875.[36] X. Dong, J. Sweet, J.R. Challis, T. Brown, S.J. Lye, transcriptional activity of androgen receptor is modulated by two RNA splicing factors, PSF and p54nrb, Mol Cell Biol, 27 (2007) 4863-4875.

[37] E. Rosonina, J.Y. Ip, J.A. Calarco, M.A. Bakowski, A. Emili, S. McCracken, P. Tucker, C.J. Ingles, B.J. Blencowe, Role for PSF in mediating transcriptional activator-dependent stimulation of pre-mRNA processing in vivo, Mol Cell Biol, 25 (2005) 6734-6746.[37] E. Rosonina, J.Y. Ip, J.A. Calarco, M.A. Bakowski, A. Emili, S. McCracken, P. Tucker, C.J. Ingles, B.J. Blencowe, Role for PSF in mediating transcriptional activator-dependent stimulation of pre-mRNA processing in vivo, Mol Cell Biol, 25 (2005) 6734-6746.

[38] T. Tsukahara, H. Haniu, Y. Matsuda, PTB-associated splicing factor (PSF) is a PPARgamma-binding protein and growth regulator of colon cancer cells, PLoS One, 8 (2013) e58749.[38] T. Tsukahara, H. Haniu, Y. Matsuda, PTB-associated splicing factor (PSF) is a PPARgamma-binding protein and growth regulator of colon cancer cells, PLoS One, 8 (2013) e58749.

[39] M. Mathur, H.H. Samuels, Role of PSF-TFE3 oncoprotein in the development of papillary renal cell carcinomas, Oncogene, 26 (2007) 277-283.[39] M. Mathur, H.H. Samuels, Role of PSF-TFE3 oncoprotein in the development of papillary renal cell carcinomas, Oncogene, 26 (2007) 277-283.

[40] G. Wang, Y. Cui, G. Zhang, A. Garen, X. Song, Regulation of proto-oncogene transcription, cell proliferation, and tumorigenesis in mice by PSF protein and a VL30 noncoding RNA, Proc Natl Acad Sci U S A, 106 (2009) 16794-16798.[40] G. Wang, Y. Cui, G. Zhang, A. Garen, X. Song, Regulation of proto-oncogene transcription, cell proliferation and tumorigenesis in mice by PSF protein and a VL30 noncoding RNA, Proc Natl Acad Sci USA, 106 (2009) 16794-16798.

[41] S. Cho, H. Moon, X. Yang, J. Zhou, H.R. Kim, M.G. Shin, T.J. Loh, X. Zheng, H. Shen, Validation of trans-acting elements that promote exon 7 skipping of SMN2 in SMN2-GFP stable cell line, Biochem Biophys Res Commun, 423 (2012) 531-535.[41] S. Cho, H. Moon, X. Yang, J. Zhou, H.R. Kim, M.G. Shin, T.J. Loh, X. Zheng, H. Shen, Validation of trans-acting elements that promotes exon 7 skipping of SMN2 in SMN2-GFP stable cell line, Biochem Biophys Res Commun, 423 (2012) 531-535.

[42] H.K. Oh, E. Lee, H.N. Jang, J. Lee, H. Moon, Z. Sheng, Y. Jun, T.J. Loh, S. Cho, J. Zhou, M.R. Green, X. Zheng, H. Shen, hnRNP A1 contacts exon 5 to promote exon 6 inclusion of apoptotic Fas gene, Apoptosis : an international journal on programmed cell death, (2013).[42] H.K. Oh, E. Lee, H.N. Jang, J. Lee, H. Moon, Z. Sheng, Y. Jun, T.J. Loh, S. Cho, J. Zhou, M.R. Green, X. Zheng, H. Shen, HNRNP A1 contacts exon 5 to promote exon 6 inclusion of apoptotic Fas gene, Apoptosis: an international journal on programmed cell death, (2013).

[43] A.A. Melton, J. Jackson, J. Wang, K.W. Lynch, Combinatorial control of signal-induced exon repression by hnRNP L and PSF, Mol Cell Biol, 27 (2007) 6972-6984.[43] A.A. Melton, J. Jackson, J. Wang, K.W. Lynch, Combinatorial control of signal-induced exon expression by hnRNP L and PSF, Mol Cell Biol, 27 (2007) 6972-6984.

[44] S.K. Mungamuri, W. Murk, L. Grumolato, E. Bernstein, S.A. Aaronson, Chromatin modifications sequentially enhance ErbB2 expression in ErbB2-positive breast cancers, Cell reports, 5 (2013) 302-313.
[44] SK Mungamuri, W. Murk, L. Grumolato, E. Bernstein, SA Aaronson, Chromatin modifications enhancing ErbB2 expression in ErbB2-positive breast cancers, Cell reports, 5 (2013) 302-313.

Claims (6)

PSF(PTB-associated splicing factor) 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 유효성분으로 포함하는 척수성 근위축증(Spinal Muscular Atrophy: SMA)의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating Spinal Muscular Atrophy (SMA) comprising, as an active ingredient, a PTB-associated splicing factor (PSF) or a polynucleotide encoding the same.
제 1 항에 있어서, 상기 PSF는 SMN2 pre-mRNA의 스플라이싱( splicing)시 엑손 7 포함형(exon 7 included form)의 mRNA 형성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the PSF increases mRNA formation of the exon 7 included form during splicing of the SMN2 pre-mRNA.
제 2 항에 있어서, 상기 PSF는 SMN2 pre-mRNA 엑손 7의 인핸서인 GAAGGA에 결합하여 엑손 7 포함형의 mRNA 형성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
3. The pharmaceutical composition according to claim 2, wherein the PSF binds to GAAGGA, an enhancer of SMN2 pre-mRNA exon 7, to increase exon 7-containing mRNA formation.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오타이드는 유전자 운반체에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
2. The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the polynucleotide is contained in a gene carrier.
제 4 항에 있어서, 상기 유전자 운반체는 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 리포좀인 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
5. The pharmaceutical composition according to claim 4, wherein the gene carrier is a plasmid, a viral vector or a liposome.
다음의 단계를 포함하는 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 물질의 스크리닝 방법:
(a) PSF 단백질 또는 PSF 인코딩 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 세포에 분석하고자 하는 시험물질을 처리하는 단계; 및
(b) 상기 PSF 단백질의 발현 또는 활성을 분석하는 단계; 상기 시험물질이 PSF 단백질의 발현 또는 활성을 증가시키면 척수성 근위축증의 예방 또는 치료용 물질로 판단되는 것을 특징으로 하는 스크리닝 방법.
A method for screening a substance for preventing or treating spinal muscular atrophy comprising the steps of:
(a) treating a test substance to be analyzed with a cell comprising a PSF protein or a PSF encoding nucleotide sequence; And
(b) analyzing the expression or activity of the PSF protein; Wherein the test substance is considered to be a substance for preventing or treating spinal muscular atrophy when the expression or activity of the PSF protein is increased.
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KR20200021880A (en) * 2018-08-21 2020-03-02 한국생명공학연구원 A Pharmaceutical Composition For Preventing Or Treating Neuromuscular Diseases

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