KR20220061480A - Manufacturing method of circular nucleic acid template for producing high molecular weight protein using hydrogelated nucleic acid - Google Patents

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KR20220061480A
KR20220061480A KR1020200147510A KR20200147510A KR20220061480A KR 20220061480 A KR20220061480 A KR 20220061480A KR 1020200147510 A KR1020200147510 A KR 1020200147510A KR 20200147510 A KR20200147510 A KR 20200147510A KR 20220061480 A KR20220061480 A KR 20220061480A
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KR1020200147510A
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엄숭호
오성
강재현
안소연
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프로지니어 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method for preparing a DNA double-stranded template for producing a high molecular weight protein, the method being capable of producing a protein hydrogel nucleic acid, and a high molecular weight protein production system using the same. The nucleic acid produced by the hydrogelated nucleic acid production system of the present invention overcomes the limitations of high cost and low yield in the existing intra/extracellular nucleic acid synthesis method, especially RNA synthesis, and stabilizes RNA due to hydrogelation, thereby being usefully used in the field of functional RNA-based technology. In particular, in terms of the production of proteins having a high molecular weight of 6 kDa or more in the existing G-quadruplex-based nucleic acid synthesis technology of the present inventors, the nucleic acid production system of the present invention overcomes the limitations of conventional mass-production of nucleic acid templates, so that nucleic acid templates for producing hydrogelated nucleic acids can be mass-produced at low cost. Furthermore, when producing peptides or proteins using the hydrogel nucleic acid system and the nucleic acid templates prepared by the method of the present invention, the production yield can be maximized. In particular, the same can be usefully used in a cell-free synthesis system for synthesizing peptides or proteins. Therefore, the same can be usefully used in the technology in various fields such as life science, medicine, and food based on the synthesis of functional peptides or proteins and functional nucleic acids.

Description

하이드로겔화 핵산을 이용한 고분자량 단백질 생산용 원형 핵산 템플릿의 제조방법 및 고분자량 단백질 생산 시스템 {Manufacturing method of circular nucleic acid template for producing high molecular weight protein using hydrogelated nucleic acid}Manufacturing method of circular nucleic acid template for producing high molecular weight protein using hydrogelated nucleic acid and high molecular weight protein production system

본 발명은 단백질 하이드로겔화 핵산의 생산이 가능한 고분자량 단백질 생산용 원형 핵산 템플릿 제조방법 및 이를 이용한 고분자량 단백질 생산시스템에 관한 것으로, G-사중체(G-quadruplex) 유전자 및 목적서열을 포함하는 핵산 템플릿의 제조방법 및 상기 템플릿을 이용한 고분자량 단백질의 생산 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a circular nucleic acid template for production of a high molecular weight protein capable of producing a protein hydrogelled nucleic acid and a high molecular weight protein production system using the same, and a nucleic acid comprising a G-quadruplex gene and a target sequence It relates to a method for producing a template and a system for producing a high molecular weight protein using the template.

센트럴 도그마(Central dogma)는 1956년 영국의 분자생물학자 크릭(Francis Crick)에 의해 입증 및 명명된 유전정보의 흐름 경로를 의미하는 것으로서, DNA의 복제(replication), DNA에서 RNA로의 전사(transcription), 및 RNA에서 단백질로 번역(translation)을 포함한다. 초기 개념은, DNA에서 단백질로 발현되는 흐름을 의미하였으나, 현재의 센트럴 도그마는 RNA에서 DNA로의 역전사(reverse transcription)를 포함하고, RNA의 단백질 코딩 기능 이외의 다양한 기능이 입증되면서, 유전정보의 기능 및 흐름을 모두 포괄하는 개념으로 확장되었다. 유전정보의 흐름 및 센트럴 도그마의 구성의 기능에 대한 연구가 지속되면서, 센트럴 도그마의 각 단계의 관점에서 유전체(DNA 및 RNA 등) 및 단백질(펩타이드)의 합성기술이 생명과학, 의학, 대체 에너지 산업에 중대한 영향을 미치는 가장 원천적인 기술로서 연구 및 발전되어 왔다.Central dogma refers to a flow path of genetic information that was identified and named by British molecular biologist Francis Crick in 1956. DNA replication, DNA to RNA transcription , and RNA to protein translation. The initial concept meant the flow of expression from DNA to protein, but the current central dogma includes reverse transcription from RNA to DNA, and as various functions other than the protein coding function of RNA have been demonstrated, the function of genetic information and a concept that encompasses all flows. As research on the flow of genetic information and the function of the composition of the central dogma continues, the synthesis technology of genomes (DNA and RNA, etc.) and proteins (peptides) from the perspective of each stage of the central dogma has been developed in the life sciences, medicine, and alternative energy industries. It has been researched and developed as the most fundamental technology that has a significant impact on

기존의 유전자 합성 기술에서는 특정 유전자의 정확한 핵산 염기서열을 짧은 올리고뉴클레오티드로 나누어 합성한 뒤 이를 연결하는 방법이 이용되고 있는데, 이는 올리고뉴클레오티드의 합성, 올리고뉴클레오티드의 조립(assembly)을 통한 유전자의 합성, 핵산 염기서열 분석 시 발생하는 여러 요인의 에러를 찾아 정확한 염기서열 분석을 하기 어렵고, 특정 핵산 염기서열의 유전자만을 한 번에 한 종류만 합성할 수 있다는 단점이 있다(Mol Biosyst. 2009 Jul;5(7):714-22. doi:10.1039/b822268c. Epub 2009 Apr 6.).In the existing gene synthesis technology, a method of synthesizing the precise nucleic acid sequence of a specific gene into short oligonucleotides and linking them is used. It is difficult to find errors of various factors that occur during nucleic acid sequencing and accurate sequencing analysis, and there are disadvantages in that only one type of gene of a specific nucleic acid sequence can be synthesized at a time (Mol Biosyst. 2009 Jul; 5 (Mol Biosyst. 2009 Jul; 5) 7):714-22.doi:10.1039/b822268c.Epub 2009 Apr 6.).

현재 DNA 합성에 사용되는 기술로는 주로 PCR 및 박테리아 및 다른 세포 공급원으로부터의 전형적인 플라스미드 정제 과정 등이 있다. 박테리아 및 다른 세포에서 플라스미드를 정제하는 방법은 시간적/인적/경제적 비용이 많이 발생하며, 시험관 내 증폭인 PCR은 빠른 열 순환에 의존하며, 이는 대량 사용시에 비실용적이라는 단점이 있다. Techniques currently used for DNA synthesis mainly include PCR and typical plasmid purification procedures from bacterial and other cellular sources. Methods for purifying plasmids from bacteria and other cells are expensive in time/human/economical, and PCR, which is in vitro amplification, relies on rapid thermal cycling, which is impractical for large-scale use.

기능적 단일-가닥 (예를 들어 mRNA) 및 이중-가닥 RNA 분자는 살아있는 세포에서 및 정제된 재조합 효소 및 정제된 뉴클레오티드 트리포스페이트를 사용하여 시험관 내에서 생산되었다 (유럽 특허 제1631675호 및 미국 특허 출원 공개 더블와이드 밴드014/0271559 A1호 참조). 그럼에도 불구하고, 광범위한 상업적 적용을 가능하게 하는 규모에서의 RNA의 생산은 과도한 비용을 필요로 한다. 최근 RNA 기반의 개발 응용품들 (예, siRNA 혹은 RNAzyme의 치료제 혹은 miRNA 혹은 piwi RNA 기반의 진단플랫폼 등)이 다양한 분야, 특히 의약학 분야에서 새롭게 태동하여 기존 DNA와 단백질을 대신하며 활발히 이용되고 있다. 생물학을 유지하는 중심이론(central dogma)에 따라 DNA에서 RNA를 거쳐 최종 단백질로 생산된다. RNA는 DNA나 단백질과 비교하면 수초 혹은 수분의 매우 짧은 생존력을 가지고 있으나 그 내부에는 DNA 유전체 암호와 단백질의 독특한 기능성을 동시에 가지고 있어서 그 잠재적 응용력이 크다. 이와 같이, RNA의 가능성이 조명되며 이를 상업적으로 이용하기 위한 다양한 생물학적 기술들이 난무하나 세포 속 RNA를 추출하거나 화학적 기술들로 합성하는데 기술적으로 비용적으로 매우 큰 어려움이 있다. 예를 들어, 세포 내 RNA의 분해 속도가 DNA에 비해 빨라서 추출이나 보관이 어려우며, 현재 화학적 합성기술로는 50 염기 길이 이상을 합성하는 것이 어렵고 성공하여도 그 수율이 매우 낮은 실정이다. 현재의 RNA 생산 방법은 세포 내 배양과 화학적 합성으로 나누어 지는데, 두 가지 모두 고비용과 저수율로 인하여 RNA의 우수한 응용성에도 불구하고 그 한계가 끊임없이 지적되고 있다. Functional single-stranded (eg mRNA) and double-stranded RNA molecules have been produced in living cells and in vitro using purified recombinant enzymes and purified nucleotide triphosphates (European Patent No. 1631675 and US Patent Application Publications). Double wide band (see No. 014/0271559 A1). Nevertheless, the production of RNA on a scale that allows for a wide range of commercial applications requires excessive costs. Recently, RNA-based development applications (e.g., siRNA or RNAzyme therapeutics or miRNA or piwi RNA-based diagnostic platforms, etc.) have been actively used in various fields, especially medicine, replacing existing DNA and proteins. According to the central dogma that sustains biology, it is produced from DNA to RNA to the final protein. RNA has a very short viability of a few seconds or minutes compared to DNA or protein, but it has a DNA genome code and a unique function of a protein at the same time, so its potential application is great. As such, the potential of RNA is illuminated, and various biological techniques for commercial use are plentiful, but there is a technically and costly very difficult in extracting RNA in cells or synthesizing it by chemical techniques. For example, since the degradation rate of intracellular RNA is faster than that of DNA, extraction or storage is difficult, and it is difficult to synthesize more than 50 bases in length with current chemical synthesis technology, and even if successful, the yield is very low. Current RNA production methods are divided into intracellular culture and chemical synthesis, both of which have limitations in spite of excellent applications of RNA due to high cost and low yield.

한편, G-사중체(G-quadraplex, G4)는 염색체의 말단 부위, 다양한 유전자의 전사조절부위에서 발견되는 DNA의 2차 구조로서, 핵산 내에 구아닌(guanine, G)이 풍부한 부분에 의해 4개의 DNA 가닥이 서로 짝을 이루어, 수소결합 형태로 형성된 G-사중가닥의 복합체를 의미한다. 텔로미어는 구아닌이 풍부하여, G-사중체를 형성하고, 형성돤 G-사중체는 텔로머레이즈의 활성을 억제한다. 이러한 G-사중체의 특징을 이용한 텔로머레이즈의 활성 억제가 종양세포의 사멸을 유도하는 요법으로 제시되고 있다. 또한, G-사중가닥은 구조의 형성 부위에 따라, 유전자의 전사를 조절하는 것으로도 알려져 있다.On the other hand, the G-quadraplex (G4) is a secondary structure of DNA found in the terminal region of chromosomes and transcriptional regulatory regions of various genes, and is divided into four It refers to a complex of G-quadrued strands formed in the form of hydrogen bonds by pairing DNA strands with each other. Telomeres are rich in guanine to form G-quadrules, which inhibit the activity of telomerase. Inhibition of the activity of telomerase using the characteristics of the G-quadrel has been proposed as a therapy for inducing apoptosis of tumor cells. In addition, it is known that the G-quadrel regulates the transcription of genes according to the formation site of the structure.

본 발명자들은 상기한 RNA 합성(전사) 및 단백질 생산(번역) 시스템 및 합성 RNA의 문제를 해결하기 위해, G-사중체(G-quadruplex) 모티프 서열을 포함하는 핵산을 템플릿으로 사용하는 원형 순환 전사(Rolling circle transcription: RCT)를 기반의 하이드로겔화 핵산의 생산 및 단백질 생산 시스템을 발명하고, 특허출원한 바 있다(대한민국 특허출원 제10-2019-0136416호, 미공개). 상기 핵산의 생산 시스템으로 합성된 RNA는 G-사중체 구조를 형성하여 하이드로겔화되기 때문에, RNA의 안정성을 현저히 높일 수 있으며, 이로부터 펩타이드 또는 단백질을 생산할 수 있는 무세포 단백질 합성의 플랫폼 기술로서 유용하게 이용될 수 있다. 그러나, 상기 방법은 목적서열이 150bp 이상 또는 의도치 않은 2차 구조를 형성하는 경우에, 하이드로겔화가 현저하게 감소되는 단점이 있다. 일반적으로, 다양한 산업 및 의료분야에 사용되는 단백질을 코딩하는 유전자는 대부분 150bp 이상의 긴 염기서열을 가지기 때문에, 이러한 하이드로겔화의 현저한 감소는 상기 핵산 생산시스템의 실용화를 어렵게 하는 단점이 있다.In order to solve the problems of the above-mentioned RNA synthesis (transcription) and protein production (translation) system and synthetic RNA, the present inventors use a nucleic acid containing a G-quadruplex motif sequence as a template for circular circular transcription (Rolling circle transcription: RCT)-based production of hydrogel nucleic acid and protein production system has been invented and a patent application has been filed (Korean Patent Application No. 10-2019-0136416, unpublished). Since the RNA synthesized by the nucleic acid production system is hydrogelled by forming a G-quartet structure, the stability of RNA can be significantly increased, and it is useful as a platform technology for cell-free protein synthesis from which peptides or proteins can be produced. can be used However, the method has a disadvantage in that hydrogelation is remarkably reduced when the target sequence is 150 bp or more or an unintentional secondary structure is formed. In general, since most genes encoding proteins used in various industries and medical fields have a long nucleotide sequence of 150 bp or more, such a significant reduction in hydrogelation has a disadvantage that makes it difficult to put the nucleic acid production system into practical use.

상기한 한계를 극복하기 위해, 본 발명자들은 30 내지 100bp 이하의 짧은 서열을 갖는 더블와이드 밴드 템플릿을 추가하여, 긴 염기서열을 갖는 경우에도, 핵산이 원활하게 하이드로겔화되는 것을 확인하고, 특허출원 하였다(대한민국 특허출원 제10-2020-0077146호, 미공개). 그러나, 상기 제10-2019-0136416호의 원천특허와 제10-2020-0077146호 더블와이드 밴드 특허는 나뉘어진 프로모터, 목적서열에 상보적인 서열, G-사중체 서열의 복잡한 구조를 별도로 합성해야하며, 단일가닥 형태로 합성한 뒤 프로모터 서열에 상보적인 프라이머 서열을 디자인하여 어닐링, 접합(ligation) 등의 복잡한 과정을 거쳐야 하는 불편함이 있었으며, 특히 수 kDa의 고분자량의 단백질을 합성하는 하이드로겔화 핵산을 생산하기 위해서는 수백 bp에서 수천 bp 이상의 단일가닥 올리고뉴클레오타이드 템플릿을 합성해야하기 때문에, 대량생산이 현실적으로 어렵다는 단점이 있었다.In order to overcome the above limitation, the present inventors added a double-wide band template having a short sequence of 30 to 100 bp or less, confirming that the nucleic acid is smoothly hydrogelled even when it has a long nucleotide sequence, and applied for a patent. (Korean Patent Application No. 10-2020-0077146, unpublished). However, in the original patent of No. 10-2019-0136416 and the double-wide band patent of No. 10-2020-0077146, the complex structure of the divided promoter, the sequence complementary to the target sequence, and the G-quadruplex sequence must be synthesized separately, After synthesizing in single-stranded form, there was the inconvenience of designing a primer sequence complementary to the promoter sequence and going through complicated processes such as annealing and ligation. Since single-stranded oligonucleotide templates of hundreds of bp to thousands of bp or more need to be synthesized for production, mass production is practically difficult.

이러한 배경기술 아래에서, 본 발명자들은 상기 하이드로겔화 핵산의 생산 및 단백질 생산 시스템에서 고분자량의 단백질을 코딩하는 서열을 포함하는 템플릿을 대량으로 생산하기 위해, 예의 노력한 결과, 벡터에 목적서열 및 G-사중체 모티프를 포함하는 이중가닥 DNA 서열을 클로닝하여 증폭한 뒤 제한효소 또는 인퓨전 클로닝(infusion cloning)을 통해 저비용으로도 하이드로겔화 핵산의 생산 및 고분자량 단백질 생산을 위한 원형 핵산 템플릿을 대량생산할 수 있고, 생산된 원형 핵산 템플릿을 사용하여 RNA 하이드로겔 및 고분자량 단백질을 무세포 단백질 합성 시스템에서 높은 수율로 생산이 가능함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Under this background, the present inventors have made intensive efforts to produce a template containing a sequence encoding a high molecular weight protein in the production system of the hydrogelled nucleic acid and protein production system. As a result, the target sequence and G- After cloning and amplifying a double-stranded DNA sequence containing a quadruplex motif, it is possible to mass-produce a circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids and high molecular weight proteins even at low cost through restriction enzymes or infusion cloning. , confirmed that it is possible to produce RNA hydrogel and high molecular weight protein in a cell-free protein synthesis system in high yield using the produced circular nucleic acid template, and completed the present invention.

본 배경기술 부분에 기재된 상기 정보는 오직 본 발명의 배경에 대한 이해를 향상시키기 위한 것이며, 이에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 있어 이미 알려진 선행기술을 형성하는 정보를 포함하지 않을 수 있다.The information described in the background section is only for improving the understanding of the background of the present invention, and it does not include information forming prior art known to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. it may not be

본 발명의 목적은 하이드로겔화 핵산의 제조용 원형 핵산 템플릿의 제조방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for preparing a circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 핵산 템플릿의 제조방법으로 제조된 핵산 템플릿을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a nucleic acid template prepared by the method for preparing the nucleic acid template.

본 발명의 또 다른 목적은 하이드로겔화 핵산의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 하이드로겔화 핵산을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a hydrogelled nucleic acid and a hydrogelated nucleic acid prepared by the method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 하이드로겔화 핵산의 용도를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a use of the hydrogelled nucleic acid.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 하이드로겔화 핵산의 펩타이드 또는 단백질의 제조 용도를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a use for producing a peptide or protein of the hydrogelled nucleic acid.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 프로모터 서열; 목적서열; 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex seqeuence) 서열을 포함하는 벡터에서, 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex seqeuence)을 포함하는 핵산 가닥을 증폭하는 단계; 및 In order to achieve the above object, the present invention provides (a) a promoter sequence; target sequence; and amplifying a nucleic acid strand comprising a promoter sequence, a target sequence, and a G-quadruplex sequence in a vector comprising a G-quadruplex seqeuence sequence; and

(b) 상기 증폭된 핵산 가닥을 원형 핵산 템플릿으로 변환하여, 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿을 수득하는 단계를 포함하는 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿의 제조방법을 제공한다.(b) converting the amplified nucleic acid strand into a circular nucleic acid template to obtain a circular nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acid.

본 발명은 또한 상기 하이드로겔화 핵산의 제조용 원형 핵산 템플릿의 제조방법으로 방법으로 제조되고, 프로모터 서열에 상보적인 서열; 목적서열에 상보적인 서열; 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 제공한다.The present invention is also prepared by the method for the preparation of the circular nucleic acid template for the preparation of the hydrogelled nucleic acid, and a sequence complementary to a promoter sequence; a sequence complementary to the target sequence; And it provides a circular nucleic acid template for preparing hydrogelled nucleic acids, characterized in that it comprises a G- quadruplex motif (G-quadruplex motif) sequence.

본 발명은 또한 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 증폭(amplification) 또는 전사(transcription)하는 단계를 포함하는 하이드로겔(hydrogel)화 핵산의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a hydrogelized nucleic acid comprising the step of amplifying or transcribed the circular nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid.

본 발명은 또한, 상기 제조되고, 프로모터; 목적서열; 및 G-사중체화 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로겔화 핵산을 제공한다.The present invention is also prepared above, the promoter; target sequence; And it provides a hydrogelled nucleic acid comprising a G- tetramerization sequence.

본 발명은 또한, 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 전사(transcription)하여 하이드로겔화 RNA를 제조하는 단계; 및The present invention also comprises the steps of preparing a hydrogelled RNA by transcription (transcription) of the circular nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid; and

상기 하이드로겔화 RNA를 번역(translation)하여, 펩타이드 또는 단백질을 합성하는 단계를 포함하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a peptide or protein comprising the step of translating the hydrogelled RNA, and synthesizing the peptide or protein.

본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산 시스템으로 생산된 핵산은 현재 존재하는 세포 내/외 핵산 합성방법, 특히 RNA의 합성에 있어서 고비용 및 저수율의 한계를 극복하고, 하이드로겔화로 인해 RNA를 안정화하여, 기능성 RNA 기반의 기술 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 핵산 생산 시스템은 기존의 본 발명자들의 G-사중체 기반의 핵산 합성기술에서, 6 kDa 이상의 고분자량을 가지는 단백질의 제조에 있어서, 기존의 핵산 템플릿의 대량제조가 어렵다는 한계를 극복하여, 저비용으로도 하이드로겔화 핵산 생산용 핵산 템플릿을 대량 제조할 수 있다. 나아가, 본 발명의 방법으로 제조된 핵산 템플릿 및 하이드로겔화 핵산 시스템을 사용하여 펩타이드 또는 단백질을 제조하는 경우, 생산 수율을 극대화 할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 펩타이드 또는 단백질을 합성하기 위한 무세포 합성 시스템에 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 기능성 펩타이드 또는 단백질의 합성, 기능성 핵산 등을 기반으로 하는 생명과학, 의료, 식품 등 다양한 분야의 기술에도 유용하게 사용될 수 있다.The nucleic acid produced by the hydrogelation nucleic acid production system of the present invention overcomes the limitations of high cost and low yield in the existing intracellular/extracellular nucleic acid synthesis method, especially in the synthesis of RNA, and stabilizes RNA due to hydrogelation, so that functional RNA It can be usefully used in the base technology field. In particular, the nucleic acid production system of the present invention overcomes the limitation that it is difficult to mass-produce existing nucleic acid templates in the production of proteins having a high molecular weight of 6 kDa or more in the present inventors' G-tetraplex-based nucleic acid synthesis technology. Thus, it is possible to mass-produce a nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids even at low cost. Furthermore, when a peptide or protein is prepared using the nucleic acid template and hydrogelled nucleic acid system prepared by the method of the present invention, there is an advantage that the production yield can be maximized, and in particular, a cell-free synthesis system for synthesizing peptides or proteins can be usefully used for Therefore, it can be usefully used in various fields such as life science, medicine, food, etc. based on the synthesis of functional peptides or proteins, functional nucleic acids, and the like.

도 1은 본 발명의 하이드로겔화 핵산의 제조용 원형 핵산 템플릿의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1a: 녹색 형광 단백질(GFP)를 대장균 발현 벡터에 클로닝하는 전개도
도 1b: 접합방법을 이용한 원형 핵산 템플릿의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다. T7 프로모터 서열부터 G-사중체까지 PCR 증폭한 후 제한효소(BamHI)를 처리하여 양말단을 절단 한 후 리가아제(ligase)를 처리하여 접합하였다. T7 exonuclease를 이용하여 원형핵산 템플릿(circular DNA)만을 획득하여 in vitro transcription을 수행하여 RCT 전사체를 합성하였다.
도 1c: 인퓨전 클로닝 방법을 사용한 원형 핵산 템플릿의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다. T7 프로모터 서열부터 G-quadruplex까지 PCR 증폭한 후 infusion cloning kit를 처리하여 양말단을 접합하였다. T7 exonuclease를 이용하여 원형 핵산 템플릿(circular DNA)만을 획득하여 in vitro transcription을 수행하여 RCT 전사체를 합성하였다.
도 2는 1% 아가로스겔 전기영동을 통해 원형 핵산 템플릿의 형성을 확인한 결과이다.
도 2a: BamHI을 처리한 후 정제 과정 유무에 대한 결과를 나타낸 것이다. GFP를 PCR 증폭한 산물을 BamHI 처리하여 정제과정의 유무를 비교하였으나, 1% 아가로스겔 전기영동 상에 큰 차이가 없는 것으로 확인되었다.
도 2b: 정제를 한 산물과 정제하지 않은 산물을 각각 접합(ligation)한 이미지로 접합의 차이를 보이며 정제를 한 산물은 다양한 복합체가 형성된 반면 정제하지 않은 산물은 단량체 (monomer)가 다량 생긴 것을 확인하였다.
도 2c: T7 exonuclease 처리한 결과로, 정제하지 않은 산물에서만 원형 핵산 템플릿(circular DNA)이 분해되지 않고 존재하는 것을 확인하였다.
도 3은 선형 및 원형 핵산 템플릿에 대한 T7 Exonuclease의 반응을 확인한 것이다.
도 3d: T7 exonuclease가 선형 DNA만을 분해하는지 확인한 결과로, PCR 산물(선형 핵산 가닥)에 10, 20, 30분간 처리하여 모두 분해되는 것을 확인하였다.
도 3e: T7 exonuclease가 선형 DNA만을 분해하는지 확인한 결과로, 원형 핵산 템플릿(circular DNA)에 10, 20, 30분간 처리하여 모두 분해되지 않은 것을 확인하였다.
도 4는 1% 아가로스겔 전기영동 이미지를 통해 원형 핵산 템플릿을 주형으로 원형순환전사(RCT)를 수행하여, RNA 하이드로겔의 형성을 확인한 결과이다.
도 4f: 선형 및 원형 핵산 템플릿을 주형으로 하여 합성된 RNA 전사체의 형태적 차이를 확인한 결과이다.
도 4g: 주형 핵산 템플릿(선형 및 원형)의 양에 따른 RNA 전사체의 농도를 확인한 것이다.
도 5는 1% 아가로스겔 전기영동법을 사용하여, 인퓨전 클로닝을 통한 원형 핵산 템플릿 제조 결과를 확인한 것이다.
도 5a: 인퓨전 클로닝을 위한 PCR 산물(선형 핵산)을 확인한 것이다.
도 5b: 인퓨전 클로닝을 통해 원형 핵산 템플릿이 생성된 것을 확인한 것으로 다양한 복합체가 생성된 것을 확인하였다.
도 5c: T7 exonuclease를 처리하여, 선형 DNA를 모두 분해하고, 원형 핵산 템플릿만을 수득한 결과이다.
도 5d: 수득한 원형 핵산 템플릿을 in vitro transcription 하여 RCT 전사체가 생산된 것을 확인한 결과이다.
도 6은 12% SDS-PAGE를 사용하여 RCT를 통해 합성된 RNA 하이드로겔을 이용한 GFP 발현 효율 검증한 결과이다.
각 레인의 정보는 다음과 같다:
Lane 1 : negative control, Lane 2 : linear DNA, Lane 3 : linear DNA+agarose, Lane 4 : donut1(circular DNA1), Lane 5 : donut1(circular DNA1)+agarose, Lane 6 : donut2(circular DNA2), Lane 7 : donut2(circular DNA2)+agarose.
도 6a: RCT 전사체를 이용하여 시험관내 단백질 발현을 수행한 후 생산된 녹색 형광 단백질의 형광값(RFU)을 정량화한 그래프이다.
도 6b: 생산된 녹색 형광 단백질을 12% SDS-PAGE 전기영동을 통해 단백질 밴드를 확인한 결과이다.
도 7은 하이드로겔화 핵산의 제조용 원형 핵산 템플릿(제1 핵산 템플릿)과 더블와이드 밴드 핵산 템플릿(제2 핵산 템플릿)을 동시에 in vitro transcription을 수행하여 생성된 RNA 하이드로겔을 사용하는 경우의 GFP 발현 효율 검증 결과이다.
각 레인의 정보는 다음과 같다:
도 7a : Lane 1(음성대조군) : 168.46, Lane 2(양성대조군) : 4312.26, Lane 3 : (GFP angel 30T-0.125 μM : 4614.99), Lane 4 : (GFP angel 30T-0.25 μM : 4561.78), Lane 5 : (GFP angel 30T-0.5 μM : 7257.58), Lane 6 : (GFP angel 30T-0.75 μM : 7007.31), Lane 7 : (GFP angel 30T-1 μM : 7185.96).
도 7b : Lane 1(음성대조군) : 168.46, Lane 2(양성대조군) : 4312.26, Lane 3 : (GFP angel 60T-0.125 μM : 6320.14), Lane 4 : (GFP angel 60T-0.25 μM : 6950.44), Lane 5 : (GFP angel 60T-0.5 μM : 6132.26), Lane 6 : (GFP angel 60T-0.75 μM : 7492.49), Lane 7 : (GFP angel 60T-1 μM : 9491.85).
도 7c : Lane 1(음성대조군) : 168.46, Lane 2(양성대조군) : 4312.26, Lane 3 : (GFP angel 90T-0.125 μM : 7075.71), Lane 4 : (GFP angel 90T-0.25 μM : 7406.6), Lane 5 : (GFP angel 90T-0.5 μM : 8556.68), Lane 6 : (GFP angel 90T-0.75 μM : 9388.27), Lane 7 : (GFP angel 90T-1 μM : 9658.04).
도 7d : Lane 1(음성대조군) : 168.46, Lane 2(양성대조군) : 4312.26, Lane 3 : (GFP angel 120T-0.125 μM : 4486.84), Lane 4 : (GFP angel 120T-0.25 μM : 6813.15), Lane 5 : (GFP angel 120T-0.5 μM : 6666.26), Lane 6 : (GFP angel 120T-0.75 μM : 8943.02), Lane 7 : (GFP angel 120T-1 μM : 8098.43).
1 schematically shows a method for preparing a circular nucleic acid template for preparing a hydrogelled nucleic acid of the present invention.
Figure 1a: Development view of cloning green fluorescent protein (GFP) into an E. coli expression vector
Figure 1b: schematically shows a method for producing a circular nucleic acid template using the conjugation method. After PCR amplification from the T7 promoter sequence to the G-quartet, both ends were cut by treatment with restriction enzyme (BamHI), and then treated with ligase to ligate. Using T7 exonuclease, only circular nucleic acid template (circular DNA) was obtained and in vitro transcription was performed to synthesize RCT transcript.
Figure 1c: schematically shows a method for preparing a circular nucleic acid template using the infusion cloning method. After PCR amplification from the T7 promoter sequence to the G-quadruplex, the infusion cloning kit was processed and both ends were spliced. Using T7 exonuclease, only circular nucleic acid template (circular DNA) was obtained and in vitro transcription was performed to synthesize RCT transcript.
2 is a result confirming the formation of a circular nucleic acid template through 1% agarose gel electrophoresis.
Figure 2a: shows the results of the presence or absence of a purification process after treatment with BamHI. The PCR-amplified product of GFP was treated with BamHI to compare the presence or absence of the purification process, but it was confirmed that there was no significant difference on 1% agarose gel electrophoresis.
Figure 2b: It was confirmed that the purified product and the unrefined product were each ligated, showing the difference in ligation, and various complexes were formed in the purified product, whereas it was confirmed that a large amount of monomers were generated in the unrefined product did.
Figure 2c: As a result of T7 exonuclease treatment, it was confirmed that circular nucleic acid template (circular DNA) was not degraded only in the unpurified product.
3 confirms the reaction of T7 Exonuclease to linear and circular nucleic acid templates.
Figure 3d: As a result of confirming that T7 exonuclease degrades only linear DNA, it was confirmed that all of the PCR products (linear nucleic acid strands) were processed for 10, 20, and 30 minutes to be degraded.
FIG. 3e: As a result of confirming that T7 exonuclease degrades only linear DNA, it was confirmed that all of them were not degraded by treatment with a circular nucleic acid template (circular DNA) for 10, 20, or 30 minutes.
4 is a result confirming the formation of an RNA hydrogel by performing circular circulation transcription (RCT) using a circular nucleic acid template as a template through a 1% agarose gel electrophoresis image.
Figure 4f: A result of confirming the morphological difference of RNA transcripts synthesized using linear and circular nucleic acid templates as templates.
Figure 4g: The concentration of the RNA transcript according to the amount of the template nucleic acid template (linear and circular) was confirmed.
5 shows the results of preparing a circular nucleic acid template through infusion cloning using 1% agarose gel electrophoresis.
Figure 5a: A PCR product (linear nucleic acid) for infusion cloning was confirmed.
5B: It was confirmed that a circular nucleic acid template was generated through infusion cloning, and it was confirmed that various complexes were generated.
Figure 5c: Treated with T7 exonuclease to digest all of the linear DNA, and only the circular nucleic acid template was obtained.
5D: It is the result of confirming that the RCT transcript was produced by in vitro transcription of the obtained circular nucleic acid template.
6 is a result of verifying the GFP expression efficiency using the RNA hydrogel synthesized through RCT using 12% SDS-PAGE.
The information for each lane is as follows:
Lane 1: negative control, Lane 2: linear DNA, Lane 3: linear DNA+agarose, Lane 4: donut1(circular DNA1), Lane 5: donut1(circular DNA1)+agarose, Lane 6: donut2(circular DNA2), Lane 7: donut2 (circular DNA2) + agarose.
6A: A graph quantifying the fluorescence value (RFU) of green fluorescent protein produced after in vitro protein expression using RCT transcripts.
6b: A result of confirming the protein band of the produced green fluorescent protein through 12% SDS-PAGE electrophoresis.
7 shows GFP expression efficiency when using an RNA hydrogel generated by simultaneously performing in vitro transcription of a circular nucleic acid template (first nucleic acid template) and a double-wide band nucleic acid template (second nucleic acid template) for the preparation of hydrogelled nucleic acids. This is the verification result.
The information for each lane is as follows:
7a: Lane 1 (negative control): 168.46, Lane 2 (positive control): 4312.26, Lane 3: (GFP angel 30T-0.125 μM: 4614.99), Lane 4: (GFP angel 30T-0.25 μM: 4561.78), Lane 5: (GFP angel 30T-0.5 μM: 7257.58), Lane 6: (GFP angel 30T-0.75 μM: 7007.31), Lane 7: (GFP angel 30T-1 μM: 7185.96).
7b: Lane 1 (negative control): 168.46, Lane 2 (positive control): 4312.26, Lane 3: (GFP angel 60T-0.125 μM: 6320.14), Lane 4: (GFP angel 60T-0.25 μM: 6950.44), Lane 5: (GFP angel 60T-0.5 μM: 6132.26), Lane 6: (GFP angel 60T-0.75 μM: 7492.49), Lane 7: (GFP angel 60T-1 μM: 9491.85).
7c: Lane 1 (negative control): 168.46, Lane 2 (positive control): 4312.26, Lane 3: (GFP angel 90T-0.125 μM: 7075.71), Lane 4: (GFP angel 90T-0.25 μM: 7406.6), Lane 5: (GFP angel 90T-0.5 μM: 8556.68), Lane 6: (GFP angel 90T-0.75 μM: 9388.27), Lane 7: (GFP angel 90T-1 μM: 9658.04).
7d: Lane 1 (negative control): 168.46, Lane 2 (positive control): 4312.26, Lane 3: (GFP angel 120T-0.125 μM: 4486.84), Lane 4: (GFP angel 120T-0.25 μM: 6813.15), Lane 5: (GFP angel 120T-0.5 μM: 6666.26), Lane 6: (GFP angel 120T-0.75 μM: 8943.02), Lane 7: (GFP angel 120T-1 μM: 8098.43).

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다. 본 명세서에 기재된 모든 염기서열은 5'말단에서 3'말단으로 작성하였다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is those well known and commonly used in the art. All nucleotide sequences described in this specification were written from the 5' end to the 3' end.

현재 대부분의 RNA는 세포 내에서 추출하고 정제하여 사용하고 있으며, 현재 방법으로는 빠른 분해 속도 때문에 적정의 RNA 필요량을 얻기가 쉽지 않고 후반 정제 공정이 매우 복잡하여 낮은 수율과 고비용이 큰 단점이다.Currently, most of RNA is extracted and purified in cells, and with the current method, it is not easy to obtain an appropriate amount of RNA due to a fast degradation rate, and the post-purification process is very complicated, resulting in low yield and high cost.

이에 본 발명자들은 생명체 내에서 형성되는 G-사중체(G-quadruplex)의 자동형성을 통해 목적서열을 포함하는 핵산이 하이드로겔화 되도록 하여, 별도의 추가 공정 없이도 안정적인 핵산의 생산이 가능한 핵산 템플릿을 설계하였으며, 특히 이를 원형순환증폭(Rolling Circle Amplification, RCA) 또는 원형순환전사(Rolling Circle Transcription, RCT) 시스템에 도입하여, RNA 생산 수율을 현저히 증가시키고, 나아가 무세포 단백질 합성시스템에서도 생산된 하이드로겔화 핵산이 현저한 단백질 발현율 및 생산수율을 나타내는 것을 확인하고 발명을 완성하여 특허출원한 바 있다. 다만, 상기 발명의 핵산 템플릿은 목적서열이 6kDa 이상의 단백질을 코딩하는 유전자인 경우에 분리된 프로모터 서열, G-사중체 모티프 등의 복잡한 서열 구조를 가지는 핵산 템플릿의 대량제조가 어려워, 고분자량의 단백질의 제조에 상기 핵산 템플릿을 적용하는데 한계가 있었다. Accordingly, the present inventors designed a nucleic acid template capable of producing a stable nucleic acid without a separate additional process by allowing the nucleic acid containing the target sequence to hydrogel through the automatic formation of the G-quadruplex formed in the living organism. In particular, by introducing it to a rolling circle amplification (RCA) or rolling circle transcription (RCT) system, the yield of RNA production was significantly increased, and furthermore, hydrogelled nucleic acid produced in a cell-free protein synthesis system After confirming that this remarkable protein expression rate and production yield were shown, the invention was completed and a patent application was applied. However, in the case of the nucleic acid template of the present invention, when the target sequence is a gene encoding a protein of 6 kDa or more, it is difficult to mass-produce a nucleic acid template having a complex sequence structure such as a promoter sequence and a G-quartet motif, which is isolated, and a high molecular weight protein There was a limit to applying the nucleic acid template to the production of

본 발명자들은 상기한 한계의 극복을 위해, 본 발명의 일 실시예에서, 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함하는 비교적 간단한 구조의 핵산을 벡터에 도입하여 증폭한 뒤, 프로모터서열, 목적서열, 및 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산 템플릿을 증폭하였으며, 접합(ligation) 또는 인퓨전 클로닝(Infusion cloning)기술을 이용하여, 원형 템플릿으로 변환하여, 저비용 및 간단한 절차를 통해서도 상기 핵산 템플릿의 대량생산이 가능함을 확인하였다.In order to overcome the above limitations, in one embodiment of the present invention, the present inventors introduced and amplified a nucleic acid having a relatively simple structure including a target sequence and a G-tetramerization sequence into a vector, and then a promoter sequence, a target sequence, And a nucleic acid template comprising a G-tetramerization sequence was amplified, and converted into a circular template using ligation or infusion cloning technology. It was confirmed that it is possible.

본 발명의 제조방법으로 생성되는 핵산 템플릿은 프로모터서열에 상보적인 서열, 목적서열에 상보적인 서열, G-사중체 모티프 서열(G-quadruplex motif)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 핵산 템플릿은 본 발명자들에 의해 특허출원된 대한민국 특허출원 제10-2020-0077146호에 상세히 기재되어 있다. 상기 핵산 템플릿을 주형으로 하여, 증폭(amplification) 또는 전사(Transcription)을 수행하여 생산되는 핵산은 G-사중체를 형성하여 하이드로겔화 되어 보다 안정한 구조를 형성한다.The nucleic acid template produced by the method of the present invention is characterized in that it includes a sequence complementary to a promoter sequence, a sequence complementary to a target sequence, and a G-quadruplex motif sequence. The nucleic acid template is described in detail in Korean Patent Application No. 10-2020-0077146 filed by the present inventors. Using the nucleic acid template as a template, a nucleic acid produced by performing amplification or transcription is hydrogelled to form a G-quartet to form a more stable structure.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기한 방법으로 제조한 템플릿을 사용하여 고분자량의 단백질을 발현하는 경우에도 약 4배 내지 6배의 현저히 높은 발현 효율을 나타내는 것을 확인하였으며, 나아가 더블와이드 밴드 템플릿을 함께 사용하는 경우에는 약 2배의 추가적인 단백질 발현효율의 증가를 나타냄을 확인하였다. In another embodiment of the present invention, it was confirmed that even when expressing a high molecular weight protein using the template prepared by the above method, it exhibited a significantly higher expression efficiency of about 4 to 6 times, and further, a double-wide band template was used. When used together, it was confirmed that an additional increase in protein expression efficiency of about 2 times was obtained.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿의 제조방법은 Accordingly, the present invention, in one aspect, relates to a method for preparing a circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids. The method for producing a circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids of the present invention is

(a) 프로모터 서열; 목적서열; 및 G-사중체화 서열(G-quadraplex sequence)을 포함하는 벡터에서, 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열(G-quadraplex sequence)을 포함하는 핵산 가닥을 증폭하는 단계; 및 (b) 상기 증폭된 핵산 가닥을 원형으로 변환하여, 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(a) a promoter sequence; target sequence; and amplifying a nucleic acid strand comprising a promoter sequence, a target sequence, and a G-quadraplex sequence in a vector comprising a G-quadraplex sequence; and (b) converting the amplified nucleic acid strand into a circular shape to obtain a circular nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acids.

본 발명은 기존의 본 발명자들의 G-사중체 기반의 핵산 합성기술에서, 6 kDa 이상의 고분자량을 가지는 단백질의 제조에 있어서, 기존의 핵산 템플릿의 제조방법으로는 대량제조가 어렵다는 한계를 극복하여, 저비용으로도 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿을 대량 제조할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿은 고분자량 단백질의 제조를 위해 사용되는 것이 바람직하다.The present invention overcomes the limitation that mass production is difficult with the existing method for preparing a nucleic acid template in the production of a protein having a high molecular weight of 6 kDa or more in the conventional G-quadrued-based nucleic acid synthesis technology of the present inventors, It has the advantage of being able to mass-produce a circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids even at low cost. Therefore, the prototype nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acids of the present invention is preferably used for the production of high molecular weight proteins.

따라서, 본 발명에서, 상기 "하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿"은 고분자량 단백질의 생산을 위해 사용되는 경우, "고분자량 단백질 제조용 원형 핵산 템플릿"과 동일한 의미로 상호호환적으로 사용된다.Accordingly, in the present invention, when used for the production of a high molecular weight protein, the "prototype nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acid" is used interchangeably with the same meaning as "prototype nucleic acid template for producing a high molecular weight protein".

본 발명의 "하이드로겔화 핵산"이란, 핵산 서열간의 수소결합, 공유결합, 소수성 상호작용 등의 다양한 상호작용을 통해 겔을 형성한 핵산을 의미하며, 본 발명에서는 특히, G-사중체화 서열이 수소결합 형태로 4중 가닥을 형성하는 입방체 모양의 독특한 구조를 형성하여 겔을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명자들은 상기한 RNA 합성방법 및 합성 RNA의 문제를 해결하기 위해, G-사중체(G-quadruplex) 모티프 서열을 포함하는 핵산을 템플릿으로 사용하는 원형 순환 전사(Rolling circle transcription: RCT)를 기반의 하이드로겔화 핵산의 생산 시스템을 발명하고, 특허출원한 바 있다(대한민국 특허출원 제10-2019-0136416호). 상기 핵산의 생산 시스템으로 합성된 RNA는 G-사중체 구조를 형성하여 하이드로겔화되기 때문에, RNA의 안정성을 현저히 높일 수 있으며, 이로부터 펩타이드 또는 단백질을 생산할 수 있는 플랫폼 기술로서 유용하게 이용될 수 있다. 상기 "하이드로겔화 핵산"은 "핵산(예, DNA 또는 RNA) 하이드로겔"과 상호호환적으로 사용될 수 있다.The "hydrogelled nucleic acid" of the present invention means a nucleic acid that has formed a gel through various interactions such as hydrogen bonding, covalent bonding, and hydrophobic interactions between nucleic acid sequences, and in the present invention, in particular, the G-tetramerization sequence is hydrogen It is characterized in that it forms a unique structure in the shape of a cube that forms a quadruple strand in the form of a bond to form a gel. In order to solve the above-described RNA synthesis method and the problem of synthetic RNA, the present inventors use a nucleic acid including a G-quadruplex motif sequence as a template. Based on rolling circle transcription (RCT) Invented and applied for a patent for a production system for hydrogelled nucleic acids of (Korean Patent Application No. 10-2019-0136416). Since the RNA synthesized by the nucleic acid production system is hydrogelled by forming a G-quartet structure, the stability of RNA can be remarkably increased, and it can be usefully used as a platform technology for producing peptides or proteins therefrom. . The "hydrogelled nucleic acid" may be used interchangeably with "a nucleic acid (eg, DNA or RNA) hydrogel".

본 발명의 제조방법에서, 상기 (a) 단계의 벡터는 다양한 방법을 통해 벡터 템플릿에 도입되거나 인공적으로 합성되어 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제한효소(NdeI 및 SalI)를 사용하여 T7 프로모터를 포함하는 pk7 벡터의 다중클로닝부위(MCS)에 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산을 클로닝하여, 프로모터 서열; 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함하는 벡터를 제조하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 벡터가 프로모터를 포함하지 않는 경우, 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산가닥을 도입하여 벡터를 제조할 수도 있다. In the manufacturing method of the present invention, the vector of step (a) may be introduced into a vector template through various methods or artificially synthesized and manufactured. In one embodiment of the present invention, by using restriction enzymes (NdeI and SalI) to clone the nucleic acid containing the target sequence and the G- tetramerization sequence into the multiple cloning site (MCS) of the pk7 vector containing the T7 promoter, the promoter sequence ; A vector including a target sequence and a G-tetramerization sequence was prepared, but the present invention is not limited thereto, and when the vector does not include a promoter, a nucleic acid strand comprising a promoter sequence, a target sequence and a G-tetramerization sequence is introduced. Vectors can also be made.

본 발명에 있어서, 상기 프로모터 서열; 목적서열; 및 G-사중체화 서열은 벡터의 센스 가닥에 도입되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우, 벡터의 안티센스 가닥에는 이에 상보적인 서열이 도입될 수 있다.In the present invention, the promoter sequence; target sequence; and the G-tetramerization sequence may be introduced into the sense strand of the vector. In this case, a sequence complementary thereto may be introduced into the antisense strand of the vector.

본 발명에 있어서, G-사중체화 서열은 목적서열의 5' 말단 또는 3' 말단에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the G-tetramerization sequence may be characterized in that it is linked to the 5' end or 3' end of the target sequence.

본 발명의 용어 "벡터(Vector)"는 특정 핵산서열(예, 목적서열)등과 재조합 하여, 상기 특정 핵산서열을 수송, 복제 또는 발현하기 위해 사용되는 운반체를 총칭하는 것이다. 벡터의 종류에 따라, 플라스미드 벡터, 바이러스 벡터, 코스미드 벡터 및 인공 염색체 등으로 구분되며, 응용에 따라 클로닝 벡터 및 발현벡터 등으로 구분된다. 본 발명의 벡터는 상기한 모든 종류의 벡터가 제한 없이 사용될 수 있다. As used herein, the term "vector" refers to a carrier used to transport, replicate or express a specific nucleic acid sequence by recombination with a specific nucleic acid sequence (eg, a target sequence). Depending on the type of vector, it is divided into a plasmid vector, a viral vector, a cosmid vector, an artificial chromosome, etc., and it is divided into a cloning vector and an expression vector depending on the application. As the vector of the present invention, all types of vectors described above may be used without limitation.

본 발명에서 상기 벡터는 핵산 템플릿을 대량으로 복제 및 증폭하기 위한 주형으로 사용된다. 본 발명에 있어서, 상기 벡터는 복제 기점, 제한효소 절단부위, 다중 클로닝 부위(MCS), 및/또는 선택 마커 등을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 벡터는 발현 벡터와 같이 유전자 발현에 필요한 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 벡터는 인핸서, 프로모터 서열, 전사개시서열, 및/또는 종결코돈 등을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 벡터는 지속적인 핵산의 전사를 위해, 전사 종료서열을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 벡터의 예로, pK7, pIVEX, pET, pTXB, pUC, pF3K 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the vector is used as a template for cloning and amplifying a nucleic acid template in large quantities. In the present invention, the vector may include an origin of replication, a restriction enzyme cleavage site, a multiple cloning site (MCS), and/or a selection marker. In the present invention, the vector may be characterized in that it contains a sequence necessary for gene expression, such as an expression vector. In the present invention, the vector may include an enhancer, a promoter sequence, a transcription initiation sequence, and/or a stop codon, and the like. In the present invention, the vector may be characterized in that it does not include a transcription termination sequence for continuous nucleic acid transcription. Examples of vectors that can be used in the present invention include, but are not limited to, pK7, pIVEX, pET, pTXB, pUC, pF3K, and the like.

본 발명의 용어, "프로모터"는 단백질의 발현과정에서 전사 개시를 조절할 수 있는 유전자 부위를 의미한다. As used herein, the term “promoter” refers to a gene region capable of regulating transcription initiation in the process of protein expression.

본 발명에 있어서, 상기 프로모터는 템플릿의 종류, 합성 방식, 생산하고자하는 핵산의 종류, 목적서열에 따라 통상에 기술자에 의해 적합한 프로모터가 선택되어 사용될 수 있다. 이중가닥 핵산에서 프로모터는 일반적으로 센스가닥과 안티센스가닥 모두를 포함하는 개념이나, 본 발명에 있어서, 양 가닥의 구분을 위해, '프로모터 서열(센스 서열)' 및 '프로모터 서열에 상보적인 서열(안티센스 서열)'로 구분하여 명칭될 수 있다.In the present invention, the promoter can be used by selecting a suitable promoter by those skilled in the art according to the type of template, the synthesis method, the type of nucleic acid to be produced, and the target sequence. In a double-stranded nucleic acid, a promoter is generally a concept including both a sense strand and an antisense strand, but in the present invention, for the distinction between both strands, a 'promoter sequence (sense sequence)' and a 'promoter sequence complementary sequence (antisense sequence) sequence)'.

본 발명에 있어서, 상기 프로모터는 예를 들어, T7 프로모터, T5 프로모터, T3 프로모터, lac 프로모터, tac과 trc 프로모터, cspA 프로모터, lacUV5 프로모터, Ltet0-1 프로모터, phoA 프로모터, araBAD 프로모터, trp 프로모터, tetA 프로모터, Ptac 프로모터 및 SP6 프로모터 등이 있으며, 바람직하게는 상기 예에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the promoter is, for example, T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter, lac promoter, tac and trc promoter, cspA promoter, lacUV5 promoter, Ltet0-1 promoter, phoA promoter, araBAD promoter, trp promoter, tetA There are promoters, Ptac promoters, SP6 promoters, and the like, and may preferably be selected from the above examples, but is not limited thereto.

본 발명의 용어, "목적서열"은 '생산하고자 하는 핵산 서열(Sense)'을 의미한다. 상기 핵산 템플릿을 주형으로 하여 DNA 또는 RNA를 합성하는 경우, "생산하고자 하는 핵산"을 포함하는 하이드로겔화 핵산을 생산할 수 있다. 상기 생산하고자 하는 핵산은 DNA, RNA, PNA, LNA 등일 수 있으며, 바람직하게는 DNA 또는 RNA이다. 예를 들어, 상기 생산하고자 하는 핵산은 기능성 부위(functional moiety)인 것일 수 있으며, 바람직하게는 특정 단백질을 코딩하는 mRNA 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term "target sequence" refers to a 'nucleic acid sequence to be produced (Sense)'. In the case of synthesizing DNA or RNA using the nucleic acid template as a template, a hydrogelled nucleic acid including a “nucleic acid to be produced” may be produced. The nucleic acid to be produced may be DNA, RNA, PNA, LNA, etc., preferably DNA or RNA. For example, the nucleic acid to be produced may be a functional moiety, and preferably may be an mRNA encoding a specific protein, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 본 발명의 원형 핵산 템플릿이 이중가닥인 경우 상기 목적서열은 상기 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿의 센스가닥에 포함될 수 있으며, 이에 상보적인 서열이 상기 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿의 안티센스 가닥에 포함될 수 있다.In the present invention, when the circular nucleic acid template of the present invention is double-stranded, the target sequence may be included in the sense strand of the circular nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acid, and a sequence complementary thereto is the circular nucleic acid for producing hydrogelled nucleic acid. may be included in the antisense strand of the template.

본 발명의 용어 "G-사중체(G-quadruplex)"는 구아노신 잔기의 비율이 높은 DNA 염기서열에서 나타나는 G-사중가닥(G-tetraplex)이 2개 이상 수직적으로 쌓여 형성하는 구조를 의미하며, 여기에서, G-사중가닥은 구아노신이 풍부한 4개의 DNA 가닥이 서로 짝을 이루어 수소결합 형태로 4중 가닥을 형성하는 입방체 모양의 독특한 DNA 구조를 의미하며, 4개의 구아닌 염기가 후그스틴 수소결합(Hoogsteen hydrogen bonding)으로 밀집되어 형성된 사각형 구조를 말한다. G-사중가닥은 다양한 생화학적 조건에서 매우 안정적이며 사중 가닥 내의 방향성은 다양하다. 특히, G 사중가닥의 중앙에 있는 양이온(주로 K+)은 G-사중체의 구조를 더욱 안정되게 유지하는 데 기여한다. G-사중체는 텔로미어 영역 및 프로모터 영역에서, 다양한 생물학적 기능을 하는 것으로 알려져 있다(Henderson E, et al., Telomeric DNA oligonucleotides form novel intramolecular structures containing guanine-guanine base pairs., Cell(December 1987)). 본 발명에서 "G-사중체"는 "G-사중합체"와 동일한 의미에서 호환적으로 사용될 수 있다.As used herein, the term "G-quadruplex" refers to a structure in which two or more G-tetraplexes appearing in a DNA nucleotide sequence having a high ratio of guanosine residues are vertically stacked. , Here, G-quadrel refers to a unique cube-shaped DNA structure in which four guanosine-rich DNA strands are paired with each other to form a quadruple in a hydrogen bond form, and four guanine bases form a Hoogsteen hydrogen bond (Hoogsteen hydrogen bonding) refers to a rectangular structure formed densely. The G-quadrel is very stable under various biochemical conditions, and the orientation within the quaternary is variable. In particular, the cation (mainly K+) at the center of the G-quartet contributes to maintaining the structure of the G-quartet more stably. G-quadrules are known to have diverse biological functions in the telomere region and in the promoter region (Henderson E, et al., Telomeric DNA oligonucleotides form novel intramolecular structures containing guanine-guanine base pairs., Cell (December 1987)). In the present invention, "G-tetramer" may be used interchangeably in the same meaning as "G-tetrapolymer".

G-사중체는 구아닌이 풍부한 서열 부위에서 주로 형성된다(Murat P, Balasubramanian S (April 2014)). 그러나, 모든 구아닌 풍부 서열 부위에서 G-사중체가 형성되는 것은 아니다. G-사중체 형성 능력의 예측방법은 이전의 보고를 통해 보고된 바 있다(Todd AK, Johnston M, Neidle S (2005)). 예를 들어, Todd AK, Johnston M 등은 d(G3+N1-7G3+N1-7G3+N1-7G3+)(여기서, 아랫 첨자는 각 염기의 개수 범위, N은 임의의 염기, d는 1이상의 정수로서, 괄호 안의 염기서열의 반복을 의미함)은 G-사중체를 형성하는 일반적인 패턴으로 보고한 바있다. 본 발명에 있어서, G-사중체는 3개이상의 연속적인 구아닌 및 1 내지 7개의 임의의 서열이 1번 이상 반복되는 서열에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다,G-quartets are formed predominantly at guanine-rich sequence sites (Murat P, Balasubramanian S (April 2014)). However, not all guanine-rich sequence sites form G-quartets. A method of predicting the ability to form a G-quadrel has been previously reported (Todd AK, Johnston M, Neidle S (2005)). For example, Todd AK, Johnston M et al. reported that d(G 3+ N 1-7 G 3+ N 1-7 G 3+ N 1-7 G 3+ ) (where the subscript is the range of numbers of each base, N is an arbitrary base, d is an integer greater than or equal to 1, meaning a repeat of the nucleotide sequence in parentheses) has been reported as a general pattern of forming a G-quadruplex. In the present invention, the G-quartet may be characterized in that it is formed by three or more consecutive guanines and a sequence in which 1 to 7 random sequences are repeated one or more times,

본 발명의 용어 "G-사중체화 서열(G-quadruplex sequence)"은 G-사중체를 형성할 수 있는 서열을 의미하며, 상기 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산 가닥이 G-사중체를 형성할 수 있도록 한다. 본 발명의 핵산 템플릿을 주형으로 전사된 핵산 가닥에 포함된 G-사중체화 서열이 G-사중체를 형성하여, 하이드로겔화 된다. As used herein, the term “G-quadruplex sequence” refers to a sequence capable of forming a G-quadruplex, and the nucleic acid strand including the G-quadruplex sequence forms a G-quadruplex. make it possible The G-tetramerization sequence included in the nucleic acid strand transcribed using the nucleic acid template of the present invention as a template forms a G-quartet, thereby hydrogelation.

본 발명에 있어서, 상기 G-사중체화 서열은 3개이상의 연속적인 구아닌 및 1 내지 7개의 임의의 서열이 1번 이상 반복되는 핵산서열인 것을 특징으로 할 수 있으며, 가장 바람직하게는 5'-TAGGGTTAGGGT-3'(서열번호 1) 인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the G-tetramerization sequence may be characterized as a nucleic acid sequence in which 3 or more consecutive guanines and 1 to 7 random sequences are repeated one or more times, most preferably 5'-TAGGGTTAGGGT -3' (SEQ ID NO: 1).

본 발명의 용어, "G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열"은 증폭 또는 전사되는 경우, G-사중체를 형성할 수 있도록 하는 모든 서열을 의미한다.As used herein, the term "G-quadruplex motif sequence" refers to any sequence capable of forming a G-quadruplex when amplified or transcribed.

본 발명에 있어서, 상기 G-사중체 모티프 서열은 상기 G-사중체화 서열에 상보적인 것을 특징으로 할 수 있으며, 이중가닥 핵산에 포함되는 경우, 상기 G_사중체 모티프 서열은 벡터의 안티센스 가닥으로 포함될 수 있다. In the present invention, the G-quadrel motif sequence may be characterized as complementary to the G-quartetization sequence, and when included in a double-stranded nucleic acid, the G_quartet motif sequence is the antisense strand of the vector. may be included.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 G-사중체 모티프 서열은 3개이상의 연속적인 구아닌 및 1 내지 7개의 임의의 서열이 1번 이상 반복되는 핵산서열에 상보적인 것을 특징으로 할 수 있으며, 가장 바람직하게는 5'-ACCCTAACCCTA-3'(서열번호 2)인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, preferably, the G-quartet motif sequence may be characterized in that it is complementary to a nucleic acid sequence in which 3 or more consecutive guanines and 1 to 7 random sequences are repeated one or more times, most preferably It may be characterized as 5'-ACCCTAACCCTA-3' (SEQ ID NO: 2).

본 발명의 일 실시예에서는 안티센스 가닥의 상기 G-사중체 모티프를 주형으로 전사된 RNA의 5'-UAGGGUUAGGGU-3'서열이 G-사중체를 형성하도록 설계하였다.In one embodiment of the present invention, the 5'-UAGGGUUAGGGU-3' sequence of RNA transcribed using the G-quartet motif of the antisense strand as a template was designed to form a G-quartet.

본 발명에 있어서, 벡터 또는 핵산 템플릿의 센스 가닥에 G-사중체화 서열이 포함되고, 벡터 또는 핵산 템플릿의 안티센스 가닥에 G-사중체화 모티프 서열이 포함될 수 있다.In the present invention, a G-tetramerization sequence may be included in the sense strand of a vector or nucleic acid template, and a G-tetramerization motif sequence may be included in the antisense strand of the vector or nucleic acid template.

따라서, 본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿을 주형으로 전사된 RNA는 G-사중체화 서열을 포함하며, 이를 통해 하이드로겔화 되는 것을 특징으로 할 수 있다.Accordingly, the RNA transcribed using the circular nucleic acid template for the production of hydrogelled nucleic acids of the present invention as a template includes a G-tetramerization sequence, and may be characterized in that it is hydrogelled.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계는 다양한 핵산 증폭 방법을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 (a) 단계는 원형 순환 증폭(Rolling Circle RCA), 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR), LCR(ligase chain reaction), SDA(strand displacement amplification) 및 TMA(transcription-mediated amplification) 을 통해 수행될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 바람직하게는 중합효소 연쇄반응(PCR)을 사용하여 등온 증폭하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, step (a) may be performed through various nucleic acid amplification methods. For example, the step (a) is a rolling circle amplification (Rolling Circle RCA), polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), strand displacement amplification (SDA) and transcription-mediated (TMA) amplification), and as in one embodiment of the present invention, preferably isothermal amplification using polymerase chain reaction (PCR), but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, PCR을 통해 핵산 가닥을 증폭하는 경우, 상기 (b) 단계의 증폭을 위해 사용된 벡터, 도입된 핵산서열(목적서열, G-사중체화 서열 등), 사용되는 효소(중합효소, 제한효소, 리가아제 등) 등에 따라 적절하게 프라이머가 설계 및 사용될 수 있으며, 증폭된 핵산 가닥이 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함할 수 있도록 설계 및 사용되는 것이 바람직하다.In the present invention, when amplifying a nucleic acid strand through PCR, the vector used for the amplification of step (b), the introduced nucleic acid sequence (target sequence, G-tetramerization sequence, etc.), the enzyme used (polymerase) , restriction enzymes, ligases, etc.) may be appropriately designed and used, and it is preferable that the amplified nucleic acid strand be designed and used so that it can include a promoter sequence, a target sequence, and a G-tetramerization sequence.

본 발명의 일 실시예에서는 원형 핵산 템플릿으로의 변환 방법에 따라 상이한 프라이머 쌍을 설계 및 합성하여 사용하였다.In an embodiment of the present invention, different primer pairs were designed, synthesized, and used according to the conversion method into a circular nucleic acid template.

본 발명에 있어서, 핵산 가닥의 증폭을 위해 프라이머 쌍이 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 프라이머 쌍은 적어도 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열이 증폭될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, a pair of primers may be used for amplification of a nucleic acid strand. In the present invention, the primer pair may be designed so that at least a promoter sequence, a target sequence, and a G-tetramerization sequence can be amplified.

본 발명의 일 실시예에서, 접합(ligation)을 사용하여 원형 핵산 템플릿으로 변환하는 경우, 증폭된 핵산 가닥의 양 끝에 동일한 절단부위를 생성하기 위해, 각 프라이머의 5'말단에 동일한 BamHI 절단 서열을 추가하여 설계 및 제작하였다.In one embodiment of the present invention, when converting into a circular nucleic acid template using ligation, the same BamHI cleavage sequence is inserted at the 5' end of each primer in order to generate identical cleavage sites at both ends of the amplified nucleic acid strand. In addition, it was designed and manufactured.

따라서, 본 발명에 있어서, 상기 프라이머 쌍의 5' 말단에 동일한 제한효소 절단부위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Therefore, in the present invention, it may be characterized by including the same restriction enzyme cleavage site at the 5' end of the primer pair.

본 발명에 있어서, 접합을 사용하여 원형 핵산 템플릿으로 변환하는 경우, 제한효소를 처리하여 양 말단에 접착 말단을 생성한 후, 이를 리가아제(ligase)를 통해 접합하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, DNA 정제과정을 수행하지 않고 접합하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 "DNA 정제과정"이란 제한효소를 처리한 후, 목적하는 핵산가닥을 제외한 절단 단편을 제거하여, 원형템플릿으로 변환하고자 하는 핵산 가닥만을 정제하여 수득하는 것을 의미한다.In the present invention, when converting into a circular nucleic acid template using conjugation, it may be characterized in that adhesive ends are generated at both ends by treatment with restriction enzymes, and then these are joined through ligase. In this case, as in one embodiment of the present invention, it may be characterized in that the ligation is performed without performing a DNA purification process. The "DNA purification process" refers to purifying and obtaining only the nucleic acid strand to be converted into a circular template by removing the cleavage fragment except for the desired nucleic acid strand after treatment with a restriction enzyme.

본 발명의 일 실시예에서, 인퓨전 클로닝(Infusion Cloning)을 사용하여 원형 핵산 템플릿으로 변환하는 경우, 증폭된 핵산 가닥의 양 끝에 동일한 서열이 위치해야 하므로, Reverse 프라이머의 5' 말단에도 G-사중체화 서열을 추가하여 증폭된 서열의 양 말단이 동일한 G-사중체화 서열이 위치하도록 하였다.In one embodiment of the present invention, when converting into a circular nucleic acid template using infusion cloning, the same sequence must be located at both ends of the amplified nucleic acid strand, so G-tetramerization is also performed at the 5' end of the reverse primer. The sequence was added so that both ends of the amplified sequence were identical to the G-tetramerization sequence.

따라서, 본 발명에 있어서, 상기 프라이머 쌍은 Forward 프라이머의 5'말단 및 Reverse 프라이머의 5'말단에 서로 상보적인 핵산서열이 역순으로 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다. Accordingly, in the present invention, the primer pair may be characterized in that complementary nucleic acid sequences exist at the 5' end of the Forward primer and the 5' end of the Reverse primer in the reverse order.

본 발명의 일 실시예에서는 벡터로부터 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex sequence) 을 포함하는 선형의 핵산 가닥을 증폭한 뒤, 접합(ligation) 또는 인퓨전 클로닝(Infusion cloning)의 두 가지 방법을 통해 원형 핵산으로 변환하였다. 따라서, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 접합 또는 인퓨전 클로닝을 통해 원형 핵산 템플릿으로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, after amplifying a linear nucleic acid strand including a promoter sequence, a target sequence, and a G-quadruplex sequence from a vector, ligation or infusion cloning Two methods were used to convert the original nucleic acid. Accordingly, in the present invention, step (b) may be characterized in that the circular nucleic acid template is converted through conjugation or infusion cloning, but is not limited thereto.

본 발명의 용어, "접합(ligation)"두 개의 핵산 말단을 연결하는 것을 의미한다. 접합은 하나의 핵산가닥의 양 말단 또는 서로 다른 핵산가닥의 말단이 연결되는 것일 수 있으며, 본 발명의 (b) 단계에서, 원형 핵산 템플릿으로의 변환을 위해 증폭된 핵산가닥의 3'말단 및 5'말단이 동일한 제한효소로 절단된 뒤, 접합될 수 잇다.As used herein, "ligation" refers to linking two nucleic acid ends. Conjugation may be one in which both ends of one nucleic acid strand or the ends of different nucleic acid strands are connected, and in step (b) of the present invention, the 3' and 5 ends of the nucleic acid strand amplified for conversion into a circular nucleic acid template 'After the end is cut with the same restriction enzyme, it can be spliced.

본 발명의 일 구현예에서, 증폭된 핵산 가닥이 접합(ligation)을 통해 고리형 핵산 템플릿으로 변환되는 경우, 증폭된 핵산 가닥의 양 말단에 동일한 제한효소 절단부위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 따라서, 접합을 위해 동일한 제한효소를 사용하여 증폭된 핵산가닥의 양 말단을 절단될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 증폭된 핵산 가닥을 절단하기 위한 제한효소는 제한없이 사용될 수 있으며, 사용되는 제한효소에 따라 절단된 말단이 접착 말단(sticky end) 또는 평활 말단(blunt end)일 수 있으나, 접착말단인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, when the amplified nucleic acid strand is converted into a cyclic nucleic acid template through ligation, it may be characterized by including the same restriction enzyme cleavage site at both ends of the amplified nucleic acid strand, , therefore, both ends of the amplified nucleic acid strand can be cleaved using the same restriction enzyme for conjugation. In the present invention, the restriction enzyme for cutting the amplified nucleic acid strand can be used without limitation, and depending on the restriction enzyme used, the cut end may be a sticky end or a blunt end, It is preferable that it is an adhesive end.

본 발명의 용어, "인퓨전 클로닝(Infusion cloning)"은 동일한 서열을 갖는 이중가닥 핵산가닥의 교차를 이용하는 깁슨 어셈블리(Gibson Assembly) 방법을 의미한다. 상기 "깁슨 어셈블리(Gibson Assembly) 방법"은 Daniel G. Gibson에 의해 고안된 이중가닥 핵산가닥의 교차를 이용한 DNA 결합방법으로 자세한 프로토콜 및 원리는 Nature Methods. 6 (5): 343-345에 상세히 기재되어 있다.As used herein, the term "infusion cloning" refers to a Gibson assembly method using crossover of double-stranded nucleic acid strands having the same sequence. The "Gibson assembly method" is a DNA binding method using the crossover of double-stranded nucleic acid strands devised by Daniel G. Gibson, and detailed protocols and principles are described in Nature Methods. 6 (5): 343-345.

본 발명의 일 구현예에서, 인퓨전 클로닝(Infusion cloning) 방법으로 원형 핵산 템플릿으로 변환되는 경우, 증폭된 선형 핵산 가닥의 양 말단은 동일한 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 선형 핵산 가닥의 양 말단에 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산가닥을 증폭하도록 설계된 프라이머를 사용하여 증폭한 뒤, 인퓨전 클로닝 방법으로 원형 핵산 템플릿으로 변환하였다.In one embodiment of the present invention, when converted into a circular nucleic acid template by the infusion cloning method, both ends of the amplified linear nucleic acid strand may include the same sequence. In an embodiment of the present invention, a primer designed to amplify a nucleic acid strand including a G-tetramerization sequence at both ends of the linear nucleic acid strand was amplified and then converted into a circular nucleic acid template by an infusion cloning method.

본 발명의 용어, "핵산 템플릿"은 핵산의 복제 또는 전사에 있어서, 주형이 될 수 있는 핵산 가닥을 의미한다. 본 발명에 있어서, 상기 핵산 템플릿은 예를 들어, DNA 또는 RNA 템플릿 일 수 있으며, DNA 템플릿, 특히 이중가닥 핵산템플릿인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 증폭된 핵산 가닥은 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열을 포함하며, 필요에 따라, 제한없이 5'UTR, 추가적인 목적서열과 같은 서열을 포함할 수 있다.As used herein, the term “nucleic acid template” refers to a nucleic acid strand that can serve as a template for nucleic acid replication or transcription. In the present invention, the nucleic acid template may be, for example, a DNA or RNA template, preferably a DNA template, particularly a double-stranded nucleic acid template, but is not limited thereto. In the present invention, the amplified nucleic acid strand of step (b) includes a promoter sequence, a target sequence, and a G-tetramerization sequence, and, if necessary, without limitation 5'UTR, additional target sequences, such as sequences. can

본 발명의 용어 "원형 핵산 템플릿"이란 전사 또는 복제에서 주형이 되는 원형의 핵산 가닥을 의미한다. 상기 원형 핵산 템플릿은 "원형회전" 또는"회전환"으로 불리는(Rolling Circle) 증폭(amplification) 또는 전사(transcription) 기술에 주형으로 사용될 수 있다. 본 발명에서, 원형회전증폭(Rolling Circle amplification; RCA) 및 원형회전전사(Rolling Circle Transcription; RCT)로 사용된다. 상기 RCA 및 RCT는 제조할 핵산의 종류에 따라 선택적으로 사용된다. RCA는 템플릿에 상보적인 DNA의 생산을 위해 사용되며, RCT는 템플릿에 상보적인 RNA의 생산을 위해 사용된다. 상기 원형 핵산 템플릿을 사용하여, RCT 또는 RCA를 수행하는 경우, 재료(예, dNTP, ddNTP)가 고갈될 때까지 중합반응이 종료되지 않고, 하나의 템플릿에서 N배수를 갖는 핵산을 제조할 수 있어, 선형 템플릿보다 높은 생산 수율을 나타내는 것을 특징으로 한다. 전사가 1배수에 그치지 않고 지속되도록 하기 위해, 선택적으로 전사종료서열을 제거할 수 있다. 따라서 본 발명의 핵산 템플릿은 전사종료서열을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.As used herein, the term “circular nucleic acid template” refers to a circular nucleic acid strand serving as a template for transcription or replication. The circular nucleic acid template can be used as a template for amplification or transcription techniques called "Rolling Circle" or "Rolling Circle". In the present invention, it is used as a rolling circle amplification (RCA) and a rolling circle transcription (RCT). The RCA and RCT are selectively used depending on the type of nucleic acid to be prepared. RCA is used for the production of DNA complementary to the template, and RCT is used for the production of RNA complementary to the template. When RCT or RCA is performed using the circular nucleic acid template, the polymerization reaction does not end until the material (e.g., dNTP, ddNTP) is depleted, and a nucleic acid having an N fold from one template can be prepared. , characterized in that it exhibits a higher production yield than the linear template. In order to ensure that the transcription is continued rather than a single fold, the transcription termination sequence can optionally be removed. Accordingly, the nucleic acid template of the present invention may be characterized in that it does not include a transcription termination sequence.

본 발명에 있어서, 상기 원형 핵산 템플릿은 이중가닥 핵산일 수 있으며, 이 경우, 안티센스 가닥을 주형으로 핵산이 합성된다.In the present invention, the circular nucleic acid template may be a double-stranded nucleic acid, and in this case, the nucleic acid is synthesized using the antisense strand as a template.

본 발명은 다른 관점에서, 상기 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿의 제조방법으로 제조된 하이드로겔화 핵산 제조용 핵산 템플릿에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a nucleic acid template for producing a hydrogelled nucleic acid prepared by the method for producing the circular nucleic acid template for producing a hydrogelled nucleic acid.

본 발명에 있어서, 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 핵산 템플릿은 프로모터에 상보적인 서열; 목적서열에 상보적인 서열; 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid comprises a sequence complementary to a promoter; a sequence complementary to the target sequence; and a G-quadruplex motif sequence.

본 발명에 있어서, 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 핵산 템플릿이 이중가닥인 경우 상기 프로모터에 상보적인 서열; 목적서열에 상보적인 서열; 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열은 안티센스 가닥에 포함되며, 이를 주형으로 핵산이 합성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, when the nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid is double-stranded, a sequence complementary to the promoter; a sequence complementary to the target sequence; and a G-quadruplex motif sequence is included in the antisense strand, and a nucleic acid is synthesized using this as a template.

본 발명의 하이드로겔화 핵산 제조용 핵산 템플릿은 프로모터에 상보적인 서열; 목적서열에 상보적인 서열; 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 핵산 템플릿을 주형으로 원형회전증폭(Rolling Circle amplification; RCA) 및 원형회전전사(Rolling Circle Transcription; RCT)를 수행하여 수득되는 핵산(DNA 또는 RNA 등)은 G-사중체를 형성하여 하이드로겔화 된다.The nucleic acid template for preparing a hydrogelled nucleic acid of the present invention includes a sequence complementary to a promoter; a sequence complementary to the target sequence; and a G-quadruplex motif sequence. A nucleic acid (DNA or RNA, etc.) obtained by performing a rolling circle amplification (RCA) and a rolling circle transcription (RCT) using the nucleic acid template of the present invention as a template forms a G-quartet to form a hydro gelled.

하이드로겔화 핵산은 단일가닥보다 견고한 물성을 가지므로 안정성을 현저히 높일 수 있으며, 이로부터 펩타이드 또는 단백질을 생산할 수 있는 플랫폼 기술로서 유용하게 이용될 수 있다Since hydrogelled nucleic acids have stronger physical properties than single-stranded ones, their stability can be remarkably increased, and can be usefully used as a platform technology for producing peptides or proteins therefrom.

본 발명의 하이드로겔화 핵산 템플릿 및 이를 이용한 단백질 합성시스템은 본 발명자들의 대한민국 특허출원 제2019-0136416호에 상세히 개시되어 있다.The hydrogelled nucleic acid template of the present invention and a protein synthesis system using the same are disclosed in detail in Korean Patent Application No. 2019-0136416 of the present inventors.

본 발명의 용어 "연결"은 핵산 또는 특정기능을 가지는 핵산 가닥(프로모터, 목적서열, G-사중체화 모티프/서열 등)이 서로 작동 가능하게 연결된 것을 의미하며, 상기 "작동가능하게 연결된"은 서로 기능적 관계로 배치된 2종의 성분을 지칭한다. 용어 "작동가능하게 연결된"은 G-사중체화 모티프와 관련하여, 사용되는 경우에, 목적서열과 연결된 G-사중체화 모티프 서열을 주형으로 증폭 또는 전사되는 경우, 목적서열에 상보적인 서열을 포함하는 핵산 가닥이 G-사중체화 구조를 형성할 수 있음을 의미한다. 각각의 연결된 서열은 각 성분의 상류 및/또는 하류에 위치할 수 있다. 상기 연결은 제한 부위에서의 접합(ligation)에 의해 달성될 수 있다. 이러한 부위가 존재하지 않는 경우에, 통상적인 실시에 따라 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터 또는 링커가 사용된다. 그러나, 각각의 요소는 작동가능하게 연결되기 위해 인접할 필요는 없다As used herein, the term “linkage” means that nucleic acids or nucleic acid strands having a specific function (promoter, target sequence, G-tetramerization motif/sequence, etc.) are operably linked to each other, and the “operably linked” refers to each other Refers to two components placed in a functional relationship. The term "operably linked", when used in the context of a G-tetramerization motif, includes a sequence complementary to the target sequence when amplified or transcribed into a template from the G-tetramerization motif sequence linked to the target sequence. It means that the nucleic acid strand is capable of forming a G-tetramerized structure. Each linked sequence may be located upstream and/or downstream of each component. The linking may be achieved by ligation at the restriction site. If such a site does not exist, a synthetic oligonucleotide adapter or linker is used according to conventional practice. However, each element need not be contiguous to be operatively connected.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 제조방법으로 제조된 원형 핵산 템플릿을 주형으로, 증폭(amplification) 또는 전사(transcription)하는 단계를 포함하는 하이드로겔(hydrogel)화 핵산의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a method for producing a hydrogelized nucleic acid comprising the step of amplifying or transcribed using the circular nucleic acid template prepared by the above production method as a template.

본 발명에 있어서, 상기 하이드로겔화 핵산은 RNA 또는 DNA인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the hydrogelled nucleic acid may be characterized in that RNA or DNA.

본 발명에 있어서, 상기 증폭(amplification)은 핵산 템플릿을 주형으로 하여 동일한 서열을 갖는 핵산을 합성하는 것을 의미한다. 본 발명의 증폭은 다양한 방법을 사용하여 제한없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 원형 순환 증폭(Rolling Circle RCA), 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR), LCR(ligase chain reaction), SDA(strand displacement amplification) 및 TMA(transcription-mediated amplification) 을 통해 수행될 수 있으며, 본 발명에 있어서, 원형 핵산 템플릿을 주형으로 하므로, RCA를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 증폭을 위해 통상의 기술자에 의해 적절한 핵산중합효소(Polymerase), 프라이머 등이 선택 또는 제작되어 사용될 수 있다.In the present invention, the amplification refers to synthesizing a nucleic acid having the same sequence using a nucleic acid template as a template. The amplification of the present invention can be performed without limitation using a variety of methods. For example, to be performed through Rolling Circle RCA, Polymerase Chain Reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), strand displacement amplification (SDA), and transcription-mediated amplification (TMA). In the present invention, since the circular nucleic acid template is used as a template, it is preferable to use RCA, but the present invention is not limited thereto. For the amplification, an appropriate nucleic acid polymerase (Polymerase), primer, etc. may be selected or manufactured by a person skilled in the art and used.

본 발명에 있어서, 상기 전사(transcription)는 DNA 발현 과정 중의 하나로서, 본 발명에 있어서, 상기 전사는 상기 핵산 템플릿을 주형으로 하여, RNA를 합성하는 것을 의미한다. 본 발명의 전사는 다양한 방법을 사용하여 제한없이 수행될 수 있으나, 원형회전전사(Rolling Circle Transcription; RCT) 방법을 수행하는 것이 바람직하다. In the present invention, the transcription (transcription) is one of the DNA expression process. In the present invention, the transcription means synthesizing RNA using the nucleic acid template as a template. The transcription of the present invention may be performed without limitation using various methods, but it is preferable to perform a rolling circle transcription (RCT) method.

RNA의 G-quadruplex 구조가 형성되는 RNA 용액 내 염 조건을, 핵산의 Gquadruplex 구조 형성에 따른 특정한 편평률 경향을 통해 확인하였다. 구체적으로, 0, 0.1, 1, 10 또는 100 mM의 KCl, NaCl 및 MgCl2 염농도 조건에서 상기 실시예의 RCT를 통한 RNA의 G-quadruplex 구조 형성을 원편광 이색성 (circular dichroism) 분석으로 확인하였다. 그 결과, 100 mM의 KCl 및 NaCl 조건에서, 반절의 (연속한 G를 암호화하는 연속적인 C (사이토신) 서열을 4 세트 전부가 아닌 2 세트만 포함함) G-quadruplex sequence를 가지는 합성 RNA가 G-quadruplex 구조를 이루어 다른 조건들과 구분되는 편평률 경향을 나타냈다. 또한, 뒤섞인 G-quadruplex sequence를 가지는 합성 RNA는 염 조건에 영향을 받지 않아 G-quadruplex sequence를 가지는 합성 RNA와 구분되는 것을 알 수 있었다.The salt conditions in the RNA solution in which the G-quadruplex structure of RNA is formed was confirmed through a specific flatness tendency according to the formation of the G-quadruplex structure of nucleic acids. Specifically, the formation of the G-quadruplex structure of the RNA through the RCT of the above Example in the conditions of 0, 0.1, 1, 10 or 100 mM KCl, NaCl and MgCl2 salt concentration was confirmed by circular dichroism analysis. As a result, under the conditions of 100 mM KCl and NaCl, a synthetic RNA having a G-quadruplex sequence of a half (containing only two sets of consecutive C (cytosine) sequences encoding continuous G, not all four sets) was produced. It formed a G-quadruplex structure and showed a tendency to flatten out from other conditions. In addition, it was found that the synthetic RNA having the mixed G-quadruplex sequence was not affected by the salt conditions, and thus it was distinguished from the synthetic RNA having the G-quadruplex sequence.

본 발명에 있어서, 생산된 핵산의 G-사중체의 형성을 촉진하여 하이드로겔화를 촉진하기 위해, 양이온, 예를 들어, 가장 바람직하게는 칼륨이온 또는 나트륨이온을 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, in order to promote the formation of a G- quadruplex of the produced nucleic acid to promote hydrogelation, the method may further include adding a cation, for example, most preferably potassium ion or sodium ion. .

본 발명에 있어서, 상기 핵산 템플릿에 포함된 목적서열이 서열 크기가 150bp 이상이거나, 생산된 핵산의 하이드로겔화를 저해하는 2차 구조를 형성하는 경우에는 하이드로겔화 핵산의 생산력이 떨어진다. 특히 고분자량의 단백질을 암호화하는 목적서열은 그 서열크기가 매우 크기 때문에, 핵산의 하이드로겔화가 매우 어렵다.In the present invention, when the target sequence included in the nucleic acid template has a sequence size of 150 bp or more or forms a secondary structure that inhibits hydrogelation of the produced nucleic acid, the productivity of the hydrogelled nucleic acid is lowered. In particular, since the target sequence encoding a high molecular weight protein has a very large sequence size, hydrogelation of the nucleic acid is very difficult.

따라서, 본 발명자들은 일 실시예에서, 30 내지 100bp 이하의 짧은 서열을 갖는 더블와이드 밴드 템플릿을 추가하는 경우에, 상기 핵산 템플릿의 목적서열의 길이가 150bp 이상이거나, 생산된 핵산의 하이드로겔화를 저해하는 2차 구조를 형성하는 경우에도, 핵산이 원활하게 하이드로겔화되는 것을 확인하였으며, 이를 특허출원 하였다(대한민국 특허출원 제10-2020-0077146호, 미공개). 또한 본 발명의 일 실시예에서도 본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 템플릿과 상기 더블와이드 밴드 템플릿을 함께 증폭 또는 전사하는 경우에, 그 농도에 따라 기계적 물성 강도의 차이가 변화하는 것을 확인하고, 단백질 발현에 가장 적합한 더블와이드 밴드 템플릿의 농도를 최적화하였다.Accordingly, the present inventors, in one embodiment, when adding a double-wide band template having a short sequence of 30 to 100 bp or less, the length of the target sequence of the nucleic acid template is 150 bp or more, or the hydrogelation of the produced nucleic acid is inhibited In the case of forming a secondary structure of In addition, in one embodiment of the present invention, when the circular template for producing hydrogelled nucleic acid of the present invention and the double-wide band template are amplified or transcribed together, it is confirmed that the difference in mechanical properties and strength changes according to the concentration, and the protein The concentration of the double-wide band template most suitable for expression was optimized.

따라서 본 발명에 있어서, 프로모터 서열에 상보적인 서열, 제2 목적서열, 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 제2 핵산 템플릿을 동시에 증폭(amplification) 또는 전사(transcription)하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며 여기서, 상기 제2 목적서열은 150bp 미만, 바람직하게는 30 내지 120bp, 더욱 바람직하게는 60 내지 90bp 길이의 짧은 염기서열인 것을 특징으로 할 수 있다. Therefore, in the present invention, a second nucleic acid template comprising a sequence complementary to a promoter sequence, a second target sequence, and a G-quadruplex motif sequence is simultaneously amplified or transcribed. It may further include a step, wherein the second target sequence may be characterized as a short nucleotide sequence of less than 150 bp, preferably 30 to 120 bp, more preferably 60 to 90 bp in length.

본 발명에 있어서, 상기 제2 목적서열은 그 길이가 더블와이드 밴드의 형성에 영향이 있으며, 서열(sequence)은 비교적 영향이 미미한 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에서, 상기 제2 목적서열은 티민(thymine)이 반복되는 poly T 서열일 수 있다.In the present invention, the length of the second target sequence may have an effect on the formation of a double-wide band, and the sequence may have a relatively insignificant effect. In the present invention, the second target sequence may be a poly T sequence in which thymine is repeated.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2 목적서열은 30개 내지 120개의 티민이 반복되는 poly T 서열을 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, a poly T sequence in which 30 to 120 thymines are repeated was used as the second target sequence, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 용어, "핵산의 하이드로겔화를 저해하는 2차 구조"란, 염기서열의 길이, GC 함량 등 다양한 특징에 의해 형성되는 핵산의 2차 구조를 의미하며, 예를 들어, 루프 구조, GC가 30% 내지 75% 함량으로 포함된 구조 등이 있으나 이에 제한되는 것이 아니다.As used herein, the term "secondary structure that inhibits hydrogelation of nucleic acid" means a secondary structure of a nucleic acid formed by various characteristics such as the length of a base sequence and GC content, for example, a loop structure, GC There is a structure in which is included in an amount of 30% to 75%, but is not limited thereto.

본 발명의 용어, "제2 목적서열"은 제2 핵산 템플릿 (더블와이드 밴드 템플릿)에 포함된 서열로, 핵산의 하이드로겔화를 더욱 향상시키는 삽입된 짧은 염기 서열을 의미한다. 본 명세서에서, 더블와이드 밴드 템플릿을 언급하는 경우, 상기 더블와이드 밴드 템플릿은 제2 핵산 템플릿으로, 본 발명의 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿은 더블와이드 밴드 템플릿과의 구별을 위해 제1 핵산 템플릿으로 언급된다. As used herein, the term "second target sequence" refers to a sequence included in the second nucleic acid template (double-wide band template) and an inserted short nucleotide sequence that further improves hydrogelation of nucleic acids. In the present specification, when referring to a double-wide band template, the double-wide band template is a second nucleic acid template, and the circular nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acids of the present invention is a first nucleic acid template to distinguish it from a double-wide band template. is referred to as

본 발명의 용어, "제2 핵산 템플릿"은 본 발명에서 "더블와이드 밴드 템플릿"과 동일한 의미로 상호호환적으로 사용되며, '제1' 및 '제2'는 두 템플릿을 구분하기 위해 붙여진 번호이다. "더블와이드 밴드"는 제1 핵산 템플릿(하이드로겔화 핵산 생산용 원형 템플릿)과 더블와이드 밴드 템플릿을 주형으로 하여 생산된 각각의 핵산의 G-사중체 서열이 복합적으로 G-사중체를 형성하여 생성되는 구조를 의미한다. 상기 더블와이드 밴드는 G-사중체 간의 거리가 너무 멀어 하이드로겔의 형성이 저해되는 것을 방지하고 목적서열의 의도하지 않은 2차구조에 의한 G-사중체의 형성이 저해되는 것을 방지하여, 보다 효과적인 하이드로겔화를 유도할 수 있다.In the present invention, the term "second nucleic acid template" is used interchangeably with the same meaning as "double-band template" in the present invention, and 'first' and 'second' are numbers assigned to distinguish the two templates. am. "Double-wide band" is a first nucleic acid template (a circular template for producing hydrogelled nucleic acids) and a G-quartet sequence of each nucleic acid produced using the double-wide band template as a template to form a G-quartet. It means the structure to be The double-wide band prevents the formation of a hydrogel from being inhibited because the distance between the G- quadruplexes is too far and prevents the formation of G- quadrules by the unintended secondary structure of the target sequence from being inhibited, so that it is more effective It can induce hydrogelation.

본 발명의 일 실시예에서 확인한 것과 같이, 더블와이드 밴드 템플릿을 함께 사용하여 하이드로겔화 핵산을 제조하는 경우에, 그 농도에 따라 기계적 물성이 변화하는 것을 확인하였으며, 단순히 더블와이드 밴드 템플릿의 비율의 증가에 따라 핵산의 하이드로겔화가 증가하는 것이 아니라, 특정 비율을 갖는 경우에, 단백질 발현에 적절한 하이드로겔화를 나타내며, 단백질 발현효율에도 영향을 미치는 것을 확인하였다.As confirmed in an embodiment of the present invention, when the hydrogelled nucleic acid is prepared using the double-wide band template together, it was confirmed that the mechanical properties change according to the concentration, and simply increase the ratio of the double-wide band template Accordingly, it was confirmed that hydrogelation of nucleic acids does not increase, but when it has a specific ratio, it shows hydrogelation appropriate for protein expression and affects protein expression efficiency.

본 발명에 있어서, 상기 제2 핵산 템플릿(더블와이드 밴드 템플릿)은 제1 핵산 템플릿 대비 1:1 내지 600:1의 몰비로 혼합되어 증폭 또는 전사되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 75:1 내지 300:1의 몰비로, 더욱 바람직하게는 150:1 내지 300:1의 몰비로 혼합되어 증폭 또는 전사되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the second nucleic acid template (double wide band template) may be mixed with the first nucleic acid template in a molar ratio of 1:1 to 600:1 and amplified or transcribed, preferably 75: Amplification or transcription may be characterized by mixing in a molar ratio of 1 to 300:1, more preferably in a molar ratio of 150:1 to 300:1.

본 발명에 있어서, 제1 핵산 템플릿과 제2 핵산 템플릿은 혼합되어, 동시에 증폭 또는 전사되는 것이 바람직하나, 각각의 템플릿을 주형으로 증폭 또는 전사 결과물을 혼합하여 하이드로겔화 핵산을 생산하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, it is preferable that the first nucleic acid template and the second nucleic acid template are mixed and amplified or transcribed at the same time. can

본 발명에 있어서, 증폭은 당업계에 공지된 핵산 증폭 키트 또는 방법을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 원형 순환 증폭(Rolling Circle RCA), 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR), LCR(ligase chain reaction), SDA(strand displacement amplification) 및 TMA(transcription-mediated amplification) 방법 등이 있으며, 등온 증폭 방법을 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 원형 순환 증폭(Rolling Circle RCA)을 통해 증폭하는 것이 바람직하다.In the present invention, amplification may be performed using a nucleic acid amplification kit or method known in the art. For example, there are Rolling Circle RCA, Polymerase Chain Reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), strand displacement amplification (SDA), and transcription-mediated amplification (TMA) methods. , it is preferable to use an isothermal amplification method, but is not limited thereto. In the present invention, it is preferable to amplify through a rolling circle amplification (Rolling Circle RCA).

본 발명에 있어서, 전사는 당업계에 공지된 DNA 전사 키트 또는 방법을 통해 수행될 수 있으며, 통상의 기술자에 의해 RNA 중합효소, dNTP, 시약 등의 변경이 용이하게 이루어질 수 있다.In the present invention, transcription can be performed through a DNA transcription kit or method known in the art, and changes in RNA polymerase, dNTP, reagents, etc. can be easily made by those skilled in the art.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 하이드로겔(hydrogel)화 핵산의 제조방법으로 제조된 하이드로겔화 핵산에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a hydrogelled nucleic acid prepared by the method for preparing the hydrogelled nucleic acid.

본 발명에 있어서, 상기 하이드로겔화 핵산은 목적서열; 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex sequence) 서열을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the hydrogelled nucleic acid comprises a target sequence; And it is characterized in that it comprises a G- quadruplex sequence (G-quadruplex sequence) sequence.

현재까지 알려진 상업적 단백질 생산 방법은 살아있는 세포의 세포질을 파괴하는 방법이나 화학적으로 아미노산을 중합하는 방법이 주로 이용되어 왔다. 그러나 이들 방법은 세포 파쇄 과정 및 정제/분리 과정에 있어서 매우 복잡한 생산 과정을 거치며, 제작된 단백질이 정상적으로 발현이 되지 않거나, 체내에서 잘 받아들여지지 못하고 면역반응을 일으키며, 긴 사슬의 단백질 중합에서 아미노산 서열의 정확성이 떨어지는 등의 단점들을 가지고 있었다. 따라서 최근에는 펩타이드 또는 단백질 생산과정에서 세포를 이용하지 않는 무세포 단백질 합성시스템(cell-free 혹은 in vitro protein synthesis system)의 개발이 활발히 진행되고 있다.Commercial protein production methods known to date have mainly been used to destroy the cytoplasm of living cells or chemically polymerize amino acids. However, these methods go through a very complicated production process in the cell disruption process and purification/separation process, and the produced protein is not normally expressed or is not well accepted in the body and causes an immune response, and the amino acid sequence in the polymerization of long-chain proteins It had disadvantages such as poor accuracy. Therefore, in recent years, the development of a cell-free protein synthesis system (cell-free or in vitro protein synthesis system) that does not use cells in the peptide or protein production process is being actively conducted.

무세포 단백질 합성 시스템은 세포 파쇄액(cell lysates)이나 추출액에 기질(substrate)이나 효소(enzyme)를 첨가하여 단백질 합성에 필요한 핵심 요소들(ATP(adenosine triphosphate), 아미노산 등)을 이용하여 시험관 내에서 단백질을 합성하는 방법이다. 이러한 무세포 단백질 합성 시스템은 기존의 세포를 이용한 단백질 생산 방법의 단점을 극복할 수 있고, 무세포 단백질 합성(cell-free protein synthesis)은 세포에서 단백질 생산에 관련되는 세포 내 기구와 이의 인자들만을 추출하여 세포 외부에서 세포의 생리적 조절 기작이 배제된 상태로 단백질의 합성 과정만을 인위적으로 반복시켜 단기간에 목적 단백질을 대량 생산함으로써, 세포 배양공정을 거치지 않고 고속으로 단백질을 합성할 수 있을 뿐만 아니라 세포막과 세포벽의 공간 안에서 단백질 발현이 진행되는 세포 배양공정에 비해 물리적인 장벽이 존재하지 않는 완전히 열린 시스템으로서, 다양한 연구에 적용하기 위해서 단백질 합성의 조건을 자유롭게 변형시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 세포 내 단백질 합성 시스템은 생산되는 단백질이 세포독성을 나타내는 경우, 그 생산 및 수율에 커다란 문제가 있으나, 무세포 단백질 합성 시스템을 사용하는 경우 이러한 문제에서 자유롭게 펩타이드 또는 단백질을 생산 할 수 있다. 또한 단백질이 합성될 때의 pH, 온도, 이온 세기 등 다양한 외부 조건에 대해서 자유로울 수 있기 때문에 생산성을 증가시킬 수 있을 것으로도 기대된다. 그러나 이러한 장점들을 가지고 있음에도 불구하고 실질적으로 이용되고 있지 않는 이유는, 짧은 반응시간과 낮은 단백질 생산 속도로 인해 소비되는 시약의 비용이 높기 때문이다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 요오도아세트아미드(iodoacetamide), 글루타티온(glutathione) 등과 같은 다양한 화학물질을 첨가하거나, 연속 유동 시스템을 개발하여 생산성을 높이기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있지만 여전히 산업적으로 이용되기에는 부족한 실정이다.The cell-free protein synthesis system uses key elements (ATP (adenosine triphosphate), amino acids, etc.) for protein synthesis by adding a substrate or enzyme to cell lysates or extracts. A method for synthesizing proteins in Such a cell-free protein synthesis system can overcome the disadvantages of the existing protein production method using cells, and cell-free protein synthesis uses only the intracellular machinery and its factors related to protein production in the cell. By artificially repeating only the protein synthesis process in a state in which the physiological control mechanism of the cell is excluded from extraction and mass production of the target protein in a short period of time, it is possible to synthesize the protein at high speed without going through the cell culture process as well as the cell membrane Compared to the cell culture process in which protein expression is carried out in the space of the cell wall and cell wall, it is a completely open system that does not have any physical barriers, and has the advantage of being able to freely modify the conditions for protein synthesis to apply it to various studies. In addition, the intracellular protein synthesis system has a great problem in its production and yield when the produced protein is cytotoxic. However, when a cell-free protein synthesis system is used, peptides or proteins can be freely produced in these problems. In addition, it is expected to increase productivity because it can be free from various external conditions such as pH, temperature, and ionic strength when protein is synthesized. However, despite having these advantages, it is not practically used because of the high cost of the reagents consumed due to the short reaction time and low protein production rate. In order to overcome these disadvantages, various attempts have been made to increase productivity by adding various chemicals such as iodoacetamide and glutathione or by developing a continuous flow system, but it is still insufficient for industrial use. the current situation.

본 발명의 일 실시예에서, 같이 본 발명의 핵산 템플릿을 주형으로 전사한 하이드로겔화 핵산을 번역하여 단백질을 시험관내 단백질 발현(in vitro translation)을 수행하는 경우, 음성대조군 또는 선형 DNA에 비해 단백질 발현이 4~6배 이상 향상되는 것을 확인하였다. 특히, 인퓨전 클로닝 방법을 사용하여 제조한 핵산 템플릿을 사용하는 경우에 더욱 단백질 발현이 향상되는 것을 확인하였다. 본 발명의 방법으로 하이드로겔화 핵산 시스템을 사용하여 펩타이드 또는 단백질을 제조하는 경우, 생산 수율을 극대화 할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 펩타이드 또는 단백질을 합성하기 위한 무세포 합성 시스템에 유용하게 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, when in vitro translation of the protein is performed by translating the hydrogelled nucleic acid transcribed from the nucleic acid template of the present invention as a template, protein expression compared to a negative control or linear DNA It was confirmed that this was improved by 4 to 6 times or more. In particular, it was confirmed that protein expression was further improved when using a nucleic acid template prepared using the infusion cloning method. In the case of producing a peptide or protein using the hydrogelled nucleic acid system by the method of the present invention, there is an advantage that the production yield can be maximized, and in particular, it can be usefully used in a cell-free synthesis system for synthesizing a peptide or protein.

따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서, 본 발명은 또한, (a') 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 전사(transcription)하여 하이드로겔화 RNA를 제조하는 단계; 및Accordingly, in another aspect of the present invention, the present invention also includes the steps of (a') preparing a hydrogelled RNA by transcribed from the circular nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid; and

상기 하이드로겔화 RNA를 번역(translation)하여, 펩타이드 또는 단백질을 합성하는 단계를 포함하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing a peptide or protein comprising the step of translating the hydrogelled RNA and synthesizing the peptide or protein.

본 명세서에서, "무세포 단백질 합성 시스템(cell-free 혹은 in vitro protein synthesis system)"은 생산 대상에 따라 '무세포 합성 시스템(cell-free 또는 in vitro synthesis system)','무세포 펩타이드 합성 시스템(cell-free 혹은 in vitro peptide synthesis system)' 또는 '무세포 단백질/펩타이드 합성 시스템'과 동일한 의미로 상호호환적으로 사용될 수 있다.As used herein, "cell-free protein synthesis system (cell-free or in vitro protein synthesis system)" refers to a 'cell-free or in vitro synthesis system' or a 'cell-free peptide synthesis system' depending on the production target. (cell-free or in vitro peptide synthesis system)' or 'cell-free protein/peptide synthesis system' can be used interchangeably with the same meaning.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 하이드로겔(hydrogel)화 핵산의 제조방법으로 생산된 하이드로겔(hydrogel)화 RNA를 번역하여, 무세포 제조방법을 이용하는 경우에도 단백질의 생산효율이 현저히 뛰어남을 검증하였으며, 본 발명의 더블와이드 밴드 템플릿을 함께 전사하여 생성된 하이드로겔화 RNA를 사용한 단백질 발현이 적절한 농도에서 단백질 생성능의 추가적인 향상을 나타내는 것을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, the hydrogel (hydrogel) RNA produced by the production method of the hydrogelized nucleic acid is translated to verify that the protein production efficiency is remarkably excellent even when using the cell-free production method It was confirmed that protein expression using the hydrogelled RNA generated by transcribed together with the double-wide band template of the present invention exhibits additional improvement in protein production at an appropriate concentration.

본 발명의 하이드로겔화 핵산의 제조방법 및 하이드로겔화 핵산은 세포외에서도 그 구조적 안정성이 매우 뛰어날 뿐만 아니라, 무세포 단백질 또는 펩타이드 발현시스템을 통한 단백질의 생산능력도 매우 뛰어나, 기존의 무세포 단백질 합성 시스템이 갖는 여러가지 한계를 극복할 수 있으며, 따라서 차세대 단백질 발현 시스템으로 유용하게 사용될 수 있다.The method for producing a hydrogelled nucleic acid and hydrogelled nucleic acid of the present invention not only have very excellent structural stability outside the cell, but also have very excellent protein production capacity through a cell-free protein or peptide expression system, and thus the existing cell-free protein synthesis system Various limitations of this can be overcome, and thus it can be usefully used as a next-generation protein expression system.

본 발명에 있어서, 상기 (a')단계는 프로모터 서열에 상보적인 서열, 30bp 내지 120bp의 길이를 갖는 제2 목적서열, 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 원형의 제2 핵산 템플릿을 추가한 다음, 전사(transcription)하여 하이드로겔화 RNA를 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the step (a') comprises a sequence complementary to the promoter sequence, a second target sequence having a length of 30bp to 120bp, and a G-quadruplex motif sequence. 2 After adding the nucleic acid template, it may be characterized in that it is transcribed to prepare a hydrogelled RNA.

본 발명에 있어서, 상기 제2 핵산 템플릿(더블와이드 밴드 템플릿)은 제1 핵산 템플릿 대비 1:1 내지 600:1 의 몰비로 혼합되어 증폭 또는 전사되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 75:1 내지 300:1 의 몰비로, 더욱 바람직하게는 150:1 내지 300:1의 몰비로 추가되어 전사되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the second nucleic acid template (double-wide band template) may be mixed with the first nucleic acid template in a molar ratio of 1:1 to 600:1 and amplified or transcribed, preferably 75: It may be characterized in that it is added and transferred in a molar ratio of 1 to 300:1, more preferably in a molar ratio of 150:1 to 300:1.

본 발명의 용어, "번역(translation)"은 특정 펩타이드 또는 단백질 서열을 암호화하는 RNA로부터, 리보솜을 통해 펩타이드 또는 단백질을 합성하는 것을 의미한다.As used herein, the term “translation” refers to synthesizing a peptide or protein from RNA encoding a specific peptide or protein sequence through ribosomes.

본 발명에 있어서, 표면적을 증가시키기 위해, 하이드로겔화 핵산을 분쇄하여 번역하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in order to increase the surface area, it may be characterized in that the hydrogelled nucleic acid is pulverized and translated.

본 발명에 있어서, 상기 단백질의 번역을 통한 펩타이드 또는 단백질의 제조방법은 세포 내(in vivo) 또는 무세포(cell-free) 단백질/펩타이드 합성 시스템에 의해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 본 발명의 템플릿을 주형으로 하여 생산되는 핵산은 하이드로겔화를 통해 세포 외에서도 안정성이 뛰어나기 때문에, 무세포(cell-free) 단백질/펩타이드 합성 시스템에 바람직하게 사용될 수 있다.In the present invention, the method for producing a peptide or protein through translation of the protein may be characterized in that it is performed by an in vivo or cell-free protein/peptide synthesis system. Nucleic acid produced by using the template of the nucleic acid as a template has excellent stability outside the cell through hydrogelation, so it can be preferably used in a cell-free protein/peptide synthesis system.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1: 고분자량 단백질 생산용 핵산 템플릿 제조용 벡터의 제조Example 1: Preparation of vector for preparing nucleic acid template for production of high molecular weight protein

녹색 형광 단백질(GFP, green fluorescent protein) 유전자 및 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산가닥을 대장균 발현 벡터(e.coli expression vector)인 pK7-vector에 클로닝(cloning)하였다(도 1 상단). 클로닝에 사용된 제한효소는 NdeI 및 SalI이다. 녹색 형광 단백질(GFP, green fluorescent protein) 유전자 및 G-사중체화 서열을 포함하는 핵산가닥은 IDT 사에서 합성하였다(서열 번호 3 및 4). 구체적으로 [표 1]의 pK7-GFP-NdeI-F, pK7-GFP-SalI-R 프라이머를 이용하여 GFP 유전자를 PCR 증폭하였다. PCR은 Genetbio 사의 HS Prime Taq DNA Polymerase 제품을 매뉴얼에 따라 조성물을 섞은 후 94℃에서 10분(1 사이클), 94 ℃에서 30초, 56 ℃에서 30초, 72 ℃에서 1분(30 사이클), 72℃에서 5분(1 사이클)로 수행하였다. pK7-vector와 녹색 형광 단백질 유전자를 각각 ThermoFisher 사의 제한효소(restriction enzyme) NdeI과 SalI을 처리하여 양말단을 절단(enzyme digestion)한 후 Promega 사의 T4 DNA ligase 제품을 매뉴얼에 따라 사용해 접합(ligation)하여 GFP 생산용 핵산 템플릿 제조용 벡터(pK7-GFP)를 제작하였다.A nucleic acid strand including a green fluorescent protein (GFP, green fluorescent protein) gene and a G-tetramerization sequence was cloned into pK7-vector, an E. coli expression vector (top of FIG. 1 ). Restriction enzymes used for cloning are NdeI and SalI. A nucleic acid strand including a green fluorescent protein (GFP) gene and a G-tetramerization sequence was synthesized by IDT (SEQ ID NOs: 3 and 4). Specifically, the GFP gene was amplified by PCR using the pK7-GFP-NdeI-F and pK7-GFP-SalI-R primers of [Table 1]. For PCR, after mixing the composition of Genetbio's HS Prime Taq DNA Polymerase product according to the manual, at 94°C for 10 minutes (1 cycle), at 94°C for 30 seconds, at 56°C for 30 seconds, at 72°C for 1 minute (30 cycles), 5 min (1 cycle) at 72°C. The pK7-vector and the green fluorescent protein gene were treated with the restriction enzymes NdeI and SalI of ThermoFisher, respectively, and both ends were cut (enzyme digestion) and then ligated using Promega's T4 DNA ligase product according to the manual. A vector (pK7-GFP) for preparing a nucleic acid template for GFP production was prepared.

합성한 핵산 가닥 및 RCT 탬플릿 합성을 위한 프라이머 서열Primer sequence for synthesis of synthesized nucleic acid strand and RCT template 이름name 서열order 서열 번호SEQ ID NO: GFP-G4
(센스 가닥)
GFP-G4
(sense strand)
ATGAGCAAAG GTGAAGAACT GTTTACCGGC GTTGTGCCGA TTCTGGTGGA ACTGGATGGC GATGTGAACG GTCACAAATT CAGCGTGCGT GGTGAAGGTG AAGGCGATGC CACGATTGGC AAACTGACGC TGAAATTTAT CTGCACCACC GGCAAACTGC CGGTGCCGTG GCCGACGCTG GTGACCACCC TGACCTATGG CGTTCAGTGT TTTAGTCGCT ATCCGGATCA CATGAAACGT CACGATTTCT TTAAATCTGC AATGCCGGAA GGCTATGTGC AGGAACGTAC GATTAGCTTT AAAGATGATG GCAAATAA AACGCGCGCC GTTGTGAAAT TTGAAGGCGA TACCCTGGTG AACCGCATTG AACTGAAAGG CACGGATTTT AAAGAAGATG GCAATATCCT GGGCCATAAA CTGGAATACA ACTTTAATAG CCATAATGTT TATATTACGG CGGATAAACA GAAAAATGGC ATCAAAGCGA ATTTTACCGT TCGCCATAAC GTTGAAGATG GCAGTGTGCA GCTGGCAGAT CATTATCAGC AGAATACCCC GATTGGTGAT GGTCCGGTGC TGCTGCCGGA TAATCATTAT CTGAGCACGC AGACCGTTCT GTCTAAAGAT CCGAACGAAA AACGGGACCA CATGGTTCTG CACGAATATG TGAATGCGGC AGGTATTACG TGGAGCCATC CGCAGTTCGA AAAATAATAG GGTTAGGGT ATGAGCAAAG GTGAAGAACT GTTTACCGGC GTTGTGCCGA TTCTGGTGGA ACTGGATGGC GATGTGAACG GTCACAAATT CAGCGTGCGT GGTGAAGGTG AAGGCGATGC CACGATTGGC AAACTGACGC TGAAATTTAT CTGCACCACC GGCAAACTGC CGGTGCCGTG GCCGACGCTG GTGACCACCC TGACCTATGG CGTTCAGTGT TTTAGTCGCT ATCCGGATCA CATGAAACGT CACGATTTCT TTAAATCTGC AATGCCGGAA GGCTATGTGC AGGAACGTAC GATTAGCTTT AAAGATGATG GCAAATAA AACGCGCGCC GTTGTGAAAT TTGAAGGCGA TACCCTGGTG AACCGCATTG AACTGAAAGG CACGGATTTT AAAGAAGATG GCAATATCCT GGGCCATAAA CTGGAATACA ACTTTAATAG CCATAATGTT TATATTACGG CGGATAAACA GAAAAATGGC ATCAAAGCGA ATTTTACCGT TCGCCATAAC GTTGAAGATG GCAGTGTGCA GCTGGCAGAT CATTATCAGC AGAATACCCC GATTGGTGAT GGTCCGGTGC TGCTGCCGGA TAATCATTAT CTGAGCACGC AGACCGTTCT GTCTAAAGAT CCGAACGAGT TACG TGGGACCA CATGGTTCTG CACGAATAC AGT TACG TGGGACCA CATGGTTCTG CACGAATAC TAG TCGCCATAAC GTTGAAGATG GCAGTGTGCA 33
GFP-G4(안티센스 가닥)GFP-G4 (antisense strand) ACCCTAACCC TATTATTTTT CGAACTGCGG ATGGCTCCAC GTAATACCTG CCGCATTCAC ATATTCGTGC AGAACCATGT GGTCCCGTTT TTCGTTCGGA TCTTTAGACA GAACGGTCTG CGTGCTCAGA TAATGATTAT CCGGCAGCAG CACCGGACCA TCACCAATCG GGGTATTCTG CTGATAATGA TCTGCCAGCT
GCACACTGCC ATCTTCAACG TTATGGCGAA CGGTAAAATT CGCTTTGATG CCATTTTTCT GTTTATCCGC CGTAATATAA ACATTATGGC TATTAAAGTT GTATTCCAGT TTATGGCCCA GGATATTGCC ATCTTCTTTA AAATCCGTGC CTTTCAGTTC AATGCGGTTC ACCAGGGTAT CGCCTTCAAA TTTCACAACG
GCGCGCGTTT TATTTGCCAT CATCTTTAAA GCTAATCGTA CGTTCCTGCA CATAGCCTTC CGGCATTGCA GATTTAAAGA AATCGTGACG TTTCATGTGA TCCGGATAGC GACTAAAACA CTGAACGCCA TAGGTCAGGG TGGTCACCAG CGTCGGCCAC GGCACCGGCA GTTTGCCGGT GGTGCAGATA AATTTCAGCG
TCAGTTTGCC AATCGTGGCA TCGCCTTCAC CTTCACCACG CACGCTGAAT TTGTGACCGT TCACATCGCC ATCCAGTTCC ACCAGAATCG GCACAACGCC GGTAAACAGT TCTTCACCTT TGCTCAT
ACCCTAACCC TA TTATTTTT CGAACTGCGG ATGGCTCCAC GTAATACCTG CCGCATTCAC ATATTCGTGC AGAACCATGT GGTCCCGTTT TTCGTTCGGA TCTTTAGACA GAACGGTCTG CGTGCTCAGA TAATGATTAT CCGGCAGCAG CACCGGACCA TCCCAGCTAATCG GGGTATTC TG CACCGGACCA
GCACACTGCC ATCTTCAACG TTATGGCGAA CGGTAAAATT CGCTTTGATG CCATTTTTCT GTTTATCCGC CGTAATATAA ACATTATGGC TATTAAAGTT GTATTCCAGT TTATGGCCCA GGATATTGCC ATCTTCTTTA GTAAATCCGTGC CTTTCAGTCA TTCA ATGAACGGTCC ACGG
GCGCGCGTTT TATTTGCCAT CATCTTTAAA GCTAATCGTA CGTTCCTGCA CATAGCCTTC CGGCATTGCA GATTTAAAGA AATCGTGACG TTTCATGTGA TCCGGATAGC GACTAAAACA CTGAACGCCA TAGGTCAGGG TGGTTTCACCAG CGTCGGCCAC GGCACCGGCA GTTTGCCGGT
TCAGTTTGCC AATCGTGGCA TCGCCTTCAC CTTCACCACG CACGCTGAAT TTGTGACCGT TCACATCGCC ATCCAGTTCC ACCAGAATCG GCACAACGCC GGTAAACAGT TCTTCACCTT TGCTCAT
44
pK7-GFP-NdeI-FpK7-GFP-NdeI-F ATA CAT ATG AGC AAA GGT GAA GAA CTGATA CAT ATG AGC AAA GGT GAA GAA CTG 55 pK7-GFP-SalI-RpK7-GFP-SalI-R CCG GTC GAC TTA TTT TTC GAA CTG CGG ATG GCCG GTC GAC TTA TTT TTC GAA CTG CGG ATG G 66 pK7-T7-F2pK7-T7-F2 ATA GGA TCC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA GAC CATA GGA TCC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA GAC C 77 pK7-T7-R2pK7-T7-R2 TAT GGA TCC ACC CTA ACC CTA TTA TTT TTC GAA CTG CGG ATG GTAT GGA TCC ACC CTA ACC CTA TTA TTT TTC GAA CTG CGG ATG G 88

* 표 1에서 볼드체는 G-사중체화 서열(센스가닥) 또는 G-사중체 모티프 서열(안티센스가닥)을 나타냄.* 표 1에서 및줄은 제한효소 절단부위를 나타냄* In Table 1, boldface indicates a G-quartetization sequence (sense strand) or a G-quartet motif sequence (antisense strand). * In Table 1, and lines indicate restriction enzyme cleavage sites

실시예 2: 원형 핵산 템플릿의 제조(접합(ligation) 방법)Example 2: Preparation of circular nucleic acid template (ligation method)

실시예 1에서 제조한 벡터를 주형으로 [표 1]의 pK-T7-F2, pK-T7-R2 프라이머를 이용하여 T7 promoter, 5' UTR, GFP 유전자 및 G-사중체화 서열까지 포함하도록 PCR로 증폭하여, 선형 핵산 가닥(T7-GFP-G4-BamHI, 서열 번호 9 및 10)을 제조하였다. PCR은 Genetbio 사의 HS Prime Taq DNA Polymerase 제품을 매뉴얼에 따라 조성물을 섞은 후 94℃에서 10분(1 사이클), 94 ℃에서 30초, 56 ℃에서 30초, 72 ℃에서 1분(30 사이클), 72℃에서 5분(1 사이클)로 수행하였다. 제조한 선형 핵산 가닥(T7-GFP-G4-BamHI)을 ThermoFisher 사의 BamHI을 사용해 37 °C에서 30분간 처리하여 양 말단을 절단한 후, Promega 사의 T4 DNA ligase 제품을 사용한 상온에서 3시간동안의 접합(ligation)을 통해 원형 핵산 템플릿으로 변환하였다(도 2a).Using the vector prepared in Example 1 as a template, using the pK-T7-F2 and pK-T7-R2 primers of [Table 1], PCR was performed to include the T7 promoter, 5' UTR, GFP gene and G-tetramerization sequence. By amplification, linear nucleic acid strands (T7-GFP-G4-BamHI, SEQ ID NOs: 9 and 10) were prepared. For PCR, after mixing the composition of Genetbio's HS Prime Taq DNA Polymerase product according to the manual, at 94°C for 10 minutes (1 cycle), at 94°C for 30 seconds, at 56°C for 30 seconds, at 72°C for 1 minute (30 cycles), 5 min (1 cycle) at 72°C. The prepared linear nucleic acid strand (T7-GFP-G4-BamHI) was treated at 37 °C for 30 minutes using ThermoFisher's BamHI to cut both ends, and then spliced for 3 hours at room temperature using Promega's T4 DNA ligase product. It was converted into a circular nucleic acid template through ligation (FIG. 2a).

증폭된 핵산 가닥 서열amplified nucleic acid strand sequence 이름name 서열order 서열 번호SEQ ID NO: BamHI-T7-GFP-G4-BamHI
(센스 가닥)
BamHI-T7-GFP-G4-BamHI
(sense strand)
ATAGGATCCT AATACGACTC ACTATAGGGA GACCACAACG GTTTCCCTCT AGAAATAATT TTGTTTAACT TTAAGAAGGA GATATACATA TGAGCAAAGG TGAAGAACTG TTTACCGGCG
TTGTGCCGAT TCTGGTGGAA CTGGATGGCG ATGTGAACGG TCACAAATTC AGCGTGCGTG GTGAAGGTGA AGGCGATGCC ACGATTGGCA AACTGACGCT GAAATTTATC TGCACCACCG
GCAAACTGCC GGTGCCGTGG CCGACGCTGG TGACCACCCT GACCTATGGC GTTCAGTGTT TTAGTCGCTA TCCGGATCAC ATGAAACGTC ACGATTTCTT TAAATCTGCA ATGCCGGAAG
GCTATGTGCA GGAACGTACG ATTAGCTTTA AAGATGATGG CAAATATAAA ACGCGCGCCG TTGTGAAATT TGAAGGCGAT ACCCTGGTGA ACCGCATTGA ACTGAAAGGC ACGGATTTTA
AAGAAGATGG CAATATCCTG GGCCATAAAC TGGAATACAA CTTTAATAGC CATAATGTTT ATATTACGGC GGATAAACAG AAAAATGGCA TCAAAGCGAA TTTTACCGTT CGCCATAACG
TTGAAGATGG CAGTGTGCAG CTGGCAGATC ATTATCAGCA GAATACCCCG ATTGGTGATG GTCCGGTGCT GCTGCCGGAT AATCATTATC TGAGCACGCA GACCGTTCTG TCTAAAGATC
CGAACGAAAA ACGGGACCAC ATGGTTCTGC ACGAATATGT GAATGCGGCA GGTATTACGT GGAGCCATCC GCAGTTCGAA AAATAATAGG GTTAGGGT GG ATCCATA
ATA GGATCC T AATACGACTC ACTATAGGGA GACCACAACG GTTTCCCTCT AGAAATAATT TTGTTTAACT TTAAGAAGGA GATATACATA TGAGCAAAGG TGAAGAACTG TTTACCGGCG
TTGTGCCGAT TCTGGTGGAA CTGGATGGCG ATGTGAACGG TCACAAATTC AGCGTGCGTG GTGAAGGTGA AGGCGATGCC ACGATTGGCA AACTGACGCT GAAATTTATC TGCACCACCG
GCAAACTGCC GGTGCCGTGG CCGACGCTGG TGACCACCCT GACCTATGGC GTTCAGTGTT TTAGTCGCTA TCCGGATCAC ATGAAACGTC ACGATTTCTT TAAATCTGCA ATGCCGGAAG
GCTATGTGCA GGAACGTACG ATTAGCTTTA AAGATGATGG CAAATATAAA ACGCGCGCCG TTGTGAAATT TGAAGGCGAT ACCCTGGTGA ACCGCATTGA ACTGAAAGGC ACGGATTTTA
AAGAAGATGG CAATATCCTG GGCCATAAAC TGGAATACAA CTTTAATAGC CATAATGTTT ATATTACGGC GGATAAACAG AAAAATGGCA TCAAAGCGAA TTTTACCGTT CGCCATAACG
TTGAAGATGG CAGTGTGCAG CTGGCAGATC ATTATCAGCA GAATACCCCG ATTGGTGATG GTCCGGTGCT GCTGCCGGAT AATCATTATC TGAGCACGCA GACCGTTCTG TCTAAAGATC
CGAACGAAAA ACGGGACCAC ATGGTTCTGC ACGAATATGT GAATGCGGCA GGTATTACGT GGAGCCATCC GCAGTTCGAA AAATAA TAGG GTTAGGGT GG ATCC ATA
99
T7-GFP-G4-BamHI(안티센스 가닥)T7-GFP-G4-BamHI (antisense strand) TATGGATCC A CCCTAACCCT ATTATTTTTC GAACTGCGGA TGGCTCCACG TAATACCTGC CGCATTCACA TATTCGTGCA GAACCATGTG GTCCCGTTTT TCGTTCGGAT CTTTAGACAG AACGGTCTGC GTGCTCAGAT AATGATTATC CGGCAGCAGC ACCGGACCAT CACCAATCGG GGTATTCTGC TGATAATGAT
CTGCCAGCTG CACACTGCCA TCTTCAACGT TATGGCGAAC GGTAAAATTC GCTTTGATGC CATTTTTCTG TTTATCCGCC GTAATATAAA CATTATGGCT ATTAAAGTTG TATTCCAGTT TATGGCCCAG GATATTGCCA TCTTCTTTAA AATCCGTGCC TTTCAGTTCA ATGCGGTTCA CCAGGGTATC GCCTTCAAAT
TTCACAACGG CGCGCGTTTT ATATTTGCCA TCATCTTTAA AGCTAATCGT ACGTTCCTGC ACATAGCCTT CCGGCATTGC AGATTTAAAG AAATCGTGAC GTTTCATGTG ATCCGGATAG CGACTAAAAC ACTGAACGCC ATAGGTCAGG GTGGTCACCA GCGTCGGCCA CGGCACCGGC AGTTTGCCGG TGGTGCAGAT
AAATTTCAGC GTCAGTTTGC CAATCGTGGC ATCGCCTTCA CCTTCACCAC GCACGCTGAA TTTGTGACCG TTCACATCGC CATCCAGTTC CACCAGAATC GGCACAACGC CGGTAAACAG TTCTTCACCT TTGCTCATAT GTATATCTCC TTCTTAAAGT TAAACAAAAT TATTTCTAGA GGGAAACCGT TGTGGTCTCC
CTATAGTGAG TCGTATTAGG ATCCTAT
TAT GGATCC A CCCTAACCCT A TTATTTTTC GAACTGCGGA TGGCTCCACG TAATACCTGC CGCATTCACA TATTCGTGCA GAACCATGTG GTCCCGTTTT TCGTTCGGAT CTTTAGACAG AACGGTCTGC GTGCTCAGAT AATGATTATC CGGCAGCAGC ACCGG CAT
CTGCCAGCTG CACACTGCCA TCTTCAACGT TATGGCGAAC GGTAAAATTC GCTTTGATGC CATTTTTCTG TTTATCCGCC GTAATATAAA CATTATGGCT ATTAAAGTTG TATTCCAGTT TATGGCCCAG GATATTGCCA TCTTCTTTAA AATCCGTGCTGC TTATCATTCA ATGG
TTCACAACGG CGCGCGTTTT ATATTTGCCA TCATCTTTAA AGCTAATCGT ACGTTCCTGC ACATAGCCTT CCGGCATTGC AGATTTAAAG AAATCGTGAC GTTTCATGTG ATCCGGATAG CGACTAAAAC ACTGAACGCC ATAGGTCAGG GTGGTCACCA GCACCGCAGGCCA CGGG
AAATTTCAGC GTCAGTTTGC CAATCGTGGC ATCGCCTTCA CCTTCACCAC GCACGCTGAA TTTGTGACCG TTCACATCGC CATCCAGTTC CACCAGAATC GGCACAACGC CGGTAAACAG TTCTTCACCT TTGCTCATAT GTATATC TGTCC TTCTTAAAGT TACTAACAGA GGGAAGT TACTAACCAAAT TATT
CTATAGTGAG TCGTATTA GG ATCC TAT
1010

* 표 2에서 볼드체는 G-사중체화 서열(센스가닥) 또는 G-사중체 모티프 서열(안티센스가닥)을 나타냄.* Bold text in Table 2 indicates a G-quadrued sequence (sense strand) or a G-quartet motif sequence (antisense strand).

* 표 2에서 및줄은 제한효소(BamHI) 절단부위를 나타냄* In Table 2, and lines indicate restriction enzyme (BamHI) cleavage sites

실시예 3: 핵산 템플릿 제조 시, DNA 정제과정의 필요 여부 확인Example 3: Confirmation of whether DNA purification process is required when preparing nucleic acid template

BamHI 처리 후, 접합(ligation)을 위해, DNA 정제과정의 유무에 따른 원형 핵산 템플릿의 생성을 확인하였다(도 2b). DNA의 정제는 BamHI처리 후, 잘려져 나간 단편을 제거하고, 원형 핵산 템플릿으로 변환을 위한 핵산 가닥만을 정제함을 의미한다. 원형 핵산 템플릿으로의 변환을 명확히 확인하고자 NEB 사의 T7 exonuclease를 상온에서 30분간 처리한 결과를 확인하였다. 결과적으로 DNA 정제과정을 미수행한 유전자에서만 원형 핵산 템플릿이 생성되는 것을 1% 아가로스겔(agarosegel) 전기영동으로 확인하였다(도 2c).After BamHI treatment, for ligation, it was confirmed that the circular nucleic acid template was generated according to the presence or absence of a DNA purification process (FIG. 2b). Purification of DNA means that, after treatment with BamHI, the cleaved fragment is removed, and only the nucleic acid strand for conversion into the original nucleic acid template is purified. In order to clearly confirm the conversion to the original nucleic acid template, the result of treatment with NEB's T7 exonuclease at room temperature for 30 minutes was confirmed. As a result, it was confirmed by 1% agarose gel electrophoresis that a circular nucleic acid template was generated only from a gene for which DNA purification was not performed (FIG. 2c).

T7 exonuclease가 핵산 템플릿만을 특이적으로 분해하는지를 검증하기 위해 선형 핵산 가닥과 원형 핵산 템플릿을 대상으로 T7 exonuclease를 상온에서 각각 10분, 20분, 30분 처리하였다. 선형 핵산 가닥은 10분부터 모두 분해되었고(도 3d), 원형 DNA는 모든 처리군에서 대조군(T7 exonuclease 무처리)과 동일한 상태를 보였다(도 3e). 이는 T7 exonuclease가 선형 핵산 가닥만을 분해하는 것을 의미한다.To verify that T7 exonuclease specifically degrades only the nucleic acid template, the linear nucleic acid strand and the circular nucleic acid template were treated with T7 exonuclease at room temperature for 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, respectively. All of the linear nucleic acid strands were degraded from 10 minutes ( FIG. 3D ), and the circular DNA showed the same state as the control group (not treated with T7 exonuclease) in all treatment groups ( FIG. 3E ). This means that the T7 exonuclease degrades only the linear nucleic acid strand.

실시예 4: 제조된 핵산 템플릿을 사용한 하이드로겔화 핵산의 제조Example 4: Preparation of Hydrogelled Nucleic Acid Using the Prepared Nucleic Acid Template

실시예 2에서 제조된 원형 핵산 템플릿과 선형 핵산 가닥의 전사체의 형태적 차이와 핵산 템플릿의 농도별 획득 RNA양의 상관관계를 확인하기 위해, New England Biolabs 사의 HiScribe?? T7 High Yield RNA Synthesis Kit 제품을 매뉴얼에 따라 사용하여 시험관내 전사(in vitro transcription)를 수행하였다. 선형 핵산 가닥을 주형으로 한 결과에서는 GFP 유전자의 단량체(monomer)크기의 전사체가 생성된 반면(도 4f, lane 1, 3, 5), 원형 핵산 템플릿을 주형으로 한 결과에서는 smeared band 형태의 원형 순환 전사(RCT)에 의한 대량의 전사체가 생산된 것을 확인하였다(도 4f, lane 2, 4, 6). 핵산 템플릿의 농도와 전사체 획득 수율은 비례를 나타내었으나, 정비례하지는 않았으며(도 4g), 100 ng~ 200ng에서 가장 효율적인 전사체(RNA) 획득 수율을 나타내었다.In order to confirm the correlation between the morphological difference between the transcript of the circular nucleic acid template and the linear nucleic acid strand prepared in Example 2 and the amount of RNA obtained by concentration of the nucleic acid template, New England Biolabs' HiScribe?? In vitro transcription was performed using the T7 High Yield RNA Synthesis Kit product according to the manual. In the result of using a linear nucleic acid strand as a template, a monomer-sized transcript of the GFP gene was generated (Fig. 4f, lanes 1, 3, 5), whereas in the result using a circular nucleic acid template as a template, a smeared band circular circulation was generated. It was confirmed that a large amount of transcript was produced by transcription (RCT) (FIG. 4f, lanes 2, 4, 6). The concentration of the nucleic acid template and the yield of the transcript were proportional, but not directly proportional (FIG. 4g), and showed the most efficient transcript (RNA) obtaining yield at 100 ng to 200 ng.

실시예 5: 핵산 템플릿의 제조(인퓨전 클로닝 (Infusion cloning) 방법) 및 전사체(하이드로겔화 핵산의 확인)Example 5: Preparation of Nucleic Acid Template (Infusion Cloning Method) and Transcript (Identification of Hydrogelled Nucleic Acid)

실시예 1에서 제조한 벡터를 주형으로 표 3의 pK7-GFP-infusion-F3, pK7-GFP-infusion-R4 프라이머를 이용하여 PCR 증폭하여 선형 핵산 가닥(G4-T7-GFP-G4)을 제조하였다(도 5a, 서열 번호 11 및 12). PCR은 Genetbio 사의 HS Primer Taq DNA Polymerase 제품을 매뉴얼에 따라 조성물을 섞은 후 94℃에서 10분(1 사이클), 94℃에서 30초, 56℃에서 30초, 72℃에서 1분(30 사이클), 72℃에서 5분(1 사이클)로 수행하였다. 생산된 선형 핵산 가닥(G4-T7-GFP-G4)을 Takara 사의 In-Fusion® HD Cloning kit를 사용해 50 °C에서 15분간 처리하여 원형 템플릿으로 변환하였다(도 5b).The vector prepared in Example 1 was amplified by PCR using the primers pK7-GFP-infusion-F3 and pK7-GFP-infusion-R4 of Table 3 as a template to prepare a linear nucleic acid strand (G4-T7-GFP-G4). (FIG. 5A, SEQ ID NOs: 11 and 12). For PCR, after mixing the composition of Genetbio's HS Primer Taq DNA Polymerase product according to the manual, at 94°C for 10 minutes (1 cycle), at 94°C for 30 seconds, at 56°C for 30 seconds, at 72°C for 1 minute (30 cycles), 5 min (1 cycle) at 72°C. The produced linear nucleic acid strand (G4-T7-GFP-G4) was converted into a circular template by processing at 50 °C for 15 minutes using Takara's In-Fusion® HD Cloning kit (Fig. 5b).

인퓨전 클로닝을 사용한 원형 핵산 템플릿 제조방법을 위한 증폭된 핵산 가닥 및 프라이머의 서열Sequences of amplified nucleic acid strands and primers for a method for preparing a circular nucleic acid template using infusion cloning 이름name 서열order 서열 번호SEQ ID NO: G4-T7-GFP-G4
(센스 가닥)
G4-T7-GFP-G4
(sense strand)
TAA TAGGGTT AGGGT TAATA CGACTCACTA TAGGGAGACC ACAACGGTTT CCCTCTAGAA ATAATTTTGT TTAACTTTAA GAAGGAGATA TACATATGAG CAAAGGTGAA GAACTGTTTA
CCGGCGTTGT GCCGATTCTG GTGGAACTGG ATGGCGATGT GAACGGTCAC AAATTCAGCG TGCGTGGTGA AGGTGAAGGC GATGCCACGA TTGGCAAACT GACGCTGAAA TTTATCTGCA
CCACCGGCAA ACTGCCGGTG CCGTGGCCGA CGCTGGTGAC CACCCTGACC TATGGCGTTC AGTGTTTTAG TCGCTATCCG GATCACATGA AACGTCACGA TTTCTTTAAA TCTGCAATGC
CGGAAGGCTA TGTGCAGGAA CGTACGATTA GCTTTAAAGA TGATGGCAAA TATAAAACGC GCGCCGTTGT GAAATTTGAA GGCGATACCC TGGTGAACCG CATTGAACTG AAAGGCACGG
ATTTTAAAGA AGATGGCAAT ATCCTGGGCC ATAAACTGGA ATACAACTTT AATAGCCATA ATGTTTATAT TACGGCGGAT AAACAGAAAA ATGGCATCAA AGCGAATTTT ACCGTTCGCC
ATAACGTTGA AGATGGCAGT GTGCAGCTGG CAGATCATTA TCAGCAGAAT ACCCCGATTG GTGATGGTCC GGTGCTGCTG CCGGATAATC ATTATCTGAG CACGCAGACC GTTCTGTCTA AAGATCCGAA CGAAAAACGG GACCACATGG TTCTGCACGA ATATGTGAAT GCGGCAGGTA TTACGTGGAG CCATCCGCAG TTCGAAAAAT AA TAGGGTTA GGGT
TAA TAGGGTT AGGGT TAATA CGACTCACTA TAGGGAGACC ACAACGGTTT CCCTCTAGAA ATAATTTTGT TTAACTTTAA GAAGGAGATA TACATATGAG CAAAGGTGAA GAACTGTTTA
CCGGCGTTGT GCCGATTCTG GTGGAACTGG ATGGCGATGT GAACGGTCAC AAATTCAGCG TGCGTGGTGA AGGTGAAGGC GATGCCACGA TTGGCAAACT GACGCTGAAA TTTATCTGCA
CCACCGGCAA ACTGCCGGTG CCGTGGCCGA CGCTGGTGAC CACCCTGACC TATGGCGTTC AGTGTTTTAG TCGCTATCCG GATCACATGA AACGTCACGA TTTCTTTAAA TCTGCAATGC
CGGAAGGCTA TGTGCAGGAA CGTACGATTA GCTTTAAAGA TGATGGCAAA TATAAAACGC GCGCCGTTGT GAAATTTGAA GGCGATACCC TGGTGAACCG CATTGAACTG AAAGGCACGG
ATTTTAAAGA AGATGGCAAT ATCCTGGGCC ATAAACTGGA ATACAACTTT AATAGCCATA ATGTTTATAT TACGGCGGAT AAACAGAAAA ATGGCATCAA AGCGAATTTT ACCGTTCGCC
ATAACGTTGA AGATGGCAGT GTGCAGCTGG CAGATCATTA TCAGCAGAAT ACCCCGATTG GTGATGGTCC GGTGCTGCTG CCGGATAATC ATTATCTGAG CACGCAGACC GTTCTGTCTA AAGATCCGAA CGAAAAACGG GACCACATGG TTCTGCACGA GACCACATGG TTCTGCACGA TAG TAG AA TAACGGTAGG
1111
G4-T7-GFP-G4(안티센스 가닥)G4-T7-GFP-G4 (antisense strand) ACCCTAACCC TA TTATTTTT CGAACTGCGG ATGGCTCCAC GTAATACCTG CCGCATTCAC ATATTCGTGC AGAACCATGT GGTCCCGTTT TTCGTTCGGA TCTTTAGACA GAACGGTCTG CGTGCTCAGA TAATGATTAT CCGGCAGCAG CACCGGACCA TCACCAATCG GGGTATTCTG CTGATAATGA TCTGCCAGCT
GCACACTGCC ATCTTCAACG TTATGGCGAA CGGTAAAATT CGCTTTGATG CCATTTTTCT GTTTATCCGC CGTAATATAA ACATTATGGC TATTAAAGTT GTATTCCAGT TTATGGCCCA GGATATTGCC ATCTTCTTTA AAATCCGTGC CTTTCAGTTC AATGCGGTTC ACCAGGGTAT CGCCTTCAAA TTTCACAACG
GCGCGCGTTT TATATTTGCC ATCATCTTTA AAGCTAATCG TACGTTCCTG CACATAGCCT TCCGGCATTG CAGATTTAAA GAAATCGTGA CGTTTCATGT GATCCGGATA GCGACTAAAA CACTGAACGC CATAGGTCAG GGTGGTCACC AGCGTCGGCC ACGGCACCGG CAGTTTGCCG GTGGTGCAGA TAAATTTCAG
CGTCAGTTTG CCAATCGTGG CATCGCCTTC ACCTTCACCA CGCACGCTGA ATTTGTGACC GTTCACATCG CCATCCAGTT CCACCAGAAT CGGCACAACG CCGGTAAACA GTTCTTCACC TTTGCTCATA TGTATATCTC CTTCTTAAAG TTAAACAAAA TTATTTCTAG AGGGAAACCG TTGTGGTCTC CCTATAGTGA
GTCGTATTA A CCCTAACCCT A TTA
ACCCTAACCC TA TTA TTTTT CGAACTGCGG ATGGCTCCAC GTAATACCTG CCGCATTCAC ATATTCGTGC AGAACCATGT GGTCCCGTTT TTCGTTCGGA TCTTTAGACA GAACGGTCTG CGTGCTCAGA TAATGATTAT CCGGCAGCAG CACCGGACCA TCCCAGCTAATCG GGGTATTC TG
GCACACTGCC ATCTTCAACG TTATGGCGAA CGGTAAAATT CGCTTTGATG CCATTTTTCT GTTTATCCGC CGTAATATAA ACATTATGGC TATTAAAGTT GTATTCCAGT TTATGGCCCA GGATATTGCC ATCTTCTTTA GTAAATCCGTGC CTTTCAGTCA TTCA ATGAACGGTCC ACGG
GCGCGCGTTT TATATTTGCC ATCATCTTTA AAGCTAATCG TACGTTCCTG CACATAGCCT TCCGGCATTG CAGATTTAAA GAAATCGTGA CGTTTCATGT GATCCGGATA GCGACTAAAA CACTGAACGC CATAGGTCAG GGTGGTTTCACC AGCGTCGGCC ACGGCACCGG CACATTTGCCG GTGG
CGTCAGTTTG CCAATCGTGG CATCGCCTTC ACCTTCACCA CGCACGCTGA ATTTGTGACC GTTCACATCG CCATCCAGTT CCACCAGAAT CGGCACAACG CCGGTAAACA GTTCTTCACC TTTGCTCATA TGTATATCTC CTTCTTAACTATAGAACAAAA TTATTTCTAG AGGGAAACCG CGTCAGTTTG
GTCGTATTA A CCCTAACCCT A TTA
1212
pK7-GFP-infusion-F3pK7-GFP-infusion-F3 TAATAGGGTT AGGGTTAATA CGACTCACTA TAGGGAGACCA TAATAGGGTT AGGGT TAATA CGACTCACTA TAGGGAGACCA 1313 pK7-GFP-infusion-R3pK7-GFP-infusion-R3 ACCCTAACCC TATTATTTTT CGAACTGCGG ATGGC ACCCTAACCC TATTA TTTTT CGAACTGCGG ATGGC 1414

* 밑줄은 인퓨전 클로닝을 위해 동일한 서열이 양 말단에 존재하도록 설계된 프라이머의 일부 서열을 나타낸다.* Underline indicates some sequences of primers designed to have the same sequence at both ends for infusion cloning.

* 볼드체는 G-사중체화 서열(센스가닥) 또는 G-사중체 모티프 서열(안티센스 가닥)을 나타냄.* Bold text indicates a G-quadrelization sequence (sense strand) or a G-quartet motif sequence (antisense strand).

원형 핵산 템플릿으로 변환여부를 확인하기 위해, NEB 사의 T7 exonuclease를 상온에서 30분간 처리한 결과, PCR 결과물인 선형 핵산 가닥은 모두 분해된 반면 인퓨전 클로닝을 수행한 핵산 템플릿은 분해되지 않아 원형 핵산 템플릿으로 변환되었음을 확인하였다(도 5c). New England Biolabs 사의 HiScribe?? T7 High Yield RNA Synthesis Kit를 이용하여 시험관내 전사 결과, donut을 주형으로 한 결과에서 smeared band 형태의 원형 순환 전사기술에 의한 RCT 전사체가 생산된 것을 확인하였다(도 5d).As a result of treating NEB's T7 exonuclease at room temperature for 30 minutes at room temperature to check whether the conversion to the original nucleic acid template was performed, all the linear nucleic acid strands resulting from PCR were degraded, whereas the nucleic acid template subjected to infusion cloning was not degraded, so it was converted to a circular nucleic acid template. It was confirmed that it was converted (FIG. 5c). HiScribe from New England Biolabs?? As a result of in vitro transcription using the T7 High Yield RNA Synthesis Kit, it was confirmed that the RCT transcript was produced by the circular circulation transcription technique in the smeared band form from the donut as a template (FIG. 5d).

실시예 6: 원형 핵산 템플릿을 이용한 GFP 발현 효율 검증Example 6: Verification of GFP expression efficiency using a circular nucleic acid template

상기 실시예 2 및 4에서 생산된 하이드로겔화 핵산을 이용하여, 시험관내 단백질 발현(in vitro translation)을 수행하였다. 선형 핵산 가닥, 원형 핵산 템플릿(접합방법, donut 1), 및 원형 핵산 템플릿(인퓨전 클로닝 방법, donut 2)에서 전사된 RNA를 2.5μg 사용하여, New England Biolabs 사의 NEBExpress® Cell-free E. coli Protein Synthesis System을 이용하여 시험관내 단백질 발현을 수행하였으며, 추가로, 각 RNA가 첨가된 양에 맞춰 2% 아가로스겔을 추가하여 최종 농도 1%로 조정한 RNA gel을 추가하여 37도에서 16시간 동안 단백질 발현을 진행하였다. 발현된 녹색 형광 단백질의 형광을 측정한 결과, 대조군인 선형 핵산 가닥의 RFU (relative fluorescence units) 값이 5621.9인 반면 donut1 : 22,000, donut2 : 30000으로 약 4배~6배 높은 RFU 값을 나타내는 것을 확인하였다. 상대적으로 아가로스겔을 추가한 donut1+agarose : 16,000, donut2+agarose : 21,000로 아가로스겔을 미첨가한 조건보다 낮은 RFU 값을 나타내었다(도 6a). 각 조건별로 발현된 4 μg의 녹색 형광 단백질을 12% SDS-PAGE에서 확인한 결과, 26.86 kDa의 녹색 형광 단백질의 밴드가 관찰되었다(도 6b). 결과적으로 본 발명의 원형 핵산 템플릿은 정상적으로 GFP를 발현시켰으며, 선형 핵산 가닥보다 높은 발현 효율을 나타낸다는 것을 의미한다.In vitro translation was performed using the hydrogelled nucleic acids produced in Examples 2 and 4 above. NEBExpress® Cell-free E. coli Protein from New England Biolabs, using 2.5 μg of linear nucleic acid strand, circular nucleic acid template (conjugation method, donut 1), and RNA transcribed from circular nucleic acid template (infusion cloning method, donut 2). In vitro protein expression was performed using the Synthesis System, and additionally, RNA gel adjusted to a final concentration of 1% by adding 2% agarose gel according to the amount of each RNA added was added for 16 hours at 37°C. Protein expression was carried out. As a result of measuring the fluorescence of the expressed green fluorescent protein, it was confirmed that the RFU (relative fluorescence units) value of the control linear nucleic acid strand was 5621.9, whereas donut1: 22,000, donut2: 30000, indicating about 4 to 6 times higher RFU value. did Relatively, donut1 + agarose added with agarose gel: 16,000, donut2 + agarose: 21,000 showed a lower RFU value than the condition without adding agarose gel (FIG. 6a). As a result of confirming 4 μg of green fluorescent protein expressed by each condition by 12% SDS-PAGE, a band of 26.86 kDa green fluorescent protein was observed (FIG. 6b). As a result, it means that the circular nucleic acid template of the present invention normally expressed GFP and showed higher expression efficiency than the linear nucleic acid strand.

실시예 7: 더블와이드 밴드 템플릿을 이용한 RNA 하이드로겔(hydrogel) 형성 및 물성확인Example 7: RNA hydrogel (hydrogel) formation and physical properties confirmation using a double-wide band template

T7 프로모터(T7 프로모터는 두 부분으로 분리되어 올리고뉴클레오타이드의 5'및 3'에 존재), 30 poly T, 60 poly T, 90 poly T, 120 poly T 및 G-사중체화 모티프를 포함하는 올리고 뉴클레오타이드를 제조하고, 분리된 프로모터의 전체 서열에 상보적인 온전한 올리고뉴클레오타이드를 45 μM이 되도록 섞어주고 100 mM NaCl 조건에서 95°C에서 부터 4°C까지 어닐링(annealing)하여 T7 프로모터 서열이 닉(nick)이 있는 이중가닥을 형성하도록 하였다. 상기 어닐링 된 T7 프로모터의 닉을 10 μM 농도에서 promega 사의 T4 DNA ligase 제품을 매뉴얼에 따라 사용하여 접합(ligation)하여, nick을 제거하여 T7 프로모터-각각의 Poly T 서열-G-사중체화 모티프를 포함하는 원형의 더블와이드 밴드 템플릿(서열 번호 15 내지 18)을 제조하였다.T7 promoter (the T7 promoter is separated into two parts and is present at 5' and 3' of the oligonucleotide), 30 poly T, 60 poly T, 90 poly T, 120 poly T and an oligonucleotide containing a G-tetramerization motif The T7 promoter sequence is nicked by mixing an intact oligonucleotide complementary to the entire sequence of the isolated promoter to 45 μM and annealing from 95°C to 4°C in 100 mM NaCl condition. to form a double-stranded The annealed T7 promoter nick was ligated using Promega's T4 DNA ligase product at a concentration of 10 μM according to the manual, and the nick was removed to include the T7 promoter-each Poly T sequence-G-tetramerization motif. A circular double-wide band template (SEQ ID NOs: 15 to 18) was prepared.

더블와이드 밴드 템플릿double wide band template 서열이름sequence name 서열 (5' -> 3')sequence (5' -> 3') 서열 번호SEQ ID NO: 더블와이드 밴드 템플릿
: G4-30T(제2 템플릿)
double wide band template
: G4-30T (2nd template)
ATAGTGAGTC GTATTAACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTAT CCCTATAGTGAGTC GTATTA ACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTT AT CCCT 1515
더블와이드 밴드 템플릿: G4-60T(제2 템플릿)Double wide band template: G4-60T (2nd template) ATAGTGAGTC GTATTAACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTAT CCCTATAGTGAGTC GTATTA ACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTT AT CCCT 1616 더블와이드 밴드 템플릿: G4-90T(제2 템플릿)Double wide band template: G4-90T (2nd template) ATAGTGAGTC GTATTAACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTAT CCCT ATAGTGAGTC GTATTA ACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTT TTTTTTTT AT CCCT 1717 더블와이드 밴드 템플릿: G4-120T(제2 템플릿)Double wide band template: G4-120T (2nd template) ATAGTGAGTC GTATTAACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTAT CCCTATAGTGAGTC GTATTA ACCC TAACCCTA TT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTT AT CCCT 1818

접합 방법으로 획득한 실시예 2의 원형 핵산 템플릿과 함께, 더블와이드 밴드 템플릿(G4-30T, -60T, -90T, -120T)을 다양한 농도로 첨가하여, 시험관내 전사를 수행하였다. 단백질 발현을 기준으로 음성대조군으로는 1 μM의 더블와이드 밴드 템플릿(G4-30T, -60T, -90T, -120T), 양성대조군으로는 20 ng의 GFP 발현용 원형 핵산 템플릿을 설정하였다. 실험군으로는 20 ng의 GFP 발현용 원형 핵산 템플릿에 0.125 μM 내지 1 μM의 더블와이드 밴드 템플릿을 첨가하여 전사를 수행하였다. 그 결과 더블와이드 밴드 템플릿의 농도에 따라 RNA 하이드로겔의 형성 여부 및 기계적 물성이 변화하는 것을 평가하였다. 음성대조군의 기계적 물성을 최고(+++++)로 두었을 때, 더블와이드 밴드 템플릿의 크기와 농도에 따라 적절한 강도를 나타내는 것을 확인하였다(표 5).In vitro transcription was performed by adding double-wide band templates (G4-30T, -60T, -90T, -120T) at various concentrations together with the circular nucleic acid template of Example 2 obtained by the conjugation method. Based on protein expression, 1 μM of double-wide band template (G4-30T, -60T, -90T, -120T) was set as a negative control group, and 20 ng of a circular nucleic acid template for GFP expression was set as a positive control group. For the experimental group, transcription was performed by adding 0.125 μM to 1 μM of a double-wide band template to 20 ng of a circular nucleic acid template for GFP expression. As a result, it was evaluated whether the RNA hydrogel was formed and the mechanical properties changed according to the concentration of the double-wide band template. When the mechanical properties of the negative control group were set to the highest (+++++), it was confirmed that the appropriate strength was exhibited according to the size and concentration of the double-wide band template (Table 5).

각 대조군 및 실험군의 조성과 하이드로겔 형성 여부 및 강도Composition of each control group and experimental group, and whether or not hydrogel was formed and strength NumberNumber NameName Template typeTemplate type Template concentrationtemplate concentration Wideband typeWideband type GelationGelation 1One Negativenegative -- -- 30T-1 μM30T-1 μM ++++++++++ 22 PositivePositive DonutDonut 20 ng20 ng -- -- 33 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 30T-0.125 μM30T-0.125 μM -- 44 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 30T-0.25 μM30T-0.25 μM -- 55 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 30T-0.5 μM30T-0.5 μM ++++ 66 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 30T-0.75 μM30T-0.75 μM ++++++++++ 77 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 30T-1 μM30T-1 μM ++++++++++ 88 Negativenegative -- -- 60T-1 μM60T-1 μM ++++++++++ 99 PositivePositive DonutDonut 20 ng20 ng -- -- 1010 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 60T-0.125 μM60T-0.125 μM ++ 1111 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 60T-0.25 μM60T-0.25 μM ++++++ 1212 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 60T-0.5 μM60T-0.5 μM ++++++++++ 1313 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 60T-0.75 μM60T-0.75 μM ++++++++++ 1414 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 60T-1 μM60T-1 μM ++++++++++ 1515 Negativenegative -- -- 90T-1 μM90T-1 μM ++++++++++ 1616 PositivePositive DonutDonut 20 ng20 ng -- -- 1717 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 90T-0.125 μM90T-0.125 μM ++ 1818 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 90T-0.25 μM90T-0.25 μM ++++++++++ 1919 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 90T-0.5 μM90T-0.5 μM ++++++++++ 2020 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 90T-0.75 μM90T-0.75 μM ++++++++++ 2121 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 90T-1 μM90T-1 μM ++++++++++ 2222 Negativenegative -- -- 120T-1 μM120T-1 μM ++++++++++ 2323 PositivePositive DonutDonut 20 ng20 ng -- -- 2424 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 120T-0.125 μM120T-0.125 μM ++ 2525 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 120T-0.25 μM120T-0.25 μM ++++++++++ 2626 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 120T-0.5 μM120T-0.5 μM ++++++++++ 2727 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 120T-0.75 μM120T-0.75 μM ++++++++++ 2828 AngelAngel DonutDonut 20 ng20 ng 120T-1 μM120T-1 μM ++++++++

실시예 8: 더블와이드 밴드 템플릿을 이용한 경우의 GFP 발현효율 검증Example 8: Verification of GFP expression efficiency when using a double-wide band template

실시예 7에서 제조한 28개의 RNA 하이드로겔을 이용한 시험관내 단백질 발현(in vitro translation)을 수행하여 녹색 형광 단백질을 발현하였다. 음성대조군, 양성대조군 그리고 GFP angel까지 총 28개의 실험군을 New England Biolabs 사의 NEBExpress® Cell-free E. coli Protein Synthesis System을 이용하여 37도에서 4시간 동안 단백질 발현을 진행하고, 발현된 녹색 형광 단백질의 RFU 값을 측정하였다(표 6).In vitro translation was performed using 28 RNA hydrogels prepared in Example 7 to express green fluorescent protein. A total of 28 experimental groups including negative control, positive control, and GFP angel were subjected to protein expression at 37°C for 4 hours using New England Biolabs' NEBExpress® Cell-free E. coli Protein Synthesis System, and the expressed green fluorescent protein was RFU values were measured (Table 6).

각 대조군 및 실험군의 녹색 형광 단백질의 RFU 값RFU value of green fluorescent protein in each control group and experimental group NumberNumber NameName Wideband typeWideband type RFURFU NumberNumber NameName Wideband typeWideband type RFURFU 1One Negativenegative 30T-
1 μM
30T-
1 μM
168.46168.46 1515 Negativenegative 90T-
1 μM
90T-
1 μM
168.46168.46
22 PositivePositive -- 4312.264312.26 1616 PositivePositive -- 4312.264312.26 33 AngelAngel 30T-
0.125 μM
30T-
0.125 μM
4614.994614.99 1717 AngelAngel 90T-
0.125 μM
90T-
0.125 μM
7075.717075.71
44 AngelAngel 30T-0.25 μM30T-0.25 μM 4561.784561.78 1818 AngelAngel 90T-
0.25 μM
90T-
0.25 μM
7406.67406.6
55 AngelAngel 30T-0.5 μM30T-0.5 μM 7257.587257.58 1919 AngelAngel 90T-
0.5 μM
90T-
0.5 μM
8556.688556.68
66 AngelAngel 30T-0.75 μM30T-0.75 μM 7007.317007.31 2020 AngelAngel 90T-
0.75 μM
90T-
0.75 μM
9388.279388.27
77 AngelAngel 30T-
1 μM
30T-
1 μM
7185.967185.96 2121 AngelAngel 90T-
1 μM
90T-
1 μM
9658.049658.04
88 Negativenegative 60T-
1 μM
60T-
1 μM
168.46168.46 2222 Negativenegative 120T-
1 μM
120T-
1 μM
168.46168.46
99 PositivePositive -- 4312.264312.26 2323 PositivePositive -- 4312.264312.26 1010 AngelAngel 60T-
0.125 μM
60T-
0.125 μM
6320.146320.14 2424 AngelAngel 120T-
0.125 μM
120T-
0.125 μM
4486.844486.84
1111 AngelAngel 60T-0.25 μM60T-0.25 μM 6950.446950.44 2525 AngelAngel 120T-
0.25 μM
120T-
0.25 μM
6813.156813.15
1212 AngelAngel 60T-0.5 μM60T-0.5 μM 6132.266132.26 2626 AngelAngel 120T-
0.5 μM
120T-
0.5 μM
6666.266666.26
1313 AngelAngel 60T-0.75 μM60T-0.75 μM 7492.497492.49 2727 AngelAngel 120T-
0.75 μM
120T-
0.75 μM
8943.028943.02
1414 AngelAngel 60T-
1 μM
60T-
1 μM
9491.859491.85 2828 AngelAngel 120T-
1 μM
120T-
1 μM
8098.438098.43

그 결과, 음성대조군(168.46), 양성대조군(4312.26) 보다 더블와이드 밴드 템플릿을 높은 농도로 추가한 경우에 RFU값이 상승하는 경향을 나타냈었다. 특히 GFP angel #14(60T-1 μM)는 9491.85, GFP angel #20(90T-0.75 μM)은 9388.27, GFP angel #21(90T- 1 μM)은 9658.04, GFP angel #27(120T-0.75 μM)은 8943.02로 양성대조군 대비 각각 120%, 118%, 124%, 107% 높은 RFU 값을 나타내어 더블와이드 밴드로 인한 단백질 발현 상승 효과를 관찰하였다(도 7).As a result, when the double-wide band template was added at a higher concentration than the negative control group (168.46) and the positive control group (4312.26), the RFU value showed a tendency to increase. In particular, GFP angel #14 (60T-1 μM) is 9491.85, GFP angel #20 (90T-0.75 μM) is 9388.27, GFP angel #21 (90T-1 μM) is 9658.04, GFP angel #27 (120T-0.75 μM) is was 8943.02, which showed 120%, 118%, 124%, and 107% higher RFU values compared to the positive control, respectively, and observed a protein expression synergistic effect due to the double-wide band (FIG. 7).

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail a specific part of the content of the present invention, for those of ordinary skill in the art, this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby It will be obvious. Accordingly, it is intended that the substantial scope of the present invention be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> Progeneer Inc. <120> Manufacturing method of circular nucleic acid template for producing high molecular weight protein using hydrogelated nucleic acid <130> P20-B142 <160> 18 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G-quadruplex sequence <400> 1 tagggttagg gt 12 <210> 2 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G-quadruplex motif sequence <400> 2 accctaaccc ta 12 <210> 3 <211> 727 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-G4_Sense <400> 3 atgagcaaag gtgaagaact gtttaccggc gttgtgccga ttctggtgga actggatggc 60 gatgtgaacg gtcacaaatt cagcgtgcgt ggtgaaggtg aaggcgatgc cacgattggc 120 aaactgacgc tgaaatttat ctgcaccacc ggcaaactgc cggtgccgtg gccgacgctg 180 gtgaccaccc tgacctatgg cgttcagtgt tttagtcgct atccggatca catgaaacgt 240 cacgatttct ttaaatctgc aatgccggaa ggctatgtgc aggaacgtac gattagcttt 300 aaagatgatg gcaaataaaa cgcgcgccgt tgtgaaattt gaaggcgata ccctggtgaa 360 ccgcattgaa ctgaaaggca cggattttaa agaagatggc aatatcctgg gccataaact 420 ggaatacaac tttaatagcc ataatgttta tattacggcg gataaacaga aaaatggcat 480 caaagcgaat tttaccgttc gccataacgt tgaagatggc agtgtgcagc tggcagatca 540 ttatcagcag aataccccga ttggtgatgg tccggtgctg ctgccggata atcattatct 600 gagcacgcag accgttctgt ctaaagatcc gaacgaaaaa cgggaccaca tggttctgca 660 cgaatatgtg aatgcggcag gtattacgtg gagccatccg cagttcgaaa aataataggg 720 ttagggt 727 <210> 4 <211> 727 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-G4_AntiSense <400> 4 accctaaccc tattattttt cgaactgcgg atggctccac gtaatacctg ccgcattcac 60 atattcgtgc agaaccatgt ggtcccgttt ttcgttcgga tctttagaca gaacggtctg 120 cgtgctcaga taatgattat ccggcagcag caccggacca tcaccaatcg gggtattctg 180 ctgataatga tctgccagct gcacactgcc atcttcaacg ttatggcgaa cggtaaaatt 240 cgctttgatg ccatttttct gtttatccgc cgtaatataa acattatggc tattaaagtt 300 gtattccagt ttatggccca ggatattgcc atcttcttta aaatccgtgc ctttcagttc 360 aatgcggttc accagggtat cgccttcaaa tttcacaacg gcgcgcgttt tatttgccat 420 catctttaaa gctaatcgta cgttcctgca catagccttc cggcattgca gatttaaaga 480 aatcgtgacg tttcatgtga tccggatagc gactaaaaca ctgaacgcca taggtcaggg 540 tggtcaccag cgtcggccac ggcaccggca gtttgccggt ggtgcagata aatttcagcg 600 tcagtttgcc aatcgtggca tcgccttcac cttcaccacg cacgctgaat ttgtgaccgt 660 tcacatcgcc atccagttcc accagaatcg gcacaacgcc ggtaaacagt tcttcacctt 720 tgctcat 727 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pK7-GFP-NdeI-Forward Primer <400> 5 atacatatga gcaaaggtga agaactg 27 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pK7-GFP-SalI-Reverse Primer <400> 6 ccggtcgact tatttttcga actgcggatg g 31 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pK7-T7-F2 (Forward Primer) <400> 7 ataggatcct aatacgactc actataggga gacc 34 <210> 8 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pK7-T7-R2 (Reverse Primer) <400> 8 tatggatcca ccctaaccct attatttttc gaactgcgga tgg 43 <210> 9 <211> 827 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamHI-T7-GFP-G4-BamHI_Sense <400> 9 ataggatcct aatacgactc actataggga gaccacaacg gtttccctct agaaataatt 60 ttgtttaact ttaagaagga gatatacata tgagcaaagg tgaagaactg tttaccggcg 120 ttgtgccgat tctggtggaa ctggatggcg atgtgaacgg tcacaaattc agcgtgcgtg 180 gtgaaggtga aggcgatgcc acgattggca aactgacgct gaaatttatc tgcaccaccg 240 gcaaactgcc ggtgccgtgg ccgacgctgg tgaccaccct gacctatggc gttcagtgtt 300 ttagtcgcta tccggatcac atgaaacgtc acgatttctt taaatctgca atgccggaag 360 gctatgtgca ggaacgtacg attagcttta aagatgatgg caaatataaa acgcgcgccg 420 ttgtgaaatt tgaaggcgat accctggtga accgcattga actgaaaggc acggatttta 480 aagaagatgg caatatcctg ggccataaac tggaatacaa ctttaatagc cataatgttt 540 atattacggc ggataaacag aaaaatggca tcaaagcgaa ttttaccgtt cgccataacg 600 ttgaagatgg cagtgtgcag ctggcagatc attatcagca gaataccccg attggtgatg 660 gtccggtgct gctgccggat aatcattatc tgagcacgca gaccgttctg tctaaagatc 720 cgaacgaaaa acgggaccac atggttctgc acgaatatgt gaatgcggca ggtattacgt 780 ggagccatcc gcagttcgaa aaataatagg gttagggtgg atccata 827 <210> 10 <211> 827 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamHI-T7-GFP-G4-BamHI_AntiSense <400> 10 tatggatcca ccctaaccct attatttttc gaactgcgga tggctccacg taatacctgc 60 cgcattcaca tattcgtgca gaaccatgtg gtcccgtttt tcgttcggat ctttagacag 120 aacggtctgc gtgctcagat aatgattatc cggcagcagc accggaccat caccaatcgg 180 ggtattctgc tgataatgat ctgccagctg cacactgcca tcttcaacgt tatggcgaac 240 ggtaaaattc gctttgatgc catttttctg tttatccgcc gtaatataaa cattatggct 300 attaaagttg tattccagtt tatggcccag gatattgcca tcttctttaa aatccgtgcc 360 tttcagttca atgcggttca ccagggtatc gccttcaaat ttcacaacgg cgcgcgtttt 420 atatttgcca tcatctttaa agctaatcgt acgttcctgc acatagcctt ccggcattgc 480 agatttaaag aaatcgtgac gtttcatgtg atccggatag cgactaaaac actgaacgcc 540 ataggtcagg gtggtcacca gcgtcggcca cggcaccggc agtttgccgg tggtgcagat 600 aaatttcagc gtcagtttgc caatcgtggc atcgccttca ccttcaccac gcacgctgaa 660 tttgtgaccg ttcacatcgc catccagttc caccagaatc ggcacaacgc cggtaaacag 720 ttcttcacct ttgctcatat gtatatctcc ttcttaaagt taaacaaaat tatttctaga 780 gggaaaccgt tgtggtctcc ctatagtgag tcgtattagg atcctat 827 <210> 11 <211> 824 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G4-T7-GFP-G4_Sense <400> 11 taatagggtt agggttaata cgactcacta tagggagacc acaacggttt ccctctagaa 60 ataattttgt ttaactttaa gaaggagata tacatatgag caaaggtgaa gaactgttta 120 ccggcgttgt gccgattctg gtggaactgg atggcgatgt gaacggtcac aaattcagcg 180 tgcgtggtga aggtgaaggc gatgccacga ttggcaaact gacgctgaaa tttatctgca 240 ccaccggcaa actgccggtg ccgtggccga cgctggtgac caccctgacc tatggcgttc 300 agtgttttag tcgctatccg gatcacatga aacgtcacga tttctttaaa tctgcaatgc 360 cggaaggcta tgtgcaggaa cgtacgatta gctttaaaga tgatggcaaa tataaaacgc 420 gcgccgttgt gaaatttgaa ggcgataccc tggtgaaccg cattgaactg aaaggcacgg 480 attttaaaga agatggcaat atcctgggcc ataaactgga atacaacttt aatagccata 540 atgtttatat tacggcggat aaacagaaaa atggcatcaa agcgaatttt accgttcgcc 600 ataacgttga agatggcagt gtgcagctgg cagatcatta tcagcagaat accccgattg 660 gtgatggtcc ggtgctgctg ccggataatc attatctgag cacgcagacc gttctgtcta 720 aagatccgaa cgaaaaacgg gaccacatgg 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taaccctatt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 60 tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt ttttttttat 120 ccct 124 <210> 18 <211> 154 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Doublewide Band Template_120T <400> 18 atagtgagtc gtattaaccc taaccctatt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 60 tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 120 tttttttttt tttttttttt ttttttttat ccct 154 <110> Progeneer Inc. <120> Manufacturing method of circular nucleic acid template for producing high molecular weight protein using hydrogelated nucleic acid <130> P20-B142 <160> 18 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G-quadruplex sequence <400> 1 tagggttagg gt 12 <210> 2 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G-quadruplex motif sequence <400> 2 accctaaccc ta 12 <210> 3 <211> 727 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-G4_Sense <400> 3 atgagcaaag gtgaagaact gtttaccggc gttgtgccga ttctggtgga actggatggc 60 gatgtgaacg gtcacaaatt cagcgtgcgt ggtgaaggtg aaggcgatgc cacgattggc 120 aaactgacgc tgaaatttat ctgcaccacc ggcaaactgc cggtgccgtg gccgacgctg 180 gtgaccaccc tgacctatgg cgttcagtgt tttagtcgct atccggatca catgaaacgt 240 cacgatttct ttaaatctgc aatgccggaa ggctatgtgc aggaacgtac gattagcttt 300 aaagatgatg gcaaataaaa cgcgcgccgt tgtgaaattt gaaggcgata ccctggtgaa 360 ccgcattgaa ctgaaaggca cggattttaa agaagatggc aatatcctgg gccataaact 420 ggaatacaac tttaatagcc ataatgttta tattacggcg gataaacaga aaaatggcat 480 caaagcgaat tttaccgttc gccataacgt tgaagatggc agtgtgcagc tggcagatca 540 ttatcagcag aataccccga ttggtgatgg tccggtgctg ctgccggata atcattatct 600 gagcaccgcag accgttctgt ctaaagatcc gaacgaaaaa cgggaccaca tggttctgca 660 cgaatatgtg aatgcggcag gtattacgtg gagccatccg cagttcgaaa aataataggg 720 taggggt 727 <210> 4 <211> 727 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFP-G4_AntiSense <400> 4 accctaaccc tattattttt cgaactgcgg atggctccac gtaatacctg ccgcattcac 60 atattcgtgc agaaccatgt ggtcccgttt ttcgttcgga tctttagaca 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gtattaaccc taaccctatt tttttttttt tttttttttt ttttttttat 60 ccct 64 <210> 16 <211> 94 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Doublewide Band Template_60T <400> 16 atagtgagtc gtattaaccc taaccctatt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 60 tttttttttt tttttttttt ttttttttat ccct 94 <210> 17 <211> 124 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Doublewide Band Template_90T <400> 17 atagtgagtc gtattaaccc taaccctatt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 60 tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt ttttttttat 120 ccct 124 <210> 18 <211> 154 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Doublewide Band Template_120T <400> 18 atagtgagtc gtattaaccc taaccctatt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 60 ttttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt tttttttttt 120 tttttttttt tttttttttt ttttttttat ccct 154

Claims (16)

(a) 프로모터 서열; 목적서열; 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex seqeuence) 서열을 포함하는 벡터에서, 프로모터 서열, 목적서열 및 G-사중체화 서열(G-quadruplex seqeuence)을 포함하는 핵산 가닥을 증폭하는 단계; 및
(b) 상기 증폭된 핵산 가닥을 원형 핵산 템플릿으로 변환하여, 하이드로겔화 핵산 생산용 원형 핵산 템플릿을 수득하는 단계를 포함하는 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿의 제조방법.
(a) a promoter sequence; target sequence; and amplifying a nucleic acid strand comprising a promoter sequence, a target sequence, and a G-quadruplex sequence in a vector comprising a G-quadruplex seqeuence sequence; and
(b) converting the amplified nucleic acid strand into a circular nucleic acid template to obtain a circular nucleic acid template for producing hydrogelled nucleic acid.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는 증폭된 핵산 가닥을 접합(ligation) 또는 인퓨전 클로닝(Infusion cloning)을 통해 원형 핵산 템플릿으로 변환하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein in step (b), the amplified nucleic acid strand is converted into a circular nucleic acid template through ligation or infusion cloning.
제1항에 있어서, 상기 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿은 DNA 또는 RNA 템플릿인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the circular nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid is a DNA or RNA template.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 벡터는 pK7, pIVEX, pET, pTXB, pUC, pF3K 로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the vector of step (a) is selected from the group consisting of pK7, pIVEX, pET, pTXB, pUC, and pF3K.
제1항에 있어서, 상기 프로모터는 T7 프로모터, T5 프로모터, T3 프로모터, lac 프로모터, tac과 trc 프로모터, cspA 프로모터, lacUV5 프로모터, Ltet0-1 프로모터, phoA 프로모터, araBAD 프로모터, trp 프로모터, tetA 프로모터, Ptac 프로모터 및 SP6 프로모터로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1, wherein the promoter is T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter, lac promoter, tac and trc promoter, cspA promoter, lacUV5 promoter, Ltet0-1 promoter, phoA promoter, araBAD promoter, trp promoter, tetA promoter, Ptac A production method, characterized in that selected from the group consisting of promoter and SP6 promoter.
제1항에 있어서, 상기 상기 G-사중체화 서열은 3개 이상의 연속적인 구아닌 및 1 내지 7개의 임의의 서열이 1번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the G-tetramerization sequence repeats at least 3 consecutive guanines and 1 to 7 random sequences at least once.
제1항에 있어서, 상기 G-사중체화 서열은 서열 번호 1(TAGGGTTAGGGT)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the G-tetramerization sequence comprises SEQ ID NO: 1 (TAGGGTTAGGGT).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되고, 프로모터 서열에 상보적인 서열; 목적서열에 상보적인 서열; 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿.
A sequence prepared by the method of any one of claims 1 to 7 and complementary to a promoter sequence; a sequence complementary to the target sequence; and a G-quadruplex motif sequence.
제8항의 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 증폭(amplification) 또는 전사(transcription)하는 단계를 포함하는 하이드로겔(hydrogel)화 핵산의 제조방법.
A method for producing a hydrogelled nucleic acid comprising the step of amplifying or transcribed from the circular nucleic acid template for producing the hydrogelled nucleic acid of claim 8.
제9항에 있어서, 프로모터 서열에 상보적인 서열, 30bp 내지 120bp의 길이를 갖는 제2 목적서열, 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 원형의 제2 핵산 템플릿을 추가한 다음, 증폭(amplification) 또는 전사(transcription)하는 단계를 포함하는 하이드로겔화 핵산의 제조방법.
The method according to claim 9, wherein a circular second nucleic acid template comprising a sequence complementary to the promoter sequence, a second target sequence having a length of 30 bp to 120 bp, and a G-quadruplex motif sequence was added. Next, a method for producing a hydrogelled nucleic acid comprising the step of amplification or transcription.
제10항에 있어서, 상기 제2 템플릿은 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿(제1 템플릿) 대비 150:1 내지 300:1의 몰비로 추가되는 것을 특징으로 하는 하이드로겔화 핵산의 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the second template is added in a molar ratio of 150:1 to 300:1 compared to the circular nucleic acid template (first template) for preparing hydrogelled nucleic acid.
제10항의 방법으로 제조되고, 프로모터; 목적서열; 및 G-사중체화 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로겔화 핵산.
It is prepared by the method of claim 10 and comprises a promoter; target sequence; and a G-tetramerization sequence.
(a') 제8항의 하이드로겔화 핵산 제조용 원형 핵산 템플릿을 전사(transcription)하여 하이드로겔화 RNA를 제조하는 단계; 및
(b') 상기 하이드로겔화 RNA를 번역(translation)하여, 펩타이드 또는 단백질을 합성하는 단계를 포함하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법.
(a') preparing a hydrogelled RNA by transcription (transcription) of the circular nucleic acid template for preparing the hydrogelled nucleic acid of claim 8; and
(b') translating the hydrogelled RNA, a method for producing a peptide or protein comprising the step of synthesizing the peptide or protein.
제13항에 있어서, 상기 (a')단계는 프로모터 서열에 상보적인 서열, 30bp 내지 120bp의 길이를 갖는 제2 목적서열, 및 G-사중체 모티프(G-quadruplex motif) 서열을 포함하는 원형의 제2 핵산 템플릿을 추가한 다음, 전사(transcription)하여 하이드로겔화 RNA를 제조하는 것을 특징으로 하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법.
14. The method of claim 13, wherein step (a') comprises a sequence complementary to the promoter sequence, a second target sequence having a length of 30bp to 120bp, and a G-quadruplex motif sequence. A method for producing a peptide or protein, characterized in that the second nucleic acid template is added and then transcribed to prepare a hydrogelled RNA.
제13항에 있어서, 상기 (b') 단계는 하이드로겔화 핵산을 분쇄하여 번역하는 것을 특징으로 하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법.
The method according to claim 13, wherein in step (b'), the hydrogelled nucleic acid is pulverized and translated.
제13항에 있어서, 상기 (b') 단계는 무세포 단백질 합성 시스템(cell free protein synthesis system)을 통해 펩타이드 또는 단백질을 합성하는 것을 특징으로 하는 펩타이드 또는 단백질의 제조방법.The method according to claim 13, wherein in step (b'), the peptide or protein is synthesized through a cell free protein synthesis system.
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